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CN118713406A - 双三相轴向磁通电机 - Google Patents

双三相轴向磁通电机 Download PDF

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CN118713406A
CN118713406A CN202410760490.9A CN202410760490A CN118713406A CN 118713406 A CN118713406 A CN 118713406A CN 202410760490 A CN202410760490 A CN 202410760490A CN 118713406 A CN118713406 A CN 118713406A
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CN
China
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stator assembly
bearing
split stator
dual
assembly
Prior art date
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CN202410760490.9A
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薛往
邹常华
杜春洋
郑虎
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DIAS Automotive Electronic Systems Co Ltd
Original Assignee
DIAS Automotive Electronic Systems Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种双三相轴向磁通电机，包括：壳体容置双三相轴向磁通电机各组件；第一分体式定子组件固定在内靠近输出轴输出端一侧的壳体内壁；共用转子组件固定在输出轴上，且位于第一定子组件和第二定子组件之间，其永磁体形成为轴向方向充磁；第二分体式定子组件固定在远离输出轴输出端一侧的壳体内壁；轴承固定在壳体的轴承室中；输出轴穿过轴承；第一分体式定子组件和第二分体式定子组件以共用转子组件形成轴向中心对称，第一分体式定子组件和第二分体式定子组件分别与共用转子组件之间存在气隙，第一分体式定子组件和第二分体式定子组件绕线绕制方向相反。本发明提供一种能减小电机轴向长度，降低成本，实现了电机安全冗余，提高了安全性。

Description

双三相轴向磁通电机
技术领域
本发明涉及电控领域，特别是能用于制动系统的双三相轴向磁通电机。
背景技术
现阶段电控制动电机领域，对于电机系统的安全性和可靠性要求非常高，甚至要求电机系统能够带故障容错运行。现有电机结构常分为以下两种：
一、单三相径向磁通电机，电机本体无功能安全冗余，某些特定情况下，可能会发生刹车失灵的情况，且也不满足线控制动的功能安全要求。
二、双三相径向磁通电机，双三相绕组绕制在同一个定子上，结构存在两套三相绕组交叠分布的现象，电机不能实现真正的电、磁隔离，相间耦合性会导致电机可靠性降低，如当某一相绕组失效时，极易连带损坏相邻的另一相绕组的绝缘层，为双三相电机的布线安全带来了很大的困难。极槽配合选择通常也比较局限，特别是在制动电机领域。
现有技术采用了以下方案尝试解决存在的安全缺陷，但实际使用效果并不理想。
中国专利CN117674524A公开了一种恒磁阻环形旋转变压器，可以作为双转子电机电流动静态物理端口，有效取代集电环及电刷功能，并可实现无刷电机的永磁转子或感应异步电机的感应转子用外部电流来励磁，构造出“无刷有绕组转子”，即：转子的励磁方式无需靠感应或永磁方式，公开了恒磁阻环形旋转变压器的铁芯设计及制造方法，以及径向磁通类型恒磁阻环形旋转变压器；其励磁传输方式为径向磁通类型，无轴向力，径向力自我平衡；绕组分为：窄高型、宽扁型绕组。该方案为径向磁通方案，无法解决现有技术的缺陷。
中国专利CN111247736B一种用于驱动永磁体电机的电动机驱动器，包括：逆变器，其具有被选择性地操作以控制电机中的电流和端电压的开关；以及控制器，其可操作地连接到逆变器，以控制开关的切换，以控制电机中的电流和端电压。控制器接收与在一个或多个相上提供给电机的电流和电压中的至少一个有关的输入，分析电压和电流以识别电机中的故障，并控制逆变器中的多个开关的切换以基于所识别的故障来调整电机中的电流和端电压，其中电机中所修改的电流和端电压可防止电机中的永磁体消磁。该方案尝试通过控制减少消磁，延长设备使用寿命，提高安全性。但没有办法从根本上改进现有技术的缺陷。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,该简化形式的概念均为本领域现有技术简化，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明要解决的技术问题是提供一种采用轴向磁通方案，具有两路独立的三相绕组,两套三相绕组可根据功能安全需求灵活组合，可并联成一个电机单元运行，也可以作为两个独立的电机单元运行的双三相轴向磁通电机。
为解决上述技术问题，本发明提供一种双三相轴向磁通电机，包括：
壳体110，其用于容置双三相轴向磁通电机各组件；壳体110的制作材质选用现有技术中的任意一种均可实施；
第一分体式定子组件120，其固定在内靠近输出轴170输出端一侧的壳体110内壁；第一分体式定子组件120的固定方式不限，选用现有技术中的任意一种均可实施；
共用转子组件130，其固定在输出轴170上，且位于第一定子组件120和第二定子组件140之间，其永磁体131形成为轴向方向充磁；
第二分体式定子组件140，其固定在远离输出轴170输出端一侧的壳体110内壁；
轴承150，其固定在壳体110的轴承室110-1中；
输出轴170，其穿过轴承150；
其中，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140以共用转子组件130形成轴向中心对称，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140分别与共用转子组件130之间存在气隙，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140绕线绕制方向相反。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，输出轴170形成为由小径部分、变径部分和大径部分构成的变径空心轴，其小径部分穿过轴承150，其大径部分穿过在第一分体式定子组件120、共用转子组件130和第二分体式定子组件140，其变径部分与轴承150侧壁相邻。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，轴承150是四点QJ轴承；
挡圈槽,其形成在轴承室110-1中，开口波形垫圈160安装于挡圈槽，用于阻挡轴承150轴向移动；
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，定义轴承150的高度为h，轴承150外径为d，定义开口波形垫圈160的安装孔径为D，工作高度为h3，则轴承150和开口波形垫圈160尺寸关系满足：h1＜h，h2＝h+h3，D＝d+2；进一步，轴承150和开口波形垫圈160尺寸关系满足满足上述关系能获得更好的轴承固定支撑性，工作寿命更长。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140结构相同，每个分体式定子组件包括：
导磁固定板122，其形成为环形，其内圈均匀形成有多个插接槽口122-2，以及至少一个定位孔122-1；
多个分体定子模块121分别均匀插接固定在环状的导磁固定板122上，各分体定子模块121边沿位于导磁固定板122内圈圆的某一个切线上；
每个分体定子模块121包括:
绕线绝缘架200，其套装在铁芯202上；
绕线201，绕装在绕线绝缘架200上；
铁芯202，其形成为工形，其底部形成有与插接槽口122-2配合使用的插接槽202-1。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，对第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140进行行环氧填充或者塑封填充，填满各结构件之间空隙，使定子组件形成一体环形结构。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，铁芯202插接到导磁固定板122就位后焊接固定。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，共用转子组件130具有环形导磁盘132，导磁盘132两侧固定多个永磁体131，永磁体轴向方向充磁，且永磁体131按设计的极数沿各分体定子模块121中心线围成圆的圆周方向N、S间隔平均分布。即，各永磁体(131)的均匀分布在各分体定子模块(121)的齿部中心线围成圆的圆周方向。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，贯通槽132-1，其形成在两个永磁体131之间的导磁盘132上。
可选择的，进一步改进所述的双三相轴向磁通电机，对导磁盘132和多个永磁体131进行行环氧填充或者塑封填充，填满各结构件之间空隙，使共用转子组件130形成一体环形结构。
本发明通过结构设计至少能实现以下技术效果；
1、提供一种完全不同于现有技术径向磁通的轴向磁通方案，能减小电机轴向长度，降低成本，实现小型化，一体化。
2、本发明形成两路独立的三相绕组,两套三相绕组可根据功能安全需求灵活组合，可并联成一个电机单元运行，也可以作为两个独立的电机单元运行的双三相轴向磁通电机，实现了电机安全冗余，提高了安全性。
3、两套定子组件共用一套转子组件，节省永磁体用量以降低成本。
4、针对导磁盘进行了优化，设计了贯通槽减少漏磁，减小转子惯量。
5、导磁固定板上设置至少一个定位孔，确保定子组件装配后两套三相绕组在电气相位上可以完全重合，简化了装配难度，提高了生产效率。
附图说明
本发明附图旨在示出根据本发明的特定示例性实施例中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本发明附图是未按比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本发明附图不应当被解释为限定或限制由根据本发明的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明整体结构剖视示意图。
图2是本发明分体式定子组件结构示意图一。
图3是本发明分体式定子组件结构示意图二。
图4是本发明分体式定子组件结构示意图三。
图5是本发明分体式定子组件结构示意图四。
图6是本发明分体式定子组件结构示意图五。
图7是本发明共用转子组件结构示意图一。
图8是本发明共用转子组件结构示意图二。
图9是本发明共用转子组件结构示意图三。
附图标记说明
壳体110
轴承室110-1
第一分体式定子组件120
分体定子模块121
导磁固定板122
定位孔122-1
插接槽口122-2
共用转子组件130
永磁体131
导磁盘132
第二定子组件140
轴承150
开口波形垫圈160
输出轴170
绕线绝缘架200
绕线201
铁芯202。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容充分地了解本发明的其他优点与技术效果。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明下述示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的具体实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性具体实施例的技术方案充分传达给本领域技术人员。应当理解的是，当元件被称作“连接”或“结合”到另一元件时，该元件可以直接连接或结合到另一元件，或者可以存在中间元件。不同的是，当元件被称作“直接连接”或“直接结合”到另一元件时，不存在中间元件。
第一实施例；
参考图1所示，本发明提供一种双三相轴向磁通电机，包括：
壳体110，其用于容置双三相轴向磁通电机各组件；
第一分体式定子组件120，其固定在内靠近输出轴170输出端一侧的壳体110内壁；
共用转子组件130，其固定在输出轴170上，且位于第一定子组件120和第二定子组件140之间，其永磁体131形成为轴向方向充磁；
第二分体式定子组件140，其固定在远离输出轴170输出端一侧的壳体110内壁；
轴承150，其固定在壳体110的轴承室110-1中；
输出轴170，其穿过轴承150；
其中，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140以共用转子组件130形成轴向中心对称，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140分别与共用转子组件130之间存在气隙，第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140绕线绕制方向相反。
进一步的改进上述第一实施例，输出轴170形成为由小径部分、变径部分和大径部分构成的变径空心轴，其小径部分穿过轴承150，其大径部分穿过在第一分体式定子组件120、共用转子组件130和第二分体式定子组件140，其变径部分与轴承150侧壁相邻。变径的空心输出轴能减少各构件之间不必要的间隙，提高电机的整体性，减少长时间工作各构件之间间隙可能产生的振动，提高电机的一体性。
进一步的改进上述第一实施例，轴承150是四点QJ轴承；
挡圈槽,其形成在轴承室110-1中，开口波形垫圈160安装于挡圈槽，用于阻挡轴承150轴向移动；
定义轴承150的高度为h，轴承150外径为d，定义开口波形垫圈160的安装孔径为D，工作高度为h3，则轴承150和开口波形垫圈160尺寸关系满足：h1＜h，h2＝h+h3，D＝d+2。
第二实施例；
参考图2～图5所示，本发明提供能用于上述第一实施例的第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140，它们结构相同，每个分体式定子组件包括：
导磁固定板122，其形成为环形，其内圈均匀形成有多个插接槽口122-2，以及至少一个定位孔122-1；
多个分体定子模块121分别均匀插接固定在环状的导磁固定板122上，各分体定子模块121边沿位于导磁固定板122内圈圆的某一个切线上；
每个分体定子模块121包括:
绕线绝缘架200，其套装在铁芯202上；
绕线201，绕装在绕线绝缘架200上；
铁芯202，其形成为工形，其底部形成有与插接槽口122-2配合使用的插接槽202-1。优选的，铁芯202插接到导磁固定板122就位后焊接固定。
优选的，参考图6所示，对第一分体式定子组件120和第二分体式定子组件140进行行环氧填充或者塑封填充，填满各结构件之间空隙，使定子组件形成一体环形结构。
第三实施例
参考图7和图8所示，本发明提供能用于上述第一实施例的共用转子组件130，该共用转子组件130具有环形导磁盘132，导磁盘132两侧固定多个永磁体131，永磁体轴向方向充磁，且永磁体131按设计的极数沿各分体定子模块121中心线围成圆的圆周方向N、S间隔平均分布。
优选的，对导磁盘132和多个永磁体131进行行环氧填充或者塑封填充，填满各结构件之间空隙，使共用转子组件130形成一体环形结构。
优选的进一步改进第三实施例，参考图9所示，贯通槽132-1，其形成在两个永磁体131之间的导磁盘132上。
除非另有定义，否则这里所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同的意思。还将理解的是，除非这里明确定义，否则诸如在通用字典中定义的术语这类术语应当被解释为具有与它们在相关领域语境中的意思相一致的意思，而不以理想的或过于正式的含义加以解释。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双三相轴向磁通电机，其特征在于，包括：
壳体(110)，其用于容置双三相轴向磁通电机各组件；
第一分体式定子组件(120)，其固定在内靠近输出轴(170)输出端一侧的壳体(110)内壁；
共用转子组件(130)，其固定在输出轴(170)上，且位于第一定子组件(120)和第二定子组件(140)之间，其永磁体(131)形成为轴向方向充磁；
第二分体式定子组件(140)，其固定在远离输出轴(170)输出端一侧的壳体(110)内壁；
轴承(150)，其固定在壳体(110)的轴承室(110-1)中；
输出轴(170)，其穿过轴承(150)；
其中，第一分体式定子组件(120)和第二分体式定子组件(140)以共用转子组件(130)形成轴向中心对称，第一分体式定子组件(120)和第二分体式定子组件(140)分别与共用转子组件(130)之间存在气隙，第一分体式定子组件(120)和第二分体式定子组件(140)绕线绕制方向相反。
2.如权利要求1所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：
输出轴(170)形成为由小径部分、变径部分和大径部分构成的变径空心轴，其小径部分穿过轴承(150)，其大径部分穿过在第一分体式定子组件(120)、共用转子组件(130)和第二分体式定子组件(140)，其变径部分与轴承(150)侧壁相邻。
3.如权利要求2所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：
轴承(150)是四点QJ轴承；
挡圈槽,其形成在轴承室(110-1)中，开口波形垫圈(160)安装于挡圈槽，用于阻挡轴承(150)轴向移动。
4.如权利要求3所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：
定义轴承(150)的高度为h，轴承(150)外径为d，定义开口波形垫圈(160)的安装孔径为D，工作高度为h3，则轴承(150)和开口波形垫圈(160)尺寸关系满足：h1＜h，h2＝h+h3，D＝d+2。
5.如权利要求1所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于，第一分体式定子组件(120)和第二分体式定子组件(140)结构相同，每个分体式定子组件包括：
导磁固定板(122)，其形成为环形，其内圈均匀形成有多个插接槽口(122-2)，以及至少一个定位孔(122-1)；
多个分体定子模块(121)分别均匀插接固定在环状的导磁固定板(122)上，各分体定子模块(121)边沿位于导磁固定板(122)内圈圆的某一个切线上；
每个分体定子模块(121)包括:
绕线绝缘架(200)，其套装在铁芯(202)上；
绕线(201)，绕装在绕线绝缘架(200)上；
铁芯(202)，其形成为工形，其底部形成有与插接槽口(122-2)配合使用的插接槽(202-1)。
6.如权利要求5所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：对第一分体式定子组件(120)和第二分体式定子组件(140)进行行环氧填充或者塑封填充，填满各结构件之间空隙，使定子组件形成一体环形结构。
7.如权利要求5所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：铁芯(202)插接到导磁固定板(122)就位后焊接固定。
8.如权利要求1所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：
共用转子组件(130)具有环形导磁盘(132)，导磁盘(132)两侧固定多个永磁体(131)，永磁体轴向方向充磁，且永磁体(131)按设计的极数沿各分体定子模块(121)中心线围成圆的圆周方向N、S间隔平均分布。
9.如权利要求8所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：
贯通槽(132-1)，其形成在两个永磁体(131)之间的导磁盘(132)上。
10.如权利要求8所述的双三相轴向磁通电机，其特征在于：对导磁盘(132)和多个永磁体(131)进行行环氧填充或者塑封填充，填满各结构件之间空隙，使共用转子组件(130)形成一体环形结构。
CN202410760490.9A 2024-06-13 2024-06-13 双三相轴向磁通电机 Pending CN118713406A (zh)

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