CN105449959B - 同轴双转子超能电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明所涉及的同轴双转子超能电机由定子1、外转子2和内转子3组成；内转子3同轴地套装在外转子2的内部，外转子2与定子1的组装与传统电机相同。同时，将集束式绕组改进为单排式绕组，并且相邻两排绕组的电流反相，能够提高单位电流产生的合成磁通的能量。
Description
技术领域
本发明涉及电动机技术。尤其涉及同轴双转子超能电动机。
背景技术
传统电动机均由定子和一个转子组成。通常，定子固定在机座上，转动的转子将输入电动机的电能转换为旋转的机械能输出。这种电机输出的转速就是转子的转速，无法满足超低转速的要求，也难以实现超高转速。
迄今为止电动机的绕组均是集束式结构——一个绕组由很多匝线圈集束而成。根据电磁感应定理和右拳定则不难判断出：集束绕组中只有最外层导线的磁通是相互增强而产生能量传输的合成磁通，而集束绕组内部绝大多数导线的磁通被相互抵消，并没有参与能量的传输。
本发明采用了同轴双转子结构，同时将集束绕组修改为单排绕组，极大地缩小了电机的体积，并且可以从外转子和内转子分别获得不同转速的输出。
发明内容
本发明所涉及的同轴双转子超能电机由定子1、外转子2和内转子3组成；内转子3同轴地套装在外转子2的内部，外转子2与定子1的组装与传统电机相同。
外转子2的外圆表面设计有外转子磁铁2-1磁铁，这些磁铁与定子绕组1-1之间的关系与传统永磁电机完全相同；外转子2的内圆表面设计有与定子绕组相似的外转子绕组2-1，外转子绕组通过滑环或电刷供电，这个外转子绕组2-1与内转子3之间又形成一个与传统永磁电机相似的电机；外转子2的转速为V1，内转子3的转速为V2，内转子3相对应定子的转速是U＝V1-V2。
分别控制外转子2和内转子3旋转的方向及V1和V2的转速，就可以调整内转子3相对于定子1的转速U；当V1与V2方向相反且V1大于V2时，U与V1的方向相同，转速为两者之差；当V1小于V2时，U与V1的方向相反，转速仍为两者之差；当V1等于V2时，内转子3相对于定子1静止不动。如果V1和V2方向相同，U为两个转子的转速之和。
同时，将集束式绕组改进为单排式绕组，并且相邻两排绕组的电流反相，可以充分利用每匝导线的磁通，从而提高单位能耗产生的合成磁通的能量。
根据电磁感应定律——通电导体的周围会产生磁场，磁通的方向遵循右拳定则。
传统电机的绕组是集束式绕制，从集束绕组磁通分布示意图中可以清楚地看出：集束绕组内部导线的匝间磁通1-2是相互抵消的，只有最外层导线的磁通是相互增强而产生传输能量的绕组合成磁通1-3，绝大多数位于集束绕组内部导线的磁通被相互抵消，并没有参与能量的传输。
将绕组改为单排式结构情况就会大不相同，从单排绕组磁通分布示意图中不难看出，相邻每一排绕组之间的合成磁通1-3是相互增强的，在线圈匝数及电流相同的情况下，参与能量传输的绕组合成磁通1-3的能量被大大增强，电机的功率密度可以成倍数增加，电机的效率因此而大幅提高，在同等功率条件下，体积甚至可以减小到原来的1/8，甚至更小。
附图说明
图1：双转子电机结构示意图
1——定子；
1-1——定子绕组；
2——外转子；
2-1——外转子磁铁；
2-2——外转子绕组；
3——内转子；
3-1——内转子磁铁。
图2：双转子结构示意图
2——外转子；
2-1——外转子磁铁；
2-2——外转子绕组；
3——内转子；
3-1——内转子磁铁。
图3：传统电机集束式绕组结构示意图
1——定子；
1-1——定子绕组。
图4：集束式绕组磁通分布示意图
1-1——定子绕组；
1-2——单匝导线磁通；
1-3——绕组合成磁通。
图5：单排绕组结构示意图
1——定子；
1-1——定子绕组。
图6：单排绕组磁通分布示意图
1——定子；
1-1——定子绕组；
1-2——单匝导线磁通；
1-3——绕组合成磁通。
具体实施方式
同轴双转子超能电动机。采用高品质硅钢片分别制作定子铁芯、外转子铁芯和内转子铁芯；定子铁芯内部加工有线槽，定子绕组采用单排结构绕制；外转子的外圆表面镶嵌有稀土永磁强磁铁，内表面加工有线槽，线槽内单排绕制外转子绕组，外转子绕组通过滑环或者电刷供电；内转子的表面镶嵌有稀土永磁强磁铁；将定子、外转子、内转子同轴装配，外转子可以在定子内旋转，内转子可以在外转子内旋转；外转子和内转子分别输出动力。
分别控制外转子和内转子旋转的方向及旋转的转速，就可以调整内转子相对于定子的转速；
当两个转子旋转方向相同时，内转子相对于定子的转速等于两个转子转速之和。
当两个转子旋转方向相反时，内转子相对于定子的转速为两个转子转速之差，且旋转方向与转速高的转子相同；若两个转子转速相同，内转子相对于定子静止不动。
Claims (1)
1.同轴双转子超能电动机，其特征是：同轴双转子超能电机由定子、外转子和内转子组成；
内转子同轴地套装在外转子的内部；
同时，将集束式绕组改进为单排式绕组，并且相邻两排绕组的电流反相，能够提高单位电流产生的合成磁通的能量；外转子在定子内旋转，内转子在外转子内旋转，外转子与内转子分别输出动力；当外转子与内转子旋转方向相同时，内转子相对于定子的转速等于外转子与内转子转速之和；当外转子与内转子旋转方向相反时，内转子相对定子的转速为外转子与内转子转速之差，且内转子相对定子的旋转方向与转速高的转子相同，若外转子与内转子转速相同，内转子相对于定子静止不动；
外转子的内圆设计有绕组线槽，绕组线槽内嵌入有单排式绕组，外转子上设计有滑环或电刷，外部驱动电源通过该滑环或电刷向绕组供电，外转子的外圆表面镶嵌了磁铁，内转子的外圆表面镶嵌了磁铁。
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