一种同槽双绕组冗余永磁同步电机的制作方法

1.本发明涉及永磁同步电机的领域，具体涉及一种同槽双绕组冗余永磁同步电机。


背景技术：

2.航空吊放声纳是海军反潜直升机的主要反潜探测设备，而装备在直升机上的收放系统是保证声纳设备实现安全下放进行目标探测和任务结束后正常回收的关键因素，作为声纳设备实现探测任务的决定性环节，因此对收放系统的要求非常严格。电机作为收放系统的动力单元，是收放系统实现功能的必要条件，为此对电机的可靠性具有严格要求，同时作为航空设备对设备的重量也具有严格的要求，因此作为收放系统动力机构的电机应具备高功率密度和高可靠性。
3.对可靠性具有特殊要求的设备，动力系统往往具有冗余设计需求，通过动力系统的冗余设计实现系统动力机构的备份功能，典型的驱动机构备份方式采用，独立双电机驱动如附图1所示，双电机独立备份驱动系统对空间和重量均具有一定要求。
4.在一些领域(如航空、航天)对设备整体重量、体积和可靠性均具有特定要求，为达到系统整体性能指标，又要满足重量、体积要求，同时需进行冗余设备，典型的双电机独立备份驱动型式往往无法适应特种环境。
5.为满足特种环境下具备高功率密度和高可靠性要求，人们设计了一种绕组同电机下半圆周独立绕组双电机形式，如图1所示，该种双电机具有功率密度高、体积小、重量轻的特点，能够满足特定环境下的高功率密度要求，但是在单侧电机损坏情况下，另一侧电机无法大扭矩独立正常工作，工作过程中将会产生较大抖动。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种同槽双绕组冗余永磁同步电机，使电机在满足功率密度高、体积小、重量轻要求下，同时提高电机冗余备份功能，满足电机设计中的可靠性要求。
7.本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种同槽双绕组冗余永磁同步电机，包括机壳、定子铁心、第一绕组、第二绕组、绝缘材料、转轴、转子轭、磁钢、旋转变压器和端盖，带有沟槽的定子铁心嵌入机壳内固定，所述第一绕组沿定子铁心的沟槽走线固定，所述第二绕组也沿定子铁心的沟槽走线固定，且第二绕组绕制在第一绕组外周；所述绝缘材料铺设在第一绕组与第二绕组之间，使第一绕组相对第二绕组绝缘；第一绕组的引出线与固定在机壳上的第一连接器电连接实现供电输入，第二绕组的引出线与固定在机壳上的第二连接器电连接实现供电输入；固定在机壳上的端盖内开设旋转变压器安装槽用于置入旋转变压器，旋转变压器的引出线与固定在机壳上的旋转变压连接器电连接实现供电输入；转轴的一端与旋转变压器连接，转轴的另一端从机壳远离端盖的一侧向外穿出机壳；转子轭紧固在转轴上，转子轭的外周套设有磁钢。
8.作为进一步的技术方案，所述转轴与旋转变压器连接的一端通过轴承a支承在端
盖上。
9.作为进一步的技术方案，所述转轴穿出机壳的一端通过轴承b支承在机壳上，机壳上靠近轴承b的位置处开设凹槽，轴承盖螺纹固定在所述凹槽内，用于压紧轴承b。
10.作为进一步的技术方案，所述磁钢外周与定子铁心之间设置若干组磁钢保护材料，在磁钢与磁钢保护材料之间设置间隙。
11.作为进一步的技术方案，所述端盖上靠近旋转变压器的一侧通过螺纹固定有旋转变压器压盖。
12.作为进一步的技术方案，所述端盖与机壳通过内六角螺钉螺纹固定连接，端盖与机壳之间设有密封圈。
13.本发明的有益效果为：采用同槽双绕组，电机在具有高功率密度优势的情况下，有效地提高电机在冗余备份下的高可靠性，单电机能够实现独立运行。
附图说明
14.图1为现有的独立双电机冗余驱动示意图。
15.图2为现有的常规电机内部绕组示意图。
16.图3为本发明的结构侧视图。
17.图4为图3的a
‑
a剖视图。
18.图5为本发明的结构俯视图。
19.图6为图5的b
‑
b剖视图。
20.图7为图6中c区域的局部放大示意图。
21.附图标记说明：机壳1、定子铁心2、沟槽2
‑
1、第一绕组3、第二绕组4、绝缘材料5、转轴6、转子轭7、磁钢8、磁钢保护材料9、旋转变压器10、旋转变压器压盖11、端盖12、轴承盖13、内六角螺钉14、第一连接器15、第二连接器16、旋转变压连接器17、轴承a18、轴承b19、凹槽20、密封圈21。
具体实施方式
22.下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
23.实施例：如附图3～7所示，这种同槽双绕组冗余永磁同步电机，包括机壳1、定子铁心2、第一绕组3、第二绕组4、绝缘材料5、转轴6、转子轭7、磁钢8、旋转变压器10和端盖12，带有沟槽2
‑
1的定子铁心2嵌入机壳1内固定，所述第一绕组3沿定子铁心2的沟槽2
‑
1走线固定，第二绕组4也沿定子铁心2的沟槽2
‑
1走线固定，且第二绕组4绕制在第一绕组3外周；如图6、7所示，绝缘材料5铺设在第一绕组3与第二绕组4之间，使第一绕组3相对第二绕组4绝缘；第一绕组3的引出线与固定在机壳1上的第一连接器15电连接实现供电输入，第二绕组4的引出线与固定在机壳1上的第二连接器16电连接实现供电输入；固定在机壳1上的端盖12内开设旋转变压器安装槽用于置入旋转变压器10，旋转变压器10的引出线与固定在机壳1上的旋转变压连接器17电连接实现供电输入；转轴6的一端与旋转变压器10连接，转轴6的另一端从机壳1远离端盖12的一侧向外穿出机壳1；转子轭7紧固在转轴6上，转子轭7的外周套设有磁钢8。
24.参考附图4，转轴6与旋转变压器10连接的一端通过轴承a18支承在端盖12上；转轴
6穿出机壳1的一端通过轴承b19支承在机壳1上，机壳1上靠近轴承b19的位置处开设凹槽20，轴承盖13螺纹固定在所述凹槽20内，用于压紧轴承b19。磁钢8外周与定子铁心2之间设置若干组磁钢保护材料9，在磁钢8与磁钢保护材料9之间设置间隙。所述端盖12上靠近旋转变压器10的一侧通过螺纹固定有旋转变压器压盖11。端盖12与机壳1通过内六角螺钉14螺纹固定连接，端盖12与机壳1之间设有密封圈21。
25.本发明的工作过程：本发明将2套独立的绕组(第一绕组3、第二绕组4)绕制在同一定子铁心2的沟槽2
‑
1上，如图4、6、7所示，并且第一绕组3与第二绕组4之间通过铺设绝缘材料5保证相对绝缘，保证运行时互不干涉；第一绕组3的引出线通过第一连接器15与外部控制设备独立的连接，实现单独供电控制，同时，第二绕组4的引出线通过第二连接器16也与外部控制设备独立的连接，实现单独供电控制；在一台电机内置入两套绕组，互为备份，从而保证了正常模式下的双电机冗余工作，单电机故障后，正常侧独立电机(绕组)具有单电机工作能力。
26.可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。


技术特征：
1.一种同槽双绕组冗余永磁同步电机，其特征在于：包括机壳(1)、定子铁心(2)、第一绕组(3)、第二绕组(4)、绝缘材料(5)、转轴(6)、转子轭(7)、磁钢(8)、旋转变压器(10)和端盖(12)，带有沟槽(2
‑
1)的定子铁心(2)嵌入机壳(1)内固定，所述第一绕组(3)沿定子铁心(2)的沟槽(2
‑
1)走线固定，所述第二绕组(4)也沿定子铁心(2)的沟槽(2
‑
1)走线固定，且第二绕组(4)绕制在第一绕组(3)外周；所述绝缘材料(5)铺设在第一绕组(3)与第二绕组(4)之间，使第一绕组(3)相对第二绕组(4)绝缘；第一绕组(3)的引出线与固定在机壳(1)上的第一连接器(15)电连接实现供电输入，第二绕组(4)的引出线与固定在机壳(1)上的第二连接器(16)电连接实现供电输入；固定在机壳(1)上的端盖(12)内开设旋转变压器安装槽用于置入旋转变压器(10)，旋转变压器(10)的引出线与固定在机壳(1)上的旋转变压连接器(17)电连接实现供电输入；转轴(6)的一端与旋转变压器(10)连接，转轴(6)的另一端从机壳(1)远离端盖(12)的一侧向外穿出机壳(1)；转子轭(7)紧固在转轴(6)上，转子轭(7)的外周套设有磁钢(8)。2.根据权利要求1所述的同槽双绕组冗余永磁同步电机，其特征在于：所述转轴(6)与旋转变压器(10)连接的一端通过轴承a(18)支承在端盖(12)上。3.根据权利要求1所述的同槽双绕组冗余永磁同步电机，其特征在于：所述转轴(6)穿出机壳(1)的一端通过轴承b(19)支承在机壳(1)上，机壳(1)上靠近轴承b(19)的位置处开设凹槽(20)，轴承盖(13)螺纹固定在所述凹槽(20)内，用于压紧轴承b(19)。4.根据权利要求1所述的同槽双绕组冗余永磁同步电机，其特征在于：所述磁钢(8)外周与定子铁心(2)之间设置若干组磁钢保护材料(9)，在磁钢(8)与磁钢保护材料(9)之间设置间隙。5.根据权利要求1所述的同槽双绕组冗余永磁同步电机，其特征在于：所述端盖(12)上靠近旋转变压器(10)的一侧通过螺纹固定有旋转变压器压盖(11)。6.根据权利要求1所述的同槽双绕组冗余永磁同步电机，其特征在于：所述端盖(12)与机壳(1)通过螺纹固定连接，端盖(12)与机壳(1)之间设有密封圈(21)。

技术总结
本发明公开了一种同槽双绕组冗余永磁同步电机，涉及永磁同步电机领域，包括机壳等，带有沟槽的定子铁心嵌入机壳内固定，第一绕组、第二绕组沿定子铁心的沟槽走线固定，且第二绕组绕制在第一绕组外周；绝缘材料铺设在第一绕组与第二绕组之间，使二者相对绝缘；第一绕组的引出线与第一连接器电连接，第二绕组的引出线与第二连接器电连接；端盖内置入旋转变压器，转轴的一端与旋转变压器连接，转轴的另一端从机壳远离端盖的一侧向外穿出机壳；转子轭紧固在转轴上，转子轭的外周套设有磁钢。本发明的有益效果为：采用同槽双绕组，电机在具有高功率密度优势的情况下，有效地提高电机在冗余备份下的高可靠性，单电机能够实现独立运行。行。行。


技术研发人员：任敬伟 龚方友 张同喜
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七一五研究所
技术研发日：2021.08.04
技术公布日：2021/11/17