[发明专利]高功率密度大功率盘式驱动电机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机，具体是一种具有轴向磁通结构的高功率密度大功率盘式驱动电机。

背景技术

目前，轴向磁路的盘式永磁电动机具有多种实现形式，如：内转子形——有两个定子一个转子；外转子形——有两个转子，一个定子；单边结构——一个转子一个定子；多边结构——具有多个转子和多个定子。但以上结构都存在以下不足：

（1）就双定子、单转子的内转子结构而言，永磁体需要直接嵌入到转子盘中，因而转子盘必须是不导磁材料并且具有很高的机械强度，而且磁钢比较难以固定。在小型电机中，可采用高强度树脂材料直接将永久磁钢浇注成转子盘的方法，但这种方法在电机转子半径较小时可行，而一旦换成大体积、大功率的电机就难以实现；文献《高密度AFIR盘式车轮永磁电机设计》提出了一种采用不锈钢支架固定磁钢的方法，这种方法存在磁钢定位困难，工艺复杂，机械强度小等不足；文献《高功率密度盘式永磁同步电动机的设计与研究》中，采用在转子轭铁上双面固定永久磁体的方法，利用永久磁体与轭铁的吸力再通过强力胶水粘结固定，采用这种方法就必须采用较厚的转子轭，以防止轭铁的磁饱和，同时由于转子轭铁的存在，导致了电机的磁损耗增加，降低了电机的效率。

（2）对有两个转子，一个定子的外转子结构，转子盘必须是导磁材料，需要为永久磁体提供磁路，同时由于定子部件夹在两个转子盘中间，电机的冷却面积大大减小，不利于设计成大功率水冷电机；

（3）一个定子、一个转子的单边结构，定子的冷却面积不受影响，但由于转子永久磁体和定子之间始终存在磁力作用，转轴上具有很大的轴向磁拉力，增加了轴承的负荷，尤其不利于制作成大功率、大体积的电动机；

（4）对多转子、多定子结构，电机结构将变得十分复杂，对加工工艺的要求大大提高，电机控制的难度变大，同时也增加了电机冷却方式的复杂性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种克服现有轴向磁通电机的不足，提供一种体积小、重量轻、功率密度高、效率高的高功率密度大功率盘式驱动电机。

本发明的高功率密度大功率盘式驱动电机为具有双定子、单转子的轴向磁通结构，它包括安装在外壳内的定子铁芯和可旋转的转子盘；所述转子盘包括转子托盘和永磁体，转子托盘为圆盘状，转子托盘的两个端面上分别固定有永磁体，永磁体沿转子托盘的圆周排列成环形；转子盘两侧各有一个定子铁芯，定子铁芯中嵌有定子线圈，定子铁芯与外壳两端的端盖固定连接；转子盘两端面上的永磁体分别与两个定子铁芯的内端面形成气隙。

所述转子托盘由不导磁的材料制成；所述永磁体分为两种，一种是磁极方向与转子托盘的盘面垂直的垂直磁极永磁体，另一种是磁极方向与转子托盘的盘面平行的平行磁极永磁体；所述垂直磁极永磁体与平行磁极永磁体沿圆周交错排布，即每两个相邻垂的直磁极永磁体之间有一个平行磁极永磁体，而每两个相邻的平行磁极永磁体之间也有一个垂直磁极永磁体；并且，每两个相邻的垂直磁极永磁体的磁极方向相反，每两个相邻的平行磁极永磁体的磁极方向也相反。

所述壳体两端的端盖上分别设置有冷却水套。

由于采用以上技术方案，本发明具有如下优点：

（1）转子磁钢采用了双面阵列分布，增加了磁铁的有效面积和气隙磁场强度，提高了电机的功率密度；

（2）非导磁材料的转子托盘，没有磁损耗，提高了电机的效率；由于转子托盘不构成磁路，对厚度没有限制，可减小电机的轴向长度；

（3）定子端面安装冷却水套，冷却面积大，有效地提高了电机功率密度；

（4）两个定子的线圈可进行串联或并联组合，电机可在不同的额定电压下工作；

（5）电机体积小，重量轻，效率高，而且转子重量轻，控制性能好，并能实现大功率化。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的转子盘结构示意图；

图3是本发明实施例的一侧永磁体在图2的A向上的局部排列展开示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，该高功率密度大功率盘式驱动电机为具有双定子、单转子的轴向磁通结构，它包括安装在外壳1内的定子铁芯2和可旋转的转子盘3；所述转子盘3包括转子托盘31和永磁体32，转子托盘为圆盘状，转子托盘的两个端面上分别固定有永磁体32，永磁体32沿转子托盘的圆周排列成环形；转子盘3两侧各有一个定子铁芯2，定子铁芯中嵌有定子线圈，定子铁芯2与外壳两端的端盖4固定连接；转子盘3两端面上的永磁体32分别与两个定子铁芯2的内端面形成气隙。壳体1两端的端盖4上分别设置有冷却水套5。

转子托盘31由不导磁的材料制成；如图3所示，转子托盘上排列的永磁体32分为两种，一种是磁极方向与转子托盘的盘面垂直的垂直磁极永磁体321，另一种是磁极方向与转子托盘的盘面平行的平行磁极永磁体322，图3中的箭头方向表示永磁体的磁极方向；所述垂直磁极永磁体321与平行磁极永磁体322沿圆周交错排布，即每两个相邻垂的直磁极永磁体之间有一个平行磁极永磁体，而每两个相邻的平行磁极永磁体之间也有一个垂直磁极永磁体；并且，每两个相邻的垂直磁极永磁体的磁极方向相反，每两个相邻的平行磁极永磁体的磁极方向也相反。这样的设置可以使磁场有效面集中在转子托盘端面外侧，以提高电机的功率密度。