一种双机械端口电机的无刷化内转子制造技术

一种双机械端口电机的无刷化内转子，由激励体和转子本体构成，转子本体和激励体沿轴线方向同心布置，激励体在外侧、转子本体在内侧。激励体分成左右两个相同的激励半体，每个激励半体对应一相电流；激励半体由激励铁心（１）和激励线圈（２）构成；激励铁心（１）剖面呈凹字型，中间凹陷部分为槽，两旁的突起是激励环（７），槽中放置激励线圈（２）。转子本体分成左右两个相同的半体，两个半体对称布置，牙嵌组成转子。每个转子半体具有两个集磁环和两组磁极。其中一个集磁环和一组磁极构成该转子半体的南极，另一个集磁环和一组磁极构成该转子半体的北极。两个对称的转子半体之间在空间上相差９０电角度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种双机械端口电机无刷化内转子。技术背景为了克服现有车辆中内燃机系统单一驱动车辆造成的效率低，尾气排放严重等问题，各 种电机、电池和功率变换器被引入车辆驱动系统。CN1945939专利《双机械端口电机及其驱 动控制系统》给出了一种新型的电机，即双机械端口电机(DMPM)。美国专利US2004026143， WO0034066和欧洲专利EP1481463等涉及的电机都具有双机械端口电机的主要特征，即具 有一个定子和两个转子。这些专利所涉及的电机的定子和其中一个转子上都布置有电枢绕组。外部的能量通过电 枢绕组进入电机，完成机电能量的转化。定子是静止不动的，电流进入定子上的电枢绕组通 过简单的接线就可以完成。而由于转子是转动的，因此需要有一个设备，把电流从一个静止 的系统传输到旋转的系统。可以完成这种功能的设备主要是两种，第一种是电刷、集电环组 合，另一种就是旋转变压器。在上述专利涉及的电机的内转子无一例外釆用了电刷集电环组合。主要原因就在于电刷 集电环组合在绕线型异步电机，他励同步交流发电机等电机中广泛采用，技术比较成熟，而 且价格比较合理。同时，采用旋转变压器方式受到供电频率的限制。变压器的体积和工作频 率有关，只有变压器的工作频率很高时，变压器才可以具有非常紧凑的体积。相反，当变压 器工作在低频时不仅体积庞大，更重要的是效率非常低。由于这些原因，旋转变压器方案是 不能工作在低频大电流环境下的。但是，电刷集电环组合也有很严重的问题。第一、电刷属于易损消耗部件，经过一段时 间的工作，电刷会被严重磨损，需要补充新的电刷。,^第二,、.电刷集电环# 比较大，不适用 于空间比较受限制的场合。第三、在电刷和集电环之间存在接触压降，当通过的电流很大时 会在电刷集电环之间产生很大的接触损耗。这些损耗最终会变成热量，不仅加重电机整体散 热负担，还可能损坏电枢和集电环。第四、电刷和集电环摩擦过程中会产生大量的碳粉，这 些碳粉需要及时移除，因此采用电刷和集电环的电机需要比较好的通风条件。而这与双机械端口电机需要密封的要求冲突。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点。本专利技术提出一种新的无刷化内转子。这种内转子去除了电刷 和集电环，而且不采用旋转变压器原理，因此可以克服这两种技术具有的缺点。本专利技术提出的无刷化内转子在结构上分为两部分转子本体和激励体，这两个组成部分 沿轴线方向同心布置。转子本体由两个对称的转子半体牙嵌组成，每个半体对应一相电流。转子半体由磁极和集磁环组成，磁极的作用是产生气隙内的主磁通。集磁环的作用是接 受来自激励铁心的磁场，并把这个磁场导向到磁极处，产生主磁通。每个转子半体具有两个 集磁环和两组磁极。其中一个集磁环和一组磁极构成该转子半体的南极，而另一个集磁环和 一组磁极构成该转子半体的北极。两个对称的转子半体之间在空间上相差90电角度。激励体由两个相同的激励半体组成，每个半体对应一相电流。与一般电机不同，本专利技术 无刷化内转子电枢电流为两相交流电，每个半体中的电流在时间上相差90电角度。两相时 间上相差卯电角度的交流电产生的磁场，通过两个转子半体的集磁环导向到空间上相差90 电角度的磁极上可以合成旋转磁场。激励半体由激励铁心和激励线圈组成。激励线圈为同心绕制，由此带来的好处是线圈绕 制方便，下线也更加方便。激励铁心为截面为凹字型的圆环。本专利技术的无刷化内转子和现有内转子在结构上完全不同。现有内转子由转子铁心、转子 绕组、转子轴以及安装在轴上的集电环和电刷组成。本专利技术无刷化内转子由激励体和转子本 体两部分构成。在功能上，本专利技术无刷化的激励体相当于现有内转子的电枢绕组，转子本体相当于现有内转子的转子铁心。但是在结构上则完全不同现有内转子上的电枢绕组安装在 转子铁心上，而本专利技术提出的无刷化内转子的激励体是单独的部件。现有内转子的转子铁心 是由冲片叠压而成，整体外形简单规则，本专利技术无刷化内转子的转子本体是由两个转子半体 牙嵌而成，整体外形复杂。本专利技术提出的无刷化内转子与现有双机械端口电机内转子相比具有多方面的优点 1、现有内转子采用电刷和集电环供电，由于这两者之间存在摩擦，因此无论电刷还是 集电环都是易损部件，需要定期更换，增加了装载这种新型电机的车辆的维护成本。同时， 这种摩擦会带来大量的热量，不仅会威胁电刷和集电环的可靠使用更使整个系统存在一个潜 在的安全隐患。本专利技术的无刷化内转子采用非接触式供电，彻底取消了这种摩擦，使得无论 是激励体还是转子本体都不会在使用中磨损，这样大大降低了维护成本。同时，由于摩擦 的消失，由于摩擦带来的安全问题也一起消除了。2、 现有内转子的电刷和集电环占用了大量空间，采用无刷化内转子可以节约这部分空 间，从而减小了整个系统的重量和体积。3、 现有内转子的绕组安装在转子本体上，因此转子上的损耗包括铁损耗和绕组产生的 铜损耗。由于损耗在转动体上，散热十分困难。本专利技术提出的无刷化内转子的绕组在静止的 激励体上，把转子上由绕组产生的铜损耗转移到静止部分，降低了散热的难度。附图说明图i是本^:明无刷化内转子零件爆炸图，图中l激励铁心，2激励线圈，3'内集磁环， 6外集磁环，4外磁极，5内磁极；图2是本专利技术无刷化内转子装配图；图3是本专利技术的无刷化内转子半体结构示意图；图4是本专利技术的无刷化内转子激励半体结构示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式进一步说明本专利技术。如图1所示，本专利技术无刷化内转子由激励体和转子本体构成，转子本体和激励体沿轴线 方向同心布置，激励体在外侧、转子本体在内侧。激励体分成左右两个相同的激励半体，每 个激励半体由激励铁心1和激励线圈2构成。激励铁心1剖面呈凹字型，中间凹陷部分为槽， 两旁的突起是激励环7。槽中放置激励线圈2，激励线圈2同心绕制。激励线圈2中通以交 流电，在激励铁心1内部产生交变磁场。为了降低涡流损耗，因此激励铁心1做成叠片结构。当激励线圈2中通入交流电后，根据安培定律，产生的磁场为环绕激励线圈2的磁场， 因此激励铁心1的两个激励环7分别形成了该相电流所产生磁场的南极和北极。转子本体分成左右两个相同的半体，两个半体对称布置，牙嵌组成转子。每个半体均由 外集磁环6、内集磁环3、外磁极4以及内磁极5组成。内集磁环3、外集磁环6与激励环7 都是立体圆环状部件，都有圆环状的端面。内集磁环3的圆环状端面与激励环7的内环端面 同心相向安装，外集磁环6的圆环状端面与激励环T的外环端面同'心相向安装。外集磁环6 上安装有外磁极4，内集磁环3上安装有内磁极5。同一个集磁环上的相邻磁极之间相隔360 电角度，每个相邻的内集磁环上磁极与外集磁环上磁极之间相差180电角度。集磁环的作用 主要有两个，第一、收集来自激励环上的激励线圈2产生的磁通，完成电枢能量的无 刷传输。第二、《把来自激励环7上的磁场导向到外磁极4科内磁极5上。 转子半体的每个磁极错开安装，每个相邻的转子半体上的磁极之间相差90电角度。 图2所示为本专利技术无刷化内转子装配图，两个完全对称的转子半体采用牙嵌的方式错开布置。其中，每个转子半体上都有一系列的外磁极4和内磁极5。图3所示本专利技术的无刷化内转子半体。如图3所示，每个转子半体由内集磁环3、外集磁环6、内磁极5和外磁极4构成。内磁极5安装在内集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双机械端口电机的无刷化内转子，其特征在于，无刷化内转子由激励体和转子本体构成，转子本体和激励体沿轴线方向同心布置，激励体在外侧、转子本体在内侧；激励体分成左右两个相同的激励半体，每个激励半体对应一相电流；激励半体由激励铁心（１）和激励线圈（２）构成；激励铁心（１）剖面呈凹字型，中间凹陷部分为槽，两旁的突起是激励环（７），槽中放置激励线圈（２），激励线圈（２）同心绕制；激励铁心（１）为叠片结构；转子本体分成左右两个相同的半体，牙嵌组成；每个半体对应一相电流，两个半体对称布置，每个半体均由外集磁环６、内集磁环３、外磁极４以及内磁极５组成。内集磁环３、外集磁环６与激励环７均为立体圆环状部件，内集磁环３的圆环状端面与激励环７的内环端面同心相向安装，外集磁环６的圆环状端面与激励环７的外环端面同心相向安装。外集磁环６上安装有外磁极４，内集磁环３上安装有内磁极５。

【技术特征摘要】
1、一种双机械端口电机的无刷化内转子，其特征在于，无刷化内转子由激励体和转子本体构成，转子本体和激励体沿轴线方向同心布置，激励体在外侧、转子本体在内侧；激励体分成左右两个相同的激励半体，每个激励半体对应一相电流；激励半体由激励铁心(1)和激励线圈(2)构成；激励铁心(1)剖面呈凹字型，中间凹陷部分为槽，两旁的突起是激励环(7)，槽中放置激励线圈(2)，激励线圈(2)同心绕制；激励铁心(1)为叠片结构；转子本体分成左右两个相同的半体，牙嵌组成；每个半体对应一相电流，两个半体对称布置，每个半体均由外集磁环6、内集磁环3、外磁极4以及内磁极5组成。内集磁环3、外集磁环6与激励环7均为立体圆环状部件，内集磁环3的圆环状端面与激励环7的内环端面同心相向安装，外集磁环6的圆环状端面与激励环7的外环端面同心...

【专利技术属性】
技术研发人员：范涛，温旭辉，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]