CN112838728B - 双转子永磁同步电机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双转子永磁同步电机及其工作方法，双转子永磁同步电机包括转子组件与定子组件。转子组件包括内转子、外转子及电机轴。内转子包括第一铁芯及第一磁体。第一磁体嵌入在第一铁芯内。外转子包括第二磁体及转子外壳。第二磁体设于转子外壳上。一方面，电机轴贯穿并固定设于转子外壳及第一铁芯，使得电机轴、转子外壳及第一铁芯三者能同步转动，也就是转子外壳通过电机轴与第一铁芯相连，使得双转子永磁同步电机的结构简化，能降低成本；另一方面，内转子和外转子均共一根电机轴，避免了装配误差导致第一气隙与第二气隙存在较大差异，有利于实现均匀气隙，从而能保证双转子永磁同步电机稳定运行。

Description

双转子永磁同步电机及其工作方法

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永磁同步电机及其工作方法。

背景技术

近年来电动无人机发展迅猛，在军事、公安、农业、航拍等领域用用广泛。目前无人机绝大部分都采用永磁同步电机驱动。永磁同步电机以其结构简单、运行可靠、体积小、质量小、损耗少、效率高，以及电动机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，应用领域几乎遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。常规设计的双转子的永磁同步电机，包括内转子、外转子与定子，内转子与外转子在工作时均能相对于定子转动并带动连接轴转动。然而，为了保证较好的运转稳定性，传统的内转子与外转子需用通过两个以上连接件相连，整体结构较为复杂，使得成本较高。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种双转子永磁同步电机及其工作方法，它能够使得结构简化，同时运行稳定性较好，装置的成本较低。

其技术方案如下：一种双转子永磁同步电机，所述双转子永磁同步电机包括：转子组件，所述转子组件包括内转子、外转子及电机轴，所述内转子包括第一铁芯及第一磁体，所述第一磁体嵌入在所述第一铁芯内，所述外转子包括第二磁体及转子外壳，所述第二磁体设于转子外壳上，所述内转子、所述外转子及所述电机轴三者同轴设置，所述电机轴贯穿并固定设于所述转子外壳及所述第一铁芯上；定子组件，所述定子组件包括第二铁芯、内侧定子绕组和外侧定子绕组，所述第二铁芯的中部设有通孔，所述第一铁芯设于所述通孔，所述内侧定子绕组与所述外侧定子绕组均设于所述第二铁芯上，所述内侧定子绕组相对于所述外侧定子绕组靠近于所述通孔。

上述的双转子永磁同步电机，一方面，电机轴贯穿并固定设于转子外壳及第一铁芯，使得电机轴、转子外壳及第一铁芯三者能同步转动，也就是转子外壳通过电机轴与第一铁芯相连，使得双转子永磁同步电机的结构简化，能降低成本；另一方面，内转子和外转子均共一根电机轴，避免了装配误差导致内外气隙存在较大差异，有利于实现均匀气隙，从而能保证双转子永磁同步电机稳定运行。

在其中一个实施例中，所述转子外壳包括头部端盖及与所述头部端盖相连的围板；所述头部端盖上设有第一轴孔，所述第一铁芯设有与所述第一轴孔同轴设置的第二轴孔，所述电机轴固定设于所述第一轴孔及所述第二轴孔中。

在其中一个实施例中，所述电机轴的外壁对应于所述第一轴孔的部位设有第一防滑部，所述第一防滑部与所述第一轴孔的孔壁紧密接触配合；所述电机轴的外壁对应于所述第二轴孔的部位设有第二防滑部，所述第二防滑部与所述第二轴孔的孔壁紧密接触配合。

在其中一个实施例中，所述第一铁芯的其中一端面绕所述电机轴设有间隔的两个以上第一凹槽，所述第一磁体为两个以上，两个以上所述第一磁体一一对应嵌设固定于所述第一凹槽中。

在其中一个实施例中，所述第一磁体为V字形；所述第一磁体凸出到所述第一铁芯的其中一端面的外部或者所述第一磁体与所述第一铁芯的其中一端面齐平。

在其中一个实施例中，所述第二磁体为两个以上，两个以上所述第二磁体间隔地绕设固定于所述转子外壳上；所述第一磁体为两个以上，两个以上所述第一磁体一一对应嵌设固定于所述第一铁芯上；所述第一磁体的数量少于所述第二磁体的数量。

在其中一个实施例中，所述转子外壳包括头部端盖及与所述头部端盖相连的围板；所述第二磁体紧密贴设于所述围板的内壁上。

在其中一个实施例中，所述头部端盖面向所述围板的侧面上绕设有凸缘，所述围板的一端套设固定于所述凸缘上；所述凸缘上设有与第二磁体相适应的卡槽，所述第二磁体的一端卡设于所述卡槽内；所述第二磁体与所述卡槽的内壁采用粘胶粘接固定，所述第二磁体与所述围板的内壁采用粘胶粘接固定，所述围板与所述头部端盖的接触部分采用粘胶固定。

在其中一个实施例中，所述定子组件还包括支撑架及设置于所述支撑架上的第一轴承，所述电机轴转动地设置于所述第一轴承中，所述第二铁芯装设于所述支撑架上。

在其中一个实施例中，所述支撑架包括位于所述第二铁芯的其中一端面的基板及绕设于所述基板上的支撑块；所述第二铁芯的端面上设有与所述支撑块相适应的插孔，所述支撑块固定设于所述插孔中；所述第一轴承设于所述基板上，所述基板上还开设有用于穿过所述电机轴的第三轴孔。

在其中一个实施例中，所述基板面向所述第二铁芯的板面上绕所述第三轴孔设置有第一凸沿，所述第一凸沿与所述基板板面围合形成第一腔室，所述第一腔室与所述第一轴承相适应并收容固定所述第一轴承。

在其中一个实施例中，所述转子外壳上绕设有第二凸沿，所述第二凸沿伸入到所述第三轴孔中并与所述第一轴承的端面相抵触。

在其中一个实施例中，所述支撑块为两个以上，所述插孔为两个以上，两个以上所述支撑块一一对应地装设固定于所述插孔中；和/或，所述定子组件还包括尾部端盖及设置于所述尾部端盖上的第二轴承，所述支撑块穿过所述插孔后与所述尾部端盖相连；所述电机轴还转动地设置于所述第二轴承中。

在其中一个实施例中，所述尾部端盖上开设有用于穿过所述电机轴的第四轴孔，所述尾部端盖面向所述第二铁芯的板面上绕所述第四轴孔设置有第三凸沿，所述第三凸沿与所述尾部端盖板面围合形成第二腔室，所述第二腔室与所述第二轴承相适应并收容固定所述第二轴承。

在其中一个实施例中，所述电机轴的端部上设有防脱组件，所述防脱组件与所述第二轴承背离于所述基板的端面相抵触并滑动配合。

在其中一个实施例中，所述第二铁芯包括定子轭、间隔地绕设于所述定子轭内侧的若干个内侧定子齿及间隔地绕设于所述定子轭外侧的若干个外侧定子齿；所述内侧定子绕组为若干个，若干个所述内侧定子绕组一一对应地设于若干个所述内侧定子齿上；所述外侧定子绕组为若干个，若干个所述外侧定子绕组一一对应地设于若干个所述外侧定子齿上。

在其中一个实施例中，所述第一铁芯的外壁与所述通孔的内壁设有第一气隙，所述第二铁芯的外壁与所述第二磁体的壁面设有第二气隙；

所述第一气隙为所述第一铁芯的外壁与所述内侧定子齿的端面之间的间距，所述第一气隙为均匀气隙；所述第二气隙为所述外侧定子齿的端面与所述第二磁体的壁面之间的间距，所述第二气隙为均匀气隙；所述第一气隙与所述第二气隙相等。

在其中一个实施例中，所述电机轴为非导磁性轴。

在其中一个实施例中，所述双转子永磁同步电机还包括驱动系统，所述驱动系统包括第一驱动芯片与第二驱动芯片，所述第一驱动芯片通过第一导线与所述内侧定子绕组电性连接，所述第一驱动芯片用于驱动所述内侧定子绕组工作，所述第二驱动芯片通过第二导线与所述外侧定子绕组电性连接，所述第二驱动芯片用于驱动所述外侧定子绕组工作。

在其中一个实施例中，所述驱动系统还包括电路板及与所述电路板电性连接的第一接线部、第二接线部、第三接线部、第四接线部及第五接线部；所述内侧定子绕组和所述外侧定子绕组均为三相绕组；所述第一接线部连接所述外侧定子绕组的第一相绕组，所述第二接线部连接所述外侧定子绕组的第二相绕组，所述第三接线部连接所述外侧定子绕组的第三相绕组和所述内侧定子绕组的第一相绕组，所述第四接线部连接所述内侧定子绕组的第二相绕组，所述第五接线部连接所述内侧定子绕组的第三相绕组。

一种所述的双转子永磁同步电机的工作方法，包括如下步骤：

将电机运行阶段分为电机启动运行阶段、电机常规运行阶段与电机高速运行阶段，所述电机启动运行阶段为运行速度小于第一速度的阶段，所述电机常规运行阶段为运行速度不小于第一速度及小于第二速度的阶段，所述电机高速运行阶段为运行速度不小于第二速度的阶段；当处于所述电机启动运行阶段或处于所述高速运行阶段时，控制所述内转子工作，以及控制所述外转子停止工作；当处于所述电机常规运行阶段，控制所述外转子工作，以及控制所述内转子停止工作。

上述的双转子永磁同步电机的工作方法，一方面，包括了双转子永磁同步电机的技术效果，另一方面，由于在电机启动运行阶段或处于高速运行阶段时，控制内转子工作，基于内转子的扭矩比外转子扭矩大约15％，使得更有利降低电机的启动电流；在电机常规运行阶段时，控制外转子工作，基于外转子的响应更快，转速稳定性更高，利于保持无人机的姿态。如此可以保证电机高效工作，提高电机的起动快捷，降低起动电流，且可以保证电机有冗余性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的双转子永磁同步电机的分解结构示意图；

图2为本发明一实施例的双转子永磁同步电机的轴向剖视图；

图3为本发明一实施例的双转子永磁同步电机去掉尾部端盖、内侧定子绕组及外侧定子绕组的一视角结构示意图；

图4为本发明一实施例的转子组件的其中一视角结构图；

图5为图4在A-A处的剖视图；

图6为本发明一实施例的转子组件的分解结构示意图；

图7为本发明一实施例的定子组件的其中一视角结构示意图；

图8为图7在B-B处的剖视图；

图9为本发明一实施例的定子组件的分解结构示意图；

图10为本发明一实施例的支撑架的结构示意图；

图11为本发明一实施例的第二铁芯的结构示意图；

图12为本发明一实施例的驱动系统的控制电路示意图；

图13为本发明一实施例的驱动系统的电路板的结构示意图。

10、转子组件；11、内转子；111、第一铁芯；1111、第一凹槽；112、第一磁体；12、外转子；121、第二磁体；122、转子外壳；1221、头部端盖；1222、围板；1223、第一轴孔；1224、第二轴孔；1225、凸缘；1226、卡槽；1227、第二凸沿；13、电机轴；131、第一防滑部；132、第二防滑部；20、定子组件；21、第二铁芯；211、通孔；212、插孔；213、定子轭；214、内侧定子齿；215、外侧定子齿；22、内侧定子绕组；221、第一相绕组；222、第二相绕组；223、第三相绕组；23、外侧定子绕组；231、第一相绕组；232、第二相绕组；233、第三相绕组；24、支撑架；241、基板；2411、第三轴孔；2412、第一凸沿；242、支撑块；25、第一轴承；26、尾部端盖；261、第四轴孔；262、第三凸沿；27、第二轴承；28、防脱组件；281、卡环；282、耐磨垫圈；283、锁紧件；31、第一气隙；32、第二气隙；40、电路板；41、第一驱动芯片；42、第二驱动芯片；43、第一导线；44、第二导线；451、第一接线部；452、第二接线部；453、第三接线部；454、第四接线部；455、第五接线部；46、MOS元件；47、电容；48、电源线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

参阅图1至图3，图1示出了本发明一实施例的双转子永磁同步电机的分解结构示意图，图2示出了本发明一实施例的双转子永磁同步电机的轴向剖视图，图3示出了本发明一实施例的双转子永磁同步电机去掉尾部端盖26、内侧定子绕组22及外侧定子绕组23的一视角结构示意图。本发明一实施例提供的一种双转子永磁同步电机，双转子永磁同步电机包括转子组件10与定子组件20。

转子组件10包括内转子11、外转子12及电机轴13。内转子11包括第一铁芯111及第一磁体112。第一磁体112嵌入在第一铁芯111内。外转子12包括第二磁体121及转子外壳122。第二磁体121设于转子外壳122上。内转子11、外转子12及电机轴13三者同轴设置，电机轴13贯穿并固定设于转子外壳122及第一铁芯111上。定子组件20包括第二铁芯21、内侧定子绕组22和外侧定子绕组23。第二铁芯21的中部设有通孔211，第一铁芯111设于通孔211。具体而言，第一铁芯111的外壁与通孔211的内壁设有第一气隙31，第二铁芯21的外壁与第二磁体121的壁面设有第二气隙32。内侧定子绕组22与外侧定子绕组23均设于第二铁芯21上，内侧定子绕组22相对于外侧定子绕组23靠近于通孔211。

上述的双转子永磁同步电机，一方面，电机轴13贯穿并固定设于转子外壳122及第一铁芯111，使得电机轴13、转子外壳122及第一铁芯111三者能同步转动，也就是转子外壳122通过电机轴13与第一铁芯111相连，使得双转子永磁同步电机的结构简化，能降低成本；另一方面，内转子11和外转子12均共一根电机轴13，避免了装配误差导致第一气隙31与第二气隙32存在较大差异，有利于实现均匀气隙，从而能保证双转子永磁同步电机稳定运行。

需要说明的是，内转子11、外转子12及电机轴13三者同轴设置，指的是内转子11的转动轴心、外转子12的转动轴心、电机轴13的转动轴心相同，从而保证双转子永磁同步电机稳定运行。

请参阅图4至图6，图4示出了本发明一实施例的转子组件10的其中一视角结构图，图5示出了图4在A-A处的剖视图，图6示出了本发明一实施例的转子组件10的分解结构示意图。进一步地，转子外壳122包括头部端盖1221及与头部端盖1221相连的围板1222。头部端盖1221上设有第一轴孔1223，第一铁芯111设有与第一轴孔1223同轴设置的第二轴孔1224。电机轴13固定设于第一轴孔1223及第二轴孔1224中。

请参阅图2、图5及图6，进一步地，电机轴13的外壁对应于第一轴孔1223的部位设有第一防滑部131，第一防滑部131与第一轴孔1223的孔壁紧密接触配合。电机轴13的外壁对应于第二轴孔1224的部位设有第二防滑部132，第二防滑部132与第二轴孔1224的孔壁紧密接触配合。如此，电机工作时，第一防滑部131与第一轴孔1223的孔壁能产生扭矩，防止电机轴13与转子外壳122出现打滑现象，保证转子外壳122与电机轴13同步转动；第二防滑部132与第二轴孔1224的孔壁能产生扭矩，防止电机轴13与内转子11出现打滑现象，保证电机轴13与内转子11同步转动。具体而言，第一防滑部131、第二防滑部132均可以例如是滚花、厘士、花键轴、凸块等等。

可选地，也可以例如将第一轴孔1223的孔壁设置成花键槽、凸块等等，同样能实现避免电机轴13与内转子11出现打滑现象，以及避免电机轴13与外转子12出现打滑现象。可选地，也可以采用粘胶将电机轴13与第一轴孔1223孔壁粘接固定，也可以采用焊接、铆接、卡接等等方式将电机轴13与第一轴孔1223孔壁粘接固定，在此不进行限定。第二轴孔1224孔壁与电机轴13的固定配合关系类似于第一轴孔1223孔壁与电机轴13的固定配合关系，在此不进行赘述。

请参阅图2、图5及图6，进一步地，第一铁芯111的其中一端面绕电机轴13设有间隔的两个以上第一凹槽1111，第一磁体112为两个以上，两个以上第一磁体112一一对应嵌设固定于第一凹槽1111中。具体而言，第一凹槽1111例如为四个，第一磁体112例如为四个。当然，第一凹槽1111与第一磁体112也可以是其它数量，在此不进行限定。

请参阅图2、图5及图6，进一步地，第一磁体112为V字形。此外，第一磁体112凸出到第一铁芯111的其中一端面的外部或者第一磁体112与第一铁芯111的其中一端面齐平。如此，能方便生产制造，便于组装，降低成本。此外，考虑磁槽配合关系，能降低电机的磁槽转矩，让电机旋转更灵活。需要说明的是，第一磁体112的具体形状不限于是V字形，还可以是其它形状，例如弧形板、平直板等等，在此不进行限定。

请再参阅图1，进一步地，第二磁体121为两个以上，两个以上第二磁体121间隔地绕设固定于转子外壳122上；第一磁体112为两个以上，两个以上第一磁体112一一对应嵌设固定于第一铁芯111上。第一磁体112的数量少于第二磁体121的数量。如此，考虑磁槽配合关系，能降低电机的磁槽转矩，让电机旋转更灵活。

请参阅图2、图5及图6，进一步地，转子外壳122包括头部端盖1221及与头部端盖1221相连的围板1222。第二磁体121紧密贴设于围板1222的内壁上。

请参阅图2、图5及图6，进一步地，头部端盖1221面向围板1222的侧面上绕设有凸缘1225，围板1222的一端套设固定于凸缘1225上。凸缘1225上设有与第二磁体121相适应的卡槽1226，第二磁体121的一端卡设于卡槽1226内。具体而言，第二磁体121与卡槽1226的内壁采用粘胶粘接固定，第二磁体121与围板1222的内壁采用粘胶粘接固定，围板1222与头部端盖1221的接触部分采用粘胶固定。如此，能实现头部端盖1221、围板1222及第二磁体121三者稳固地结合在一起，有利于保证双转子永磁同步电机的结构稳固性。进一步地，围板1222套设固定于凸缘1225的外壁，同时围板1222的端面与头部端盖1221面向围板1222的侧面紧密接触。第二磁体121与卡槽1226的三个侧壁均紧密接触配合。具体而言，粘胶为树脂胶，也可以是其它类型的粘胶，在此不进行限定。可选地，第二磁体121、头部端盖1221、围板1222三者之间不限于采用粘胶进行粘接固定，还可以例如采用螺钉、螺丝、销钉、铆钉等安装件组装固定在一起。

需要说明的是，在侵权对比中，该“围板1222”可以为“头部端盖1221的一部分”，即“围板1222”与“头部端盖1221的其他部分”一体成型制造；也可以与“头部端盖1221的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“围板1222”可以独立制造，再与“头部端盖1221的其他部分”组合成一个整体。

请参阅图7至图9，图7示出了本发明一实施例的定子组件20的其中一视角结构示意图，图8示出了图7在B-B处的剖视图，图9示出了本发明一实施例的定子组件20的分解结构示意图。在一个实施例中，定子组件20还包括支撑架24及设置于支撑架24上的第一轴承25。电机轴13转动地设置于第一轴承25中，第二铁芯21装设于支撑架24上。如此，第二铁芯21通过支撑架24与第一轴承25转动地装设于电机轴13上，这样电机轴13转动时不会带动定子组件20转动。

请参阅图2、图8至图10，图10示出了本发明一实施例的支撑架24的结构示意图。在一个实施例中，支撑架24包括位于第二铁芯21的其中一端面的基板241及绕设于基板241上的支撑块242。第二铁芯21的端面上设有与支撑块242相适应的插孔212，支撑块242固定设于插孔212中。第一轴承25设于基板241上，基板241上还开设有用于穿过电机轴13的第三轴孔2411。

需要说明的是，支撑块242固定设于插孔212的具体方式有较多种实施方式，例如将支撑块242与插孔212的孔壁通过粘胶粘接固定，再例如支撑块242与插孔212过盈配合的方式进行固定，又例如支撑块242与插孔212卡接配合的方式进行固定等等，在此不进行限定具体固定方式。

请参阅图2、图8至图10，在一个实施例中，基板241面向第二铁芯21的板面上绕第三轴孔2411设置有第一凸沿2412，第一凸沿2412与基板241板面围合形成第一腔室，第一腔室与第一轴承25相适应并收容固定第一轴承25。如此，第一轴承25在基板241上的安装效果稳固，从而有利于提高电机的性能。

需要说明的是，第一腔室收容固定第一轴承25的方式有较多的实施方式，例如将第一轴承25的外壁与第一腔室的内壁采用粘胶进行粘接固定，再例如将第一轴承25的外壁与第一腔室的内壁采用紧密配合的方式固定组合在一起等等，在此不做具体限定。

需要说明的是，在侵权对比中，该“支撑块242”可以为“基板241的一部分”，即“支撑块242”与“基板241的其他部分”一体成型制造；也可以与“基板241的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“支撑块242”可以独立制造，再与“基板241的其他部分”组合成一个整体。如图10所示，一实施例中，“支撑块242”为“第一安装件”一体成型制造的一部分。

需要说明的是，在侵权对比中，该“第一凸沿2412”可以为“基板241的一部分”，即“第一凸沿2412”与“基板241的其他部分”一体成型制造；也可以与“基板241的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“第一凸沿2412”可以独立制造，再与“基板241的其他部分”组合成一个整体。如图10所示，一实施例中，“第一凸沿2412”为“第一安装件”一体成型制造的一部分。

再参阅图2及图5，在一个实施例中，转子外壳122上绕设有第二凸沿1227，第二凸沿1227伸入到第三轴孔2411中并与第一轴承25的端面相抵触。如此，第二凸沿1227起到限位作用，能避免第二轴承27在电机轴13的轴向方向上移动。具体而言，第二凸沿1227设置于头部端盖1221面向定子组件20的端面上并绕第一轴孔1223周向设置。

请参阅图2、图8至图10，进一步地，支撑块242为两个以上，插孔212为两个以上，两个以上支撑块242一一对应地装设固定于插孔212中。

请参阅图2、图8至图10，进一步地，定子组件20还包括尾部端盖26及设置于尾部端盖26上的第二轴承27。支撑块242穿过插孔212后与尾部端盖26相连。电机轴13还转动地设置于第二轴承27中。如此，一方面，尾部端盖26能提高电机的防护等级，防止砂石进入电机内部致电机卡死；另一方面，定子组件20同时通过第一轴承25与第二轴承27设于电机轴13上，安装稳定性较好。

具体而言，尾部端盖26具体例如与支撑块242紧密接触，并采用螺丝、螺钉、销钉、铆钉或粘胶等等固定连接在一起。

请参阅图2、图8至图10，进一步地，尾部端盖26上开设有用于穿过电机轴13的第四轴孔261。尾部端盖26面向第二铁芯21的板面上绕第四轴孔261设置有第三凸沿262，第三凸沿262与尾部端盖26板面围合形成第二腔室，第二腔室与第二轴承27相适应并收容固定第二轴承27。如此，第二轴承27在尾部端盖26上的安装效果稳固，从而有利于提高电机的性能。

需要说明的是，第二腔室收容固定第二轴承27的方式有较多的实施方式，例如将第二轴承27的外壁与第二腔室的内壁采用粘胶进行粘接固定，再例如将第二轴承27的外壁与第二腔室的内壁采用紧密配合的方式固定组合在一起等等，在此不做具体限定。

参阅图1、图2及图9，进一步地，电机轴13的端部上设有防脱组件28。防脱组件28与第二轴承27背离于基板241的端面相抵触并滑动配合。如此，防脱组件28与第二轴承27的端面相抵触，起到限位作用，使得电机轴13更稳定地可转动地设置于尾部端盖26上，避免电机轴13相对于尾部端盖26在轴向方向上移动。防脱组件28具体包括例如卡接设置于电机轴13的一端上的卡环281，以及套设于电机轴13上的耐磨垫圈282，耐磨垫圈282设于卡环281与第二轴承27背离于基板241的端面之间。此外，防脱组件28还包括锁紧件283，锁紧件283装设于电机轴13的端部并与卡环281相抵触，起到进一步稳固卡环281与耐磨垫圈282的作用。锁紧件283具体例如为螺栓等等，在此不进行限定。耐磨垫圈282例如为铜垫圈，有利于电机轴13相对于第二轴承27端面转动，提高电机运行稳定性。

请参阅图9与图11，图11示出了本发明一实施例的第二铁芯21的结构示意图。进一步地，第二铁芯21包括定子轭213、间隔地绕设于定子轭213内侧的若干个内侧定子齿214及间隔地绕设于定子轭213外侧的若干个外侧定子齿215。内侧定子绕组22为若干个，若干个内侧定子绕组22一一对应地设于若干个内侧定子齿214上。外侧定子绕组23为若干个，若干个外侧定子绕组23一一对应地设于若干个外侧定子齿215上。

请再参阅图3，进一步地，第一气隙31为第一铁芯111的外壁与内侧定子齿214的端面之间的间距，第一气隙31为均匀气隙；第二气隙32为外侧定子齿215的端面与第二磁体121的壁面之间的间距，第二气隙32为均匀气隙。具体而言，第一气隙31与第二气隙32相等。如此，能保证双转子永磁同步电机稳定运行，能预防转子组件10单边磁拉力，导致转子组件10偏心，防止电机旋转后转子组件10与定子组件20扫膛，致电机卡死烧机，从而能延长电机的使用寿命。

在一个实施例中，电机轴13为非导磁性轴。如此，电机轴13具体例如是型号SUS304的非导磁性轴，目的在于电机用内转子11工作时，第二磁体121导磁磁路不会流向内转子11，能防止第二磁体121对内转子11磁场的干扰过大。反之，外转子12工作时，第一磁体112导磁磁路不会流向外转子12，也能防止第一磁体112对外转子12磁场的干扰过大。

请参阅图2、图12与图13，图12示出了本发明一实施例的驱动系统的控制电路示意图，图13示出了本发明一实施例的驱动系统的电路板40的结构示意图。在一个实施例中，双转子永磁同步电机还包括驱动系统。驱动系统包括第一驱动芯片41与第二驱动芯片42，第一驱动芯片41通过第一导线43与内侧定子绕组22电性连接，第一驱动芯片41用于驱动内侧定子绕组22工作，第二驱动芯片42通过第二导线44与外侧定子绕组23电性连接，第二驱动芯片42用于驱动外侧定子绕组23工作。如此，通过第一驱动芯片41与第二驱动芯片42，根据电机的实际运行状况，既可以控制内转子11单独工作，又可以控制外转子12单独工作，能提高电机性能。

请参阅图2、图12与图13，在一个实施例中，双转子永磁同步电机还包括电路板40及与电路板40电性连接的第一接线部451、第二接线部452、第三接线部453、第四接线部454及第五接线部455。内侧定子绕组22和外侧定子绕组23均为三相绕组。第一接线部451连接外侧定子绕组23的第一相绕组231，第二接线部452连接外侧定子绕组23的第二相绕组232，第三接线部453连接外侧定子绕组23的第三相绕组233和内侧定子绕组22的第一相绕组221，第四接线部454连接内侧定子绕组22的第二相绕组222，第五接线部455连接内侧定子绕组22的第三相绕组223。

此外，需要说明的是，电路板40上还设有MOS元件46与电容47。第一驱动芯片41、第二驱动芯片42、MOS元件46和电容47均紧贴在PCB板上，具体例如用贴片机贴片，能提高生产效率。此外，电路板40上还连接有两个电源线48，分为正极电源线48与负极电源线48。

一般地，在电机启动运行阶段，电机因需要克服反扭矩，需要的扭矩大，相同转速情况下，内转子11的扭矩比外转子12扭矩大约15％。此外，在电机高速运行阶段，螺旋桨在高速情况下，产生拉力越大，需要的电机功率就越大，从而电机的扭矩就越高。

请再参阅图1及图2，在一个实施例中，一种上述任一实施例的双转子永磁同步电机的工作方法，包括如下步骤：

将电机运行阶段分为电机启动运行阶段、电机常规运行阶段与电机高速运行阶段，电机启动运行阶段为运行速度小于第一速度的阶段，电机常规运行阶段为运行速度不小于第一速度及小于第二速度的阶段，电机高速运行阶段为运行速度不小于第二速度的阶段；当处于电机启动运行阶段或处于高速运行阶段时，控制内转子11工作，以及控制外转子12停止工作；当处于电机常规运行阶段，控制外转子12工作，以及控制内转子11停止工作。

上述的双转子永磁同步电机的工作方法，一方面，包括了双转子永磁同步电机的技术效果，另一方面，由于在电机启动运行阶段或处于高速运行阶段时，控制内转子11工作，基于内转子11的扭矩比外转子12扭矩大约15％，使得更有利降低电机的启动电流；在电机常规运行阶段时，控制外转子12工作，基于外转子12的响应更快，转速稳定性更高，利于保持无人机的姿态。如此可以保证电机高效工作，提高电机的起动快捷，降低起动电流，且可以保证电机有冗余性。

需要说明的是，第一速度、第二速度根据实际情况进行设置。例如第一速度为0rpm，第二速度为1000rpm。

在一个具体的实施例中，当电机的转速从0rpm起动时，内侧定子绕组22通电，第一驱动IC工作，驱电机内转子11旋转运行；当电机的转速到达1000rpm时，切换第二驱动IC工作，外侧定子绕组23通电，驱动外转子12旋转运行；当电机的转速到达5000rpm以上时，再切换第一驱动IC工作，驱动内转子11旋转运行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (11)

1.一种双转子永磁同步电机，其特征在于，所述双转子永磁同步电机包括：

转子组件，所述转子组件包括内转子、外转子及电机轴，所述内转子包括第一铁芯及第一磁体，所述第一磁体嵌入在所述第一铁芯内，所述外转子包括第二磁体及转子外壳，所述第二磁体设于转子外壳上，所述内转子、所述外转子及所述电机轴三者同轴设置，所述电机轴贯穿并固定设于所述转子外壳及所述第一铁芯上，所述第一磁体的数量少于所述第二磁体的数量，所述电机轴为非导磁性轴；

定子组件，所述定子组件包括第二铁芯、内侧定子绕组、外侧定子绕组、支撑架及设置于所述支撑架上的第一轴承，所述第二铁芯的中部设有通孔，所述第一铁芯设于所述通孔，所述内侧定子绕组与所述外侧定子绕组均设于所述第二铁芯上，所述内侧定子绕组相对于所述外侧定子绕组靠近于所述通孔，所述支撑架位于所述转子外壳内部，所述电机轴转动地设置于所述第一轴承中，所述第二铁芯装设于所述支撑架上；

驱动系统，所述驱动系统包括第一驱动芯片与第二驱动芯片，所述第一驱动芯片通过第一导线与所述内侧定子绕组电性连接，所述第一驱动芯片用于驱动所述内侧定子绕组工作，所述第二驱动芯片通过第二导线与所述外侧定子绕组电性连接，所述第二驱动芯片用于驱动所述外侧定子绕组工作。

2.根据权利要求1所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述转子外壳包括头部端盖及与所述头部端盖相连的围板；所述头部端盖上设有第一轴孔，所述第一铁芯设有与所述第一轴孔同轴设置的第二轴孔，所述电机轴固定设于所述第一轴孔及所述第二轴孔中。

3.根据权利要求2所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述电机轴的外壁对应于所述第一轴孔的部位设有第一防滑部，所述第一防滑部与所述第一轴孔的孔壁紧密接触配合；所述电机轴的外壁对应于所述第二轴孔的部位设有第二防滑部，所述第二防滑部与所述第二轴孔的孔壁紧密接触配合。

4.根据权利要求1所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述转子外壳包括头部端盖及与所述头部端盖相连的围板；所述第二磁体紧密贴设于所述围板的内壁上。

5.根据权利要求4所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述支撑架包括位于所述第二铁芯的其中一端面的基板及绕设于所述基板上的支撑块；所述第二铁芯的端面上设有与所述支撑块相适应的插孔，所述支撑块固定设于所述插孔中；所述第一轴承设于所述基板上，所述基板上还开设有用于穿过所述电机轴的第三轴孔。

6.根据权利要求5所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述基板面向所述第二铁芯的板面上绕所述第三轴孔设置有第一凸沿，所述第一凸沿与所述基板板面围合形成第一腔室，所述第一腔室与所述第一轴承相适应并收容固定所述第一轴承。

7.根据权利要求6所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述转子外壳上绕设有第二凸沿，所述第二凸沿伸入到所述第三轴孔中并与所述第一轴承的端面相抵触。

8.根据权利要求5所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述支撑块为两个以上，所述插孔为两个以上，两个以上所述支撑块一一对应地装设固定于所述插孔中；和/或，所述定子组件还包括尾部端盖及设置于所述尾部端盖上的第二轴承，所述支撑块穿过所述插孔后与所述尾部端盖相连；所述电机轴还转动地设置于所述第二轴承中。

9.根据权利要求8所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述尾部端盖上开设有用于穿过所述电机轴的第四轴孔；所述尾部端盖面向所述第二铁芯的板面上绕所述第四轴孔设置有第三凸沿，所述第三凸沿与所述尾部端盖板面围合形成第二腔室，所述第二腔室与所述第二轴承相适应并收容固定所述第二轴承。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的双转子永磁同步电机，其特征在于，所述驱动系统还包括电路板及与所述电路板电性连接的第一接线部、第二接线部、第三接线部、第四接线部及第五接线部；所述内侧定子绕组和所述外侧定子绕组均为三相绕组；所述第一接线部连接所述外侧定子绕组的第一相绕组，所述第二接线部连接所述外侧定子绕组的第二相绕组，所述第三接线部连接所述外侧定子绕组的第三相绕组和所述内侧定子绕组的第一相绕组，所述第四接线部连接所述内侧定子绕组的第二相绕组，所述第五接线部连接所述内侧定子绕组的第三相绕组。

11.一种如权利要求1至10任意一项所述的双转子永磁同步电机的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

将电机运行阶段分为电机启动运行阶段、电机常规运行阶段与电机高速运行阶段，所述电机启动运行阶段为运行速度小于第一速度的阶段，所述电机常规运行阶段为运行速度不小于第一速度及小于第二速度的阶段，所述电机高速运行阶段为运行速度不小于第二速度的阶段；当处于所述电机启动运行阶段或处于所述高速运行阶段时，控制所述内转子工作，以及控制所述外转子停止工作；当处于所述电机常规运行阶段，控制所述外转子工作，以及控制所述内转子停止工作。

Images