[實用新型]一種無刷單饋雙機械端口電機

無效

• 申請號: 200820193573.0
• 申請日: 2008-12-09
• 公開（公告）號: CN201323514Y
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 陳驍;黃聲華;萬山明;龐珽
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K16/02
• 分類號: H02K16/02;H02K1/06;H02K1/27;H02K7/116;H02K11/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本實用新型屬于交流電機及其控制技術領域，具體涉及一種雙轉子無電刷單饋電的雙機械端口電機。

背景技術

交流電機調速方法包括變極調速和變頻調速，除此之外，交流感應電動機還可以變轉差調速。變極調速不能連續調速，應用范圍有限。變頻調速需要使用和電機同容量的變頻器，成本高。變轉差調速又分為耗能型和回饋型變轉差調速，前者調速時的耗能很大，運行效率低，使用范圍也有限；后者可以將電機調速時的轉差能量回送電源，運行效率高，如串極調速和雙饋調速系統。目前雙饋調速交流感應電機轉子上有一套三相繞組，通過集電環和電刷將轉子三相繞組與電能變換器連接，并通過電能變換器與交流電網交換能量，調節電機的轉速。

為了消除集電環和電刷之間的磨損和運行的不可靠性，20世紀初，Hunt提出原型自級聯電機并于70年代由Broadway等人改進成為的無刷雙饋電機；Wallace?Alan?K于1994年設計一種無刷雙饋電機，見Wallace?Alan?K，ADesign?Procedure?For?the?Brushless?Doubly-Fed?Machine?Adjustable?SpeedDrive.ICEM，1994，該電機定子上有功率繞組和控制繞組，通過能量變換器調節控制繞組與交流電網之間的能量流動，可以調節電機轉速。這種電機只有一個機械端口，原動機不能直接傳遞能量到負載。

上世紀90年代，瑞典皇家學院Chandur?Sadarangani教授等提出一種可用于混合動力拖動的新型電機——有刷單饋雙機械端口電機(IET)，與1997年發表了相關論文，見C?Sadarangani，INTEGRATED?ENERGYTRANSDUCER?FOR?HYBRID?ELECTRIC?VEHICLES，EMD97?1-3September?1997?Conference?Publication?No.444?IEE?1997。該電機有兩個轉子，一個轉子(內轉子)與原動機相聯，另一個轉子(外轉子)與負載相聯，原動機可以直接傳遞機械能到負載，調節電機內轉子和定子之間的能量流動，可以調節電機轉速，這種電機能量變化靈活多樣，而且電能變換器的容量通常也可以不用達到系統總的容量，降低了電能變換器的成本。但這種電機內轉子繞組需要通過集電環和電刷引出電流，造成電機運行效率下降、可靠性降低以及經常需要對電刷等部件進行維護等弊端。

實用新型內容

本實用新型提出一種無刷單饋雙機械端口電機，省去了有刷單饋雙機械端口電機的滑環和和電刷，提高了電機的運行可靠性，減少了維護工作量。

本實用新型的技術方案為：

一種無刷單饋雙機械端口電機，由機械部分和電氣部分構成。機械部分包括內轉子1、外轉子2、轉速電機定子3、轉矩電機定子12、永磁體9和固定比例減速齒輪箱13；外轉子2與內轉子1、轉速電機定子3和轉矩電機定子12通過軸承轉動連接，內轉子1與外轉子2和轉速電機定子3通過軸承轉動連接；轉速電機內轉子1的外表面貼裝永磁體9，固定比例減速齒輪箱13安放在外轉子2上，并位于轉速電機14和轉矩電機15之間；

電氣部分包括轉速電機定子繞組6、轉速電機外轉子繞組，轉矩電機定子繞組11、轉矩電機轉子繞組10和交-直-交電能變換器4；轉速電機外轉子繞組包括第一外轉子繞組8和第二外轉子繞組7，兩者反相序級聯；

永磁體9與第一外轉子繞組8相對應，它們之間的磁場相互耦合；第二外轉子繞組7與轉速電機定子繞組6對應，它們之間的磁場相互耦合；轉矩電機定子繞組11與轉矩電機轉子繞組10相對應，它們之間的磁場相互耦合；

轉速電機定子繞組6與轉矩電機定子繞組11通過交-直-交電能變換器4相接。

所述交-直-交電能變換器4包括整流器4-1和逆變器4-2，整流器4-1交流側與轉速電機定子繞組6電氣連接，逆變器4-2交流側與轉矩電機定子繞組11電氣連接，整流器和逆變器的直流側電氣連接。

所述整流器4-1和逆變器4-2之間并聯直流電源，所述直流電源為蓄電池、超級電容和直流電網中的一種。

本實用新型的技術效果體現為：本實用新型將永磁體貼于內轉子外表面，且只有一套，外轉子上有兩套繞組反相序級聯。電能通過磁場從外轉子繞組感應到定子繞組上，儲存到直流電源當中。當負載轉矩變化時，轉矩電機可以從直流電源中吸取能量以平衡負載轉矩。本實用新型取代了有刷單饋雙機械端口電機的滑環和電刷，提高了電機的運行可靠性，減少了維護工作量。

附圖說明