CN103036378A - 无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机 - Google Patents

无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机 Download PDF

Info

Publication number
CN103036378A
CN103036378A CN2012105809371A CN201210580937A CN103036378A CN 103036378 A CN103036378 A CN 103036378A CN 2012105809371 A CN2012105809371 A CN 2012105809371A CN 201210580937 A CN201210580937 A CN 201210580937A CN 103036378 A CN103036378 A CN 103036378A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
brush
shaft
permanent magnet
rotating shaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012105809371A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103036378B (zh
Inventor
张希
殷承良
沈辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Artificial Intelligence Research Institute Co., Ltd.
Original Assignee
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Jiaotong University
Priority to CN201210580937.1A priority Critical patent/CN103036378B/zh
Publication of CN103036378A publication Critical patent/CN103036378A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103036378B publication Critical patent/CN103036378B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，包括机壳、外转子和内转子，外转子包括外转轴，外转轴的内端设置在机壳内部，外转轴的内端上设有外转子铁芯以及嵌入外转子铁芯的外转子绕组，外转轴的内端端部设有端盖，外转轴的外端伸出机壳的第一端外，外转轴的外端上靠近端部处设有三个滑环，三个滑环上分别连接有电刷，电刷上连接有逆变器；内转子包括内转轴，内转轴的内端设置在外转子内部，内转轴的内端上设有内转轴铁芯以及沿圆周方向交错设置在内转轴铁芯外侧壁上的永磁体；内转轴的外端伸出与机壳第一端相对的第二端外。本发明结构简单，突破了一般电机只有一个旋转轴的限制，并省去了定子部分，可应用于多种场合。

Description

无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体是一种无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机。
背景技术
双转子电机具有两个转速彼此独立的转子及转轴，可实现双轴独立驱动，因此在多种场合具有广阔的应用前景，例如混合动力汽车的电驱动系统、汽车和风力发电机的电无级变速器以及现代机床数控转台等。
目前国内外已经公发的双转子永磁电机是由外转子永磁电机和一台内转子永磁电机套在一起并共用一个定子的新型电机。但因其可以看成两个独立的普通电机，所以必须要有两个控制器，使得控制机构比较复杂，并且对于电机本体，因为结构上还存在定子部分，因此体积较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，包括机壳、外转子和内转子，所述外转子包括外转轴，所述外转轴的内端设置在机壳内部，外转轴的内端上设有外转子铁芯以及嵌入外转子铁芯的外转子绕组，外转轴的内端端部设有端盖，所述外转轴的外端伸出机壳的第一端外，外转轴的外端上靠近端部处设有三个滑环，所述三个滑环上分别连接有电刷，所述电刷上连接有逆变器；所述内转子包括内转轴，所述内转轴的内端设置在外转子内部，内转轴的内端上与外转子铁芯相对应处设有内转轴铁芯以及沿圆周方向交错设置在内转轴铁芯外侧壁上的永磁体；所述内转轴的外端伸出与机壳第一端相对的第二端外。
所述逆变器输出端通过三个电刷分别与固定在外转轴上的三个滑环相连，用于向外转子绕组提供可控的三相交流电。
所述无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，还包括蓄电池，所述蓄电池输出端与逆变器的输入端相连接。
所述逆变器将蓄电池的直流电变成所需的交流控制电压，通过电刷和滑环传递给外转子绕组，用于调节电机的电磁转矩以及内转子和外转子的转速差。
所述无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，包括以下能量双向流动：
-电动状态，能量由蓄电池经逆变器、电刷和滑环送到电机，电能转化为机械能；
-放电状态，能量由电机经滑环、电刷和逆变器送到蓄电池，机械能转化为电能。
所述外转子铁芯为圆环形，其外圆周表面沿轴向开有若干个槽，所述若干个槽的开口中心线围绕内转轴均匀分布，外转子绕组分别嵌入所述槽内形成三相绕组。
所述内转轴的外端通过内转子-机壳间轴承与机壳转动连接，所述内转轴的内端通过内转子-外转子间轴承与外转轴转动连接，形成内转子独立转动；所述外转子通过外转子轴承与机壳转动连接，外转子的端盖通过端盖轴承与内转轴转动连接，形成外转子独立转动。
所述内转轴为输入轴，相应地，所述外转轴为输出轴；或
所述内转轴为输出轴，相应地，所述外转轴为输入轴。
所述内转轴的内端端部与外转轴之间设有气隙。
本发明提供的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，只设有外转子和内转子，取消了固定在机壳上的定子，因此电机制作复杂程度得到很大的降低，同时电机本体体积能得到减小。
另外，由于本发明只需一个控制器，控制比较方便。控制器将直流蓄电池的电压电流进行变换，产生所需的交流控制电压和电流，经过电刷和滑环送给本发明电机的内转子绕组，以控制磁场的变化来达到控制电机输出转速与输出转矩的目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明整体结构示意图；
图中，1为机壳；2为外转子轴承；3为外转轴；4为内转轴；5为内转子-外转子间轴承；6为永磁体；7为外转子铁芯；8为外转子绕组；9为端盖；10为端盖轴承；11为滑环；12为电刷；13为蓄电池；14为逆变器；15为内转子-机壳间轴承。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例包括：机壳1、外转子和内转子，外转子包括外转轴3，外转轴3的内端设置在机壳1内部，外转轴3的内端上设有外转子铁芯7以及嵌入外转子铁芯7的外转子绕组8，外转轴3的内端端部设有端盖9，外转轴3的外端伸出机壳1的第一端外，外转轴3的外端上靠近端部处设有三个滑环11，三个滑环11上分别连接有电刷12，电刷12上连接有逆变器14；内转子包括内转轴4，内转轴4的内端设置在外转子内部，内转轴4的内端上与外转子铁芯7相对应处设有内转轴铁芯以及沿圆周方向交错设置在内转轴铁芯外侧壁上的永磁体6；内转轴4的外端伸出与机壳第一端相对的第二端外。
进一步地，逆变器14输出端通过三个电刷12分别与固定在外转轴3上的三个滑环11相连，用于向外转子绕组8提供可控的三相交流电。
进一步地，本实施例还包括蓄电池13，蓄电池13输出端与逆变器14的输入端相连接。
进一步地，逆变器14将蓄电池13的直流电变成所需的交流控制电压，通过电刷12和滑环11传递给外转子绕组8，用于调节电机的电磁转矩以及内转子和外转子的转速差。
进一步地，本实施例包括以下能量双向流动：
-电动状态，能量由蓄电池13经逆变器14、电刷12和滑环11送到电机，电能转化为机械能；
-放电状态，能量由电机经滑环11、电刷12和逆变器14送到蓄电池13，机械能转化为电能。
进一步地，外转子铁芯7为圆环形，其外圆周表面沿轴向开有若干个槽，该若干个槽的开口中心线围绕内转轴均匀分布，外转子绕组8分别嵌入上述槽内形成三相绕组。
进一步地，内转轴4的外端通过内转子-机壳间轴承15与机壳1转动连接，内转轴4的内端通过内转子-外转子间轴承5与外转轴3转动连接，从而形成内转子独立转动；外转子通过外转子轴承2与机壳1转动连接，外转子的端盖9通过端盖轴承10与内转轴4转动连接，从而形成外转子独立转动。
进一步地，内转轴4和外转轴3均可以为输入轴，相应地，另一转轴为输入轴。
进一步地，内转轴的内端端部与外转轴之间设有微小气隙。
本实施例的工作原理是：蓄电池13为逆变器14提供恒定的直流电，逆变器14根据电机所需的输出信息(负载转矩或者转速值)和传感器反馈回来的电机运行状况(输出转矩或转速值)，生成所需的三相交流电通过电刷12和滑环11送到外转子绕组8，在绕组中产生旋转磁场，与永磁体6产生的磁场相互作用，从而实现电机增速(增矩)或者减速(减矩)的控制要求。
本实施例的具体控制方法如下：
当要求输出轴转速与输入轴转速相等时，通过控制逆变器14，将蓄电池13的直流电变成三相电，使其电频率为0，即控制外转子电流为直流，调节其大小使气隙磁场作用下所产生的电磁转矩和输出轴转矩平衡。
当要求输出轴转速大于输入轴转速时，逆变器14施加给外转子绕组8一个与输入轴同方向旋转的电流矢量，控制此电流的大小，使气隙磁场的作用下产生的电磁转矩和输出轴转矩平衡，控制电流矢量对应的机械转速等于输入输出轴的转速差，即控制励磁电流矢量对应的转速与输入轴转速之和与输出轴转速相等。
当要求输出轴转速小于输入轴转速时，逆变器14施加给外转子绕组8一个与输入轴反方向旋转的电流矢量，控制此电流的大小，使气隙磁场的作用下产生的电磁转矩和输出轴转矩平衡，控制电流矢量对应的机械转速等于输入输出轴的转速差，即控制励磁电流矢量对应的转速与输出轴转速之和与输入轴转速相等。
本实施例只需一个控制器，控制机构比较简单。控制器将直流蓄电池的电压进行变换，产生所需的三相交流控制电压，经电刷12和滑环11送给本实施例的外转子绕组8，以控制磁场的变化来达到控制电机输出转速与输出转矩的目的。
因逆变器的输出功率只与内外转子的转速差和电磁转矩有关，即使内外转子转速都很高但功率却很小，因此逆变器模块体积小、重量轻，对于输入轴转动惯量的影响很小。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，包括机壳、外转子和内转子，其特征在于，所述外转子包括外转轴，所述外转轴的内端设置在机壳内部，外转轴的内端上设有外转子铁芯以及嵌入外转子铁芯的外转子绕组，外转轴的内端端部设有端盖，所述外转轴的外端伸出机壳的第一端外，外转轴的外端上靠近端部处设有三个滑环，所述三个滑环上分别连接有电刷，所述电刷上连接有逆变器；所述内转子包括内转轴，所述内转轴的内端设置在外转子内部，内转轴的内端上与外转子铁芯相对应处设有内转轴铁芯以及沿圆周方向交错设置在内转轴铁芯外侧壁上的永磁体；所述内转轴的外端伸出与机壳第一端相对的第二端外。
2.根据权利要求1所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，所述逆变器输出端通过三个电刷分别与固定在外转轴上的三个滑环相连，用于向外转子绕组提供可控的三相交流电。
3.根据权利要求2所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，还包括蓄电池，所述蓄电池输出端与逆变器的输入端相连接。
4.根据权利要求3所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，所述逆变器将蓄电池的直流电变成所需的交流控制电压，通过电刷和滑环传递给外转子绕组，用于调节电机的电磁转矩以及内转子和外转子的转速差。
5.根据权利要求4所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，包括以下能量双向流动：
-电动状态，能量由蓄电池经逆变器、电刷和滑环送到电机，电能转化为机械能；
-放电状态，能量由电机经滑环、电刷和逆变器送到蓄电池，机械能转化为电能。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，所述外转子铁芯为圆环形，其外圆周表面沿轴向开有若干个槽，所述若干个槽的开口中心线围绕内转轴均匀分布，外转子绕组分别嵌入所述槽内形成三相绕组。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，所述内转轴的外端通过内转子-机壳间轴承与机壳转动连接，所述内转轴的内端通过内转子-外转子间轴承与外转轴转动连接，形成内转子独立转动；所述外转子通过外转子轴承与机壳转动连接，外转子的端盖通过端盖轴承与内转轴转动连接，形成外转子独立转动。
8.根据权利要求7所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，所述内转轴为输入轴，相应地，所述外转轴为输出轴；或
所述内转轴为输出轴，相应地，所述外转轴为输入轴。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机，其特征在于，所述内转轴的内端端部与外转轴之间设有气隙。
CN201210580937.1A 2012-12-27 2012-12-27 无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机 Active CN103036378B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210580937.1A CN103036378B (zh) 2012-12-27 2012-12-27 无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210580937.1A CN103036378B (zh) 2012-12-27 2012-12-27 无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103036378A true CN103036378A (zh) 2013-04-10
CN103036378B CN103036378B (zh) 2015-10-28

Family

ID=48022959

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210580937.1A Active CN103036378B (zh) 2012-12-27 2012-12-27 无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103036378B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103501103A (zh) * 2013-10-18 2014-01-08 梁慎清 无磨损感应减变速机
WO2015007131A1 (zh) * 2013-07-16 2015-01-22 Hu Jinqing 汽车自动变速器
CN104632464A (zh) * 2015-01-29 2015-05-20 西北工业大学 一种电磁互带转动装置
CN110571996A (zh) * 2019-10-22 2019-12-13 青岛厚德新能源科技开发有限公司 一种双转子电动机
WO2022040823A1 (zh) * 2020-08-31 2022-03-03 陆继荣 旅客列车移动式平衡风力发电机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0820894A2 (en) * 1996-07-23 1998-01-28 Hitachi, Ltd. Non-step transmission and vehicle using it
US5973460A (en) * 1996-03-26 1999-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus and method of controlling the same
CN201224318Y (zh) * 2008-04-19 2009-04-22 杜文达 电子控制电动磁力差速驱动桥
CN101488690A (zh) * 2008-01-17 2009-07-22 颜广博 多功能电磁无级变矩装置
CN101594036A (zh) * 2009-06-26 2009-12-02 沈阳工业大学 绕线转子自起动永磁同步电动机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973460A (en) * 1996-03-26 1999-10-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Power output apparatus and method of controlling the same
EP0820894A2 (en) * 1996-07-23 1998-01-28 Hitachi, Ltd. Non-step transmission and vehicle using it
CN101488690A (zh) * 2008-01-17 2009-07-22 颜广博 多功能电磁无级变矩装置
CN201224318Y (zh) * 2008-04-19 2009-04-22 杜文达 电子控制电动磁力差速驱动桥
CN101594036A (zh) * 2009-06-26 2009-12-02 沈阳工业大学 绕线转子自起动永磁同步电动机

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015007131A1 (zh) * 2013-07-16 2015-01-22 Hu Jinqing 汽车自动变速器
CN103501103A (zh) * 2013-10-18 2014-01-08 梁慎清 无磨损感应减变速机
CN104632464A (zh) * 2015-01-29 2015-05-20 西北工业大学 一种电磁互带转动装置
CN110571996A (zh) * 2019-10-22 2019-12-13 青岛厚德新能源科技开发有限公司 一种双转子电动机
WO2022040823A1 (zh) * 2020-08-31 2022-03-03 陆继荣 旅客列车移动式平衡风力发电机

Also Published As

Publication number Publication date
CN103036378B (zh) 2015-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103051124B (zh) 无定子的两电刷双转子外圈永磁体同步电机
CN104410204B (zh) 一种飞轮储能装置
CN105024479B (zh) 一种飞轮储能装置
CN202713053U (zh) 分体式磁悬浮开关磁阻电机支承与传动的飞轮电池
CN201947073U (zh) 径向结构外转子双凸极电机
CN102723804B (zh) 分体式磁悬浮开关磁阻电机支承与传动的飞轮电池
CN103036378B (zh) 无定子的三电刷双转子内圈永磁体同步电机
CN103078457B (zh) 无定子的两电刷双转子内圈永磁体同步电机
CN106385203B (zh) 一种轴向分相内定子永磁偏置磁悬浮开关磁阻飞轮电机
CN104377880A (zh) 一种复合结构双绕组磁悬浮开关磁阻电机
US20190379312A1 (en) Rotary electric system
CN102545502A (zh) 双定子无刷双馈电机
CN103036379B (zh) 无定子的三电刷双转子外圈永磁体同步电机
CN103078458B (zh) 控制器旋转的无定子无刷双转子外圈永磁体同步电机
CN102005835A (zh) Halbach外转子双凸极电机
CN202856573U (zh) 一种多自由度的开关磁阻电机
CN102545501A (zh) 一种轴向双定子无刷双馈电机
CN103023242B (zh) 控制器旋转的无定子无刷双转子内圈永磁体同步电机
CN202435219U (zh) 一种无刷双馈电机
CN104242577B (zh) 永磁同步电机
CN101572466A (zh) Halbach无铁芯永磁直驱风力发电机
CN101383548B (zh) 多边补偿型高功率密度机电能量变换器
CN201910679U (zh) 永磁外转子双凸极电机
CN103051125B (zh) 控制器固定的无定子无刷双转子内圈永磁体同步电机
CN103051126B (zh) 控制器固定的无定子无刷双转子外圈永磁体同步电机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190318

Address after: Room E201, Michigan College Building, 800 Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai, 200240

Patentee after: Shanghai Jiaotong University Intellectual Property Management Co., Ltd.

Address before: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District

Patentee before: Shanghai Jiao Tong University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190624

Address after: Room 201, Building 3, 930 Jianchuan Road, Minhang District, Shanghai, 200240

Patentee after: Shanghai Artificial Intelligence Research Institute Co., Ltd.

Address before: Room E201, Michigan College Building, 800 Dongchuan Road, Minhang District, Shanghai, 200240

Patentee before: Shanghai Jiaotong University Intellectual Property Management Co., Ltd.