一种模块化定子结构的永磁电机

本发明涉及电机，尤其涉及一种模块化定子结构的永磁电机。

背景技术：

1、电机是飞艇等临近空间飞行器的动力来源，其重量将直接影响到临近空间飞行器的续航能力和动力性能。飞艇等临近空间飞行器通常工作在低温低大气压的极端环境下。如何在极端环境下实现电机的高功率密度高可靠性是亟需解决的关键问题。

2、由于特殊的工作环境，电机需要具备较强的容错能力，减小出现致命故障的概率。目前主要的处理办法是采用多相电机或者多余度电机，前者控制复杂，后者会造成资源浪费，采用定子模块化结构能够很好的解决上述问题。

3、在高功率密度的要求下，电流密度大，绕组发热严重。飞行器在升空阶段，电机需要满负荷工作，此时散热的需求上升。通常，高功率电机通常采用水冷或者油冷冷却，但电机运行环境温差极大，难以找到合适的冷却液；此外，冷却液的加入会增加电机质量和系统复杂度，降低电机功率密度和可靠性。因此，需要探索其它有效可行的电机冷却方式。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种模块化定子结构的永磁电机，采用模块化定子结构，定子组件的相邻模块化定子铁芯之间以及单个模块化定子铁芯的齿部中插有热管进行散热，散热效果更好，热负荷可达更大，能够进一步提高永磁电机功率密度，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种模块化定子结构的永磁电机，包括电机转轴、转子组件、定子组件、前端盖、后端盖、第一轴承和第二轴承，所述电机转轴径向由内到外依次同轴心套设有转子组件、定子组件和前端盖，且所述电机转轴轴向由前到后依次同轴心套设有前端盖、第一轴承、第二轴承和后端盖；

4、所述定子组件包括模块化定子，单个所述模块化定子包括定子铁芯、绕组线圈、第一热管和第二热管。

5、优选的，所述定子铁芯结构呈m型，且定子铁芯中间为非贯穿间隙，所述定子铁芯在间隙其中装设有第一热管，相邻的两个所述定子铁芯中间为贯穿间隙，且其中装设有第二热管。

6、优选的，所述第一热管和第二热管厚度与宽度相同，且均采用抗重力型微热管阵列。

7、优选的，所述定子铁芯采用铁钴钒软磁合金或硅钢片叠压而成。

8、优选的，所述转子组件包括转子铁芯和永磁体，且所述永磁体采用halbach充磁。

9、优选的，所述电机转轴为空心的开放式辐条结构，且电机转轴采用铝合金或镁合金制成。

10、优选的，所述前端盖外侧设有前端盖通孔，且所述前端盖与后端盖均为开放式辐条结构。

11、优选的，所述前端盖和后端盖中间设有轴承室，所述第一轴承和第二轴承分别安装在轴承室内，且所述前端盖和后端盖通过凹槽与螺栓连接。

12、本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种模块化定子结构的永磁电机，与现有技术相比，具有以下优点：

13、本发明的永磁电机采用模块化定子结构，单个模块化定子铁芯呈m型，采用分数槽集中式单层绕组，配合合适的并联支路数，极大提高了电机的容错性，尤其能解决单绕组断路故障，当电机故障时飞行器能安全着陆并迅速更换新的模块。同时，所述定子组件的相邻模块化定子铁芯之间以及单个模块化定子铁芯的齿部中插有热管进行散热。相较于传统的散热方式，该电机的散热效果更好，热负荷可达更大，能够进一步提高永磁电机功率密度。

技术特征：

1.一种模块化定子结构的永磁电机，包括电机转轴(1)、转子组件(2)、定子组件(3)、前端盖(4)、后端盖(5)、第一轴承(601)和第二轴承(602)，其特征在于：所述电机转轴(1)径向由内到外依次同轴心套设有转子组件(2)、定子组件(3)和前端盖(4)，且所述电机转轴(1)轴向由前到后依次同轴心套设有前端盖(4)、第一轴承(601)、第二轴承(602)和后端盖(5)；

2.根据权利要求1所述的一种模块化定子结构的永磁电机，其特征在于：所述定子铁芯(301)结构呈m型，且定子铁芯(301)中间为非贯穿间隙，所述定子铁芯(301)在间隙其中装设有第一热管(303)，相邻的两个所述定子铁芯(301)中间为贯穿间隙，且其中装设有第二热管(304)。

3.根据权利要求1所述的一种模块化定子结构的永磁电机，其特征在于：所述第一热管(303)和第二热管(304)厚度与宽度相同，且均采用抗重力型微热管阵列。

4.根据权利要求1所述的一种模块化定子结构的永磁电机，其特征在于：所述转子组件(2)包括转子铁芯(201)和永磁体(202)。

5.根据权利要求1所述的一种模块化定子结构的永磁电机，其特征在于：所述电机转轴(1)为空心的开放式辐条结构，且电机转轴(1)采用铝合金或镁合金制成。

6.根据权利要求1所述的一种模块化定子结构的永磁电机，其特征在于：所述前端盖(4)外侧设有前端盖通孔(401)，且所述前端盖(4)与后端盖(5)均为开放式辐条结构。

技术总结
本发明公开了一种模块化定子结构的永磁电机。永磁电机定子组件采用模块化定子结构，单个模块化定子铁芯呈M型，绕组采用分数槽集中式单层结构，配合合适的并联支路数，极大提高电机的容错性。同时，所述定子组件的相邻模块化定子铁芯之间以及单个模块化定子铁芯的齿部中插有热管进行散热，能够有效提高电机的热负荷，进而提高永磁电机功率密度。

技术研发人员：杨江涛,刘洪君,黄守道,郑梦子,高闯
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12