专利名称：双螺旋桨推进用永磁电机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电机技术领域，涉及一种双螺旋桨推进用永磁电机。
背景技术：
目前，公知的鱼雷或水下机器人双螺旋桨推进电机为双转子直流电机，由于该种电机需 要两套电刷和滑环装置，这使得电机的可靠性降低，结构复杂、质量变重、维护难度和成本 增加。
实用新型内容
为了克服现有双转子直流电机作为鱼雷或水下机器人双螺旋桨推进电机的不足，本实用 新型提供了一种双螺旋桨推进用永磁电机，该电机省去了电刷和滑环装置，在保证输出同速 异向旋转转矩的同时实现了无刷化，提高了水下航行器推进系统的整体性能。
本实用新型采用如下方案该永磁电机包括定子、内永磁转子、外永磁转子、内转子轴、 外转子轴、定子前夹板、定子后夹板、外转子后夹板、机壳前夹板、机壳后夹板、轴承、前 轴承端盖、机壳、接线孔等。其中内转子轴和外转子轴同心，内转子轴左端由内向外依次装 配有内转子前轴承、定子前夹板、外转子前轴承、外转子轴，机壳轴承，机壳轴承前端盖， 内转子轴右端由内向外依次装配有内转轴后轴承、定子后夹板、外转轴后轴承、外转子后夹 板、机壳后夹板，内转子轴中部沿垂直方向由内向外依次装配有内永磁转子、定子、外永磁 转子和机壳。内永磁转子固定于内转子轴上，定子中间均匀分布有6个连接件，起到紧固定 子硅钢片的作用，该连接件左端固定在定子前夹板上，右端固定在定子后夹板上。定子后端 盖靠近轴承处有一个接线孔，通过该孔变频器可以向内部的定子绕组直接供电，外永磁转子 左端与外转子轴相连，右端和外转子后夹板相连，定子、内转子和外转子由于采用了两端固 定的方式，增强电机运行时的机械稳定性。
所述电机的定子内圆壁和外圆壁均匀开槽，嵌放环型交叉式定子绕组，选取定子内侧槽 和外侧槽中所嵌放任意两相绕组，在定子端部交叉互换位置形成环型交叉式定子绕组。所采 用的环形绕组相比传统绕组其端部较短，尤其对于极数少半径大的电机，这样提高了绕组的 利用率，减小了端部漏抗，提高了整个电机的性能。选取定子内侧槽和外侧槽中所嵌放任意 两相绕组，在定子端部交叉互换它们位置，使得内侧槽内绕组与外侧槽内绕组的相序相反， 当通入一组对称三相交流电时，可在电机的内侧气隙和外侧气隙分别产生两个异向旋转的磁场，从而驱动转子异向旋转，又由于该电机定子两侧绕组极数相同，则定子内侧气隙和外侧 气隙磁场旋转速度相同方向相反，所以内转子和外转子旋转速度相同方向相反，而且两个转 子所输出的机械功率也可以是不相同的。内转子和外转子采用永磁体面贴式(或插入式)结 构，两个转子的机械输出采用单端同心式双轴结构。
本实用新型的有益效果是采用内外两个转子直驱双旋桨(桨叶倾斜角相反)，这使得两 个螺旋桨在产生前进推力的同时，能够互相抵消异向旋转时圆周方向产生的方向相反的力矩， 从而有效避免了鱼雷或水下机器人的侧滚现象，提高了系统的运行效率。实现了鱼雷或水下 机器人双螺旋桨推进用永磁电机的无刷化，简化了目前应用于该领域中双转子直流电机的机 械结构，提高了整个推进系统运行的可靠性，当输入一组三相对称交流电时，即可同时输出 两个转速相同转向相反的机械转矩，并且通过变频器可以调节双螺旋桨的转动速度，同时兼 具了永磁电动机效率高，转矩密度高等优点。
图1为本实用新型电机结构示意图2为本实用新型电机定子环型交叉式绕组端部接线示意图3 (a)为本实用新型电机定子主视图；(b)为本实用新型电机定子侧视图4为本实用新型电机驱动系统结构示意图1中1机壳，2内转子轴，3外转子轴，4定子前夹板，5机壳轴承前端盖，6内 永磁转子，7内转子永磁体，8定子，9机壳前夹板，10定子连接件，11外转子永磁 体，12外永磁转子，'13机壳固定件，14机壳后夹板，15外转子后夹板，16定子后 夹板，17接线孔，.18外转轴后轴承，19机壳轴承，20外转子前轴承，21内转子前 轴承，22内转轴后轴承。
图3中23定子连接件，24定子硅钢片，25定子铁心压板，26定子端部绝缘，27定
子环形交叉式绕组。 具体设施方式
以下结合附图对本实用新型电机做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的电机结构示意图，内转子轴2和外转子轴3同心，内转子轴 2左端由内向外依次装配有内转子前轴承21、定子前夹板4、外转子前轴承20、外转子轴3， 机壳轴承19，机壳轴承前端盖5，内转子轴2右端由内向外依次安装为内转轴后轴承22、定 子后夹板16、外转轴后轴承18、外转子后夹板15、机壳后夹板14，内转子轴2中部沿垂直方向由内向外依次装配有内永磁转子6、定子8、外永磁转子12和机壳1，内永磁转子6固 定于内转子轴2上，定子8中间穿有均匀分布的6个定子连接件10，连接件10起到紧固定 子硅钢片的作用，每个连接件10左端装配在定子前夹板4上，右端装配在定子后夹板16上， 定子后夹板16靠近神承处均匀设置多个接线孔17，变频器通过该孔向内部的定子绕组直接 供电。外永磁转子12左端通过螺栓与外转子轴3相连，右端通过螺栓和外转轴后夹板15相 连。定子8、定子前夹板4、定子后夹板16和定子连接件10共同组成定子系统的结构，外转 子轴3、外永磁转子12和外转子后夹板15共同组成外转子旋转系统的结构。内永磁转子6 和内转子轴2共同组成内转子旋转系统的结构。
在内转子旋转系统和静止的定子系统之间分别放置内转子前轴承21和内转轴后轴承22; 在静止的定子系统和外转子旋转系统之间分别放置外转子前轴承20和外转轴后轴承18;两 组轴承系统将内转子旋转系统、静止的定子系统和外转子旋转系统巧妙地分离开来，保证了 各自独立稳定运行，是实现双机械口独立输出的关键，另外，位于外转子旋转系统和机壳4 之间的机壳轴承起到了支撑和定位外转子旋转系统的作用。由于定子和外转子旋转系统均采 用两组轴承支撑双端固定的结构，这使得电机整体的稳定性得到了极大的提升，可以使电机 输出较大的功率，并可在较高的转速下稳定运行，拓展了该电机的应用领域。 '
图2为定子环型交叉式绕组端部接线示意图，以6极36槽电机为例，画出了该电机环型 交叉式绕组端部接线，图中A-X、 B-Y、 C-Z分别为三相绕组的接头，上层槽和下层槽分别为 定子圆壁内表面槽和圆壁外表面槽，从图中可以看出，上层槽和下层槽中的B和C相绕组在 定子端部处交叉互换位置，这使得上层槽和下层槽中绕组相序相反。这样当输入一组三相对 称交流电时，定子两侧的气隙中可以产生两个同速异向旋转磁场，从而驱动内转子和外转子 从两个内转子轴和外转子轴输出同速异向转矩。
图3为本实用新型电机定子装配示意图，定子端部沿轴向均匀开有6个孔，6个定子连接 件23穿入孔中，通过定子硅钢片24两端的定子铁心压板25将定子硅钢片24紧固，在定子 铁心压板25和定子环形交叉式绕组27之间有一层定子端部绝缘26，起到的作用是避免定子 端部绕组对地短路。
图4为本实用新型的电机驱动系统结构示意图，鱼雷或水下机器人内所安装的蓄电池给 逆变电源提供直流电，逆变电源将直流电变为交流电，然后输入到该电机点定子绕组。如前 面所述，定子绕组通入一组三相对称交流电时，可以在两个转子上产生两个同速异向旋转转 矩，然后通过内转子轴和外转子轴直接驱动双螺旋桨同速异向旋转。
权利要求1.一种双螺旋桨推进用永磁电机，包括定子(8)、内永磁转子(6)、外永磁转子(12)、内转子轴(2)、外转子轴(3)、定子前夹板(4)、定子后夹板(16)、外转子后夹板(15)、机壳前夹板(9)、机壳后夹板(14)、轴承、机壳轴承前端盖(5)、机壳(1)和接线孔(17)，其特征是所述的内转子轴(2)和所述的外转子轴(3)同心，内转子轴(2)左端由内向外依次装配有内转子前轴承(21)、定子前夹板(4)、外转子前轴承(20)、外转子轴(3)，机壳轴承(19)和机壳轴承前端盖(5)，内转子轴(2)右端由内向外依次装配有内转轴后轴承(22)、定子后夹板(16)、外转轴后轴承(18)、外转子后夹板(15)和机壳后夹板(14)，内转子轴(2)中部沿垂直方向由内向外依次装配有内永磁转子(6)、定子(8)、外永磁转子(12)和机壳(1)，所述的内永磁转子(6)固定于内转子轴(2)上；所述的定子(8)中间均匀分布有6个连接件(10)，该连接件(10)左端固定在定子前夹板(4)上，右端固定在定子后夹板(16)上；所述的外永磁转子(12)左端与外转子轴(3)相连，右端和外转子后夹板(15)相连；所述的定子(8)内圆壁和外圆壁均匀开槽，嵌放环型交叉式定子绕组。
2. 根据权利要求1所述的双螺旋桨推进用永磁电机，其特征是所述的环型交叉式定子绕组， 选取定子(8)内侧槽和外侧槽嵌放的绕组中的任意两相绕组，在定子(8)端部交叉互换 位置形成环型交叉式定子绕组。
专利摘要一种双螺旋桨推进用永磁电机，属于电机技术领域，该永磁电机内转子轴和外转子轴同心，内转子轴左端由内向外依次装配有内转子前轴承、定子前夹板、外转子前轴承、外转子轴，机壳轴承，机壳轴承前端盖，定子中间均匀分布6个连接件，起到紧固定子硅钢片的作用，该连接件左端固定在定子前夹板上，右端固定在定子后夹板上。本实用新型的有益效果是采用内外两个转子直接驱动对转螺旋桨，这能使得双螺旋桨在产生推进力的同时，互相抵消圆周方向产生的旋转力矩，从而有效避免了鱼雷或水下机器人的侧滚现象，提高了系统的运行效率。
文档编号H02K16/02GK201430517SQ20092001469
公开日2010年3月24日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者岳 张, 徐振耀, 群 杨 申请人:岳 张