CN117294097A - 可变双转子调磁电机 - Google Patents

Abstract

可变双转子调磁电机，由定子、内磁环、内调磁环、外磁环、外调磁环、支承部件、机壳和控制电路组成，特征在于：分别改变内磁环、外磁环的励磁电流，分别改变内磁环极对数、外磁环极对数，定子极对数、内磁环极对数和调磁块数形成的内调磁匹配关系可切换，定子极对数、外磁环极对数和调磁块数形成的外调磁匹配关系可切换，使内调磁环转速和外调磁环转速分别可变。

Description

可变双转子调磁电机

技术领域

本发明涉及具有二个可变转子的调磁电机。具体是由定子、内磁环、内调磁环、外磁环、外调磁环、支承部件、机壳和控制电路组成的调磁电机，分别改变内磁环、外磁环的励磁电流，分别改变内磁环极对数、外磁环极对数，定子极对数、内磁环极对数和调磁块数形成的内调磁匹配关系可切换，定子极对数、外磁环极对数和调磁块数形成的外调磁匹配关系可切换，使内调磁环转速和外调磁环转速分别可变。这就是可变双转子调磁电机。

背景技术

电机一般是圆柱状转子位于电机中心内部、圆环状定子位于外部包围转子，这是内转子径向磁通电机。拓扑技术还可以实现盘状定子位于电机一侧，盘状转子位于电机另一侧，定子转子均围绕电机轴转动，这是轴向磁通电机。拓扑技术还可以实现线状排列定子与线状排列转子相对平行运动的直线电机。电机的拓扑技术是成熟技术。传统电机，只有定子电枢磁场和转子这两个转动部件，功能单一，不能作为双转子电机。本发明提出可变双转子调磁电机，定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成具有定子极对数的转动电枢磁场，内调磁环和外调磁环各作为一个输出端，两个输出端连接左右主动轮，可以在相互同向和相互反向之间切换；切换为相互同向时可以前进后退，切换为相互反向时可以左转右转。本发明一个创新是在电机中运用同心磁齿轮的调磁效应，利用定子电枢磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的转速，改造无动力的同心磁齿轮，形成调磁电机。本发明另一个创新是内外两套调磁电机共用一个定子，分别控制内磁环变极、外磁环变极，分别控制内、外调磁环转动方向，这样解决了内外转子转速绝对值的协调相等问题。所述调磁是调磁效应，是调磁环把电枢磁场调制成为与磁环磁场匹配的谐波磁场，磁环磁场与这谐波磁场同步；调磁环把磁环磁场调制成为与电枢磁场匹配的谐波磁场，电枢磁场与该谐波磁场同步；像同心磁齿轮三部件一样按调磁运动关系互动。所述同心磁齿轮是具有永磁极对数的两个磁环被中间具有调磁块的调磁环调制形成调磁效应的磁性齿轮传动结构，参见（Atallah and Howe,2001）。所述调磁匹配关系是定子极对数、调磁块数和转子极对数这三者形成下列等式关系即调磁匹配关系，调磁匹配关系一：定子极对数+磁环极对数=调磁块数，调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=磁环极对数；与调磁匹配关系依次对应的调磁运动关系是，调磁运动关系一：定子极对数*定子电枢磁场转速+转子极对数*转子转速=调磁块数*调磁环转速，调磁运动关系二：定子极对数*定子电枢磁场转速+调磁块数*调磁环转速=转子极对数*转子转速。*为乘号。所述三相交流电为+a相、-c相、+b相、-a相、+c相和-b相的正弦交变电流，其中+a相、+b相和+c相这三相依次滞后120度电相位。所述二相交流电为+a相、+b相、-a相和-b相的正弦交变电流，这四相依次滞后90度电相位。所述直流电是在一步步长时间中不变的单向电流，在不同步长时间中可以为正电流或负电流。所述磁环上的磁体形成磁环极对数的结构形式有halbach式、表面贴合式、表面嵌入式、内部径向式、内部切向式和CP式，CP式又称为单极性式。

本发明提出采用双调磁环作为双转子，双转子转速可在同步同向和同步反向之间切换的可变双转子调磁电机，就是要创新电机结构、丰富电机性能。电机行业需要可变双转子调磁电机。

发明内容

可变双转子调磁电机，由定子、内磁环、内调磁环、外磁环、外调磁环、支承部件、机壳和控制电路组成。与电源等电气部件形成电路连接，与左、右主动轮等动力使用部件形成机械连接。特征在于：分别改变内磁环、外磁环的励磁电流，分别改变内磁环极对数、外磁环极对数，定子极对数、内磁环极对数和调磁块数形成的内调磁匹配关系可切换，定子极对数、外磁环极对数和调磁块数形成的外调磁匹配关系可切换，使内调磁环转速和外调磁环转速分别可变。

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由轭部和齿部组成，采用软磁材料，如硅钢材料。电枢绕组由导线围绕定子铁芯绕制而成，围绕轭部是轭绕组，围绕齿部是齿部绕组，电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成转动电枢磁场，电枢磁场具有定子极对数，具有定子电枢磁场转速。电枢绕组通过控制电路与电源形成电路连接。各齿部绕组形成电枢磁场是成熟技术。各轭绕组形成电枢磁场的过程是，各轭绕组流通电枢电流形成轭部磁场，同向轭部磁场串联叠加、异向轭部磁场聚集，聚集在最近的齿部形成齿部磁场就是电枢磁场。流通正向电流形成顺时针方向轭部磁场的轭绕组是正轭绕组。

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与磁环之间。是成熟技术。调磁块采用软磁材料，例如硅钢材料，沿调磁环周向均匀布置在环体上。绝缘块采用低磁导率材料，例如环氧树脂材料，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置，保持调磁环的形状。调磁环重心与转子轴线重合。调磁环可以机械转动。调磁环分为内调磁环和外调磁环，内调磁环具有内调磁环转速，外调磁环具有外调磁环转速。

磁环由磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组、永磁体和环架组成，磁环没有机械转动。磁环铁芯采用软磁材料，如硅钢材料。可变磁体采用软磁材料，可变磁体周围设置励磁绕组，励磁绕组流通可变电流使可变磁体励磁形成的磁场可变。励磁绕组围绕可变磁体绕制，通过控制电路与电源形成电路连接。永磁体采用硬磁材料，例如铁氧体材料或钕铁硼材料，具有永久励磁，形成不变磁场。可变磁体的可变磁场和永磁体的不变磁场组成可变的磁环极对数，磁环极对数有小值和大值。可变磁体和永磁体形成可变磁环极对数的结构形式有表面贴合式、表面嵌入式、内部径向式、内部切向式和CP式，CP式又称为单极性式。内磁环具有内磁环轴，切换内磁环的励磁电流可以切换内磁环极对数，切换外磁环的励磁电流可以切换外磁环极对数。环架用于保持磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组和永磁体的位置，保持磁环的形状。可变磁体替换为采用记忆永磁材料时，励磁绕组流通可变的电流使可变磁体励磁形成的磁场可变。

定子电枢磁场、内调磁环和外调磁环相互之间可以相对转动，内磁环、外磁环的转速为零。定子没有机械转动，定子电枢磁场具有无形转动。切换内磁环极对数为小值，定子极对数、调磁块数和内磁环极对数形成内调磁匹配关系一：定子极对数+内磁环极对数小值=调磁块数；切换内磁环极对数为大值，定子极对数、调磁块数和内磁环极对数形成内调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=内磁环极对数大值。切换外磁环极对数为小值，定子极对数、调磁块数和外磁环极对数形成外调磁匹配关系一：定子极对数+外磁环极对数小值=调磁块数；切换外磁环极对数为大值，定子极对数、调磁块数和外磁环极对数形成外调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=外磁环极对数大值。本发明不限定定子电枢绕组形成定子极对数的结构形式。本发明不限定可变磁体和永磁体形成磁环极对数的结构形式。

支承部件由轴承和支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。

控制电路控制定子电枢绕组的电流，包括控制幅值、电压、频率、相序、相位、步长、步距等。控制电路控制围绕可变磁体的励磁绕组的电流，控制磁环极对数的切换。电源采用成熟技术。控制电路采用成熟技术。

定子电枢磁场转速、调磁环转速与内磁环转速形成各内调磁运动关系，定子电枢磁场转速、调磁环转速与外磁环转速形成各外调磁运动关系，与上述各调磁匹配关系依次对应：内调磁运动关系一：定子极对数*定子电枢磁场转速+内磁环极对数小值*内磁环转速0=调磁块数*内调磁环转速，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；内调磁运动关系二：定子极对数*定子电枢磁场转速+调磁块数*内调磁环转速=内磁环极对数大值*内磁环转速0，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反；外调磁运动关系一：定子极对数*定子电枢磁场转速+外磁环极对数小值*外磁环转速0=调磁块数*外调磁环转速，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；外调磁运动关系二：定子极对数*定子电枢磁场转速+调磁块数*外调磁环转速=外磁环极对数大值*外磁环转速0，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反。

各实施例，内调磁环与右主动轮机械连接，外调磁环与左主动轮机械连接，定子电枢绕组通过控制电路与电源形成电路连接，可变磁体的励磁绕组通过控制电路与电源形成电路连接。所述左、右主动轮是向动力使用的外部件。参见图4。

传统电机，只有一个转子，不能作为双转子电机，采用附加的差速器向左右主动轮传递动力，这种方法是被动而不是主动控制左右主动轮的转速差，作为车辆行驶系统还需要配备另外的转向机械。传统两个动力源通过双流波箱或同向分动出传动器向左右主动轮传递动力，这是主动控制左右主动轮的转速差，可作为完整的车辆行驶系统；但这需要两个各自独立的动力源，还需要附加双流波箱或同向分动出传动器这样复杂的机械结构。可变双转子调磁电机，定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成转动电枢磁场，内调磁环受内磁环极对数控制切换转速方向，外调磁环受外磁环极对数控制切换转速方向，内调磁环、外调磁环可以在相互同向和相互反向之间切换；当外调磁环、内调磁环分别连接左、右主动轮作为车辆行驶系统，切换为相互同向时车辆前进后退，切换为相互反向时车辆左转右转；这样，本发明一个动力源不需要附加机械结构就可以主动控制左、右主动轮的转速差。传统机器人关节的公转动作和自转动作各由一个电机驱动，一共需要两个电机。可变双转子调磁电机用于机器人关节的驱动，与一个锥齿轮差速器形成机械连接，参见图8。图中，锥齿轮差速器17的一个行星轮轴作为机器人关节输出轴18，内调磁环与其左半轴锥齿轮连接，外调磁环与其右半轴锥齿轮连接；切换为相互同向时，关节输出轴围绕调磁电机轴线公转、不自转，机器人关节公转、不自转；切换为相互反向时，关节输出轴不公转、只自转，机器人关节不公转、只自转；关节输出轴的正反自转可以通过末端执行机构转化为末端的动作例如手的抓放等；本发明只需要一个电机就可以分别驱动机器人关节的公转和自转。本发明一个创新是在电机中运用同心磁齿轮的调磁效应，利用定子电枢磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的转速，改造无动力的同心磁齿轮，形成调磁电机。本发明另一个创新是内外两套调磁电机共用一个定子，但分别控制内磁环极对数、外磁环极对数的切换，分别控制内调磁环、外调磁环转速的方向，这样解决了两个输出端转速绝对值的协调相等问题。本发明是结构功能性能前所未有的电机。调磁环设置在同心磁齿轮中是成熟技术，调磁环设置在调磁电机中作为转子是创新；调磁电机通过切换磁环极对数来切换调磁匹配关系和调磁运动关系、最终切换调磁环转速是创新。

所述定子、调磁环、永磁体、电枢绕组、轭绕组、齿部绕组、励磁绕组、电枢磁场、定子极对数、磁体磁场、磁环极对数、调磁块数、同心磁齿轮和转动部件均为成熟技术。

附图说明

图1为可变双转子调磁电机一剖面图之一，也是实施例1示意图之一。

图2为可变双转子调磁电机一剖面图之二，也是实施例1示意图之二。

图3为可变双转子调磁电机一剖面图之三，也是实施例1示意图之三。

图4为图1的A-A径向剖面图，也是实施例2的径向剖面图。

图5为可变双转子调磁电机二剖面图之一，也是实施例2示意图之一。

图6为可变双转子调磁电机二剖面图之二，也是实施例2示意图之二。

图7为可变双转子调磁电机二剖面图之三，也是实施例2示意图之三。

图8是可变双转子调磁电机作为机器人手腕驱动的径向剖面示意图。

各图中，1为定子铁芯齿部，2为定子铁芯轭部，3为电枢绕组轭绕组，4为外调磁环的调磁块，5为外调磁环的绝缘块，6为外磁环可变磁体，7为外磁环励磁绕组，8为外磁环永磁体，9为外磁环铁芯，10为内调磁环的调磁块，11为内调磁环的绝缘块，12为内磁环可变磁体，13为内磁环励磁绕组，14为内磁环永磁体，15为外磁环铁芯，16为内磁环轴，17为锥齿轮差速器，18为关节输出轴。各轭绕组以少数匝数电线（小圆圈）示意，实际电线匝数按实际需要设置。图1、图2和图3中各轭绕组的相位序号标示在该轭部内，相位序号是电枢绕组标示的成熟技术。支承部件、机壳和控制电路未画出，调磁环的环体未画出，磁环的环架未画出。电源和左右主动轮未画出。各可变磁体和永磁体的磁场方向如其中的箭头所示。各部件只示意相互关系，未反映实际尺寸。

具体实施方式

实施例1：可变双转子调磁电机一，由定子、内磁环、内调磁环、外磁环、外调磁环、支承部件、机壳和控制电路组成。参见图1、图2和图3。

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯具有八段轭部八个齿部，齿部的八个凸极向内、八个凸极向外，轭部在内侧形成凹槽、在外侧也形成凹槽。电枢绕组采用八段轭绕组，与电源通过控制电路形成电路连接，流通直流电形成电枢磁场。八段轭绕组顺时针布置，依次是序号为a、b、c、d、e、f、g和h的绕组。流通直流电的方法是：八段轭绕组，第一步依次分别流通+、+、-、-、+、+、-和-的直流电，第二步依次分别流通-、+、+、-、-、+、+和-的直流电，第三步依次分别流通-、-、+、+、-、-、+和+的直流电，第四步依次分别流通+、-、-、+、+、-、-和+的直流电，第五步依次分别流通+、+、-、-、+、+、-和-的直流电，第六步依次分别流通-、+、+、-、-、+、+和-的直流电，第七步依次分别流通-、-、+、+、-、-、+和+的直流电，第八步依次分别流通+、-、-、+、+、-、-和+的直流电，每一步，形成的定子电枢磁场向前转动45度，即一个步进距离是一个极心距，转动方向为顺时针，定子极对数为2，每八步为一个通电周期。第九步与第一步相同，开始定子电枢绕组流通直流电的下一个通电周期。所述极心距是定子铁芯相邻两个齿部齿顶中心之间的弧度。实际上，上述八段轭绕组，a与e为一相，b与f为一相，c与g为一相，d与h为一相，一共是四相轭绕组流通不同的直流电；多相轭绕组流通直流电形成转动电枢磁场的方法参见本人2022年3月申报发明的《轭绕组少极多速直流定子》。

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与磁环之间。是成熟技术。调磁块采用软磁材料硅钢材料，调磁块数为4，沿调磁环周向均匀布置在环体上。四块绝缘块采用低磁导率材料环氧树脂材料，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置，保持调磁环的形状。调磁环重心与转子轴线重合。调磁环可以机械转动。调磁环分为内调磁环和外调磁环，内调磁环具有内调磁环转速，外调磁环具有外调磁环转速。

磁环由磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组、永磁体和环架组成，磁环没有机械转动。磁环铁芯采用软磁材料硅钢材料，为环状。可变磁体采用软磁材料硅钢材料，有四块，设置在磁环铁芯表面。可变磁体周围设置励磁绕组。励磁绕组流通可变的电流使可变磁体励磁形成的磁场可变。励磁绕组围绕可变磁体绕制，通过控制电路与电源形成电路连接。永磁体有八块，永磁体采用硬磁材料钕铁硼材料，具有永久励磁，形成不变磁场，设置在磁环铁芯表面可变磁体的两侧。可变磁体的可变磁场和永磁体的不变磁场组成可变的磁环极对数，磁环极对数小值为2，大值为6。可变磁体和永磁体形成可变磁环极对数的结构形式是表面贴合式。永磁体侧面设置绝缘体以避免漏磁，该绝缘体未画出。环架用于保持磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组和永磁体的位置，保持磁环的形状。内磁环具有内磁环轴，切换内磁环的励磁电流可以切换内磁环极对数，切换外磁环的励磁电流可以切换外磁环极对数。

定子电枢磁场、内调磁环和外调磁环相互之间可以相对转动，磁环转速为零。定子没有机械转动，定子电枢磁场具有无形转动。切换内磁环极对数为小值2，定子极对数2、调磁块数4和内磁环极对数小值2形成内调磁匹配关系一：定子极对数+内磁环极对数=调磁块数；切换内磁环极对数为大值6，定子极对数2、调磁块数4和内磁环极对数大值6形成内调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=内磁环极对数。切换外磁环极对数为小值2，定子极对数2、调磁块数4和外磁环极对数小值2形成外调磁匹配关系一：定子极对数+外磁环极对数=调磁块数；切换外磁环极对数为大值6，定子极对数2、调磁块数4和外磁环极对数大值6形成外调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=外磁环极对数。

支承部件由轴承和支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。

控制电路控制定子电枢绕组的电流，包括控制幅值、电压、步长、步距等。控制电路控制围绕可变磁体的励磁绕组的电流，控制磁环极对数的切换。电源采用成熟技术。控制电路采用成熟技术。

定子电枢磁场转速、调磁环转速与内磁环转速形成各内调磁运动关系，定子电枢磁场转速、调磁环转速与外磁环转速形成各外调磁运动关系，与上述各调磁匹配关系依次对应：内调磁运动关系一：定子极对数2*定子电枢磁场转速+内磁环极对数小值2*内磁环转速0=调磁块数4*内调磁环转速，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；内调磁运动关系二：定子极对数2*定子电枢磁场转速+调磁块数4*内调磁环转速=内磁环极对数大值6*内磁环转速0，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反；外调磁运动关系一：定子极对数2*定子电枢磁场转速+外磁环极对数小值2*外磁环转速0=调磁块数4*外调磁环转速，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；外调磁运动关系二：定子极对数2*定子电枢磁场转速+调磁块数4*外调磁环转速=外磁环极对数大值6*外磁环转速0，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反。

内调磁环与右主动轮机械连接，外调磁环与左主动轮机械连接，参见图4。这样本实施例一个电机作为动力源，不需要附加机械结构就可以主动控制左右主动轮的正转反转，控制车辆前进后退、左转右转。图1中两个调磁环均顺时针转动，车辆前进；图2中内调磁环顺时针转动、外转子逆时针转动，车辆原地左转；图3中两个转子均逆时针转动，车辆后退。

可变双转子调磁电机用于机器人关节的驱动，与一个锥齿轮差速器形成机械连接，参见图8。图中，锥齿轮差速器17的一个行星轮轴作为机器人关节输出轴18，内调磁环与其左半轴锥齿轮连接，外调磁环与其右半轴锥齿轮连接；当两个调磁环相互同向转动时，关节输出轴围绕调磁电机轴公转、不自转，机器人关节公转、不自转；当两个调磁环相互反向转动时，关节输出轴不公转、只自转，机器人关节不公转、只自转；关节输出轴自转可以通过末端执行机构转化为末端的动作例如手的抓放等；本实施例一个电机就可以分别驱动机器人关节的公转和自转。如果内外调磁环与左右半轴锥齿轮之间分别设置一个传动比相等的减速器，机器人关节输出轴就是双动机翼的主动轴，一套本发明电机就控制一个双动机翼，双动机翼是公转、自转解耦控制的可隐藏全动机翼。

如果该电机的定子铁芯不变，定子电枢绕组轭绕组改为流通二相交流电，流通二相交流电的方法是：八段轭绕组顺时针依次分别流通+a相、+b相、-a相、-b相、+a相、+b相、-a相和-b相的二相交流电，形成转动电枢磁场，磁场转动方向为顺时针，定子极对数为2。控制电枢绕组的控制电路相应调整为二相交流电控制电路，控制电枢绕组流通电流的幅值、电压、频率、相位、相序，控制可变磁体励磁绕组和控制磁环极对数切换的控制电路不变。其他调磁环、磁环、支承部件和外壳不变，则该电机也是可变双转子调磁电机；二相交流电一个周期，定子电枢磁场转动180度，双转子各正转或反转90度。

本实施例定子极对数、调磁块数和磁环极对数（切换）的组合是2/4/（2切换6），其他组合例如：1/2/（1切换3）、3/6/（3切换9）、4/8/（4切换12）等，这些组合均可像本实施例一样形成可变双转子调磁电机，都属于发明保护范围。

实施例2：可变双转子调磁电机二，由定子、内磁环、内调磁环、外磁环、外调磁环、支承部件、机壳和控制电路组成。参见图5、图6和图7。

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯具有六段轭部六个齿部，齿部的六个凸极向内、六个凸极向外，轭部在内侧形成凹槽、在外侧也形成凹槽。电枢绕组采用六段轭绕组，与电源通过控制电路形成电路连接，流通三相交流电形成电枢磁场。六段轭绕组顺时针布置，流通三相交流电的方法是：六段轭绕组，依次分别流通+a相、+b相、+c相、+a相、+b相和+c相的三相交流电，形成转动的定子电枢磁场，转动方向为顺时针，定子极对数为2。

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与磁环之间。是成熟技术。调磁块采用软磁材料硅钢材料，调磁块数为6，沿调磁环周向均匀布置在环体上。六块绝缘块采用低磁导率材料环氧树脂材料，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置，保持调磁环的形状。调磁环重心与转子轴线重合。调磁环可以机械转动。调磁环分为内调磁环和外调磁环，内调磁环具有内调磁环转速，外调磁环具有外调磁环转速。

磁环由磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组、永磁体和环架组成，磁环没有机械转动。磁环铁芯采用软磁材料硅钢材料，有八个齿部八段轭部，八个轭部顺序编号。可变磁体采用记忆永磁体材料，有四块，设置在磁环铁芯编号为单数的轭部槽内。可变磁体顶面与磁环铁芯齿部顶面齐平，可变磁体底面与磁环铁芯轭部密切接触，可变磁体周围设置励磁绕组。励磁绕组流通可变的电流使可变磁体励磁形成的磁场可变。励磁绕组围绕可变磁体绕制，通过控制电路与电源形成电路连接。永磁体有四块，永磁体采用硬磁材料钕铁硼材料，具有永久励磁，形成不变磁场，设置在磁环铁芯编号为双数的轭部槽内，永磁体顶面与磁环铁芯齿部顶面齐平，永磁体底面与磁环铁芯轭部密切接触，永磁体侧面设置绝缘体以防漏磁，该绝缘体未画出。可变磁体的可变磁场和永磁体的不变磁场组成可变的磁环极对数，磁环极对数小值为4，大值为8。可变磁体和永磁体形成可变磁环极对数的结构形式是表面嵌入式。环架用于保持磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组和永磁体的位置，保持磁环的形状。内磁环具有内磁环轴，切换内磁环的励磁电流可以切换内磁环极对数，切换外磁环的励磁电流可以切换外磁环极对数。

定子电枢磁场、内调磁环和外调磁环相互之间可以相对转动，磁环转速为零。定子没有机械转动，定子电枢磁场具有无形转动。切换内磁环极对数为小值4，定子极对数2、调磁块数6和内磁环极对数小值4形成内调磁匹配关系一：定子极对数+内磁环极对数=调磁块数；切换内磁环极对数为大值8，定子极对数2、调磁块数6和内磁环极对数大值8形成内调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=内磁环极对数。切换外磁环极对数为小值4，定子极对数2、调磁块数6和外磁环极对数小值4形成外调磁匹配关系一：定子极对数+外磁环极对数=调磁块数；切换外磁环极对数为大值8，定子极对数2、调磁块数6和外磁环极对数大值8形成外调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=外磁环极对数。

支承部件由轴承和支架等组成。机壳保护电机。均采用成熟技术。

控制电路控制定子电枢绕组的电流，包括控制幅值、电压、频率、相位、相序等。控制电路控制围绕可变磁体的励磁绕组的电流，控制磁环极对数的切换。电源采用成熟技术。控制电路采用成熟技术。

定子电枢磁场转速、调磁环转速与内磁环转速形成各内调磁运动关系，定子电枢磁场转速、调磁环转速与外磁环转速形成各外调磁运动关系，与上述各调磁匹配关系依次对应：内调磁运动关系一：定子极对数2*定子电枢磁场转速+内磁环极对数小值4*内磁环转速0=调磁块数6*内调磁环转速，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；内调磁运动关系二：定子极对数2*定子电枢磁场转速+调磁块数6*内调磁环转速=内磁环极对数大值8*内磁环转速0，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反；外调磁运动关系一：定子极对数2*定子电枢磁场转速+外磁环极对数小值4*外磁环转速0=调磁块数6*外调磁环转速，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；外调磁运动关系二：定子极对数2*定子电枢磁场转速+调磁块数6*外调磁环转速=外磁环极对数大值8*外磁环转速0，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反。

内调磁环与右主动轮机械连接，外调磁环与左主动轮机械连接，参见图4。这样本实施例一个电机作为动力源，不需要附加机械结构就可以主动控制左右主动轮的正转反转，控制车辆前进后退、左转右转。图5中两个调磁环均逆时针转动，车辆后退；图6中内调磁环逆时针转动、外调磁环顺时针转动，车辆原地右转；图7中两个调磁环均顺时针转动，车辆前进。

本实施例定子极对数、调磁块数和磁环极对数（切换）的组合是2/6/（4切换8），其他组合例如：1/3（2切换4）、3/9/（6切换12）、4/12/（8切换16）等，这些组合均可像本实施例一样形成可变双转子调磁电机，都属于发明保护范围。

以上各实施例中，未显示定子的极弧、齿宽、齿高（极高）、齿形、轭厚度、线径、匝数、调磁环的详细性质和转子的详细性质等指标，对这些指标的优化选取均采用成熟技术。

Claims (2)

1.可变双转子调磁电机，由定子、内磁环、内调磁环、外磁环、外调磁环、支承部件、机壳和控制电路组成，特征在于：分别改变内磁环、外磁环的励磁电流，分别改变内磁环极对数、外磁环极对数，定子极对数、内磁环极对数和调磁块数形成的内调磁匹配关系可切换，定子极对数、外磁环极对数和调磁块数形成的外调磁匹配关系可切换，使内调磁环转速和外调磁环转速分别可变；

定子由定子铁芯和电枢绕组组成，定子铁芯由轭部和齿部组成，采用软磁材料，电枢绕组由导线围绕定子铁芯绕制而成，围绕轭部是轭绕组，围绕齿部是齿部绕组，电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成转动电枢磁场，电枢磁场具有定子极对数，具有定子电枢磁场转速；

调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与转子之间，调磁块采用软磁材料，沿调磁环周向均匀布置在环体上，绝缘块采用低磁导率材料，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中，环体用于保持调磁块和绝缘块的位置，保持调磁环的形状；调磁环分为内调磁环和外调磁环，内调磁环具有内调磁环转速，外调磁环具有外调磁环转速；

磁环由磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组、永磁体和环架组成，磁环没有机械转动，磁环铁芯采用软磁材料，可变磁体采用软磁材料，可变磁体周围设置励磁绕组，励磁绕组流通可变电流使可变磁体励磁形成的磁场可变，励磁绕组围绕可变磁体绕制，通过控制电路与电源形成电路连接，永磁体采用硬磁材料，具有永久励磁，形成不变磁场，可变磁体的可变磁场和永磁体的不变磁场组成可变的磁环极对数，磁环极对数有小值和大值，环架用于保持磁环铁芯、可变磁体、励磁绕组和永磁体的位置，保持磁环的形状；内磁环具有内磁环轴，切换内磁环的励磁电流可以切换内磁环极对数，切换外磁环的励磁电流可以切换外磁环极对数；

定子电枢磁场、内调磁环和外调磁环相互之间可以相对转动，磁环转速为零，定子没有机械转动，定子电枢磁场具有无形转动；切换内磁环极对数为小值，定子极对数、调磁块数和内磁环极对数形成内调磁匹配关系一：定子极对数+内磁环极对数小值=调磁块数，切换内磁环极对数为大值，定子极对数、调磁块数和内磁环极对数形成内调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=内磁环极对数大值；切换外磁环极对数为小值，定子极对数、调磁块数和外磁环极对数形成外调磁匹配关系一：定子极对数+外磁环极对数小值=调磁块数，切换外磁环极对数为大值，定子极对数、调磁块数和外磁环极对数形成外调磁匹配关系二：定子极对数+调磁块数=外磁环极对数大值；

支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；

控制电路控制定子电枢绕组的电流，控制电路控制围绕可变磁体的励磁绕组的电流，控制磁环极对数的切换；

定子电枢磁场转速、调磁环转速与内磁环转速形成各内调磁运动关系，定子电枢磁场转速、调磁环转速与外磁环转速形成各外调磁运动关系，与各调磁匹配关系依次对应：内调磁运动关系一：定子极对数*定子电枢磁场转速+内磁环极对数小值*内磁环转速0=调磁块数*内调磁环转速，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；内调磁运动关系二：定子极对数*定子电枢磁场转速+调磁块数*内调磁环转速=内磁环极对数大值*内磁环转速0，内调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反；外调磁运动关系一：定子极对数*定子电枢磁场转速+外磁环极对数小值*外磁环转速0=调磁块数*外调磁环转速，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相同；外调磁运动关系二：定子极对数*定子电枢磁场转速+调磁块数*外调磁环转速=外磁环极对数大值*外磁环转速0，外调磁环转速与定子电枢磁场转速方向相反。

2.如权利要求1所述的可变双转子调磁电机，可变磁体替换为采用记忆永磁材料时，励磁绕组流通可变的电流使可变磁体励磁形成的磁场可变。