一种磁场调制电机、定子侧永磁体固定方式及双转子注排油结构的制作方法

1.本发明涉及一种电机，尤其涉及一种磁场调制电机、定子侧永磁体固定方式及双转子注排油结构。


背景技术：

2.在工业传动领域，尤其是低速应用工况，工业上常采用电机配减速齿轮箱的驱动方式，不可避免造成传动效率低、空间占用多以及振动噪声等问题，因而对电机转矩密度要求越来越高，具有自减速高转矩输出特性的磁场调制电机应运而生，应用前景广阔。
3.在专利《一种单绕组双机械端口永磁电机》(cn 109617349 b)中，公布一种基于磁场调制原理的双机械端口永磁电机，该电机通过一个定子绕组布置能够产生两种不同极对数的磁场，分别对应永磁磁场和调制磁场，外转子为永磁转子，内转子为永磁转子或磁阻转子。永磁磁场和外侧永磁转子组成永磁电机，调制磁场、外侧永磁转子和内转子组成磁场调制电机，电机具备两个不同转速转矩的机械端口。然而，该电机需要配合驱动器输入两种不同幅值、频率以及相位的正弦电流，在驱动控制上极为复杂，工业可实现性较差，在一定程度上控制复杂，容易导致定子侧温升过高。
4.在专利《一种永磁齿轮复合电机》(申请公开号cn 109768681 a)中，公布一种基于磁场调制原理的特殊拓扑结构电机，包括高速永磁转子、低速永磁转子以及定子，在结构形式上，定子位于最外侧，向内为低速永磁转子和高速永磁转子，专利要求定子调磁齿、高速转子、低速转子组成磁性齿轮结构，对定子调磁齿、高速永磁体极对数、低速永磁体极对数进行约束，满足磁场调制要求。虽然在控制和温升上得到改善，但是该结构采用旋转的低速永磁转速进行功率输出，且该低速永磁转子位于定子与高速转子之间，为圆环结构，在结构强度上圆环结构且在圆环上均布n、s交替永磁体实现功率输出较为困难。
5.在现有技术中，尚未见对基于磁场调制原理双转子电机的内外双轴承注排油结构形式进行相关技术研究和成果发表，而内外双轴承的注排油解决方案是双转子磁场调制电机实现工业应用不可规避的现实问题。
6.在现有技术中，尚未见对基于磁场调制原理双转子电机的定子侧永磁体固定方式进行相关技术研究和成果发表，而定子侧永磁体固定是磁场调制电机实现工业应用不可规避的现实问题。
7.鉴于以上，克服上述现有技术所存在缺点和不足是磁场调制电机技术领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

8.为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种磁场调制电机、定子侧永磁体固定方式及双转子注排油结构，具有双转子注排油结构，通过径向注油孔、轴向注油孔、径向环油槽配合实现轴承注排油。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.本发明提供一种磁场调制电机、定子侧永磁体固定方式，并进一步提出一种双转子电机注排油结构。
11.本发明提供的一种磁场调制电机、定子侧永磁体固定方式，磁场调制电机机构包括转轴、外轴承装置、内轴承装置、键、高速永磁转子、调磁环转子、定子；所述高速永磁转子内部连接调磁环转子，调磁环转子内部连接定子；所述转轴外侧通过键连接外轴承装置，内轴承装置内侧连接转轴；所述定子包括定子铁心、定子绕组、定子永磁体、倒梯形凸起；所述定子铁心内侧连接多个定子永磁体；所述定子铁心内侧具有多个倒梯形凸起；定子永磁体通过粘合剂固定；所述定子铁心嵌线定子绕组；所述定子永磁体为腰部双v型永磁体，永磁体腰部v型与定子铁心倒梯形凸起相互配合，腰部双v型永磁体呈轴对称结构。
12.本发明的进一步地技术方案在于，所述定子槽楔下部连接定子槽口，定子绕组嵌合在定子铁心槽内，定子绕组相对称分布；所述定子槽楔为上下双梯形结构，所述定子槽楔的上梯形与定子铁心槽口出三角形豁口配合卡住定子槽楔，所述定子槽楔的下梯形与槽口两次定子永磁双v型配合卡住。
13.本发明的进一步地技术方案在于，所述定子槽楔、定子永磁体以及定子铁心内侧凸起相互配合达成可靠的定子永磁体固定措施。
14.本发明的进一步地技术方案在于，所述调磁环转子由硅钢片叠压而成，所述调磁环转子的硅钢片上具有pm个调制齿。
15.本发明的进一步地技术方案在于，所述调制齿均匀分布在硅钢片上，即在整圆上，间隔pm个调制齿与pm个齿间形成调磁环结构，调磁环转子内部固定连接多个双头螺杆。
16.本发明的进一步地技术方案在于，所述调磁环转子位于定子永磁体、高速永磁转子之间，在调磁环转子内外形成内外双层气隙。
17.本发明的进一步地技术方案在于，所述调磁环转子通过键固联在转轴上，调磁环转子与外轴承装置活动连接。
18.本发明的进一步地技术方案在于，所述高速永磁转子与内轴承装置活动连接，高速永磁转子在调磁环转子内转动，高速永磁转子、定子永磁体、调磁环转子组成磁性齿轮结构。
19.本发明的进一步地技术方案在于，所述外轴承装置包括外轴承外盖、外轴承外密封圈、外轴承、端盖、外轴承内盖、外轴承内密封圈、调磁环端盖；所述外轴承外盖底端外部设置有外轴承外密封圈；所述外轴承外盖与外轴承底部相适应，外轴承底部连接外轴承外盖；所述外轴承与端盖内部相适应，外轴承外侧连接端盖；所述外轴承内盖与外轴承顶部相适应，外轴承顶部连接外轴承内盖；所述外轴承内盖与外轴承内密封圈相适应，外轴承内盖内侧连接外轴承内密封圈；所述端盖内部具有磁环端盖。
20.本发明的进一步地技术方案在于，所述轴承外盖为固定结构，可选用常规注排油结构，在外轴承外盖上设有轴承注排油用孔，通过注油杯进行注油。
21.本发明的进一步地技术方案在于，所述内轴承装置包括内轴承内盖、内轴承密封圈、内轴承、内轴承外盖一、内轴承外盖二，转轴上部连接内轴承装置，高速永磁转子内侧连接轴承；所述内轴承内盖底端外部设置有内轴承密封圈；所述内轴承外盖与内轴承底部相适应，内轴承底部连接内轴承外盖；所述内轴承与内轴承外盖一顶部相适应，内轴承顶部连
接内轴承外盖一；所述内轴承与内轴承外盖二顶部相适应，内轴承顶部连接内轴承外盖二；所述内轴承外盖一与内轴承密封圈相适应，内轴承外盖一内侧连接内轴承密封圈；所述内轴承外盖二与内轴承密封圈相适应，内轴承外盖二内侧连接内轴承密封圈。
22.本发明的进一步地技术方案在于，所述内轴承与外轴承分别具有内轴承注油x1、外轴承注油x2、内轴承排油t1、外轴承排油t2。
23.本发明的进一步地技术方案在于，所述轴承注油x1内侧连接螺塞，螺塞在轴承注油x1内滑动，外轴承注油x2内侧连接螺塞，螺塞在外轴承注油x2内滑动，内轴承排油t1内侧连接螺塞，螺塞在内轴承排油t1内滑动，外轴承排油t2内侧连接螺塞，螺塞在外轴承排油t2内滑动，使用注油杯进行加注润滑脂。
24.本发明的进一步地技术方案在于，所述导磁环为pm个调磁齿结构，经过调制，产生极对数为pm-pi，转速为ωs的旋转磁场，旋转磁场的极对数与定子侧永磁体极对数相同，满足磁性齿轮稳定传递机电能量的约束要求，能够实现稳定的能量传递。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明提供的磁场调制电机，该电机采用通用控制器即可完成驱动控制，控制方式工业通用化强，实现磁场调制电机低速大转矩应用；
27.本发明提供的磁场调制电机，该调磁环转子结构通过双头螺栓拉紧满足强度要求，且符合导磁和非导磁间隔布置的磁场调制要求；
28.本发明提供的磁场调制电机，具备工业应用可实施性；
29.本发明提供的磁场调制电机定子侧永磁体固定方式；
30.本发明提供的应用于内外双转子双轴承支撑的轴端注排油结构，通过径向注油孔、轴向注油孔、径向环油槽配合实现轴承注排油。
附图说明
31.图1是本发明的磁场调制电机径向结构示意图。
32.图2是本发明的磁场调制电机定子结构示意图。
33.图3是本发明的调磁环转子结构示意图。
34.图4是本发明的磁场调试电机轴向结构示意图。
35.图5是本发明的磁场调制电机注排油结构示意图。
36.图6是本发明的轴端面注排油孔结构示意图。
37.图7是本发明的轴端面注排油用螺塞和注油杯安装示意图。
38.图中：
39.转轴10；外轴承装置20；外轴承外盖21；外轴承外密封圈22；外轴承23；端盖24；外轴承内盖25；外轴承内密封圈26；调磁环端盖27；内轴承装置30；内轴承内盖31；内轴承密封圈32；内轴承33；内轴承外盖一34；内轴承外盖二35；键40；高速永磁转子100；定子300；定子铁心310；定子绕组320；定子永磁体330；定子槽楔340；倒梯形凸起3101；调磁环转子200；调制齿210；齿间220；双头螺杆230；内轴承注油x1；外轴承注油x2；内轴承排油t1；外轴承排油t2；螺塞50；注油杯60。
具体实施方式
40.下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
41.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
42.具体实施方式一：
43.下面结合图1、2说明本实施方式，本发明涉及一种电机，更具体的说是一种磁场调制电机、定子侧永磁体固定方式，包括高速永磁转子100、调磁环转子200、定子300含定子铁心310、定子绕组320、定子永磁体330；具有双转子注排油结构，通过径向注油孔、轴向注油孔、径向环油槽配合实现轴承注排油。
44.具体实施方式二：
45.下面结合图1、4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，磁场调制电机包括转轴10、外轴承装置20、内轴承装置30、键40、高速永磁转子100、调磁环转子200、定子300，高速永磁转子100内部连接调磁环转子200，调磁环转子200内部连接定子300，转轴10外侧通过键40连接外轴承装置20，内轴承装置30内侧连接转轴10。
46.具体实施方式三：
47.下面结合图1、2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，定子300包括定子铁心310、定子绕组320、定子永磁体330，定子铁心310内侧连接多个定子永磁体330，定子铁心310内侧具有多个倒梯形凸起3101；定子永磁体330通过粘合剂固定，定子铁心310嵌线定子绕组320，定子永磁体330为腰部双v型永磁体，永磁体腰部v型与定子铁心倒梯形凸起3101相互配合，腰部双v型永磁体呈轴对称结构。
48.具体实施方式四：
49.下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，定子铁心310内侧连接多个定子永磁体330,定子永磁体极对数为po，定子永磁体330n、s交替均布，永磁体充磁方向为径向充磁。
50.具体实施方式五：
51.下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，，定子铁心310内侧具有多个倒梯形凸起3101；定子永磁体330通过粘合剂固定，为加强固定，定子槽楔340下部连接定子槽口，定子绕组320嵌合在定子铁心槽内，定子绕组320相对称分布。
52.具体实施方式六：
53.下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，定子槽楔340、定子永磁体330以及定子铁心内侧凸起3101相互配合达成可靠的定子永磁体固定措施。
54.具体实施方式七：
55.下面结合图1、2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，定子铁心310嵌线定子绕组320后，装配定子永磁体330和定子槽楔340，定子永磁体330为腰部双v型永磁体，永磁体腰部v型与定子铁心倒梯形凸起3101相互配合，腰部双v型永磁体呈轴对称结构，定子槽楔340为上下双梯形结构，其中上梯形与定子铁心槽口出三角形豁口配合，卡住定子槽楔340，定子槽楔340下梯形与槽口两次定子永磁双v型配合卡住。
56.具体实施方式八：
57.下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，调磁环转子200由硅钢片叠压而成，硅钢片上均布pm个调制齿210，调制齿在圆周上间隔均布，即在整圆上，间隔pm个调制齿210和pm个齿间220，形成调磁环结构，结构强度由调磁环冲片叠压后配合双头螺杆230进行支撑，结构强度得到提升。
58.具体实施方式九：
59.下面结合图1、4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，调磁环转子200位于定子永磁体330和高速永磁转子100之间，在调磁环转子200内外形成内外双层气隙，磁场能量通过气隙进行传递。
60.具体实施方式十：
61.下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，调磁环转子200通过键40固联在转轴10上，调磁环转子由外轴承装置20进行支撑，电机功率通过调磁环转子输出。
62.具体实施方式十一：
63.下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，高速永磁转子100由内轴承装置30进行支撑，高速永磁转子100在调磁环转子200内部高速旋转空转，其与转轴10各自独立旋转，高速永磁转子100不通过转轴输出功率，其作用为与定子永磁体310、调磁环转子200组成磁性齿轮结构，进而使得调磁环转子200减速输出高转矩，使得磁场调制电机具有低速大转矩直驱特性。
64.具体实施方式十二：
65.下面结合图4、5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，外轴承装置20包括外轴承外盖21、外轴承外密封圈22、外轴承23、端盖24、外轴承内盖25、外轴承内密封圈26、调磁环端盖27，注排油结构相对容易实现外轴承外盖21底端外部设置有外轴承外密封圈22；外轴承外盖21与外轴承23底部相适应，外轴承23底部连接外轴承外盖21；外轴承23与端盖24内部相适应，外轴承23外侧连接端盖24；外轴承内盖25与外轴承23顶部相适应，外轴承23顶部连接外轴承内盖25；外轴承内盖25与外轴承内密封圈26相适应，外轴承内盖25内侧连接外轴承内密封圈26；端盖24内部具有磁环端盖27。
66.具体实施方式十三：
67.下面结合图5、6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，轴承外盖为固定结构，可选用常规注排油结构，即在轴承外盖上设有轴承注排油用孔，通过注油杯60进行注油。
68.具体实施方式十四：
69.下面结合图5说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，内轴承装
置30包括内轴承内盖31、内轴承密封圈32、内轴承33、内轴承外盖34、内轴承外盖35，内轴承装置30支撑在转轴10上，轴承外径安装在高速永磁转子100内径，内轴承内盖31底端外部设置有内轴承密封圈32；
70.内轴承外盖34与内轴承33底部相适应，内轴承33底部连接内轴承外盖34；内轴承33与内轴承外盖一34顶部相适应，内轴承33顶部连接内轴承外盖一34；内轴承33与内轴承外盖二35顶部相适应，内轴承33顶部连接内轴承外盖二35；内轴承外盖一34与内轴承密封圈32相适应，内轴承外盖一34内侧连接内轴承密封圈32；内轴承外盖二35与内轴承密封圈32相适应，内轴承外盖二35内侧连接内轴承密封圈32。
71.具体实施方式十五：
72.下面结合图6说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，采用从两输出轴端面注排油形式，在两轴端面开各开设4个深孔两侧对称，其中x1和x2分别用于内外轴承注油、t1、t2分别用于内外轴承排油。
73.具体实施方式十六：
74.下面结合图7说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，在电机正常工作时，注排油孔x1～t2全部由螺塞50封堵，在停机维修时，将螺50塞取下，使用注油杯60进行加注润滑脂，轴承注油x1内侧连接螺塞50，螺塞50在轴承注油x1内滑动，外轴承注油x2内侧连接螺塞50，螺塞50在外轴承注油x2内滑动，内轴承排油t1内侧连接螺塞50，螺塞50在内轴承排油t1内滑动，外轴承排油t2内侧连接螺塞50，螺塞50在外轴承排油t2内滑动，使用注油杯60进行加注润滑脂。
75.工作原理：定子绕组极对数为ps，定子永磁体极对数为po，定子永磁体n、s交替均布，永磁体充磁方向为径向充磁。
76.调磁环转子200由硅钢片叠压而成，硅钢片上均布pm个调制齿210，调制齿在圆周上间隔均布，即在整圆上，间隔pm个调制齿210和pm个齿间220，形成调磁环结构，结构强度由调磁环冲片叠压后配合双头螺杆230进行支撑，结构强度得到提升。
77.高速永磁转子100由永磁体n、s交替布置，其极对数为pi可为内置式也可为表贴式，永磁体充磁方向为径向充磁。
78.定子绕组极对数、定子永磁体极对数、调制齿个数，高速永磁转子极对满足数量关系：ps＝pi且pm＝pi+po。
79.定子300与高速永磁转子100组成普通永磁电机结构，定子磁场旋转速度等于高速永磁转子100旋转速度：ωs＝ωi。
80.高速永磁转子极对数pi，以转速ωi高速旋转，其产生的高速永磁磁动势为，经过调磁环转子200的作用，对旋转磁场进行调制。导磁环为pm个调磁齿结构，经过调制，产生极对数为pm-pi，转速为ωs的旋转磁场，此时，旋转磁场的极对数与定子侧永磁体极对数相同，满足磁性齿轮稳定传递机电能量的约束要求，能够实现稳定的能量传递。
81.内轴承装置30位于旋转的调磁环转子200内部，常规在轴承外盖上注油不可实施，因为通过轴承外盖上注油，要求注油管通过旋转的调磁环转子200，在机械结构上无法实现。从而提出适用于内外双轴承支撑的注排油结构，该注排油结构为停机注排油。
82.外轴承23注油时，外轴承润滑油脂从转轴端面注油孔x1加入，通过外轴承轴向注油孔、径向注油孔注入外轴承，加满轴承后从调磁环端盖上的径向排油孔流经调磁环端盖
环形排油槽，在通过转轴上外轴承径向排油孔、轴向排油孔流出排油孔t1，两端外轴承注排油结构对称。
83.外轴承转轴径向注油孔对齐外轴承外盖21与外轴承23间隙，转轴10径向排油孔与调磁环端盖27径向排油孔轴向对齐，径向位置任意，通过调磁环端盖27上径向排油槽构成流通路径。
84.内轴承33注油时，内轴承润滑脂从转轴端面注油孔x2加入，通过轴向注油孔、径向注油孔注油内轴承33，加满轴承后从内轴承径向排油孔、轴向排油孔流出排油孔t2，两端轴承注排油结构对称。
85.同时，可通过合理布置结构方案，调磁环转子与高速永磁转子均可功率输出，调磁环转子输出低速大转矩，高速永磁转子输出高速小转矩。
86.同时，也可将内外轴承均布置在转轴同一端面，均为本专利的合理结构变形。
87.本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本技术的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。