無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]自從交流電機(jī)問世以來，關(guān)于交流電機(jī)調(diào)速問題的研究一直是電氣領(lǐng)域的熱門課題，全球電氣產(chǎn)業(yè)界都在極力尋求最佳的交流電機(jī)凋速方法，通過長(zhǎng)期不懈努力，至今已有多種凋速方法得到應(yīng)用，但每種方法都只適用于特定的場(chǎng)合，即便當(dāng)代最先進(jìn)的電子變頻調(diào)速方法也概莫能外，仍然不能適用于所有電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域。由此可見，交流電機(jī)的調(diào)速問題迄今尚未得到妥善解決，交流電機(jī)的調(diào)速效果目前仍不及直流電機(jī)，以致一些重要的電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域如鋼材軋制、船舶推進(jìn)、機(jī)車牽引等領(lǐng)域至今仍然采用耗能大、有污染、造價(jià)高的直流電機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種構(gòu)造簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用、能適用于所有電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域且具有直流電機(jī)調(diào)速效果的無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其與普通交流電機(jī)一起構(gòu)成無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，使交流電機(jī)的價(jià)值得到充分利用，從而使電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到充分提高的無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)。
[0004]本發(fā)明的解決方案是這樣的:
一種無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括普通交流電動(dòng)機(jī)和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)采用由機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的異步電動(dòng)機(jī)，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子為籠型轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接輸出軸；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于外轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間，安裝有磁極和勵(lì)磁線圈，其轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接所述的異步電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁線圈連接于可調(diào)節(jié)的直流電源。
[0005]更具體的技術(shù)方案還包括:所述內(nèi)轉(zhuǎn)子固定于轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸兩端通過內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承連接于軸承架，由普通交流電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成轉(zhuǎn)軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子在所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步的:所述外轉(zhuǎn)子通過軸承連接于轉(zhuǎn)軸，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子相互間形成同軸線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
[0007]進(jìn)一步的:所述外轉(zhuǎn)子由銅或鋁導(dǎo)條和電工鋼片構(gòu)成籠型轉(zhuǎn)子。
[0008]本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種以機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)為核心的異步電動(dòng)機(jī)，由雙轉(zhuǎn)子電機(jī)和普通交流電機(jī)組裝成雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)是一種只有內(nèi)、外兩個(gè)轉(zhuǎn)子而沒有定子的特種異步電動(dòng)機(jī)。外轉(zhuǎn)子是籠型轉(zhuǎn)子，由銅或鋁導(dǎo)條和電工鋼片構(gòu)成，安裝于兩個(gè)端蓋，再通過軸承安裝于轉(zhuǎn)軸。內(nèi)轉(zhuǎn)子是磁極和勵(lì)磁線圈構(gòu)成，直接安裝于轉(zhuǎn)軸。內(nèi)外轉(zhuǎn)子共一條轉(zhuǎn)軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子由普通交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子由內(nèi)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流即可調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。外轉(zhuǎn)子連接工作機(jī)械，工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速便得到相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0009]本發(fā)明的調(diào)速原理是，所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)介于交流電機(jī)和工作機(jī)械之間，由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)旋轉(zhuǎn)，這樣便出現(xiàn)兩個(gè)不同性質(zhì)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即交流電機(jī)的不可調(diào)節(jié)的電氣旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的可以調(diào)節(jié)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。調(diào)節(jié)機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流即可調(diào)節(jié)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)速。雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作機(jī)械旋轉(zhuǎn)，工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速便得到相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0010]本發(fā)明在三個(gè)方面與普通交流電機(jī)有明顯區(qū)別:1是結(jié)構(gòu)型式，普通交流電機(jī)由一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)成；所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)沒有定子，而是由兩個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)成。2是能量轉(zhuǎn)換方式，普通交流電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成不可調(diào)節(jié)的機(jī)械能；所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)是將不可調(diào)節(jié)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成可以調(diào)節(jié)的機(jī)械能。3是額定運(yùn)行狀態(tài)，普通交流電機(jī)是恒速恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，超過最大轉(zhuǎn)矩時(shí)不能穩(wěn)定運(yùn)行；所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)是變速變轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，超過最大轉(zhuǎn)矩時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行。
[0011]因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1、調(diào)速性能好:
本發(fā)明是無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速?gòu)牧愕浇涣麟姍C(jī)的額定轉(zhuǎn)速都能穩(wěn)定平滑地調(diào)節(jié)，調(diào)速效果不亞于直流電機(jī)。
[0012]2、調(diào)速效率高:
本發(fā)明是恒功率調(diào)速，調(diào)速全過程交流電機(jī)的輸出功率和效率都基本保持恒定，調(diào)速不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的功率和效率降低。
[0013]3、調(diào)速成本低:
本發(fā)明是一臺(tái)只有兩個(gè)轉(zhuǎn)子而沒有定子的特種異步電動(dòng)機(jī)，因此其造價(jià)必然低于同容量的普通異步電動(dòng)機(jī)。此外，由于本發(fā)明調(diào)速方法簡(jiǎn)單，無需復(fù)雜的電子控制系統(tǒng)，所以整套雙轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)必將顯著低于現(xiàn)有各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0014]4、運(yùn)行可靠性高:
本發(fā)明無過載的可能性，即具有過載自動(dòng)保護(hù)功能。
[0015]5、適應(yīng)惡劣環(huán)境:
本發(fā)明是全封閉結(jié)構(gòu)，可防止有害物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部。
[0016]6、具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種工作狀態(tài)并可相互轉(zhuǎn)換。
【附圖說明】
[0017]圖1是雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理圖。
[0018]圖2是雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3是雙轉(zhuǎn)子電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1、2所示，本發(fā)明由雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2和普通交流電機(jī)I組裝成雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2是一種只有內(nèi)轉(zhuǎn)子7、外轉(zhuǎn)子6兩個(gè)轉(zhuǎn)子而沒有定子的特種異步電動(dòng)機(jī)。外轉(zhuǎn)子6是籠型轉(zhuǎn)子，由銅或鋁導(dǎo)條和電工鋼片構(gòu)成，安裝于兩個(gè)端蓋8，再通過軸承9安裝于轉(zhuǎn)軸10。內(nèi)轉(zhuǎn)子7位于外轉(zhuǎn)子6內(nèi)腔空間,安裝有磁極和勵(lì)磁線圈,直接固定安裝于轉(zhuǎn)軸10。轉(zhuǎn)軸10兩端通過內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承連接于軸承架11，由異步電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成轉(zhuǎn)軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子在所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
[0021]外轉(zhuǎn)子6通過軸承9連接于轉(zhuǎn)軸10，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子共一條轉(zhuǎn)軸10，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子相互間形成同軸線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，內(nèi)轉(zhuǎn)子7通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接普通交流電機(jī)1，由普通交流電機(jī)I驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子6由內(nèi)轉(zhuǎn)子7產(chǎn)生的機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)內(nèi)轉(zhuǎn)子7的勵(lì)磁電流即可調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。外轉(zhuǎn)子6通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接工作機(jī)械3,工作機(jī)械3的轉(zhuǎn)速便得到相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0022]如圖3所示，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括外轉(zhuǎn)子6，內(nèi)轉(zhuǎn)子7，端蓋8，軸承9，轉(zhuǎn)軸10，軸承架11，電刷和滑環(huán)12。其中，外轉(zhuǎn)子6是籠型轉(zhuǎn)子，由銅或鋁導(dǎo)條和電工鋼片構(gòu)成，安裝于兩個(gè)端蓋8，再通過軸承9裝于轉(zhuǎn)軸10。轉(zhuǎn)軸10兩端再通過另一組軸承9安裝于軸承架11。內(nèi)轉(zhuǎn)子7是磁極和勵(lì)磁線圈構(gòu)成，直接安裝于轉(zhuǎn)軸10，其中勵(lì)磁線圈的一端接地(機(jī)體)，另一端接電刷和滑環(huán)12將導(dǎo)線引出外面與可調(diào)節(jié)的直流電源連接。調(diào)節(jié)直流電流的大小以改變內(nèi)轉(zhuǎn)子磁通量即可調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。外轉(zhuǎn)子連接工作機(jī)械，工作機(jī)械的轉(zhuǎn)速便得到相應(yīng)調(diào)節(jié)。
[0023]如將三相電源連接到圖1的交流電機(jī)1，即為電動(dòng)機(jī)狀態(tài)；如圖1的工作機(jī)械3作為原動(dòng)機(jī)，即為發(fā)電機(jī)狀態(tài)。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電兩種狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換?；谶@個(gè)功能，本發(fā)明特別適合用作汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)和用作變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
[0024]當(dāng)本發(fā)明用作汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，汽車制動(dòng)再生的電能和下坡產(chǎn)生的電能都輸送到蓄電池，這樣可以延長(zhǎng)蓄電池使用時(shí)間且獲得節(jié)能效果。用作變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，風(fēng)力機(jī)便是圖1的工作機(jī)械3，調(diào)節(jié)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2的勵(lì)磁電流可保持交流電機(jī)I的轉(zhuǎn)速恒定，交流電機(jī)I便成為頻率和電壓恒定的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，這樣風(fēng)電就可以直接輸送到電網(wǎng)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)既可省去昂貴的變流器又可顯著提高風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:包括普通交流電動(dòng)機(jī)和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)采用由機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的異步電動(dòng)機(jī)，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，所述外轉(zhuǎn)子為籠型轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接輸出軸；所述內(nèi)轉(zhuǎn)子位于外轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間，安裝有磁極和勵(lì)磁線圈，其轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接普通交流電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁線圈連接于可調(diào)節(jié)的直流電源；所述無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)與普通交流電機(jī)一起構(gòu)成無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述內(nèi)轉(zhuǎn)子固定于轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸兩端通過內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承連接于軸承架，由普通交流電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成轉(zhuǎn)軸、內(nèi)轉(zhuǎn)子在所述外轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述外轉(zhuǎn)子通過軸承連接于轉(zhuǎn)軸，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子相互間形成同軸線旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征在于:所述外轉(zhuǎn)子由銅或鋁導(dǎo)條和電工鋼片構(gòu)成籠型轉(zhuǎn)子。
【專利摘要】一種無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)采用由機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的異步電動(dòng)機(jī)，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子為籠型轉(zhuǎn)子，其轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接輸出軸；內(nèi)轉(zhuǎn)子位于外轉(zhuǎn)子內(nèi)腔空間，安裝有磁極和勵(lì)磁線圈，其轉(zhuǎn)軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接普通交流電動(dòng)機(jī)，勵(lì)磁線圈連接于可調(diào)節(jié)的直流電源。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速性能好，轉(zhuǎn)速?gòu)牧愕浇涣麟姍C(jī)的額定轉(zhuǎn)速都能穩(wěn)定平滑地調(diào)節(jié)；調(diào)速效率高，調(diào)速全過程交流電機(jī)的輸出功率和效率都基本保持恒定，調(diào)速不會(huì)導(dǎo)致電機(jī)的功率和效率降低；調(diào)速成本低；無過載的可能性，即具有過載自動(dòng)保護(hù)功能，運(yùn)行可靠性高；適應(yīng)惡劣環(huán)境；所述無級(jí)調(diào)速雙轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種工作狀態(tài)并可相互轉(zhuǎn)換。
【IPC分類】H02K16-00, H02K7-20
【公開號(hào)】CN104600928
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510082704
【發(fā)明人】吳積善
【申請(qǐng)人】吳積善
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月16日