CN117277652A - 电机 - Google Patents

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CN117277652A
CN117277652A CN202311134779.1A CN202311134779A CN117277652A CN 117277652 A CN117277652 A CN 117277652A CN 202311134779 A CN202311134779 A CN 202311134779A CN 117277652 A CN117277652 A CN 117277652A
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何宗格
邓春志
张艳
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Wolong Electric Shanghai Central Research Institute Co ltd
Zhejiang Longchuang Motor Technology Innovation Co ltd
Wolong Electric Drive Group Co Ltd
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Wolong Electric Shanghai Central Research Institute Co ltd
Zhejiang Longchuang Motor Technology Innovation Co ltd
Wolong Electric Group Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种电机。电机包括机壳组件、主轴、转子组件以及定子组件。所述机壳组件上设置有安装腔；所述主轴可转动地设置于所述安装腔并从所述安装腔伸出于所述机壳组件；所述转子组件设置于所述安装腔内并固定于所述主轴上；所述定子组件包括绕组和至少两个环形定子铁芯，至少两个所述环形定子铁芯嵌套设置，所述绕组设置于最外侧的所述环形定子铁芯上，且所述绕组沿所述主轴的轴线方向伸出于最外侧的所述环形定子铁芯的两侧。本申请可以解决现有的电动机的传动效率低，使用时能耗高的问题。

Description

电机
技术领域
本申请涉及驱动装置技术领域，具体而言，涉及一种电机。
背景技术
现今工业电力被电动机大量消耗，约有14％的电力消耗来自于大功率电机(1MW-50MW)，它们通过大型齿轮箱来驱动10000RPM至20000RPM的机械结构，并且流量是通过机械节流阀而不是基于功率电子的VSD来控制，传动效率低，能耗大。
如今市面上只有小功率高速永磁同步电机，且技术不太成熟，没有形成批量化生产。本申请旨在开发一种大功率大扭矩的磁悬浮三相永磁同步电机，以解决现有的电动机的传动效率低，使用时能耗高的问题。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种电机，以解决现有的电动机的传动效率低，使用时能耗高的问题。
本申提供了一种电机，包括：
机壳组件，所述机壳组件上设置有安装腔；
主轴，所述主轴可转动地设置于所述安装腔并从所述安装腔伸出于所述机壳组件；
转子组件，所述转子组件设置于所述安装腔内并固定于所述主轴上；
定子组件，所述定子组件包括绕组和至少两个环形定子铁芯，至少两个所述环形定子铁芯嵌套设置，所述绕组设置于最外侧的所述环形定子铁芯上，且所述绕组沿所述主轴的轴线方向伸出于最外侧的所述环形定子铁芯的两侧。
进一步地，所述环形定子铁芯包括两个，两个所述环形定子铁芯包括第一定子铁芯和套设在所述第一定子铁芯外周的第二定子铁芯，所述绕组设置于所述第二定子铁芯上。
进一步地，所述第一定子铁芯的圆周方向上设置有若干个隔磁空间。
进一步地，所述隔磁空间内填设有支撑隔磁体。
进一步地，所述第一定子铁芯的外周面和所述第二定子铁芯的内周面两者之一上设置有限位凹槽，两者另一上设置有与所述限位凹槽相适配的限位凸起，所述限位凹槽和所述限位凸起均沿所述主轴的轴线方向延伸。
进一步地，所述定子组件的两侧均设置有至少一条限位条，所述限位条沿所述主轴的径向延伸，且所述限位条通过锁紧件锁定于所述第一定子铁芯和/或所述第二定子铁芯两者至少之一上。
进一步地，所述机壳组件包括：
环形壳体，所述环形壳体内设置有水冷通道，所述水冷通道沿所述环形壳体的长度方向延伸；
第一端盖，所述第一端盖可拆卸地设置于所述环形壳体的第一端，所述第一端盖设置有若干个第一风口；
第二端盖，所述第二端盖可拆卸地设置于所述环形壳体的与第一端相对的第二端，所述第二端盖上设置有若干个第二风口。
进一步地，所述第一风口与所述第二风口关于所述环形壳体对称设置。
进一步地，所述电机还包括：
第一磁悬浮轴承和第二磁悬浮轴承，所述第一磁悬浮轴承和所述第二磁悬浮轴承间隔套设于所述主轴上，所述第一磁悬浮轴承和所述第二磁悬浮轴承分别位于所述定子组件的两侧，且第一磁悬浮轴承和所述第二磁悬浮轴承至少部分位于所述绕组与所述主轴之间的空间内。
进一步地，所述电机还包括：
接线盒，所述接线盒设置于所述机壳组件上；
第一叶轮和第二叶轮，所述第一叶轮和所述第二叶轮分别固定连接在所述主轴的两端。
在本申请中，通过将电机的定子组件设置为至少两个嵌套设置的环形定子铁芯，并将绕组设置在最外侧的环形定子铁芯上，如此设置，可以使得电机的内部结构更加紧凑，能够缩小电机的主轴的轴向长度，进而可以在一定程度上提高电机的运行功率、转速和扭矩。实际使用该电机，可以将该电机与被驱动机械结构直接连接，无需采用齿轮箱等中间传动机构连接该电机和被驱动机械结构，能够大大降低电机使用过程中的能耗，且传动效率更高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请公开的电机的半剖视图；
图2为本申请公开的电机的左视图；
图3为本申请公开的电机的右视图；
图4为本申请公开的电机的定子组件的半剖视图；
图5为图4的左视图；
图6为图5中的M区域的放大图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、机壳组件；11、环形壳体；111、水冷通道；12、第一端盖；13、第二端盖；101、安装腔；102、第一风口；103、第二风口；20、主轴；30、转子组件；40、定子组件；41、环形定子铁芯；411、第一定子铁芯；4111、隔磁空间；4112、限位凹槽；412、第二定子铁芯；4121、限位凸起；42、绕组；43、限位条；50、支撑隔磁体；60、锁紧件；70、第一磁悬浮轴承；80、第二磁悬浮轴承；90、接线盒；100、第一叶轮；110、第二叶轮。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，提供了一种电机。该电机包括机壳组件10、主轴20、转子组件30以及定子组件40。
其中，机壳组件10上设置有安装腔101；主轴20可转动地设置于安装腔101并从安装腔101伸出于机壳组件10；转子组件30设置于安装腔101内并固定于主轴20上；定子组件40包括绕组42和至少两个环形定子铁芯41，至少两个环形定子铁芯41嵌套设置，绕组42设置于最外侧的环形定子铁芯41上并沿主轴20的轴线方向伸出于最外侧的环形定子铁芯41的两侧。
在本申请中，由于电机的定子组件40包括至少两个嵌套设置的环形定子铁芯41，且绕组42是安装在最外侧的环形定子铁芯41上的，安装好之后，绕组42沿主轴20的轴线方向伸出于最外侧的环形定子铁芯41的两侧。此时，在内侧环形定子铁芯41的支撑下，绕组42与主轴20之间具有比较大的空间，如此，可以将电机的其他结构集中组装在绕组42与主轴20之间空间内，机壳组件10内部的结构可以朝向安装腔101的中心靠拢，进而可以缩短整个电机的主轴20轴线方向的长度。主轴20的长度越短，主轴20转动时的稳定性越高，更适于电机高速运转和高功率大扭矩运行。
也即是说，本实施例中通过将电机的定子组件40设置为至少两个嵌套设置的环形定子铁芯41，并将绕组42设置在最外侧的环形定子铁芯41上，如此设置，可以使得电机的内部结构更加紧凑，能够缩小电机的主轴20的轴向长度，进而可以在一定程度上提高电机的运行功率、转速和扭矩。实际使用该电机，可以将该电机与被驱动机械结构直接连接，无需采用齿轮箱等中间传动机构连接该电机和被驱动机械结构，能够大大降低电机使用过程中的能耗，且传动效率更高。
进一步地，本实施例中的机壳组件10包括环形壳体11、第一端盖12以及第二端盖13。环形壳体11内嵌设有水冷通道111，水冷通道111沿环形壳体11的长度方向延伸；第一端盖12可拆卸地设置于环形壳体11的第一端，第一端盖12设置有若干个第一风口102；第二端盖13可拆卸地设置于环形壳体11的与第一端相对的第二端，第二端盖13上设置有若干个第二风口103。本实施例中通过将机壳组件10设置为彼此可拆的环形壳体11、第一端盖12以及第二端盖13，便于实现电机内部结构的组装。实际安装时，第一端盖12和第二端盖13可以采用螺栓、螺钉等结构固定在环形壳体11上，结构简单，安装方便。
此外，环形壳体11内设置有水冷通道111，电机工作时，可以向该水冷通道111输送冷却水等液体，便于对电机进行水冷。该水冷通道111可以是沿环形壳体11的长度方向设置的直线通道，还可以是沿环形壳体11的长度方向螺旋盘绕设置的螺旋通道，只要是在本申请的构思下的变形方式，均在本申请的保护范围之内。对应地，通过第一端盖12上的第一风口102和第二端盖13上的第二风口103的作用，可以对电机进行风冷。
也即是说，本实施例中的电机可以利用水冷和风冷结合进行冷却，冷却效果好，能够在一定程度上提高电机的运行稳定性。
进一步地，本实施例中的第一风口102与第二风口103关于环形壳体11对称设置，也即是说，第一端盖12上的第一风口102和第二端盖13上的第二风口103是正对设置的，如此，更适于空气对流，能够在一定程度上提高本实施例中的电机的冷却效果。示例性地，本实施例中的第一风口102和第二风口103可以设置为一个、两个、三个、或者三个以上。本申请的附图2和图3中示出了第一风口102和第二风口103为四个时的情况。该第一风口102和第二风口103围设在主轴20的外周并呈圆弧形设置，如此，能够在保证散热效果的同时兼顾第一端盖12和第二端盖13的结构强度。
进一步地，本实施例中的电机还包括第一磁悬浮轴承70和第二磁悬浮轴承80，第一磁悬浮轴承70和第二磁悬浮轴承80间隔套设于主轴20上，第一磁悬浮轴承70和第二磁悬浮轴承80分别位于定子组件40的两侧，且第一磁悬浮轴承70和第二磁悬浮轴承80至少部分位于绕组42与主轴20之间的空间内。相对于现有技术而言，本实施例中的第一磁悬浮轴承70和第二磁悬浮轴承80的设置更靠近定子组件40，电机在主轴20的轴向上的结构更加紧凑，如此，能够有效缩短主轴20轴向的长度，便于提高主轴20的运行平稳性，更适于提高电机的功率。
进一步地，本实施例中的电机还包括接线盒90、第一叶轮100和第二叶轮110。接线盒90设置于机壳组件10上，便于连接外部线路和控制电路板等结构；第一叶轮100和第二叶轮110分别固定连接在主轴20的两端，便于与待驱动机械结构连接。
转子组件30包括多块磁钢，该磁钢可以通过炭纤维保护套热熔固化后将磁钢固定在转轴20上，结构强度高，散热效果好。
在本申请的一些实施例中，环形定子铁芯41包括两个，为了便于区分，将两个环形定子铁芯41分别标识为第一定子铁芯411和第二定子铁芯412。实际安装时，第二定子铁芯412套设在第一定子铁芯411外周，绕组42设置于第二定子铁芯412上，且绕组42沿主轴20的轴向方向伸出于第二定子铁芯412的两侧。此时，绕组42在第一定子铁芯411的支撑下，可以与主轴20之间形成比较大的空间，该空间内可以进行轴承等结构的安装，主轴20上的结构可以更加靠近定子组件40，如此，便于缩短主轴20轴线方向的长度，更适于电机平稳运行。
进一步地，本实施例中的第一定子铁芯411的圆周方向上设置有若干个隔磁空间4111。示例性地，该隔磁空间4111可以是一个、也可以是两个或者两个以上。该隔磁空间4111的设置，能够起到一定的隔磁作用，保证电机的运行性能。
本实施例中的隔磁空间4111内填设有支撑隔磁体50，实际设计时，该支撑隔磁体50填充支撑在隔磁空间4111内，且该支撑隔磁体50不会伸出于第一定子铁芯411的两侧，避免占用绕组42与主轴20之间的空间。通过该支撑隔磁体50的作用，能够提高本实施例中的定子组件40的结构强度，便于对设置有绕组42的第二定子铁芯412进行安装和支撑。与此同时，支撑隔磁体50的设置，还能够进一步提高第一定子铁芯411的隔磁效果。
可选地，本实施例中的支撑隔磁体50包括聚苯硫醚(PPS)支撑体，PPS是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，其突出的特点是耐高温、耐腐蚀和优越的机械性能。当电机发热时，该支撑隔磁体50能够很好地维持其原有形状，便于保证第一定子铁芯411的支撑效果和隔磁效果。当然，在本申请的其他实施例中，支撑隔磁体50还可以是其他耐高温的塑料材料，只要是在本申请的构思下的其他变形方式，均在本申请的保护范围之内。
结合图3至图6所示，为了便于组装，第一定子铁芯411的外周面和第二定子铁芯412的内周面两者之一上设置有限位凹槽4112，两者另一上设置有与限位凹槽4112相适配的限位凸起4121。也即是说，当将限位凹槽4112设置于第一定子铁芯411的外周面时，则将限位凸起4121设置于第二定子铁芯412的内周面；当将限位凹槽4112设置于第二定子铁芯412的内周面时，则将限位凸起4121设置于第二定子铁芯412的外表面。本申请的附图6中示出了将限位凹槽4112设置于第一定子铁芯411的外周面，且将限位凸起4121设置于第二定子铁芯412的内周面时的情况。其中，限位凹槽4112和限位凸起4121均沿主轴20的轴向方向延伸。可选地，该限位凹槽4112为燕尾槽，对应地限位凸起4121为与燕尾槽相适配的限位块，实际安装时，通过限位凹槽4112和限位凸起4121的限位配合作用，可以避免第二定子铁芯412沿第一定子铁芯411的径向方向运动，结构稳定可靠。
在本实施例中，定子组件40的两侧均设置有至少一条限位条43，该限位条43沿定子组件40的径向延伸，且限位条43通过锁紧件60锁定于第一定子铁芯411和/或第二定子铁芯412两者至少之一上。也即是说，限位条43可以通过锁紧件60锁定于第一定子铁芯411上，也可以通过锁紧件60锁定于第二定子铁芯412上，还可以通过锁紧件60同时锁定于第一定子铁芯411和第二定子铁芯412上。通过该限位条43的作用，不仅可以将第一定子铁芯411和第二定子铁芯412固定在一起，还可以避免第一定子铁芯411和第二定子铁芯412沿主轴20的轴线方向发生相对位移。可选地，本实施例中的定子组件40的两侧均设置有多根限位条43，该多根限位条43沿主轴20的径向方向延伸并呈辐射状设置，如此，便于将第一定子铁芯411和第二定子铁芯412稳定地连接在一起。
示例性地，本实施例中的锁紧件60可是锁紧螺钉、锁紧销钉或者锁定卡扣等结构，本申请中不做具体的限定。
可选地，本申请中的绕组42采用FCR薄膜熔敷导线、10KV高压成熟绝缘结构及H级绝缘***。转子组件30的磁钢耐高温的N42SH及以上其它磁性材料，转轴20采用42CrMo锻压轴，加工完成后热处理。第一叶轮100和第二叶轮110采用航空铝7075制备。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：
机壳组件(10)，所述机壳组件(10)上设置有安装腔(101)；
主轴(20)，所述主轴(20)可转动地设置于所述安装腔(101)并从所述安装腔(101)伸出于所述机壳组件(10)；
转子组件(30)，所述转子组件(30)设置于所述安装腔(101)内并固定于所述主轴(20)上；
定子组件(40)，所述定子组件(40)包括绕组(42)和至少两个环形定子铁芯(41)，至少两个所述环形定子铁芯(41)嵌套设置，所述绕组(42)设置于最外侧的所述环形定子铁芯(41)上，且所述绕组(42)沿所述主轴(20)的轴线方向伸出于最外侧的所述环形定子铁芯(41)的两侧。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述环形定子铁芯(41)包括两个，两个所述环形定子铁芯(41)包括第一定子铁芯(411)和套设在所述第一定子铁芯(411)外周的第二定子铁芯(412)，所述绕组(42)设置于所述第二定子铁芯(412)上。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第一定子铁芯(411)的圆周方向上设置有若干个隔磁空间(4111)。
4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述隔磁空间(4111)内填设有支撑隔磁体(50)。
5.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述第一定子铁芯(411)的外周面和所述第二定子铁芯(412)的内周面两者之一上设置有限位凹槽(4112)，两者另一上设置有与所述限位凹槽(4112)相适配的限位凸起(4121)，所述限位凹槽(4112)和所述限位凸起(4121)均沿所述主轴(20)的轴线方向延伸。
6.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述定子组件(40)的两侧均设置有至少一条限位条(43)，所述限位条(43)沿所述主轴(20)的径向延伸，且所述限位条(43)通过锁紧件(60)锁定于所述第一定子铁芯(411)和/或所述第二定子铁芯(412)两者至少之一上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，所述机壳组件(10)包括：
环形壳体(11)，所述环形壳体(11)内设置有水冷通道(111)，所述水冷通道(111)沿所述环形壳体(11)的长度方向延伸；
第一端盖(12)，所述第一端盖(12)可拆卸地设置于所述环形壳体(11)的第一端，所述第一端盖(12)设置有若干个第一风口(102)；
第二端盖(13)，所述第二端盖(13)可拆卸地设置于所述环形壳体(11)的与第一端相对的第二端，所述第二端盖(13)上设置有若干个第二风口(103)。
8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述第一风口(102)与所述第二风口(103)关于所述环形壳体(11)对称设置。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：
第一磁悬浮轴承(70)和第二磁悬浮轴承(80)，所述第一磁悬浮轴承(70)和所述第二磁悬浮轴承(80)间隔套设于所述主轴(20)上，所述第一磁悬浮轴承(70)和所述第二磁悬浮轴承(80)分别位于所述定子组件(40)的两侧，且第一磁悬浮轴承(70)和所述第二磁悬浮轴承(80)至少部分位于所述绕组(42)与所述主轴(20)之间的空间内。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的电机，其特征在于，所述电机还包括：
接线盒(90)，所述接线盒(90)设置于所述机壳组件(10)上；
第一叶轮(100)和第二叶轮(110)，所述第一叶轮(100)和所述第二叶轮(110)分别固定连接在所述主轴(20)的两端。
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