CN107742963A - 一种双转子电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双转子电动机，属于电机技术领域。它解决了电机刹车时的动能不能很好的利用等技术问题。一种双转子电动机，本电动机包括壳体，壳体内具有主转子，主转子与壳体之间具有筒状的辅助转子，主转子内穿设有转轴，转轴与主转子固连，辅助转子的内壁上具有永磁体定子；转轴与辅助转子之间具有离合结构一，辅助转子与壳体之间具有离合结构二；辅助转子与外壳之间连接有一发条；辅助转子和壳体均转动连接在转轴上。本发明具有能够有效的利用电机刹车时的动能等优点。

Description

一种双转子电动机
技术领域
本发明属于电机技术领域，涉及一种双转子电动机。
背景技术
重型电机，其启动时负荷大，容易对电机各部件造成损伤，刹车时，转子的惯性大，影响传动精度。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种双转子电动机，本发明所要解决的技术问题是如何通过发条对转轴止停时的阻力进行利用。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种双转子电动机，其特征在于，本电动机包括壳体，壳体内具有主转子，所述主转子与壳体之间具有筒状的辅助转子，所述主转子内穿设有转轴，所述转轴与主转子固连，所述辅助转子的内壁上具有永磁体定子；所述转轴与辅助转子之间具有离合结构一，所述辅助转子与壳体之间具有离合结构二；所述辅助转子与外壳之间连接有一发条；所述辅助转子和壳体均转动连接在转轴上。
电动机断电停车：离合结构一将转轴与辅助转子接合，主转子惯性力带动辅助转子旋转，从而压紧发条，一方面加速主转子的快速止停，另一方将主转子停车时的惯性力形成的机械能储存至发条中；
助力启动：发条压缩至一定程度后，通过离合结构二将辅助转子与壳体之间接合，使两者相对固定，待主转子通电时，离合结构一使转轴一辅助转子分离，离合结构二使辅助转子与壳体分离，发条驱动辅助转子相对主转子的转动反向相反的反向旋转，使主转子与定子之间切割磁场的速度加快，间接的增大了主转子的驱动扭矩，使主转子能够快速的启动。
可以看出，本双转子电动机能够在主转子止停时，辅助转子作为辅助刹车结构，对主转子进行快速止停；在主转子启动时，辅助转子作为辅助帮助主转子启动的助力结构。
在主转子启动平稳后，离合结构一使转轴与辅助转子之间处于分离状态，离合结构二使辅助转子与壳体之间处于接合状态，使主转子能够平稳可靠的对外提供驱动扭矩。
在上述的一种双转子电动机中，所述离合结构一包括套设在转轴上的接触盘，所述接触盘的外圈均匀设置有若干伸缩组件，所述伸缩组件包括径向开设在接触盘上的安装孔，所述安装孔内滑动连接有一插销，所述插销的内端与安装孔的底部壁面之间连接有一压簧，所述辅助转子的内壁上开设有与各伸缩组件一一对应的凹口，所述插销的外端能够插设在对应的凹口内；所述接触盘的内侧面上均匀设置有若干衔铁柱一，所述衔铁柱一上绕设有通电线圈一，所述辅助转子上固定设置有一挡板，所述挡板上固定设置有与衔铁柱一对应的铁质的吸附块一，所述壳体与接触盘之间连接有驱使接触盘远离辅助转子的复位弹簧。
结合时，通电线圈一通电，衔铁柱一通磁后与吸附块一之间形成吸引力，使接触盘在转轴上滑动，通过插销与辅助转子的凹口内，使转轴与辅助转子之间实现接合。
通电线圈一断电，在复位弹簧的作用下，插销脱离凹口，实现接触盘与辅助转子之间的分离。
在上述的一种双转子电动机中，所述插销的外端面呈半球面。
半球面形状的插销端部，能够更加顺畅的与卡入凹口内，且能够顺畅的从凹口脱离出来。
在上述的一种双转子电动机中，所述安装孔的内壁上开设有螺纹槽，所述插销的外壁上设置有两个与螺纹槽对应的凸起。
在接触盘与辅助转子接合过程中，转轴相对辅助转子旋转，使插销受摩擦力作用，具有旋转的趋势，从而在螺纹槽的配合下，插销旋转，并内缩，从而使接触盘能够更好的进入辅助转子的开口处，进入之后，在压簧的作用下，插销反向旋转并伸出，与凹口配合，实现转轴与辅助转子之间的接合。
在上述的一种双转子电动机中，所述离合结构二包括若干插头；所述壳体上开设有允许插头插入，且允许插头沿转轴轴线运动的避让槽；所述插头的内端部转动连接有一滚轮，所述壳体的内壁上均匀设置有若干挡条一，所述辅助转子的外壁上设置有与挡条一对应的挡条二；所述滚轮能够插设在相邻挡条一和相邻挡条二之间，且限制壳体与辅助转子之间相对旋转；所述壳体的上均匀设置有若干衔铁柱二，所述衔铁柱二上绕设有通电线圈二，所述插销上固定设置有与衔铁柱二对应的铁质的吸附块二。
通电线圈二通电后，衔铁柱二通磁，并吸附吸附块二，拉动插头进入壳体与辅助转子之间的间隙内，滚轮能够在挡条一和挡条二的阻力作用下滚动，并从相邻挡条一和相邻挡条二之间的空隙处卡入，实现壳体与辅助转子之间的接合，通电线圈二断电后，在复位弹簧的作用下，插头解除对壳体与辅助转子之间的接合，使两者分离。
需要说明的是：通电线圈二对衔铁柱二的吸附力小于通电线圈一对衔铁柱一的吸附力，使通电线圈一和通电线圈二均断电情况下，复位弹簧能够使离合结构一处于分离状态，离合结构二也处于分离状态，此时为本电动机处于启动助力状态，发条对辅助转子进行反向驱动，增大主转子与定子之间切割磁场的频率。
在上述的一种双转子电动机中，所述插头与接触盘之间通过一连杆相连，所述连杆与接触盘之间连接有平面轴承；所述复位弹簧的两端分别与连杆和壳体相连。
连杆的设置，能够使插销与插头处于同步联动的状态，从而避免本电动机卡死或出现控制混乱。
在上述的一种双转子电动机中，所述辅助转子远离接触盘的一侧固定设置有一端盖，所述端盖与辅助转子的侧壁之间形成一散热腔，所述转轴伸入所述散热腔内，所述转轴上固定连接有散热叶轮，所述发条的两端分别连接在端盖的外侧壁和壳体的内壁上。
叶轮对整个电动机进行散热，端盖、壳体等均为具有散热孔的网状结构。
在上述的一种双转子电动机中，所述接触盘上与转轴配合的穿孔内壁上设置有内花键，所述转轴上设置有外花键，所述外花键与转轴周面之间平滑过渡。
该外花键的尺寸和设置要求：在辅助转子与壳体之间分离状态下、主转子与辅助转子分离状态下、主转子与辅助转子接合状态下，接触盘上的内花键套设在转轴上，均不与外花键配合，只有在主转子与辅助转子之间实现接合的时候，接触盘上的内花键才与转轴上的外花键配合，并在接触盘移动过程中，利用外花键与转轴之间的过渡结构，实现平稳可靠的啮合。
在上述的一种双转子电动机中，所述主转子包括若干组串联的主线圈，所述主线圈与一电源相连，本电动机还包括一变压器，所述变压器的初级线圈与电源相连，所述变压器的次级线圈连接所述通电线圈一和通电线圈二，所述次级线圈的匝数小于初级线圈的匝数，通电线圈一和通电线圈二并联，所述主线圈连接一开关一，所述通电线圈一连接一开关二，所述通电线圈二连接一开关三。
通电线圈一和通电线圈二所在电路的电压小于电源电压，开关一、开关二和开关三通过一控制模块进行控制，也可以单独控制。
在上述的一种双转子电动机中，各通电线圈一串联；各通电线圈二串联。
在上述的一种双转子电动机中，所述初级线圈与次级线圈的匝数比为5:1。
附图说明
图1是本电动机的整体结构示意图。
图2是本点动机主体的截面图。
图3是转轴与辅助转子处于接合状态下的结构示意图。
图4是插销的结构示意图。
图5是安装孔的结构示意图。
图6是辅助转子与壳体之间的结构示意图。
图7是接触盘与辅助转子之间的结构示意图。
图8是本驱动电机的电路原理示意图。
图中，11、壳体；12、主转子；13、辅助转子；14、转轴；15、发条；21、接触盘；22、安装孔；23、插销；24、压簧；25、凹口；26、衔铁柱一；27、通电线圈一；28、挡板；29、吸附块一；3、复位弹簧；41、螺纹槽；42、凸起；51、插头；52、避让槽；53、滚轮；54、挡条一；55、挡条二；56、衔铁柱二；57、通电线圈二；58、吸附块二；61、连杆；62、平面轴承；63、端盖；64、散热腔；65、散热叶轮；71、内花键；72、外花键；81、电源；82、初级线圈；83、次级线圈；84、开关一；85、开关二；86、开关三。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1和图2所示，本电动机包括壳体11，壳体11内具有主转子12，主转子12与壳体11之间具有筒状的辅助转子13，主转子12内穿设有转轴14，转轴14与主转子12固连，辅助转子13的内壁上具有永磁体定子；转轴14与辅助转子13之间具有离合结构一，辅助转子13与壳体11之间具有离合结构二；辅助转子13与外壳之间连接有一发条15；辅助转子13和壳体11均转动连接在转轴14上。
电动机断电停车：离合结构一将转轴14与辅助转子13接合，主转子12惯性力带动辅助转子13旋转，从而压紧发条15，一方面加速主转子12的快速止停，另一方将主转子12停车时的惯性力形成的机械能储存至发条15中；
助力启动：发条15压缩至一定程度后，通过离合结构二将辅助转子13与壳体11之间接合，使两者相对固定，待主转子12通电时，离合结构一使转轴14一辅助转子13分离，离合结构二使辅助转子13与壳体11分离，发条15驱动辅助转子13相对主转子12的转动反向相反的反向旋转，使主转子12与定子之间切割磁场的速度加快，间接的增大了主转子12的驱动扭矩，使主转子12能够快速的启动。
可以看出，本双转子电动机能够在主转子12止停时，辅助转子13作为辅助刹车结构，对主转子12进行快速止停；在主转子12启动时，辅助转子13作为辅助帮助主转子12启动的助力结构。
在主转子12启动平稳后，离合结构一使转轴14与辅助转子13之间处于分离状态，离合结构二使辅助转子13与壳体11之间处于接合状态，使主转子12能够平稳可靠的对外提供驱动扭矩。
如图1、图3和图7所示，离合结构一包括套设在转轴14上的接触盘21，接触盘21的外圈均匀设置有若干伸缩组件，伸缩组件包括径向开设在接触盘21上的安装孔22，安装孔22内滑动连接有一插销23，插销23的内端与安装孔22的底部壁面之间连接有一压簧24，辅助转子13的内壁上开设有与各伸缩组件一一对应的凹口25，插销23的外端能够插设在对应的凹口25内；接触盘21的内侧面上均匀设置有若干衔铁柱一26，衔铁柱一26上绕设有通电线圈一27，辅助转子13上固定设置有一挡板28，挡板28上固定设置有与衔铁柱一26对应的铁质的吸附块一29，壳体11与接触盘21之间连接有驱使接触盘21远离辅助转子13的复位弹簧3。
结合时，通电线圈一27通电，衔铁柱一26通磁后与吸附块一29之间形成吸引力，使接触盘21在转轴14上滑动，通过插销23与辅助转子13的凹口25内，使转轴14与辅助转子13之间实现接合。
通电线圈一27断电，在复位弹簧3的作用下，插销23脱离凹口25，实现接触盘21与辅助转子13之间的分离。
插销23的外端面呈半球面；半球面形状的插销23端部，能够更加顺畅的与卡入凹口25内，且能够顺畅的从凹口25脱离出来。
如图4、图5和图7所示，安装孔22的内壁上开设有螺纹槽41，插销23的外壁上设置有两个与螺纹槽41对应的凸起42；在接触盘21与辅助转子13接合过程中，转轴14相对辅助转子13旋转，使插销23受摩擦力作用，具有旋转的趋势，从而在螺纹槽41的配合下，插销23旋转，并内缩，从而使接触盘21能够更好的进入辅助转子13的开口处，进入之后，在压簧24的作用下，插销23反向旋转并伸出，与凹口25配合，实现转轴14与辅助转子13之间的接合。
如图1和图6所示，离合结构二包括若干插头51；壳体11上开设有允许插头51插入，且允许插头51沿转轴14轴线运动的避让槽52；插头51的内端部转动连接有一滚轮53，壳体11的内壁上均匀设置有若干挡条一54，辅助转子13的外壁上设置有与挡条一54对应的挡条二55；滚轮53能够插设在相邻挡条一54和相邻挡条二55之间，且限制壳体11与辅助转子13之间相对旋转；壳体11的上均匀设置有若干衔铁柱二56，衔铁柱二56上绕设有通电线圈二57，插销23上固定设置有与衔铁柱二56对应的铁质的吸附块二58。
通电线圈二57通电后，衔铁柱二56通磁，并吸附吸附块二58，拉动插头51进入壳体11与辅助转子13之间的间隙内，滚轮53能够在挡条一54和挡条二55的阻力作用下滚动，并从相邻挡条一54和相邻挡条二55之间的空隙处卡入，实现壳体11与辅助转子13之间的接合，通电线圈二57断电后，在复位弹簧3的作用下，插头51解除对壳体11与辅助转子13之间的接合，使两者分离。
需要说明的是：通电线圈二57对衔铁柱二56的吸附力小于通电线圈一27对衔铁柱一26的吸附力，使通电线圈一27和通电线圈二57均断电情况下，复位弹簧3能够使离合结构一处于分离状态，离合结构二也处于分离状态，此时为本电动机处于启动助力状态，发条15对辅助转子13进行反向驱动，增大主转子12与定子之间切割磁场的频率。
插头51与接触盘21之间通过一连杆61相连，连杆61与接触盘21之间连接有平面轴承62；复位弹簧3的两端分别与连杆61和壳体11相连；连杆61的设置，能够使插销23与插头51处于同步联动的状态，从而避免本电动机卡死或出现控制混乱。
辅助转子13远离接触盘21的一侧固定设置有一端盖63，端盖63与辅助转子13的侧壁之间形成一散热腔64，转轴14伸入散热腔64内，转轴14上固定连接有散热叶轮65，发条15的两端分别连接在端盖63的外侧壁和壳体11的内壁上；叶轮对整个电动机进行散热，端盖63、壳体11等均为具有散热孔的网状结构。
如图7所示，接触盘21上与转轴14配合的穿孔内壁上设置有内花键71，转轴14上设置有外花键72，外花键72与转轴14周面之间平滑过渡；该外花键72的尺寸和设置要求：在辅助转子13与壳体11之间分离状态下、主转子12与辅助转子13分离状态下、主转子12与辅助转子13接合状态下，接触盘21上的内花键71套设在转轴14上，均不与外花键72配合，只有在主转子12与辅助转子13之间实现接合的时候，接触盘21上的内花键71才与转轴14上的外花键72配合，并在接触盘21移动过程中，利用外花键72与转轴14之间的过渡结构，实现平稳可靠的啮合。
如图1和图8所示，主转子12包括若干组串联的主线圈，主线圈与一电源81相连，本电动机还包括一变压器，变压器的初级线圈82与电源81相连，变压器的次级线圈83连接通电线圈一27和通电线圈二57，次级线圈83的匝数小于初级线圈82的匝数，通电线圈一27和通电线圈二57并联，主线圈连接一开关一84，通电线圈一27连接一开关二85，通电线圈二57连接一开关三86；通电线圈一27和通电线圈二57所在电路的电压小于电源81电压，开关一84、开关二85和开关三86通过一控制模块进行控制，也可以单独控制。
各通电线圈一27串联；各通电线圈二57串联；初级线圈82与次级线圈83的匝数比为5:1。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种双转子电动机，其特征在于，本电动机包括壳体(11)，壳体(11)内具有主转子(12)，所述主转子(12)与壳体(11)之间具有筒状的辅助转子(13)，所述主转子(12)内穿设有转轴(14)，所述转轴(14)与主转子(12)固连，所述辅助转子(13)的内壁上具有永磁体定子；所述转轴(14)与辅助转子(13)之间具有离合结构一，所述辅助转子(13)与壳体(11)之间具有离合结构二；所述辅助转子(13)与外壳之间连接有一发条(15)；所述辅助转子(13)和壳体(11)均转动连接在转轴(14)上。
2.根据权利要求1所述一种双转子电动机，其特征在于，所述离合结构一包括套设在转轴(14)上的接触盘(21)，所述接触盘(21)的外圈均匀设置有若干伸缩组件，所述伸缩组件包括径向开设在接触盘(21)上的安装孔(22)，所述安装孔(22)内滑动连接有一插销(23)，所述插销(23)的内端与安装孔(22)的底部壁面之间连接有一压簧(24)，所述辅助转子(13)的内壁上开设有与各伸缩组件一一对应的凹口(25)，所述插销(23)的外端能够插设在对应的凹口(25)内；所述接触盘(21)的内侧面上均匀设置有若干衔铁柱一(26)，所述衔铁柱一(26)上绕设有通电线圈一(27)，所述辅助转子(13)上固定设置有一挡板(28)，所述挡板(28)上固定设置有与衔铁柱一(26)对应的铁质的吸附块一(29)，所述壳体(11)与接触盘(21)之间连接有驱使接触盘(21)远离辅助转子(13)的复位弹簧(3)。
3.根据权利要求2所述一种双转子电动机，其特征在于，所述插销(23)的外端面呈半球面。
4.根据权利要求2或3所述一种双转子电动机，其特征在于，所述安装孔(22)的内壁上开设有螺纹槽(41)，所述插销(23)的外壁上设置有两个与螺纹槽(41)对应的凸起(42)。
5.根据权利要求2所述一种双转子电动机，其特征在于，所述离合结构二包括若干插头(51)；所述壳体(11)上开设有允许插头(51)插入，且允许插头(51)沿转轴(14)轴线运动的避让槽(52)；所述插头(51)的内端部转动连接有一滚轮(53)，所述壳体(11)的内壁上均匀设置有若干挡条一(54)，所述辅助转子(13)的外壁上设置有与挡条一(54)对应的挡条二(55)；所述滚轮(53)能够插设在相邻挡条一(54)和相邻挡条二(55)之间，且限制壳体(11)与辅助转子(13)之间相对旋转；所述壳体(11)的上均匀设置有若干衔铁柱二(56)，所述衔铁柱二(56)上绕设有通电线圈二(57)，所述插销(23)上固定设置有与衔铁柱二(56)对应的铁质的吸附块二(58)。
6.根据权利要求5所述一种双转子电动机，其特征在于，所述插头(51)与接触盘(21)之间通过一连杆(61)相连，所述连杆(61)与接触盘(21)之间连接有平面轴承(62)；所述复位弹簧(3)的两端分别与连杆(61)和壳体(11)相连。
7.根据权利要求6所述一种双转子电动机，其特征在于，所述辅助转子(13)远离接触盘(21)的一侧固定设置有一端盖(63)，所述端盖(63)与辅助转子(13)的侧壁之间形成一散热腔(64)，所述转轴(14)伸入所述散热腔(64)内，所述转轴(14)上固定连接有散热叶轮(65)，所述发条(15)的两端分别连接在端盖(63)的外侧壁和壳体(11)的内壁上。
8.根据权利要求7所述一种双转子电动机，其特征在于，所述接触盘(21)上与转轴(14)配合的穿孔内壁上设置有内花键(71)，所述转轴(14)上设置有外花键(72)，所述外花键(72)与转轴(14)周面之间平滑过渡。
9.根据权利要求8所述一种双转子电动机，其特征在于，所述主转子(12)包括若干组串联的主线圈，所述主线圈与一电源(81)相连，本电动机还包括一变压器，所述变压器的初级线圈(82)与电源(81)相连，所述变压器的次级线圈(83)连接所述通电线圈一(27)和通电线圈二(57)，所述次级线圈(83)的匝数小于初级线圈(82)的匝数，通电线圈一(27)和通电线圈二(57)并联，所述主线圈连接一开关一(84)，所述通电线圈一(27)连接一开关二(85)，所述通电线圈二(57)连接一开关三(86)。
10.根据权利要求9所述一种双转子电动机，其特征在于，各通电线圈一(27)串联；各通电线圈二(57)串联；所述初级线圈(82)与次级线圈(83)的匝数比为5:1。
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