專利名稱：帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的本體設(shè)計(jì)技術(shù)，涉及電機(jī)本體及 其工作原理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在實(shí)際電機(jī)使用中，每一種電機(jī)的轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力總是有限的，在電機(jī)本體上電機(jī) 并沒(méi)有自我保護(hù)的功能，人們通常采用額外的裝置來(lái)限制電機(jī)轉(zhuǎn)軸的輸入輸出轉(zhuǎn)矩而保護(hù) 系統(tǒng)，以免電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)矩過(guò)載而損壞，從而減少停機(jī)的時(shí)間和維修的費(fèi)用。但在很多需要 電機(jī)持續(xù)運(yùn)行的場(chǎng)合，特別是在航空航天、近海大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、混合動(dòng)力汽車等對(duì)電機(jī) 可靠性、效率和體積有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，人們不得不采用各種額外的裝置來(lái)保護(hù)電機(jī)長(zhǎng)期 可靠的工作，這就無(wú)疑增加了系統(tǒng)的體積和復(fù)雜性，降低了系統(tǒng)的可靠性。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣化和集成化的普及，人們迫切需要一個(gè)電機(jī)能 夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，諸如帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，又如具有容錯(cuò)功能的特種電機(jī)，具有電 氣無(wú)級(jí)變速功能的電機(jī)等等。因此，研究出能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的新型電機(jī)結(jié)構(gòu)就成為電機(jī) 工作者義不容辭的一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，當(dāng) 輸入或輸出到電機(jī)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)設(shè)定的最大值時(shí)，電機(jī)能夠繼續(xù)運(yùn)用而不損毀電機(jī)或停機(jī)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)技術(shù) 方案為該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括機(jī)座、設(shè)置在機(jī)座內(nèi)的繞有定子繞組的定子、設(shè)有轉(zhuǎn)軸的永磁 轉(zhuǎn)子、設(shè)置在定子和永磁轉(zhuǎn)子之間的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子，其中，永磁轉(zhuǎn)子和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子共用同一個(gè) 輸入輸出軸，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子通過(guò)軸承連接到輸入輸出軸上。優(yōu)選的，定子上放置的定子繞組為三相或多相分布繞組或集中繞組。優(yōu)選的，永磁轉(zhuǎn)子和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子上分別放置永磁體，且磁轉(zhuǎn)子和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子上分 別放置的永磁體的極數(shù)相同。優(yōu)選的，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子上放置軟鐵材料或?qū)щ姴牧?。?yōu)選的，所述導(dǎo)電材料為銅或鋁。優(yōu)選的，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子從外到里依次包括內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁，與外層永磁連接的導(dǎo)電 環(huán)和與導(dǎo)電環(huán)連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁。有益效果當(dāng)輸入或輸出到電機(jī)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)設(shè)定的最大值時(shí)，電機(jī)能夠持續(xù)運(yùn)行 而不損毀電機(jī)或停機(jī)。即當(dāng)在最大轉(zhuǎn)矩輸出輸入范圍之內(nèi)，內(nèi)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間通過(guò)磁拉力 傳遞轉(zhuǎn)矩，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩受到兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的最大磁拉力的限制，當(dāng)電機(jī)輸入輸出的轉(zhuǎn) 矩超過(guò)限幅值時(shí)，電機(jī)將進(jìn)入失步狀態(tài)，脈動(dòng)的永磁磁拉力將不再做功，此時(shí)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子上 的導(dǎo)電材料將切割轉(zhuǎn)子永磁磁鏈而產(chǎn)生渦流，繼續(xù)維持電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠保持電機(jī)在過(guò)載情況下持續(xù)運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子永磁和內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁磁鏈屬于串聯(lián)結(jié)構(gòu)，增加的內(nèi)轉(zhuǎn)子并不會(huì)顯著增加電 機(jī)本體的體積。


圖1為本發(fā)明提供的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)圖；其中有機(jī)座1，定子2，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3，和永磁轉(zhuǎn)子4，轉(zhuǎn)軸5和軸承6 ；定子繞組2. 1，內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁3. 1，導(dǎo)電環(huán)3. 2，內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁3. 3，轉(zhuǎn)子永磁 4. 1，圖2為圖1中兩個(gè)永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)圖；其中有永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3包括三個(gè)部分，內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁3. 1，導(dǎo)電環(huán)3. 2，內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi) 層永磁3. 3，轉(zhuǎn)子永磁4. 1 ；永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3的內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁3. 1、內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁3. 3和轉(zhuǎn) 子永磁體4. 1均采用表面貼裝式結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明提供的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，當(dāng)輸入或輸出到電機(jī)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)設(shè)定 的最大值時(shí)，電機(jī)能夠繼續(xù)運(yùn)用而不損毀電機(jī)或停機(jī)。當(dāng)在最大轉(zhuǎn)矩輸入輸出范圍之內(nèi)，內(nèi) 轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子之間通過(guò)磁拉力傳遞轉(zhuǎn)矩，由于傳遞的轉(zhuǎn)矩受到兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的最大磁拉力的 限制，當(dāng)電機(jī)輸入輸出的轉(zhuǎn)矩超過(guò)限幅值時(shí)，電機(jī)將進(jìn)入失步狀態(tài)，脈動(dòng)的永磁磁拉力將不 再做功，此時(shí)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)電材料將切割轉(zhuǎn)子永磁磁鏈而產(chǎn)生渦流，繼續(xù)維持電機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)，能夠保持電機(jī)在過(guò)載情況下持續(xù)運(yùn)行。這就消除了采用額外的裝置來(lái)保護(hù)電機(jī)的弊端， 能夠應(yīng)用于航空航天，近海大型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車等對(duì)需要電機(jī)持續(xù)運(yùn)行， 且對(duì)電機(jī)的可靠性，體積和效率有著嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，本體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括定子、轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子；內(nèi)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn) 子均采用永磁結(jié)構(gòu)，極數(shù)相同；內(nèi)轉(zhuǎn)子上放置導(dǎo)電環(huán)；轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子共用同一個(gè)輸入輸出 軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子通過(guò)兩個(gè)軸承連接到輸入輸出軸上，并不直接連接到原動(dòng)機(jī)或者負(fù)載上。定子、轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子可以在外層部分、中間部分、內(nèi)層部分根據(jù)需要調(diào)整，即外層 部分是轉(zhuǎn)子，中間部分是內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)層部分是定子，或外層部分為定子，中間部分為內(nèi)轉(zhuǎn)子， 內(nèi)層部分作轉(zhuǎn)子。內(nèi)轉(zhuǎn)子可以設(shè)置兩層永磁，中間放置導(dǎo)電鐵環(huán)；也可以設(shè)置一層永磁體，鑲嵌于鐵 環(huán)或者銅環(huán)等導(dǎo)電環(huán)的表面。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。參見(jiàn)圖1-2，本發(fā)明提供的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括機(jī)座 1、設(shè)置在機(jī)座1內(nèi)的繞有定子繞組2. 1的定子2、設(shè)有轉(zhuǎn)軸5的永磁轉(zhuǎn)子4、設(shè)置在定子2 和永磁轉(zhuǎn)子4之間的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3，其中，永磁轉(zhuǎn)子4和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3共用同一個(gè)輸入輸出 軸5，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3通過(guò)軸承6連接到輸入輸出軸5上。定子2上放置的定子繞組2. 1為三相或多相分布繞組或集中繞組。永磁轉(zhuǎn)子4和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3上分別放置永磁體，且永磁轉(zhuǎn)子4和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3上分別放置的永磁體的極數(shù)相同。永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3上放置軟鐵材料或?qū)щ姴牧?。所述?dǎo)電材料為銅或鋁。永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子3從外到里依次包括內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁3. 1，與內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁3. 1連接 的導(dǎo)電環(huán)3. 2和與導(dǎo)電環(huán)3. 2連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁3. 3。
權(quán)利要求
一種帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括機(jī)座(1)、設(shè)置在機(jī)座(1)內(nèi)的繞有定子繞組(2.1)的定子(2)、設(shè)有轉(zhuǎn)軸(5)的永磁轉(zhuǎn)子(4)、設(shè)置在定子(2)和永磁轉(zhuǎn)子(4)之間的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)，其中，永磁轉(zhuǎn)子(4)和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)共用同一個(gè)輸入輸出軸(5)，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)通過(guò)軸承(6)連接到輸入輸出軸(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于定子(2)上放置 的定子繞組(2. 1)為三相或多相分布繞組或集中繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于永磁轉(zhuǎn)子(4)和 永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子⑶上分別放置永磁體，且永磁轉(zhuǎn)子⑷和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子⑶上分別放置的永磁 體的極數(shù)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3) 上放置軟鐵材料或?qū)щ姴牧稀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于所述導(dǎo)電材料為 銅或鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3) 從外到里依次包括內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁(3. 1)，與內(nèi)轉(zhuǎn)子外層永磁(3. 1)連接的導(dǎo)電環(huán)(3. 2)和 與導(dǎo)電環(huán)(3. 2)連接的內(nèi)轉(zhuǎn)子內(nèi)層永磁(3. 3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有轉(zhuǎn)矩限幅的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括機(jī)座(1)、設(shè)置在機(jī)座(1)內(nèi)的繞有定子繞組(2.1)的定子(2)、設(shè)有轉(zhuǎn)軸(5)的永磁轉(zhuǎn)子(4)、設(shè)置在定子(2)和永磁轉(zhuǎn)子(4)之間的永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)，其中，永磁轉(zhuǎn)子(4)和永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)共用同一個(gè)輸入輸出軸(5)，永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)通過(guò)軸承(6)連接到輸入輸出軸(5)上。該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)當(dāng)輸入或輸出到電機(jī)的轉(zhuǎn)矩超過(guò)設(shè)定的最大值時(shí)，電機(jī)能夠持續(xù)運(yùn)行且不會(huì)因?yàn)檫^(guò)載而損毀電機(jī)或停機(jī)。
文檔編號(hào)H02K16/02GK101860149SQ20101015342
公開(kāi)日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者孫西凱, 程明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)