一种新型空间磁通锥碟永磁同步电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种新型空间磁通锥碟永磁同步电机。

背景技术：

为了抗争环境污染，在世界范围内人们越来越重视环保领域的技术开发，环保与节能成为全世界工业技术领域的重要任务，智能化、高效节能电机成为国家重点开发及支持的方向。

目前，在电驱动领域，技术成熟且被大量采用的是柱式转子、径向磁通电机，也就是传统马达，另外还少量出现了低速轴向盘式电机，而对电动车而言，传统单电机（柱式电机）在汽车运行工况驱动中，很难一直在高效区工作，如需提高转矩扭力，也只能通过变速器调制来提高转动扭矩，这就容易造成电能损耗增大，浪费宝贵的动力电池的电量。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种新型空间磁通锥碟永磁同步电机，高转矩密度，高效工况区宽，能效转化比高，节能且高效，能够更为适合电动车辆加速与爬坡时的高扭矩要求、高速行驶阶段的恒高效功率的需求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种新型空间磁通锥碟永磁同步电机，电机包括外壳本体和端盖，盖在外壳本体上的端盖和所述外壳本体构成腔体结构，在这一腔体结构中设置有空间磁通锥碟结构，其中，空间磁通锥碟结构包括支撑在所述外壳本体内的两个锥形绕组定子，所述两个锥形绕组定子同轴设置且相对的内侧面为内凹锥形面，在所述两个锥形绕组定子之间设置有带永磁磁钢的锥碟转子，所述锥碟转子呈盘式且朝向定子的一面为外凸锥形面，所述锥碟转子整体呈锥形飞碟状，所述锥碟转子经花键传动轴与外部的动力轴相连。

对于上述技术方案，申请人还有进一步的优化措施。

进一步地，所述花键传动轴包括两个固定在外壳本体上的轴承、和可转动地固定在两轴承之间的传动轴，所述传动轴穿过所述锥碟转子并与锥碟转子通过键同心连接。

进一步地，所述传动轴的一端设置有旋变信号采集器，另一端为带花键的输出轴。

进一步地，锥形绕组定子包括定子铁芯和若干组绑扎在定子铁芯上的线圈绕组，所述定子铁芯整体呈锥形圆盘状，其内侧面整体向内凹陷构成所述内凹锥形面，在所述定子铁芯的内侧面上具有若干个沿其圆心均匀排布的呈扇形的绕线铁芯柱，在绕线铁芯柱上缠绕有所述线圈绕组，并按各相分别接电，形成正弦旋转空间磁场，产生对锥碟转子的悬浮与切向牵引力。

更进一步地，所述绕线铁芯柱基本呈类等腰扇面形状，绕线铁芯柱的中心顶角指向所在内侧面的锥心，若干个所述绕线铁芯柱均匀间隔地设置在所述定子铁芯上，绕线铁芯柱的隆起方向平行于所述传动轴，若干个所述绕线铁芯柱呈扇形锥面分布在定子铁芯上，所述线圈绕组绕设在所述绕线铁芯柱上并互嵌在相邻绕线铁芯柱之间形成的凹槽内。

进一步地，所述两个锥形绕组定子中分别具有独立控制电路，两个锥形绕组定子与锥碟转子间构成双电机磁耦直联，可形成单电机工作或者双电机工作两种工作模式，或者至少两个永磁同步电机同轴并联构成多电机并联模式。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的新型空间磁通锥碟结构的永磁同步电机，其采用了新型的空间磁通锥碟结构，构建出了双电机磁耦同轴直联锥碟转子，两定子分别采用独立的空间磁路，加大了通磁面，增强了包络覆盖，而锥碟转子气隙吻合可综合两定子的磁路进行共轴驱动构成合成电机，可按照用户需求进行单电机或者双电机的模式进行工作，使得电机运行抑止振动能力增强，灵活选用电机工作模式，使得电机有更宽广的工况高效区，工作更为节能且高效，使得电机成为了一个变频可调功率的更高效电机，能够以最省电的模式更好地符合电动车运行工况要求来运行，节省了电耗，提高行驶里程。

另外，在该电机控制模式的驱动下能够使得电机能够长期维持在高效区工作的状态，而且不会增大电机的负担，并减少对电池的高峰值电流萃取，节能的同时，延长电机及电池的使用寿命。

进一步地，由于该永磁同步电机中设置了双定子共轭转子的结构，即使一个定子损坏，另一路定子的磁路仍然能够正常工作，维持电机的非高速运行，减少了故障停车几率，提高了电动车的安全性。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的永磁同步电机的空间磁通锥碟结构设置示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、外壳本体，2、锥形绕组定子，3、锥碟转子，4、传动轴，5、轴承，6、旋变信号采集器；7、端盖。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例描述了一种新型空间磁通锥碟永磁同步电机，如图1所示，电机包括含冷却槽的外壳本体1、与外壳本体1左右两端相连接的端盖7，端盖7中设置有复合冷却水道，盖在外壳本体1上的端盖7和所述外壳本体1构成腔体结构，在这一腔体结构中设置有空间磁通锥碟结构，端盖7和壳体内均设置独立的冷却结构，以保证电机散热。

其中，该永磁同步电机中的空间磁通锥碟结构包括支撑在所述外壳本体1内的两个锥形绕组定子2，所述两个锥形绕组定子2同轴设置且相对的内侧面为内凹锥形面，在所述两个锥形绕组定子2之间设置有带永磁磁钢与磁轭的锥碟转子3，所述锥碟转子3呈盘式且朝向定子的一面为外凸锥形面，所述锥碟转子3整体呈锥形飞碟状，所述锥碟转子3经花键传动轴与外部的动力轴相连。

所述花键传动轴包括两个固定在外壳本体1上的轴承5、和可转动地固定在两轴承5之间的传动轴4，所述传动轴4沿所述锥碟转子3的轴线设置，所述传动轴4穿过所述锥碟转子3并与锥碟转子3通过键同心连接，实现同步传动。所述传动轴4的一端设置有旋变信号采集器6，另一端为带花键的输出轴。

具体来说，上述的锥形绕组定子2包括定子铁芯和若干组绑扎在定子铁芯上的线圈绕组，所述定子铁芯整体呈锥形圆盘状，其内侧面整体向内凹陷构成所述内凹锥形面，在所述定子铁芯上，绕线铁芯柱的隆起方向平行于所述传动轴4，若干个所述绕线铁芯柱呈扇形锥面分布在定子铁芯上具有若干个沿其圆心均匀排布的呈扇形的绕线铁芯柱，在绕线铁芯柱上缠绕有所述线圈绕组，并按各相分别接电，形成正弦旋转空间磁场，产生对锥碟转子3的悬浮与切向牵引力。

所述绕线铁芯柱基本呈类等腰扇面形状，绕线铁芯柱的中心顶角指向所在内侧面的锥心，若干个所述绕线铁芯柱均匀间隔地设置在所述定子铁芯上，绕线铁芯柱的隆起方向平行于所述传动轴4，若干个所述绕线铁芯柱呈扇形锥面分布在定子铁芯上，所述线圈绕组绕设在所述绕线铁芯柱上并互嵌在相邻绕线铁芯柱之间形成的凹槽内。

可见，定子铁芯和线圈绕组所构成的锥形绕组定子2，在通电后所构成的磁场为空间锥体旋转磁场面，因此具有比同直径电机更大的磁通结合面，而飞碟状的锥碟转子3是空间凸型磁路，那么在产生电磁力转换中，能够产生沿切向旋转方向的斜向力，也可产生如同磁悬浮技术中的向上的旋转方向的牵引分力，能够更好地使得锥碟转子3运动具有向前势能，从而使得普通只能低速工作的电机也能向高速化转变，使得电机高效工作区域扩大，同时使得恒扭矩拐点滞后，提高电机性能。

所述两个锥形绕组定子2中分别具有独立控制电路，两个锥形绕组定子2与锥碟转子3间构成双电机磁耦直联，可形成单电机工作或者双电机工作两种工作模式。

由于本实施例中采用了双电机磁耦直联共轴，这里可以理解为双定子可选择地通电对锥碟转子3进行驱动，锥碟转子3可综合两定子的磁路进行共轴驱动构成合成电机，可按照用户需求进行单电机或者双电机的模式进行工作，使得电机运行抑止振动能力增强，灵活选用电机工作模式，使得电机的工作更为节能且高效，使得电机成为了一个变频可调功率的更高效电机，能够以最省电的模式运行，节省了电耗，提高行驶里程。另外，还可将至少两个永磁同步电机同轴并联构成多电机并联模式，可扩展性强，更能胜任大功率高扭矩要求，使得能更广泛地服务于多种电驱动动力领域。

比如说，将上述双电机命名为第一电机和第二电机，其中，第一电机采用高效高性能区维持工作，第二电机可如多缸发动机一样逐步按工况需要进行增加或者减小动力能量，提高第二电机的驱动电流就能够使得永磁同步电机整体的速度或扭矩进一步提高，降低第二电机的驱动电流就能够使得永磁同步电机整体的速度或扭矩进一步减小，更能满足电动车辆的工况运行要求。如此，也就能够耦合成了一个变频可调功率的高效电机，使得电机整体以最省电的模式运行，达到最佳优化工况工作的目的，更能按车辆工况动力要求匹配，使得车辆能够更多时间在高效区工作，使工况效率大于普通电机，达到增长同电池电耗的行驶里程，减少对电池的大电流冲击萃取，延长电池的使用寿命。

除此之外，由于该永磁同步电机中设置了双定子共轭转子的结构，即使一个定子损坏，另一路定子的磁路仍然能够正常工作，维持电机的非高速运行，减少了故障停车几率，提高了电动车的安全性。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。