CN212518743U - 一种双转子电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机技术领域，尤其是指一种双转子电动机，包括相套在一起的第一转子和第二转子，第一转子包括若干工作绕组，若干个工作绕组环绕第二转子的轴线，所述第一转子设有第一传动轴，所述第二转子设有第二传动轴；所述转矩叠加装置包括机座、与第一传动轴连接的第一传动轮、与第二传动轴连接的第二传动轮以及与机座转动连接的第三传动轮，所述第一传动轮与所述第一传动轴同轴转动，所述第二传动轮与所述第二传动轴同轴转动，所述第一传动轮和所述第二传动轮分别与所述第三传动轮传动连接，所述第一传动轮的转动方向与所述第二传动轮的转动方向相反。本发明的起动电流较小，起动时对外网和外围设备的冲击较小。

Description

一种双转子电动机

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，尤其是指一种双转子电动机。

背景技术

常规的电动机起动时转子与气隙磁场间的转差率较大，气隙磁场切割转子导体的速度较大，因此起动电流较大，容易导致电网及外围设备受到冲击。

发明内容

本发明针对现有技术的问题提供一种起动电流小的双转子电动机。

本发明采用如下技术方案：一种双转子电动机，固定件、转矩叠加装置以及双转子结构，所述双转子结构包括相套在一起的两个转子，其中一个转子称为第一转子，另外一个转子称为第二转子，第一转子包括若干工作绕组，若干个工作绕组环绕第二转子的轴线，工作绕组用于驱动第二转子转动，所述第一转子以及所述第二转子均与所述固定件转动连接，所述第一转子设有第一传动轴，所述第二转子设有第二传动轴；所述转矩叠加装置包括机座、与第一传动轴连接的第一传动轮、与第二传动轴连接的第二传动轮以及与机座转动连接的第三传动轮，所述第一传动轮与所述第一传动轴同轴转动，所述第二传动轮与所述第二传动轴同轴转动，所述第一传动轮和所述第二传动轮分别与所述第三传动轮传动连接，所述第一传动轮的转动方向与所述第二传动轮的转动方向相反。

作为优选，所述固定件包括第一固定板和第二固定板，所述第二转子远离所述第二传动轴的一端设有与所述第一固定板转动连接的第三传动轴，所述第一传动轴与所述第二固定板转动连接，所述第一传动轴套设在所述第二传动轴的外周。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括第一传动带以及与所述第三传动轮同轴转动的第四传动轮；所述第一传动轮通过第一传动带与所述第三传动轮传动连接，所述第四传动轮与所述第二传动轮直接啮合连接或直接摩擦连接，使得所述第四传动轮与所述第二传动轮反向转动；或者所述双转子电动机还包括轮组，所述第一传动轮通过第一传动带与所述第三传动轮传动连接，所述第四传动轮与所述第二传动轮通过轮组啮合连接或通过轮组摩擦连接，使得所述第四传动轮与所述第二传动轮反向转动；或者所述第一传动轮与所述第三传动轮直接啮合连接或直接摩擦连接，所述第四传动轮通过所述第一传动带与所述第二传动轮传动连接；或者所述双转子电动机还包括轮组，所述第一传动轮与所述第三传动轮通过轮组啮合连接或通过轮组摩擦连接，所述第四传动轮通过所述第一传动带与所述第二传动轮传动连接。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括离合器，所述第三传动轮的中部设有第一连接轴，所述第四传动轮的中部设有第二连接轴，所述第一连接轴通过所述离合器与所述第二连接轴连接。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括第一传动带、第二传动带、第四传动轮、与第三传动轮同轴转动的第五传动轮以及与第四传动轮同轴转动的第六传动轮，所述第五传动轮以及第六传动轮均与所述第二固定板转动连接，所述第五传动轮与所述第六传动轮或摩擦连接，所述第一传动轮通过所述第一传动带与所述第三传动轮传动连接，所述第二传动轮通过所述第二传动带与所述第四传动轮传动连接。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括离合器，所述第二传动轴通过所述离合器与所述第二传动轮连接。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括与所述第二传动轮啮合的第四传动轮、与所述第三传动轮同轴转动的第五传动轮以及与所述第四传动轮同轴转动的第六传动轮，所述第三传动轮与所述第一传动轮啮合，所述第五传动轮与所述第六传动轮啮合，所述第五传动轮以及第六传动轮均与所述机座转动连接。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括第一联轴器、第二联轴器、与第一传动轮的中部连接的第一连接件以及与第二传动轮的中部连接的第二连接件，所述第一连接件远离所述第一传动轮的一端通过第一联轴器与所述第一传动轴连接，所述第二连接件远离所述第二传动轮的一端通过第二联轴器与所述第二传动轴连接。

作为优选，所述转矩叠加装置还包括离合器，所述第二传动轮的中部设置有第三连接件，所述第二连接件通过所述离合器与所述第三连接件连接。

作为优选，所述第一连接件套设在所述第二连接件的外周。

本发明的有益效果：通过令第二转子在起动时与气隙磁场间的转差率较小，从而电动机的起动电流较小，并使得起动电流对外网和外围设备的冲击较小。

附图说明

图1为本发明的一些实施例的结构示意图。

图2为本发明的另一些实施例的结构示意图。

图3为本发明的再一些实施例的结构示意图。

图4为本发明的又一些实施例的结构示意图。

附图标记为：1、固定件；11、第一固定板；12、第二固定板；2、第一转子；21、工作绕组；22、第一传动轴；3、第二转子；31、第二传动轴；32、第三传动轴；4、转矩叠加装置；41、机座；42、第一传动轮；43、第二传动轮；431、第三连接件；44、第三传动轮；441、第一连接轴；46、第四传动轮；461、第二连接轴；47；离合器；48、第一传动带；49、第二传动带；5、第五传动轮；51、第六传动轮； 52、第一联轴器；53、第二联轴器；54、第一连接件；55、第二连接件；6、制动器；7、扇叶；71、风道；72、进风口；73、出风口。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。

在一些实施例中，如图1所示，一种双转子电动机，包括固定件1、转矩叠加装置4以及双转子结构，所述双转子结构包括相套在一起的两个转子，其中一个转子称为第一转子2，另外一个转子称为第二转子3，第一转子2包括若干工作绕组21，若干个工作绕组21环绕第二转子3的轴线，工作绕组21用于驱动第二转子2转动，所述第一转子2以及所述第二转子3均与所述固定件1转动连接，所述第一转子2设有第一传动轴22，所述第二转子3设有第二传动轴31；所述转矩叠加装置4 包括机座41、与第一传动轴22连接的第一传动轮42、与第二传动轴31 连接的第二传动轮43以及与机座41转动连接的第三传动轮44，所述第一传动轮42与所述第一传动轴22同轴转动，所述第二传动轮43与所述第二传动轴31同轴转动，所述第一传动轮42和所述第二传动轮43分别与所述第三传动轮44传动连接，所述第一传动轮42的转动方向与所述第二传动轮43的转动方向相反。

使用流程为：向第一转子2的工作绕组21通入交流电，使得工作绕组21产生旋转磁场，并使得第二转子3产生感应电势，形成感应电流，同时旋转磁场对第二转子3产生电磁力。由于第一转子2和第二转子3均可自由转动，因此第一转子2上的工作绕组21形成的旋转磁场对第二转子3施力时，第一转子2也受到反作用力，使得第一转子2和第二转子3反向转动。转动过程中，第一转子2的转矩传递通过第一传动轮42传递至第三传动轮44，第三传动轮44又将转矩传递至第二传动轮 43，从而达到将第一转子2的转矩叠加至第二转子3的效果，并使得第二转子3输出的转矩较大。

根据电动机原理，在双转子电动机中气隙磁场的转速n0等于第一转子2产生的旋转磁场的转速n1和第一转子2的机械转速n2的代数和，即n0＝n1±n2。在常规电机中，定子无法转动，转子由定子上的绕组产生的旋转磁场驱动，此时可看作双转子电机中第一转子2的机械转速n2等于0的情况，即气隙磁场的转速n0等于旋转磁场的转速n1，此时第二转子2的转速与气隙磁场的转速n0间的转差率较大，因此起动电流较大，同时由于电动机的转子转速取决于气隙磁场的旋转速度，因此第二转子2的转速较大，不适用于需要低转速的场合。而在一些实施例中，起动后，第一转子2和第二转子3反向转动，此时气隙磁场的转速n0等于旋转磁场的转速n1减去第一转子2的机械转速n2，因此在起动时第二转子3的转速与气隙磁场的转速n0间的转差率较小，并且第二转子3的转速较小，不但达到起动电流小的效果，而且能够适应低转速大转矩的使用场合。

转矩叠加装置4在使用时需要使用润滑油，在使用过程中，由于其动、静密封点的密封失效，会导致润滑油泄漏。在本发明中，转矩叠加装置4的转速较小，不易漏油，同时转矩叠加装置4外置于第一转子2和第二转子3，有效防止转矩叠加装置4的润滑油流入第一转子2 或第二转子3，从而防止第一转子2和第二转子3被污染，进而减少本发明的维护频率。进一步地，转矩叠加装置4置于电动机后部非负荷端，使用者对转矩叠加装置4进行维修时，不必将第一转子2和第二转子3等结构拆开，能够达到便于维修、容易更换的效果。

第一转子2和第三转子3组成的结构既可以是异步电动机，又可以是双转子对转永磁同步电动机。

与现有的电动机以及变速机构相比，由于本双转子电动机的第一转子2和第二转子3均可输出转矩，即本双转子电动机有两路传递转矩，因此转矩叠加装置4只传动较小的部分转矩，使得转矩叠加装置4的功率和体积较小。

在实际使用时，使用者还能通过改变转矩叠加装置4中的传动比来改变第二转子的转速。

如图1所示，所述固定件1包括第一固定板11和第二固定板12，所述第二转子3远离所述第二传动轴31的一端设有与所述第一固定板11 转动连接的第三传动轴32。第二转子3既能利用第二转动轴拖动负载，又能利用第三转动轴拖动负载，便于使用者同时拖动两个负载。所述第一传动轴22与所述第二固定板12转动连接，所述第一传动轴22套设在所述第二传动轴31的外周，从而使得本发明的结构紧凑，能够应用至更多的使用场合。

为保证第一传动轮42和第二传动轮43的转动方向相反，可令第一传动轮42通过第一传动带48与第三传动轮44连接，而第二传动轮43 通过啮合与第三传动轮44连接；或第一传动轮42通过啮合与第三传动轮44连接，而第二传动轮43通过第一传动带48与第三传动轮44连接。但在产品中，若要令第三传动轮44既能与第一传动轮42连接又能与第二传动轮43连接，需要将第三传动轮44的形状设计得较为异形，这不但会令制造难度增大，而且会使得制造成本较高。因此在本实施例中，如图1所示，所述转矩叠加装置4还包括第一传动带48以及与所述第三传动轮44同轴转动的第四传动轮46；所述第一传动轮42通过第一传动带48与所述第三传动轮44传动连接，所述第四传动轮46与所述第二传动轮43直接啮合连接或直接摩擦连接或通过轮组啮合连接或通过轮组摩擦连接，使得所述第四传动轮46与所述第二传动轮43反向转动。即本实施例中设置了与第三传动轮44同轴的第四传动轮46，并利用第四传动轮46来与第二传动轮43连接，从而令整体结构更易于制造且制造成本较低。

如图1所示，所述转矩叠加装置4还包括离合器47，所述第三传动轮44的中部设有第一连接轴441，所述第四传动轮46的中部设有第二连接轴461，所述第一连接轴441通过所述离合器47与所述第二连接轴 461连接。当使用过程中无需进行转矩的叠加时，可令离合器47分离以令第三传动轮44与第四传动轮46断开连接。在使用离合器47时，先向离合器46通入较小的电流，随后再令电流缓慢增大，以实现对离合器47的控制，这使得起动过程的起动电流较小并使得起动平稳，进一步减少起动电流对设备的冲击。所述双转子电动机还包括用于制动第二转子3的制动器6，起动时，使离合器47处于分离状态，制动器6不进行制动，向工作绕组21通入三相交流电源，第一转子2、第二转子3 沿相反方向转动后，给制动器6通入控制电流，使制动器6控制电流逐渐增大，制动器6制动第二转子3，使得第一转子2转速逐渐升高。检测第一转子转速2，当第一转子2转速达到本电动机设定的转速时，使制动器6失电制动、离合器47通电接合，转矩叠加装置4在设定转速下开始传递转矩至第二转子3，第一转子2的转矩叠加至第二转子3，第二转子3输出转速和转矩。

进一步地，所述第一转子2和第二转子3均设置在固定件1的内部，所述固定件1的内壁与所述第一转子2之间设有风道71，所述第一转子 2设置有位于所述风道71的扇叶7，所述固定件1的一端设有进风口72，所述固定件1的另一端设有出风口73，所述进风口72和所述出风口73 均用于供风道71与固定件1的外部连通。本发明运行时，第一转子2 带动扇叶7转动，扇叶7加快风道71中的空气流动从而加快固定件1内部的散热。具体地，固定件1可为机壳。

在一些实施例中，如图2所示，所述第一传动轮42与所述第三传动轮44直接啮合连接或直接摩擦连接或通过轮组啮合连接或通过轮组摩擦连接，使得所述第一传动轮42与所述第三传动轮44反向转动所述第四传动轮46通过所述第一传动带48与所述第二传动轮43传动连接。

在一些实施例中，如图3所示，所述转矩叠加装置4还包括第一传动带48、第二传动带49、第四传动轮46、与第三传动轮44同轴转动的第五传动轮5以及与第四传动轮46同轴转动的第六传动轮51，所述第五传动轮5以及第六传动轮51均与所述机座41转动连接，所述第五传动轮5与所述第六传动轮51啮合或摩擦连接，所述第一传动轮42通过所述第一传动带48与所述第三传动轮44传动连接，所述第二传动轮43 通过所述第二传动带49与所述第四传动轮46传动连接。在一些场合中，若第一传动轮42与第三传动轮44之间以及第二传动轮43与第四传动轮46之间均不适合利用啮合的方式传动时，可分别利用第一传动带 48和第二传动带49传动，并另外设置用于啮合的第五传动轮5和第六传动轮51。

如图3所示，所述转矩叠加装置4还包括离合器47，所述第二传动轴31通过所述离合器47与所述第二传动轮43连接。当使用过程中无需进行转矩的叠加时，可令离合器47分离以令第二转子3与第二传动轮 43断开连接。在断开连接后，使用者可利用制动器6对第一转子2进行制动以使第二转子3的转速提高，从而适应需要高转速的场合。

在一些实施例中，如图4所示，所述转矩叠加装置4还包括与所述第二传动轮43啮合的第四传动轮46、与所述第三传动轮44同轴转动的第五传动轮5以及与所述第四传动轮46同轴转动的第六传动轮51，所述第三传动轮44与所述第一传动轮42啮合，所述第五传动轮5与所述第六传动轮51啮合，所述第五传动轮5以及第六传动轮51均与所述机座41转动连接。在一些需要令第一传动轮42和第二传动轮43处于同一轴线的使用情形中，可通过多级的轮组来实现第一传动轮42和第二传动轮43间的传动。

如图4所示，所述转矩叠加装置4还包括第一联轴器52、第二联轴器53、与第一传动轮42的中部连接的第一连接件54以及与第二传动轮 43的中部连接的第二连接件55，所述第一连接件54远离所述第一传动轮42的一端通过第一联轴器52与所述第一传动轴22连接，所述第二连接件55远离所述第二传动轮43的一端通过第二联轴器53与所述第二传动轴31连接。当使用者无需进行转矩的叠加时，可令第一联轴器52 和第二联轴器53均断开连接，从而实现第一转子2和第二转子3与转矩叠加装置4间的分离。分离后，可将第一转子2和第二转子3组成的电动机作为普通的双转子电动机来使用。同时，在转矩叠加装置4损坏的情况下，使用者可直接令转矩叠加装置4与第一转子2以及第二转子 3分离以免转矩叠加装置4影响第一转子2和第二转子3的运行。

如图4所示，所述转矩叠加装置4还包括离合器47，所述第二传动轮43的中部设置有第三连接件431，所述第二连接件55通过所述离合器47与所述第三连接件431连接。若只是需要暂停使用转矩叠加装置 4，可简单的令离合器47分离，以令第二转子3与第二传动轮43断开连接。在断开第二转子3与第二传动轮43间的连接后，可利用制动器6 制动第一转子2以使第二转子3提升至高转速，从而适应需要高转速的场合。

如图4所示，所述第一连接件54套设在所述第二连接件55的外周，从而使得转矩叠加装置4的结构更为紧凑。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种双转子电动机，其特征在于：包括固定件(1)、转矩叠加装置(4)以及双转子结构，所述双转子结构包括相套在一起的两个转子，其中一个转子称为第一转子(2)，另外一个转子称为第二转子(3)，第一转子(2)包括若干工作绕组(21)，若干个工作绕组(21)环绕第二转子(3)的轴线，工作绕组(21)用于驱动第二转子(3)转动，所述第一转子(2)以及所述第二转子(3)均与所述固定件(1)转动连接，所述第一转子(2)设有第一传动轴(22)，所述第二转子(3)设有第二传动轴(31)；

所述转矩叠加装置(4)包括机座(41)、与第一传动轴(22)连接的第一传动轮(42)、与第二传动轴(31)连接的第二传动轮(43)以及与机座(41)转动连接的第三传动轮(44)，所述第一传动轮(42)与所述第一传动轴(22)同轴转动，所述第二传动轮(43)与所述第二传动轴(31)同轴转动，所述第一传动轮(42)和所述第二传动轮(43)分别与所述第三传动轮(44)传动连接，所述第一传动轮(42)的转动方向与所述第二传动轮(43)的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述固定件(1)包括第一固定板(11)和第二固定板(12)，所述第二转子(3)远离所述第二传动轴(31)的一端设有与所述第一固定板(11)转动连接的第三传动轴(32)，所述第一传动轴(22)与第二固定板(12)转动连接，所述第一传动轴(22)套设在所述第二传动轴(31)的外周。

3.根据权利要求1所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括第一传动带(48)以及与所述第三传动轮(44)同轴转动的第四传动轮(46)；

所述第一传动轮(42)通过第一传动带(48)与所述第三传动轮(44)传动连接，所述第四传动轮(46)与所述第二传动轮(43)直接啮合连接或直接摩擦连接，使得所述第四传动轮(46)与所述第二传动轮(43)反向转动；

或者所述双转子电动机还包括轮组，所述第一传动轮(42)通过第一传动带(48)与所述第三传动轮(44)传动连接，所述第四传动轮(46)与所述第二传动轮(43)通过轮组啮合连接或通过轮组摩擦连接，使得所述第四传动轮(46)与所述第二传动轮(43)反向转动；

或者所述第一传动轮(42)与所述第三传动轮(44)直接啮合连接或直接摩擦连接，所述第四传动轮(46)通过所述第一传动带(48)与所述第二传动轮(43)传动连接；

或者所述双转子电动机还包括轮组，所述第一传动轮(42)与所述第三传动轮(44)通过轮组啮合连接或通过轮组摩擦连接，所述第四传动轮(46)通过所述第一传动带(48)与所述第二传动轮(43)传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括离合器(47)，所述第三传动轮(44)的中部设有第一连接轴(441)，所述第四传动轮(46)的中部设有第二连接轴(461)，所述第一连接轴(441)通过所述离合器(47)与所述第二连接轴(461)连接。

5.根据权利要求1所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括第一传动带(48)、第二传动带(49)、第四传动轮(46)、与第三传动轮(44)同轴转动的第五传动轮(5)以及与第四传动轮(46)同轴转动的第六传动轮(51)，所述第五传动轮(5)以及第六传动轮(51)均与所述机座(41)转动连接，所述第五传动轮(5)与所述第六传动轮(51)啮合或摩擦连接，所述第一传动轮(42)通过所述第一传动带(48)与所述第三传动轮(44)传动连接，所述第二传动轮(43)通过所述第二传动带(49)与所述第四传动轮(46)传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括离合器(47)，所述第二传动轴(31)通过所述离合器(47)与所述第二传动轮(43)连接。

7.根据权利要求1所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括与所述第二传动轮(43)啮合的第四传动轮(46)、与所述第三传动轮(44)同轴转动的第五传动轮(5)以及与所述第四传动轮(46)同轴转动的第六传动轮(51)，所述第三传动轮(44)与所述第一传动轮(42)啮合，所述第五传动轮(5)与所述第六传动轮(51)啮合，所述第五传动轮(5)以及第六传动轮(51)均与所述机座(41)转动连接。

8.根据权利要求7所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括第一联轴器(52)、第二联轴器(53)、与第一传动轮(42)的中部连接的第一连接件(54)以及与第二传动轮(43)的中部连接的第二连接件(55)，所述第一连接件(54)远离所述第一传动轮(42)的一端通过第一联轴器(52)与所述第一传动轴(22)连接，所述第二连接件(55)远离所述第二传动轮(43)的一端通过第二联轴器(53)与所述第二传动轴(31)连接。

9.根据权利要求8所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述转矩叠加装置(4)还包括离合器(47)，所述第二传动轮(43)的中部设置有第三连接件(431)，所述第二连接件(55)通过所述离合器(47)与所述第三连接件(431)连接。

10.根据权利要求8所述的一种双转子电动机，其特征在于：所述第一连接件(54)套设在所述第二连接件(55)的外周。

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