一种径向磁通双转子电机制造技术

本发明专利技术涉及一种径向磁通双转子电机，至少包括拼块式定子、同心布置的内转子和外转子，所述拼块式定子至少包括若干沿周向均匀布置的绕组拼块、用于支撑所述绕组拼块的笼形绕组支架以及定子机座，所述绕组拼块至少包括作为电流通路的线圈和作为磁路的铁芯，所述铁芯呈工字形，所述笼形绕组支架至少包括固定联接的内齿圈和外齿圈，所述绕组拼块插入所述内齿圈和外齿圈形成的槽内，实现周向和径向上的支撑，所述定子机座在轴向上与笼形绕组支架装配固定联接，并与笼型绕组支架配合对绕组拼块提供轴向上的支撑定位。与现有技术相比，本发明专利技术具有可实现无轭部绕组拼块的稳定支撑和定位，提高功率密度等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种径向磁通双转子电机
本专利技术属于电机结构
，涉及一种双转子电机，尤其是涉及一种径向磁通双转子电机。
技术介绍
当单转子单定子拓扑结构电机的功率密度提升遇到了瓶颈，双转子电机进入到人们的视野当中，传统径向磁通双转子电机将外转子电机定子轭部和内转子电机的定子的轭部合在一起，实现了电机内部空间的充分利用，在一定程度上提升了电机的转矩和功率输出能力。但是对于NS磁路结构的双转子电机来说，定子轭部并没有起到很好的导磁作用，反而在一定程度上增加了电机的重量，减小了电机的功率密度。目前无轭部定子结构在轴向磁通永磁电机上已有较为广泛的应用，研究也表明无轭部定子结构能够有效的减轻电机重量，且能消除由轭部带来的铁芯损耗。但双转子径向磁通定子无轭部双转子电机具有以下难点：1)删掉轭部，定子变为一个个独立的拼块定子单元，其周向、径向以及周向支撑和安装定位是一个难点；2)双转子电机在正常工况下，内外工作气隙中会产生不平衡的径向磁拉力，因此对拼块式定子的强度要求较高；3)由于结构上固有的影响，外转子永磁体所产生的磁通大于内转子永磁体产生的磁通，内外磁通大小不一致将会导致外转子侧的漏磁增多，带来磁饱和加剧、功率密度降低等一系列负效应。公开日为2020年10月30日，公开号为CN111865024A的中国专利中，公开了一种名称为“一种双转子电机结构”的专利技术专利。该专利转子包括相连的内圈体、转子本体和外圈体，内圈体和外圈体上分别设置内侧磁铁和外侧磁铁，并与转子结构一体成型，该专利定子采用无铁芯定子，虽然无铁损消耗，但在高温环境下其结构强度难以满足双转子电机的工作要求。公开日为2018年11月2日，公开号为CN108736676A的中国专利中，公开了一种名称为“穿透式径向磁路双转子单定子无轭高转矩密度永磁电机”的专利技术专利。该专利内转子固定架通过内转子磁轭连接内转子磁钢，机壳的内侧通过外转子磁轭连接外转子磁钢，定子组件包括铁芯固定架和定子固定架等，铁芯固定架上设有用于安装定子铁芯的若干定子槽和用于冷却的进水通孔，定子固定架内一体成型设有内空腔和外空腔，并分别与进水口和出水口连通，形成循环冷却水道，该专利技术电机具有较高的转矩密度。但是，该专利所述铁芯固定架在定子槽中布置的进水通孔导致定子净槽面积减少，影响有效绕组面积，而且该专利所述铁芯固定架上设有的定子槽在径向上只能为定子铁芯提供单侧支撑，其结构强度和稳定性都较低。因此，需要设计新型双转子电机定子结构来实现无轭部绕组拼块的支撑和定位，并改善电机磁路，提高功率密度。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可实现无轭部绕组拼块的稳定支撑和定位，并提高功率密度的径向磁通双转子电机。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种径向磁通双转子电机，至少包括拼块式定子、同心布置的内转子和外转子，主磁通沿径向依次与所述内转子、拼块式定子和外转子匝链，所述拼块式定子至少包括若干沿周向均匀布置的绕组拼块、用于支撑所述绕组拼块的笼形绕组支架以及定子机座，其中，所述绕组拼块至少包括作为电流通路的线圈和作为磁路的铁芯，所述铁芯呈工字形，即内外侧齿部都拥有齿尖，所述笼形绕组支架至少包括固定联接的内齿圈和外齿圈，所述绕组拼块插入所述内齿圈和外齿圈形成的槽内，实现周向和径向上的支撑，所述定子机座在轴向上与笼形绕组支架装配固定联接，并与笼型绕组支架配合对绕组拼块提供轴向上的支撑定位。在优选的实施方式中，所述铁芯为沿轴向布置的硅钢片层叠而成，或为软磁材料铸造而成。可选的，所述软磁材料包括非晶合金等。可选的，所述笼型绕组支架与定子机座在轴向上通过焊接联接。在优选的实施方式中，所述笼形绕组支架还包括轴向上连接所述内齿圈和外齿圈的端盖，对所述绕组拼块的铁芯提供轴向上的支撑。在优选的实施方式中，所述笼形绕组支架还包括连接外齿圈和内齿圈间的加强筋。在优选的实施方式中，所述笼形绕组支架为拼焊结构或者整体加工成型结构。在优选的实施方式中，所述笼形绕组支架由非导磁的金属材料制成。可选的，所述非导磁的金属材料包括不导磁的不锈钢、铝合金或者铜合金等。在优选的实施方式中，所述外转子至少包括具有导磁能力的外转子轭和表贴式永磁体，所述表贴式永磁体贴在外转子轭的内表面。在优选的实施方式中，所述外转子轭为沿轴向布置的硅钢片层叠而成，或为软磁材料整体加工而成。在优选的实施方式中，所述内转子至少包括具有导磁能力的内转子轭和Halbach阵列永磁体，所述Halbach阵列永磁体贴在内转子轭的外表面。在优选的实施方式中，所述内转子轭为沿轴向布置的硅钢片层叠而成，或为软磁材料整体加工而成。可选的，所述表贴式永磁体和Halbach阵列永磁体的形状为瓦片状。可选的，所述表贴式永磁体的充磁方式为径向充磁或平行充磁。可选的，所述表贴式永磁体的南极与Halbach阵列永磁体的北极对应。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)拼块式定子没有定子轭部，定子绕组分块结构简单，绕线容易，简化了定子绕组的绕线工艺，提高了生产效率；2)定子采用笼形绕组支架，解决了径向磁通双转子电机无轭部定子的支撑问题，在保证定子支撑强度和刚度的同时，可充分利用绕组空间；3)拼块式铁芯与笼形绕组支架配合，将磁通传导功能与结构支撑功能分别由铁芯和支架完成，并允许采用不同特性的材料，可更充分地提高材料利用率；4)笼形绕组支架可一体成型，也可分块加工后再焊接，结构简单、强度高、稳定性好；5)外转子表贴式永磁体布置可以有效降低外转子厚度，减小电机整体体积；6)内转子永磁体采用Halbach阵列结构，有助于减少内转子轭部磁通，提高内转子气隙的磁通密度；7)内转子Halbach阵列布置的永磁体与外表贴永磁体布置配合，有助于实现内外磁路的磁通连续，减少定子轭部漏磁，提高电机的功率密度。附图说明图1为本专利技术双转子电机结构示意图；图2为本专利技术所述一个绕组拼块结构示意图；图3为本专利技术所述笼型绕组支架示意图；图4为本专利技术所述定子机座示意图，其中，(4a)为立体图，(4b)为侧视图，(4c)为主视图；图5为本专利技术所述的绕组拼块周向和径向支撑方式示意图；图6为本专利技术所述绕组拼块轴向定位方式示意图；图7为本专利技术所述外转子结构示意图；图8为本专利技术所述内转子结构示意图；图9为本专利技术所述转子外壳结构示意图，其中，(9a)为一个方向的示意图，(9b)为另一方向的示意图；图10为本专利技术所述一体加工成型的笼型支架示意图，其中，(10a)为一个方向的示意图，(10b)为另一方向的示意图；图中：1-转子外壳，2-外转子，3-内转子，4-笼型绕组支架，5-绕组拼块，6-定子机座，101-内侧凹槽，102-外侧凹槽，201-外转子轭，202-外转子凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种径向磁通双转子电机，至少包括拼块式定子、同心布置的内转子和外转子，主磁通沿径向依次与所述内转子、拼块式定子和外转子匝链，其特征在于，/n所述拼块式定子至少包括若干沿周向均匀布置的绕组拼块、用于支撑所述绕组拼块的笼形绕组支架以及定子机座，其中，/n所述绕组拼块至少包括作为电流通路的线圈和作为磁路的铁芯，所述铁芯呈工字形，/n所述笼形绕组支架至少包括固定联接的内齿圈和外齿圈，所述绕组拼块插入所述内齿圈和外齿圈形成的槽内，实现周向和径向上的支撑，/n所述定子机座在轴向上与笼形绕组支架装配固定联接，并与笼型绕组支架配合对绕组拼块提供轴向上的支撑定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种径向磁通双转子电机，至少包括拼块式定子、同心布置的内转子和外转子，主磁通沿径向依次与所述内转子、拼块式定子和外转子匝链，其特征在于，
所述拼块式定子至少包括若干沿周向均匀布置的绕组拼块、用于支撑所述绕组拼块的笼形绕组支架以及定子机座，其中，
所述绕组拼块至少包括作为电流通路的线圈和作为磁路的铁芯，所述铁芯呈工字形，
所述笼形绕组支架至少包括固定联接的内齿圈和外齿圈，所述绕组拼块插入所述内齿圈和外齿圈形成的槽内，实现周向和径向上的支撑，
所述定子机座在轴向上与笼形绕组支架装配固定联接，并与笼型绕组支架配合对绕组拼块提供轴向上的支撑定位。


2.根据权利要求1所述的径向磁通双转子电机，其特征在于，所述铁芯为沿轴向布置的硅钢片层叠而成，或为软磁材料铸造而成。


3.根据权利要求1所述的径向磁通双转子电机，其特征在于，所述笼形绕组支架还包括轴向上连接所述内齿圈和外齿圈的端盖。


4.根据权利要求1所述的径向磁通双转子电机，其特征在于，所述笼形绕组支架还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟再敏，杨明磊，王庆龙，任举，邵仲书，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31