CN218071229U - 一种阶梯式组合电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种阶梯式组合电机，包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机共用一个壳体和一个电机轴；第一电机内具有第一电机定子总成，第二电机内具有第二电机定子总成，第一电机定子总成与第二电机定子总成的外径不同，第二电机定子总成与第一电机定子总成沿径向局部重叠。本实用新型有效降低组合电机的轴向长度及重量，提高了材料利用率，降低制造成本。

Description

一种阶梯式组合电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种阶梯式组合电机。

背景技术

车用驱动电机是电动汽车动力***的核心关键部件，其性能的优劣直接影响到车辆的整车性能。当前电动汽车性能的提升很大，因此需要大功率、大扭矩的电机。

在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：大扭矩大功率单电机在低速低负荷区效率会较差，车辆在匀速行驶或者空载行驶时，驱动***效率较低。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种改善低扭区效率的阶梯式组合电机。

为达到上述目的，本实用新型提出的一种阶梯式组合电机，包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机共用一个壳体和一个电机轴；所述第一电机内具有第一电机定子总成，所述第二电机内具有第二电机定子总成，所述第一电机定子总成与所述第二电机定子总成的外径不同，所述第二电机定子总成与所述第一电机定子总成沿径向局部重叠。

根据本实用新型实施例的阶梯式组合电机，通过设置大小不等径的电机定子总成，两个电机的输出功率、扭矩不同，由此实现两个不同功率和扭矩的电机耦合，组合后的电机能够实现不同电机效率曲线的组合及高效区设置。本实用新型实施例的阶梯式组合电机，第二电机定子总成与第一电机定子总成沿径向局部重叠，有效降低组合电机的轴向长度及重量，提高了材料利用率，降低制造成本。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电机定子总成包括第一铁芯和第一线圈，所述第一线圈缠绕在所述第一铁芯上；所述第二电机定子总成包括第二铁芯和第二线圈，所述第二线圈缠绕在所述第二铁芯上；所述第一线圈靠近所述第二电机的一端与所述第二线圈靠近所述第一电机的一端沿径向重叠。

根据本实用新型的一个实施例，还包括法兰和输出轴，所述输出轴与所述电机轴的一端一体连接，所述法兰与所述电机轴的另一端连接。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第一端盖、第二端盖、第一轴承、第二轴承和轴封，所述第一端盖和所述第二端盖分别安装在所述壳体的两端，所述第一轴承安装在所述第一端盖上，所述第二轴承安装在所述第二端盖上，所述电机轴固定在所述第一轴承和所述第二轴承上，所述轴封安装在所述第一端盖和所述电机轴之间的空间内。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电机包括第一电机转子总成，所述第二电机包括第二电机转子总成，所述第一电机转子总成和所述第二电机转子总成安装在所述电机轴上，所述第二线圈与所述第一电机转子总成相对设置并留有间隙。

根据本实用新型的一个实施例，所述壳体的内壁设有挡肩，所述第一铁芯和所述第二铁芯的一侧与所述挡肩抵靠，另一侧被压块紧固。

根据本实用新型的一个实施例，所述壳体具有台阶面，所述第一线圈与所述台阶面的内壁相对设置，所述第二线圈到所述第一电机转子总成的距离小于所述台阶面的内壁到所述第一电机转子总成的距离。

根据本实用新型的一个实施例，还包括冷却装置，所述冷却装置的冷却液包括以下至少之一：水、油。

根据本实用新型的一个实施例，还包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与所述第一电机定子总成电连接，所述第二控制器与所述第二电机定子总成电连接。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一电机和所述第二电机的类型包括以下至少之一：感应异步电机、永磁同步电机。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中：

图1是本实用新型一实施例提出的阶梯式组合电机的剖面示意图。

图2是本实用新型一实施例提出的阶梯式组合电机的逻辑框图。

附图标记说明：

1-壳体，2-第一电机定子总成，3-第一电机转子总成，4-第一端盖，5-法兰，6-输出轴，7-轴封，8-第一轴承，9-第二电机定子总成，10-第二电机转子总成，11-第二轴承，12-第二端盖，13-压块，14-挡肩，15-第一铁芯，16-第一线圈，17-台阶面，18-第二铁芯，19-第二线圈。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本实用新型一实施例提出的一种阶梯式组合电机的剖面示意图。

参见图1，一种阶梯式组合电机，包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机共用一个壳体1和一个电机轴；第一电机内具有第一电机定子总成2，第二电机内具有第二电机定子总成9，第一电机定子总成2与第二电机定子总成9的外径不同，第二电机定子总成9与第一电机定子总成2沿径向局部重叠。

其中，第一电机定子总成2与第二电机定子总成9的外径不同可以理解为第一电机定子总成2的外径大于第二电机定子总成9的外径，也可以是，第一电机定子总成2的外径小于第二电机定子总成9的外径。例如，SD400电机与SD290电机组合，SD365与SD220电机的组合，其中的数字代表电机定子总成的外径。通常，电机定子总成的外径不同，电机的功率特性也不同。第二电机定子总成9与第一电机定子总成2沿径向局部重叠可以理解为第二电机定子总成9的一部分伸入至第一电机定子总成2的内壁，也可以理解为第一电机定子总成2的一部分伸入至第二电机定子总成9的内壁。

根据本实用新型实施例的阶梯式组合电机，通过设置大小不等径的电机定子总成，两个电机的输出功率、扭矩不同，由此实现两个不同功率和扭矩的电机耦合，组合后的电机能够实现不同电机效率曲线的组合及高效区设置。本实用新型实施例的阶梯式组合电机，第二电机定子总成与第一电机定子总成沿径向局部重叠，有效降低组合电机的轴向长度及重量，提高了材料利用率，降低制造成本。

在一些实施例中，参照图1，第一电机定子总成2包括第一铁芯15和第一线圈16，第一线圈16缠绕在第一铁芯15上；第二电机定子总成9包括第二铁芯18和第二线圈19，第二线圈19缠绕在第二铁芯18上；第一线圈16靠近第二电机的一端与第二线圈19靠近第一电机的一端沿径向重叠。这样可以有效降低组合电机则轴向长度及重量，提高了材料利用率。线圈缠绕铁芯的方式有很多种，在此不做具体限定。

第一电机包括第一电机转子总成3，第二电机包括第二电机转子总成10，第一电机转子总成3和第二电机转子总成10都安装在电机轴上。第一电机转子总成3和第二电机转子总成10与电机轴同步旋转。第二线圈19与第一电机转子总成3相对设置并留有间隙，此处的间隙要留出合理的电气间隙，防止发生短路。

在一些实施例中，参照图1，壳体1具有台阶面17，第一线圈16与台阶面17的内壁相对设置，第二线圈19到第一电机转子总成3的距离小于台阶面17的内壁到第一电机转子总成3的距离。线圈(16、19)的在轴向上两端的距离是大于对应电机转子总成(3、10)的长度的，因此，当第一电机定子总成2与第二电机定子总成9的外径存在尺寸差时，可以将较大外径的电机定子总成设置在较小外径的电机定子总成的径向靠外的外置。

在一些实施例中，阶梯式组合电机还包括法兰5和输出轴6，输出轴6与电机轴的一端一体连接，法兰5与电机轴的另一端连接。法兰5上可以接入需要的旋转设备。

在一些实施例中，阶梯式组合电机还包括第一端盖4、第二端盖12、第一轴承8、第二轴承11和轴封7，第一端盖4和第二端盖12分别安装在壳体1的两端，第一轴承8安装在第一端盖4上，第二轴承11安装在第二端盖12上。具体地，参照图1，第一端盖4和第二端盖12的内壁上具有沿轴向设置的环状固定座，该固定座内可以卡入轴承。电机轴固定在第一轴承8和第二轴承11上。轴封7安装在第一端盖4和电机轴之间的空间内，轴封是一种摩擦密封或者填料函，是防止电机轴与壳体处泄漏而设置的密封装置。

在一些具体示例中，壳体1的内壁设有挡肩14，第一铁芯15和第二铁芯18的一侧与挡肩14抵靠，另一侧被压块13紧固。在安装时，先将铁芯(15、18)分别从壳体1的两侧压入，在抵靠到挡肩14后，再压入压块13将铁芯固定。

需要说明的是，阶梯式组合电机还包括冷却装置，冷却装置的冷却液可以是冷却水、冷却液，或者其中一个电机的冷却装置用冷却水，而另一个电机的冷却装置用冷却油。

可以理解的是，阶梯式组合电机中，第一电机和第二电机的类型包括以下至少之一：感应异步电机、永磁同步电机。第一电机和第二电机的类型可以相同，也可以不同。

在一些具体示例中，参照图2，阶梯式组合电机还包括第一控制器和第二控制器，第一控制器与第一电机定子总成2电连接，第二控制器与第二电机定子总成9电连接。第一控制器和第二控制器通过控制第一电机定子总成2和第二电机定子总成9中的电流从而控制第一电机转子总成3和第二电机转子总成10的转速。第一电机转子总成3和第二电机转子总成10一同带动电机轴旋转并输出扭矩。通过第一控制器和第二控制器控制第一电机转子总成3和第二电机转子总成10形成不同的转速，即第一电机转子总成3和第二电机转子总成10承担不同的扭矩。其中，控制器可以使用常规控制器模块，可以对电机效率区进行拟合，兼顾大扭矩大功率的同时突出组合电机的高效率。即第一电机效率和第二电机效率进行不同的负载组合，从而得到更高的总效率。例如，使用第一电机输出30％的扭矩，第二电机输出70％的扭矩。假设两个电机一样，则在10％负荷时，总效率较低，而在同样需求下，使用本示例的组合电机，由于发挥了每个个体的电机特性，定子总成外径较小的电机负荷占比更高，可以改善低扭区的效率，从而得到更高的总效率。定子总成外径较小的电机，可以降低成本，改善低扭区的效率，并且峰值扭矩较低，但峰值功率较好，可以改善高速区的功率特性和效率特性。而定子总成外径较大的电机可以改善中负载效率特性，改善低速高负载功率特性和效率特性。

由于采用了两个电机，在任意一个电机发生故障时，剩余的电机仍然可以继续工作。由此提高了阶梯式组合电机的可靠性和安全性。

在进一步地实施例中，电机的数量可以为多个，即第一电机和第二电机各自的数量至少为1个，各个电机的直径都是不同的。多个电机仍然共用一根电机轴和一个壳体，组成串联的阶梯组合电机。其作用原理与上述实施例完全相同，在此不再赘述。

综上所述，上述实施例的阶梯式组合电机的有益效果是：将不等直径的电机组合，更容易实现不同功率和扭矩的耦合；实现不同直径电机组合设置不同电机效率组合需求。另外，利用阶梯式布置，将电机定子总成的线圈端部重叠布置，可以降低轴向长度，降低重量。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种阶梯式组合电机，包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机共用一个壳体(1)和一个电机轴；所述第一电机内具有第一电机定子总成(2)，所述第二电机内具有第二电机定子总成(9)，其特征在于，所述第一电机定子总成(2)与所述第二电机定子总成(9)的外径不同，所述第二电机定子总成(9)与所述第一电机定子总成(2)沿径向局部重叠。

2.根据权利要求1所述的阶梯式组合电机，其特征在于，所述第一电机定子总成(2)包括第一铁芯(15)和第一线圈(16)，所述第一线圈(16)缠绕在所述第一铁芯(15)上；所述第二电机定子总成(9)包括第二铁芯(18)和第二线圈(19)，所述第二线圈(19)缠绕在所述第二铁芯(18)上；所述第一线圈(16)靠近所述第二电机的一端与所述第二线圈(19)靠近所述第一电机的一端沿径向重叠。

3.根据权利要求1所述的一种阶梯式组合电机，其特征在于，还包括法兰(5)和输出轴(6)，所述输出轴(6)与所述电机轴的一端一体连接，所述法兰(5)与所述电机轴的另一端连接。

4.根据权利要求1所述的阶梯式组合电机，其特征在于，还包括第一端盖(4)、第二端盖(12)、第一轴承(8)、第二轴承(11)和轴封(7)，所述第一端盖(4)和所述第二端盖(12)分别安装在所述壳体(1)的两端，所述第一轴承(8)安装在所述第一端盖(4)上，所述第二轴承(11)安装在所述第二端盖(12)上，所述电机轴固定在所述第一轴承(8)和所述第二轴承(11)上，所述轴封(7)安装在所述第一端盖(4)和所述电机轴之间的空间内。

5.根据权利要求2所述的阶梯式组合电机，其特征在于，所述第一电机包括第一电机转子总成(3)，所述第二电机包括第二电机转子总成(10)，所述第一电机转子总成(3)和所述第二电机转子总成(10)安装在所述电机轴上，所述第二线圈(19)与所述第一电机转子总成(3)相对设置并留有间隙。

6.根据权利要求2所述的阶梯式组合电机，其特征在于，所述壳体(1)的内壁设有挡肩(14)，所述第一铁芯(15)和所述第二铁芯(18)的一侧与所述挡肩(14)抵靠，另一侧被压块(13)紧固。

7.根据权利要求5所述的阶梯式组合电机，其特征在于，所述壳体(1)具有台阶面(17)，所述第一线圈(16)与所述台阶面(17)的内壁相对设置，所述第二线圈(19)到所述第一电机转子总成(3)的距离小于所述台阶面(17)的内壁到所述第一电机转子总成(3)的距离。

8.根据权利要求1所述的阶梯式组合电机，其特征在于，还包括冷却装置，所述冷却装置的冷却液包括以下至少之一：水、油。

9.根据权利要求1所述的阶梯式组合电机，其特征在于，还包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器与所述第一电机定子总成(2)电连接，所述第二控制器与所述第二电机定子总成(9)电连接。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的阶梯式组合电机，其特征在于，所述第一电机和所述第二电机的类型包括以下至少之一：感应异步电机、永磁同步电机。

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