CN101860149A - 带有转矩限幅的双转子电机 - Google Patents

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Jiangsu Jinshengyuan Special Valves Co., Ltd.
Southeast University
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Abstract

本发明涉及一种带有转矩限幅的双转子电机，该双转子电机包括机座(1)、设置在机座(1)内的绕有定子绕组(2.1)的定子(2)、设有转轴(5)的永磁转子(4)、设置在定子(2)和永磁转子(4)之间的永磁内转子(3)，其中，永磁转子(4)和永磁内转子(3)共用同一个输入输出轴(5)，永磁内转子(3)通过轴承(6)连接到输入输出轴(5)上。该双转子电机当输入或输出到电机的转矩超过设定的最大值时，电机能够持续运行且不会因为过载而损毁电机或停机。

Description

带有转矩限幅的双转子电机
技术领域
本发明是关于一种带有转矩限幅的双转子电机的本体设计技术，涉及电机本体及其工作原理的技术领域。
背景技术
在实际电机使用中，每一种电机的转矩过载能力总是有限的，在电机本体上电机并没有自我保护的功能，人们通常采用额外的装置来限制电机转轴的输入输出转矩而保护系统，以免电机长时间转矩过载而损坏，从而减少停机的时间和维修的费用。但在很多需要电机持续运行的场合，特别是在航空航天、近海大型风力发电系统、混合动力汽车等对电机可靠性、效率和体积有严格要求的领域，人们不得不采用各种额外的装置来保护电机长期可靠的工作，这就无疑增加了系统的体积和复杂性，降低了系统的可靠性。
近年来，随着科学技术的发展，电气化和集成化的普及，人们迫切需要一个电机能够实现多种功能，诸如带有转矩限幅的双转子电机，又如具有容错功能的特种电机，具有电气无级变速功能的电机等等。因此，研究出能够实现上述功能的新型电机结构就成为电机工作者义不容辞的一个关键任务。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种带有转矩限幅的双转子电机，当输入或输出到电机的转矩超过设定的最大值时，电机能够继续运用而不损毁电机或停机。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的带有转矩限幅的双转子电机技术方案为：
该双转子电机包括机座、设置在机座内的绕有定子绕组的定子、设有转轴的永磁转子、设置在定子和永磁转子之间的永磁内转子，其中，永磁转子和永磁内转子共用同一个输入输出轴，永磁内转子通过轴承连接到输入输出轴上。
优选的，定子上放置的定子绕组为三相或多相分布绕组或集中绕组。
优选的，永磁转子和永磁内转子上分别放置永磁体，且磁转子和永磁内转子上分别放置的永磁体的极数相同。
优选的，永磁内转子上放置软铁材料或导电材料。
优选的，所述导电材料为铜或铝。
优选的，永磁内转子从外到里依次包括内转子外层永磁，与外层永磁连接的导电环和与导电环连接的内转子内层永磁。
有益效果：当输入或输出到电机的转矩超过设定的最大值时，电机能够持续运行而不损毁电机或停机。即当在最大转矩输出输入范围之内，内转子和转子之间通过磁拉力传递转矩，由于传递的转矩受到两个转子之间的最大磁拉力的限制，当电机输入输出的转矩超过限幅值时，电机将进入失步状态，脉动的永磁磁拉力将不再做功，此时置于内转子上的导电材料将切割转子永磁磁链而产生涡流，继续维持电机转动，能够保持电机在过载情况下持续运行。
由于转子永磁和内转子永磁磁链属于串联结构，增加的内转子并不会显著增加电机本体的体积。
附图说明
图1为本发明提供的带有转矩限幅的双转子电机结构图；
其中有：机座1，定子2，永磁内转子3，和永磁转子4，转轴5和轴承6；
定子绕组2.1，内转子外层永磁3.1，导电环3.2，内转子内层永磁3.3，转子永磁4.1，
图2为图1中两个永磁内转子的结构图；
其中有：永磁内转子3包括三个部分，内转子外层永磁3.1，导电环3.2，内转子内层永磁3.3，转子永磁4.1；永磁内转子3的内转子外层永磁3.1、内转子内层永磁3.3和转子永磁体4.1均采用表面贴装式结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明提供的带有转矩限幅的双转子电机，当输入或输出到电机的转矩超过设定的最大值时，电机能够继续运用而不损毁电机或停机。当在最大转矩输入输出范围之内，内转子和转子之间通过磁拉力传递转矩，由于传递的转矩受到两个转子之间的最大磁拉力的限制，当电机输入输出的转矩超过限幅值时，电机将进入失步状态，脉动的永磁磁拉力将不再做功，此时置于内转子上的导电材料将切割转子永磁磁链而产生涡流，继续维持电机转动，能够保持电机在过载情况下持续运行。这就消除了采用额外的装置来保护电机的弊端，能够应用于航空航天，近海大型风力发电系统，混合动力电动汽车等对需要电机持续运行，且对电机的可靠性，体积和效率有着严格要求的场合。
带有转矩限幅的双转子电机，本体拓扑结构包括定子、转子、内转子；内转子和转子均采用永磁结构，极数相同；内转子上放置导电环；转子和内转子共用同一个输入输出轴，内转子通过两个轴承连接到输入输出轴上，并不直接连接到原动机或者负载上。
定子、转子、内转子可以在外层部分、中间部分、内层部分根据需要调整，即：外层部分是转子，中间部分是内转子，内层部分是定子，或外层部分为定子，中间部分为内转子，内层部分作转子。
内转子可以设置两层永磁，中间放置导电铁环；也可以设置一层永磁体，镶嵌于铁环或者铜环等导电环的表面。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1-2，本发明提供的带有转矩限幅的双转子电机，该双转子电机包括机座1、设置在机座1内的绕有定子绕组2.1的定子2、设有转轴5的永磁转子4、设置在定子2和永磁转子4之间的永磁内转子3，其中，永磁转子4和永磁内转子3共用同一个输入输出轴5，永磁内转子3通过轴承6连接到输入输出轴5上。
定子2上放置的定子绕组2.1为三相或多相分布绕组或集中绕组。
永磁转子4和永磁内转子3上分别放置永磁体，且永磁转子4和永磁内转子3上分别放置的永磁体的极数相同。
永磁内转子3上放置软铁材料或导电材料。
所述导电材料为铜或铝。
永磁内转子3从外到里依次包括内转子外层永磁3.1，与内转子外层永磁3.1连接的导电环3.2和与导电环3.2连接的内转子内层永磁3.3。

Claims (6)

1.一种带有转矩限幅的双转子电机，其特征在于：该双转子电机包括机座(1)、设置在机座(1)内的绕有定子绕组(2.1)的定子(2)、设有转轴(5)的永磁转子(4)、设置在定子(2)和永磁转子(4)之间的永磁内转子(3)，其中，永磁转子(4)和永磁内转子(3)共用同一个输入输出轴(5)，永磁内转子(3)通过轴承(6)连接到输入输出轴(5)上。
2.根据权利要求1所述的带有转矩限幅的双转子电机，其特征在于：定子(2)上放置的定子绕组(2.1)为三相或多相分布绕组或集中绕组。
3.根据权利要求1所述的带有转矩限幅的双转子电机，其特征在于：永磁转子(4)和永磁内转子(3)上分别放置永磁体，且永磁转子(4)和永磁内转子(3)上分别放置的永磁体的极数相同。
4.根据权利要求1所述的带有转矩限幅的双转子电机，其特征在于：永磁内转子(3)上放置软铁材料或导电材料。
5.根据权利要求4所述的带有转矩限幅的双转子电机，其特征在于：所述导电材料为铜或铝。
6.根据权利要求1所述的带有转矩限幅的双转子电机，其特征在于：永磁内转子(3)从外到里依次包括内转子外层永磁(3.1)，与内转子外层永磁(3.1)连接的导电环(3.2)和与导电环(3.2)连接的内转子内层永磁(3.3)。
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