CN112003440B

CN112003440B - 双转子电机

Info

Publication number: CN112003440B
Application number: CN202011184368.XA
Authority: CN
Inventors: 周永松; 陈健; 徐立; 刘逸凯
Original assignee: Changzhou Spire Cnc Technology Co ltd; Jiangsu Branch Co Ltd Of Mechanical Science Research Institute
Current assignee: Changzhou Spire Cnc Technology Co ltd; Jiangsu Branch Co Ltd Of Mechanical Science Research Institute
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: CN112003440A

Abstract

本发明涉及电机技术领域，提供一种双转子电机，包括输出第一转矩的外电机组件、输出第二转矩的内电机组件以及输出位置切换组件，第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，输出位置切换组件用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。本发明的电机具有两个转子从而实现两个转矩的输出，满足单电机双传动的使用场合；另外，其中一个转矩输出端还具有两个不同的转矩输出位置，可以实现与外部传动机构的通断切换。

Description

双转子电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及一种双转子电机。

背景技术

电机是一种将电能转化为机械能，从而产生驱动转矩作为用电器或各种机械的动力源。电机的结构包括定子和转子，一般只具有一个转矩输出端，但是很多场合，例如：动力刀架（外电机带动刀盘旋转，转换刀具，内电机带动刀具旋转），需要提供多个转矩，现有方案中多采用多个电机一一提供，导致机械设备成本高，控制单元和机械结构也比较复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本发明提供一种双转子电机。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种双转子电机，包括外电机组件、内电机组件以及输出位置切换组件，其中，外电机组件用于输出第一转矩；内电机组件转动设置在外电机组件的内部用于输出第二转矩；第一转矩和第二转矩的输出位于同侧；所述第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，在转矩第一输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向外伸出状态，在转矩第二输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向内缩回状态；输出位置切换组件，用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换，并包括伸缩驱动单元、弹性预紧单元和直线轴承组件，直线轴承组件用于减小轴向运动的阻力，所述内电机组件设置在直线轴承组件内侧，且伸缩驱动单元抵接在内电机组件的第二转矩输出端的外侧，所述弹性预紧单元弹性支撑在内电机组件远离第二转矩输出端的一侧，通过伸缩驱动单元和弹性预紧单元能够使内电机组件在直线轴承组件内沿轴向往复运动，实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。

具体的，所述直线轴承组件包括沿轴线依次连接的衬套、直线轴承和调整垫，所述衬套和调整垫分别同轴设置在直线轴承的前后两端，且衬套外侧与外电机转子固定连接，内侧与内电机壳体滑动连接；直线轴承内圈与内电机壳体滑动连接，外圈与外电机转子固定连接；调整垫两个端面分别与直线轴承和后压板接触，用于调整装配间隙。

进一步，所述内电机组件还包括内电机壳体、内电机定子绕组、内电机转子和内电机输出主轴，所述内电机转子两端分别通过内轴承组件和外轴承组件与内电机壳体连接，所述内轴承组件内侧抵在弹性预紧单元上，所述外轴承组件外侧设有锥形端盖，所述伸缩驱动单元的端部抵接在锥形端盖上；所述内电机转子固定在内电机壳体内部的内电机输出主轴上，所述内电机定子绕组同轴设置在内电机转子和内电机壳体之间，所述内电机输出主轴一端向外延伸形成第二转矩输出端。

进一步，所述内电机壳体和内电机定子绕组之间还设有水冷结构，所述水冷结构包括水冷套筒，所述水冷套筒的外壁上设有水冷循环槽，所述水冷循环槽与内电机壳体内壁密封连接。内电机转速较高，发热明显，且嵌套在外电机转子内部，不好散热，故需要添加水冷单元。

作为优选，所述水冷循环槽为环状或螺旋状结构。

进一步，所述伸缩驱动单元包括液压缸和伸缩挡块，所述液压缸的缸体固定在衬套的内壁上，所述液压缸的推杆端部与伸缩挡块固定连接，能够带动伸缩挡块沿轴线往复运动；所述伸缩挡块的内壁为与锥形端盖匹配的锥形结构。伸缩挡块的轴截面为楔形，便于实现限位和向内推动内电机组件；液压缸和伸缩挡块的结构也可以采用多种形式，伸缩挡块可以为整体的环形结构，在环形结构的圆周上均匀设置多个液压缸，保证推力的平衡；伸缩挡块也可以是间隔的多个弧形挡块，每个弧形挡块均设置一个液压缸进行推动，从而使锥形端盖上受力均匀。

进一步，所述外电机组件包括外电机壳体、外电机定子绕组和外电机转子，所述外电机转子两端分别通过内轴承和外轴承转动连接在外电机壳体的内侧，所述外电机定子绕组设置在外电机壳体和外电机转子之间，且与外电机壳体固定连接；所述外电机转子向外延伸出外电机壳体形成第一转矩输出端。

进一步，所述外电机壳体的前端设有向外电机转子一侧弯折的前端盖，所述前端盖与外轴承之间设有环形的前压板，所述外电机壳体的后端设有后压板和后端盖，所述后端盖盖合在外电机壳体的后端，所述后压板设置在内轴承和后端盖之间。

进一步，为了控制外电机转子的转动角度，还包括角度编码器，所述角度编码器设置在后端盖的外侧。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种双转子电机，具有两个转子从而实现两个转矩的输出，满足单电机双传动的使用场合；另外，其中一个转矩输出端还具有两个不同的转矩输出位置，可以实现与外部传动机构的通断切换。由于内电机组件和外电机组件具有独立的电磁结构，因此可以实现单一转矩的输出。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明位于转矩第一输出位置时双转子电机的结构示意图。

图2是本发明位于转矩第二输出位置时双转子电机的结构示意图。

图中：1、外电机壳体，2、外电机定子绕组，3、外电机转子，4、内轴承，5、外轴承，6、第一转矩输出端，7、前端盖，8、前压板，9、后压板，10、后端盖，11、角度编码器，12、衬套，13、直线轴承，14、调整垫，15、液压缸，16、伸缩挡块，17、锥形端盖，18、内轴承组件，19、外轴承组件，20、内电机壳体，21、水冷套筒，22、水冷循环槽，23、内电机定子绕组，24、内电机转子，25、内电机输出主轴，26、预紧弹簧，27、第二转矩输出端。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、内、外、前、后等等) 可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

如图1和图2所示，本发明的一种双转子电机，包括外电机组件、内电机组件和输出位置切换组件，其中，外电机组件用于输出第一转矩；内电机组件设置在外电机组件的内部用于输出第二转矩；所述第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，在转矩第一输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向外伸出状态，在转矩第二输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向内缩回状态；输出位置切换组件用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换，并包括伸缩驱动单元、弹性预紧单元和直线轴承组件，直线轴承组件能够减小轴向运动的阻力，所述内电机组件设置在直线轴承组件内侧，且伸缩驱动单元抵接在内电机组件的第二转矩输出端27的外侧，所述弹性预紧单元弹性支撑在内电机组件远离第二转矩输出端27的一侧，通过伸缩驱动单元和弹性预紧单元能够使内电机组件在直线轴承组件内沿轴向往复运动，实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换。

本实施例中，伸缩驱动单元包括液压缸15和伸缩挡块16，所述液压缸15的缸体固定在衬套12的内壁上，所述液压缸15的推杆端部与伸缩挡块16固定连接，能够带动伸缩挡块16沿轴线往复运动；所述伸缩挡块16的内壁为与锥形端盖17匹配的锥形结构。伸缩挡块16的轴截面为楔形，便于实现限位和向内推动内电机组件。液压缸15和伸缩挡块16的结构也可以采用多种形式，伸缩挡块16可以为整体的环形结构，在环形结构的圆周上均匀设置多个液压缸15，保证推力的平衡；伸缩挡块16也可以是间隔的多个弧形挡块，每个弧形挡块均设置一个液压缸15进行推动，从而使锥形端盖17上受力均匀。弹性预紧单元采用预紧弹簧26，向内推内电机组件后压缩预紧弹簧26，存储弹性势能，当液压缸15缩回时，在预紧弹簧26作用下又可以伸出，可以实现与外部传动机构或者执行机构的通断切换。

直线轴承组件包括沿轴线依次连接的衬套12、直线轴承13和调整垫14，衬套12和调整垫14分别同轴设置在直线轴承13的前后两端，用于对直线轴承13进行固定和限位；衬套12外侧与外电机转子3固定连接，内侧与内电机壳体20滑动连接；直线轴承13内圈与内电机壳体20滑动连接，外圈与外电机转子3固定连接；调整垫14两个端面分别与直线轴承13和后压板9接触，用于调整装配间隙。如图2所示，在液压缸15的作用下向内推内电机组件时，由于直线轴承13的内圈与内电机壳体20之间是滑动连接，因此，液压缸15伸出，内电机沿直线轴承13移动，从而使第二转矩输出端27与刀具输入端分离；第一转矩输出端6旋转，转换刀具，液压缸15缩回，内电机由预紧弹簧26顶出，第二转矩输出端27与刀具输入端啮合，内电机旋转带动刀具旋转。

内电机组件还包括内电机壳体20、内电机定子绕组23、内电机转子24和内电机输出主轴25，所述内电机转子24两端分别通过内轴承组件18和外轴承组件19与内电机壳体20连接，所述内轴承组件18内侧抵在弹性预紧单元上，所述外轴承组件19外侧设有锥形端盖17，所述伸缩驱动单元的端部抵接在锥形端盖17上；所述内电机转子24固定在内电机壳体20内部的内电机输出主轴25上，所述内电机定子绕组23同轴设置在内电机转子24和内电机壳体20之间，所述内电机输出主轴25一端向外延伸形成第二转矩输出端27。本实施例中，内轴承组件18包括轴承座、轴承，轴承外圈与轴承座固定连接，内圈与内电机输出主轴固定连接，外轴承组件19包括轴承座、轴承，轴承外圈与轴承座固定连接，内圈与内电机输出主轴固定连接。

内电机壳体20和内电机定子绕组23之间还设有水冷结构，所述水冷结构包括水冷套筒21，所述水冷套筒21的外壁上设有水冷循环槽22，所述水冷循环槽22与内电机壳体20内壁密封连接。作为优选，所述水冷循环槽22为环状或螺旋状结构。环状结构的水冷循环槽22采用并联方式连接在进水口和出水口上，每个环状结构都有单独的进出水口；螺旋状结构的水冷循环槽22一般进水口设置在一端，出水口设置在另外一端，冷却水是从一侧进入螺旋环绕流动实现冷却。

外电机组件包括外电机壳体1、外电机定子绕组2和外电机转子3，所述外电机转子3两端分别通过内轴承4和外轴承5转动连接在外电机壳体1的内侧，所述外电机定子绕组2设置在外电机壳体1和外电机转子3之间，且与外电机壳体1固定连接；所述外电机转子3向外延伸出外电机壳体1形成第一转矩输出端6。外电机壳体1的前端设有向外电机转子3一侧弯折的前端盖7，所述前端盖7与外轴承5之间设有环形的前压板8，所述外电机壳体1的后端设有后压板9和后端盖10，所述后端盖10盖合在外电机壳体1的后端，所述后压板9设置在内轴承4和后端盖10之间。为了控制外电机转子3的转动角度，还包括角度编码器11，所述角度编码器11设置在后端盖10的外侧。

实际运转中该电机可以单独转矩输出或者同时双转矩输出，根据具体情况进行确定，下面以一单转矩输出的控制方式说明单电机双传动的工作过程：

电机的控制系统发出控制指令到电机，然后电机根据指令判断是内电机组件得电还是外电机组件得电；当接收到外电机组件得电的指令信号后，控制外电机组件得电，内电机组件失电；液压缸15推动伸缩挡块16限位使内电机组件向右侧移动；判断内电机输出主轴25是否移动到位，当检测到内电机输出主轴25右移到位，则外电机转子3开始工作，转到控制系统指定角度；控制系统收到外电机转子3到位信号后，发出指令给电机，此时电机根据指令，使外电机组件失电，伸缩挡块16向左移动，当检测到内电机转子24左移到位，控制系统控制内电机输出主轴25开始工作，转到系统指定角度，控制系统收到到位信号，按照上述过程进行循环控制。电机可以根据要求，只控制外驱动或者内驱动单一工作。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种双转子电机，其特征在于：包括

外电机组件，用于输出第一转矩；

内电机组件，设置在外电机组件的内部用于输出第二转矩；所述第二转矩具有转矩第一输出位置和转矩第二输出位置，在转矩第一输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向外伸出状态，在转矩第二输出位置时，所述内电机组件处于沿轴线向内缩回状态；

以及输出位置切换组件，用于实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换，并包括伸缩驱动单元、弹性预紧单元和直线轴承组件，所述内电机组件设置在直线轴承组件内侧，且伸缩驱动单元抵接在内电机组件的第二转矩输出端的外侧，所述弹性预紧单元弹性支撑在内电机组件远离第二转矩输出端的一侧，通过伸缩驱动单元和弹性预紧单元能够使内电机组件在直线轴承组件内沿轴向往复运动，实现转矩第一输出位置和转矩第二输出位置的伸缩切换；

所述直线轴承组件包括沿轴线依次连接的衬套、直线轴承和调整垫，所述衬套和调整垫分别同轴设置在直线轴承的前后两端，且衬套外侧与外电机转子固定连接，内侧与内电机壳体滑动连接；直线轴承内圈与内电机壳体滑动连接，外圈与外电机转子固定连接；调整垫两个端面分别与直线轴承和后压板接触，用于调整装配间隙。

2.如权利要求1所述的双转子电机，其特征在于：所述内电机组件还包括内电机壳体、内电机定子绕组、内电机转子和内电机输出主轴，所述内电机转子两端分别通过内轴承组件和外轴承组件与内电机壳体连接，所述内轴承组件内侧抵在弹性预紧单元上，所述外轴承组件外侧设有锥形端盖，所述伸缩驱动单元的端部抵接在锥形端盖上；所述内电机转子固定在内电机壳体内部的内电机输出主轴上，所述内电机定子绕组同轴设置在内电机转子和内电机壳体之间，所述内电机输出主轴一端向外延伸形成第二转矩输出端。

3.如权利要求2所述的双转子电机，其特征在于：所述内电机壳体和内电机定子绕组之间还设有水冷结构，所述水冷结构包括水冷套筒，所述水冷套筒的外壁上设有水冷循环槽，所述水冷循环槽与内电机壳体内壁密封连接。

4.如权利要求3所述的双转子电机，其特征在于：所述水冷循环槽为环状或螺旋状结构。

5.如权利要求2所述的双转子电机，其特征在于：所述伸缩驱动单元包括液压缸和伸缩挡块，所述液压缸的缸体固定在衬套的内壁上，所述液压缸的推杆端部与伸缩挡块固定连接，能够带动伸缩挡块沿轴线往复运动；所述伸缩挡块的内壁为与锥形端盖匹配的锥形结构。

6.如权利要求1或2所述的双转子电机，其特征在于：所述外电机组件包括外电机壳体、外电机定子绕组和外电机转子，所述外电机转子两端分别通过内轴承和外轴承转动连接在外电机壳体的内侧，所述外电机定子绕组设置在外电机壳体和外电机转子之间，且与外电机壳体固定连接；所述外电机转子向外延伸出外电机壳体形成第一转矩输出端。

7.如权利要求6所述的双转子电机，其特征在于：所述外电机壳体的前端设有向外电机转子一侧弯折的前端盖，所述前端盖与外轴承之间设有环形的前压板，所述外电机壳体的后端设有后压板和后端盖，所述后端盖盖合在外电机壳体的后端，所述后压板设置在内轴承和后端盖之间。

8.如权利要求7所述的双转子电机，其特征在于：还包括角度编码器，所述角度编码器设置在后端盖的外侧。