超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机制造技术

本发明专利技术公开超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机，包括双转子电枢、内转子、外转子；绕制在电枢外圆槽、电枢内圆槽中的电磁线的全部绕线方向为一致；内永磁体面对内圆的电枢绕组极性与外永磁体面对外圆的电枢绕组极性一致；以此形成围绕双转子电枢形成整圆且垂直电荷载体的环形磁场，由间隔对称排布的电枢磁轭构成回路，且使双转子电枢内圆的电枢绕组与外圆的电枢绕组受到的洛伦兹力的作用方向一致，从而构成所述内转子、外转子以环形的所述双转子电枢的圆心轴线为共支点的同向且同步的旋转运动。本发明专利技术通过对于双转子的结构部置、磁路电路走向的合理布置，达成设计出具有超高功率密度、高品质的基于洛伦兹力理论的电机。力理论的电机。力理论的电机。

【技术实现步骤摘要】
超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机


[0001]本专利技术涉及电机
，特别涉及超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机。

技术介绍

[0002]百年以来，电机的开发和设计理论及计算方式主要依据麦克斯韦的理论及公式和安培定率，即“时变场”理论和”偏微分方程“以及”环路定率“，这些理论和定率给人类物质文明和社会进步作出了巨大贡献。
[0003]把“双转子电机”捧为高超功率密度，是指其功率与其体积之比超过现代最高的电机，而现代电机的功率体积比无从得到，但了解到电动汽车开始风行的今天，电池的创新及容量的大幅提升都很快，汽车轮毂电机功率小爬坡也不行，欧洲人则喜欢采用桥毂。凭现代电机的单转子结构，轮毂功率能到30KW就是极限了。
[0004]再看看现代的交、直流电机，它们的绕组，不管是交流机还是直流机，始终工作在时变场（交变电磁场）中，工作中绕组自己又会产生滞后的交变电磁场、齿谐波磁场、交轴反应磁场、涡流磁场、杂波磁场、换向杂波等等，它们会引起功率损耗、发热、噪声。
[0005]在实现本专利技术的过程中，专利技术人对于电磁学中的另一理论进行了研究，该理论是洛伦兹力的理论。洛伦兹力的基本公式为：F=Qv
×
B；其中F是洛伦兹力，Q是电荷的电量，v是电荷移动的速度，B是电荷所处磁场中的磁感应强度，如果F的单位是牛（N），Q的单位是库伦（S
·
A)，v的单位是米/秒（M/S),B的单位是特斯拉（Wb/M 2
) ，则 N= S
·
A ·
M/S
·
Wb/M2=安
·
米
·
特= Bil；这就是电磁力最基本的定量公式，也称为毕
‑
萨定率。是法国物理学家毕奥和萨伐尔多次对洛伦兹力实验的结果。毕和萨不仅给出了量，还给出了力、电流、磁场的方向和判断它们的法则，就是有名的“左手定则”。
[0006]对毕萨定率的理解可以是这样：在一特斯拉（Wb/M 2
) 磁场所包围的面积内，载体中有一库伦的电荷在一秒钟移动了一米的距离，洛伦兹力发出了一牛的力量。左手定则告诉我们，洛伦兹力将发出的力量把移动的电荷沿移动方向垂直的方向也和磁场垂直的方向驱动。导体是电荷的载体，也就等如导体沿着与磁场垂直又与电流方向（电荷移动的方向）垂直的方向被驱动。
[0007]有鉴于此，如何基于洛伦兹力理论设计出具有超高功率密度高品质的双转子永磁直流电机，便成为本专利技术所要研究解决的课题，研究设计出具有超高功率密度高品质的双转子永磁直流电机，可以预想的是，将为国家电机事业提升一大台阶，同时也能够为国防、军工提供助力，可作为航空航天装备、高技术船舶、底下空间开发装备等重点领域的关键配套部件来使用，满足进军深空、深海、深地国家重大战略需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机。
[0009]为达到上述目的，本专利技术第一方面提出的一种技术方案是：超高功率密度高品质
双转子永磁直流电动机兼直流发电机，所述双转子永磁直流电动机兼直流发电机包括双转子电枢、内转子、外转子；所述外转子、双转子电枢、内转子均为具有共同轴线中心的环形结构，所述双转子电枢具有外圆和内圆，所述外转子与所述双转子电枢的外圆之间具有外气隙，所述内转子与所述双转子电枢的内圆之间具有内气隙；其中，所述双转子电枢包括电枢本体，所述电枢本体与前内端盖、后内端盖固定配合，电枢本体上对称间隔设置有绕制区域、电枢磁轭，所述绕制区域沿所述双转子电枢的周向间隔对称排布，所述电枢磁轭对称布置在间隔的绕制区域之间；所述绕制区域中对应所述双转子电枢的外圆设置有电枢外圆槽、电枢外圆齿，所述绕制区域中对应所述双转子电枢的内圆设置有电枢内圆槽、电枢内圆齿，所述电枢内圆槽、电枢内圆齿的数量与位置均与所述电枢外圆槽、电枢外圆齿一一对应；所述绕制区域的电枢外圆槽、电枢内圆槽中绕制电磁线，以形成电枢绕组；所述内转子包括内转子体、内永磁体、内磁靴环、内转子轴，所述内转子体与内转子轴固定配合，所述内转子轴通过轴承与所述电枢本体相对转动配合，多个所述内永磁体沿所述内转子体的周向均匀排布在所述内转子体、内磁靴环之间，所述内磁靴环与所述双转子电枢的内圆之间形成所述内气隙；所述外转子包括外转子体、外永磁体、外磁靴环，所述外转子体与前外端盖、后外端盖固定配合，所述前外端盖、后外端盖分别通过端盖轴承与所述前内端盖、后内端盖转动配合；多个所述内永磁体沿所述外转子体的周向均匀排布在所述外转子体、外磁靴环之间，所述外磁靴环与所述双转子电枢的外圆之间形成所述外气隙；所述双转子永磁直流电动机兼直流发电机被配置成：绕制在电枢外圆槽、电枢内圆槽中的电磁线的全部绕线方向为一致，所述电磁线作为电荷载体，在通电后或发电后电荷沿同一个方向运动；所述内转子中所有相邻的内永磁体面对双转子电枢内圆的电枢绕组极性相同，所述外转子中所有相邻的外永磁体面对双转子电枢外圆的电枢绕组极性相同，且内永磁体面对内圆的电枢绕组极性与外永磁体面对外圆的电枢绕组极性一致；以此形成围绕双转子电枢形成整圆且垂直电荷载体的环形磁场，该环形磁场由间隔对称排布的电枢磁轭构成回路，且使双转子电枢内圆的电枢绕组与外圆的电枢绕组受到的洛伦兹力的作用方向一致，从而构成所述内转子、外转子以环形的所述双转子电枢的圆心轴线为共支点的同向且同步的旋转运动。
[0010]为达到上述目的，本专利技术第二方面提出的一种技术方案是：超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机中电枢本体的制作方法，所述电枢本体采用以下方法制得：所述电枢本体使用合金棒材加热在模具中热挤压成形或者用合金棒材切削加工成形；计算条形沟的坐标和尺寸，使用线切割加工出条形沟，对应每个所述条形沟均位于待加工的其中一个电枢外圆槽、电枢内圆槽上；切割除了所述条形沟所在的对应待加工的电枢外圆槽、电枢内圆槽以外的其他位置的电枢外圆槽、电枢内圆槽，以制作出电枢主体上的绕制区域、电枢磁轭；将电枢外圆槽、电枢内圆槽、条形沟清洗干净并干燥，在电枢本体的一端，将形状尺寸与所述条形沟朝外部分一致的陶瓷片放入条形沟中，并使陶瓷片平面与电枢本体的端
面紧密重合；使用陶瓷镫将每一个陶瓷片与对应的每个条形沟贴合，将配制好的非磁填充物和助焊粉放入条形沟中，并将条形沟填满；将电枢本体和陶瓷镫一起平放入无氧化加热炉中，进行退火钎焊处理，以使同步完成电枢本体的退火工艺及条形沟的钎焊工艺，使条形沟中形成钎焊合金沟；切割所述条形沟所处位置的电枢外圆槽、电枢内圆槽，清洗、干燥。
[0011]为达到上述目的，本专利技术第二方面提出的一种技术方案是：如前述第一方面的双转子永磁直流电动机兼直流发电机的应用，所述双转子永磁直流电动机兼直流发电机用于船舶、车载、航空、厂房发电或汽车轮毂、船舶、潜艇、航空动力。
[0012]本专利技术的有关内容解释如下：1.在上述的双转子永磁直流电动机兼直流发电机技术方案中，通过对洛伦兹力理论的思考及研究，力是物质的特殊形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机，其特征在于：所述双转子永磁直流电动机兼直流发电机包括双转子电枢、内转子、外转子；所述外转子、双转子电枢、内转子均为具有共同轴线中心的环形结构，所述双转子电枢具有外圆和内圆，所述外转子与所述双转子电枢的外圆之间具有外气隙(4)，所述内转子与所述双转子电枢的内圆之间具有内气隙(14)；其中，所述双转子电枢包括电枢本体(34)，所述电枢本体(34)与前内端盖(22)、后内端盖(28)固定配合，电枢本体(34)上对称间隔设置有绕制区域、电枢磁轭(9)，所述绕制区域沿所述双转子电枢的周向间隔对称排布，所述电枢磁轭(9)对称布置在间隔的绕制区域之间；所述绕制区域中对应所述双转子电枢的外圆设置有电枢外圆槽(5)、电枢外圆齿(6)，所述绕制区域中对应所述双转子电枢的内圆设置有电枢内圆槽(10)、电枢内圆齿(11)，所述电枢内圆槽(10)、电枢内圆齿(11)的数量与位置均与所述电枢外圆槽(5)、电枢外圆齿(6)一一对应；所述绕制区域的电枢外圆槽(5)、电枢内圆槽(10)中绕制电磁线，以形成电枢绕组(8)；所述内转子包括内转子体(15)、内永磁体(12)、内磁靴环(13)、内转子轴(17)，所述内转子体(15)与内转子轴(17)固定配合，所述内转子轴(17)通过轴承与所述电枢本体(34) 相对转动配合，多个所述内永磁体(12)沿所述内转子体(15)的周向均匀排布在所述内转子体(15)、内磁靴环(13)之间，所述内磁靴环(13)与所述双转子电枢的内圆之间形成所述内气隙(14)；所述外转子包括外转子体(1)、外永磁体(2)、外磁靴环(3)，所述外转子体(1)与前外端盖(18)、后外端盖(29)固定配合，所述前外端盖(18)、后外端盖(29)分别通过端盖轴承与所述前内端盖(22)、后内端盖(28)转动配合；多个所述内永磁体(12)沿所述外转子体(1)的周向均匀排布在所述外转子体(1)、外磁靴环(3)之间，所述外磁靴环(3)与所述双转子电枢的外圆之间形成所述外气隙(4)；所述双转子永磁直流电动机兼直流发电机被配置成：绕制在电枢外圆槽(5)、电枢内圆槽(10)中的电磁线的全部绕线方向为一致，所述电磁线作为电荷载体，在通电后或发电后电荷沿同一个方向运动；所述内转子中所有相邻的内永磁体(12)面对双转子电枢内圆的电枢绕组(8)极性相同，所述外转子中所有相邻的外永磁体(2)面对双转子电枢外圆的电枢绕组(8)极性相同，且内永磁体(12)面对内圆的电枢绕组(8)极性与外永磁体(2)面对外圆的电枢绕组(8)极性一致；以此形成围绕双转子电枢形成整圆且垂直电荷载体的环形磁场，该环形磁场由间隔对称排布的电枢磁轭(9)构成回路，且使双转子电枢内圆的电枢绕组(8)与外圆的电枢绕组(8)受到的洛伦兹力的作用方向一致，从而构成所述内转子、外转子以环形的所述双转子电枢的圆心轴线为共支点的同向且同步的旋转运动。2.根据权利要求1所述的超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机，其特征在于：沿所述电枢主体的周向间隔对称排布设置有条形沟(7)，所述条形沟(7)位于绕制区域所在的位置并穿过所述电枢外圆槽(5)、电枢内圆槽(10)，所述条形沟(7)中设置有非磁性填充物，以避免出现交轴电枢反应。3.根据权利要求1所述的超高功率密度高品质双转子永磁直流电动机兼直流发电机，其特征在于：所述内转子轴(17)与所述后外端盖(29)之间通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：何石恩，
申请(专利权)人：何石恩，
类型：发明
国别省市：