[实用新型]一种无刷单馈双机械端口电机

说明书

技术领域

本实用新型属于交流电机及其控制技术领域，具体涉及一种双转子无电刷单馈电的双机械端口电机。

背景技术

交流电机调速方法包括变极调速和变频调速，除此之外，交流感应电动机还可以变转差调速。变极调速不能连续调速，应用范围有限。变频调速需要使用和电机同容量的变频器，成本高。变转差调速又分为耗能型和回馈型变转差调速，前者调速时的耗能很大，运行效率低，使用范围也有限；后者可以将电机调速时的转差能量回送电源，运行效率高，如串极调速和双馈调速系统。目前双馈调速交流感应电机转子上有一套三相绕组，通过集电环和电刷将转子三相绕组与电能变换器连接，并通过电能变换器与交流电网交换能量，调节电机的转速。

为了消除集电环和电刷之间的磨损和运行的不可靠性，20世纪初，Hunt提出原型自级联电机并于70年代由Broadway等人改进成为的无刷双馈电机；Wallace Alan K于1994年设计一种无刷双馈电机，见Wallace Alan K，ADesign Procedure For the Brushless Doubly-Fed Machine Adjustable SpeedDrive.ICEM，1994，该电机定子上有功率绕组和控制绕组，通过能量变换器调节控制绕组与交流电网之间的能量流动，可以调节电机转速。这种电机只有一个机械端口，原动机不能直接传递能量到负载。

上世纪90年代，瑞典皇家学院Chandur Sadarangani教授等提出一种可用于混合动力拖动的新型电机——有刷单馈双机械端口电机(IET)，与1997年发表了相关论文，见C Sadarangani，INTEGRATED ENERGYTRANSDUCER FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLES，EMD97 1-3September 1997 Conference Publication No.444 IEE 1997。该电机有两个转子，一个转子(内转子)与原动机相联，另一个转子(外转子)与负载相联，原动机可以直接传递机械能到负载，调节电机内转子和定子之间的能量流动，可以调节电机转速，这种电机能量变化灵活多样，而且电能变换器的容量通常也可以不用达到系统总的容量，降低了电能变换器的成本。但这种电机内转子绕组需要通过集电环和电刷引出电流，造成电机运行效率下降、可靠性降低以及经常需要对电刷等部件进行维护等弊端。

实用新型内容

本实用新型提出一种无刷单馈双机械端口电机，省去了有刷单馈双机械端口电机的滑环和和电刷，提高了电机的运行可靠性，减少了维护工作量。

本实用新型的技术方案为：

一种无刷单馈双机械端口电机，由机械部分和电气部分构成。机械部分包括内转子1、外转子2、转速电机定子3、转矩电机定子12、永磁体9和固定比例减速齿轮箱13；外转子2与内转子1、转速电机定子3和转矩电机定子12通过轴承转动连接，内转子1与外转子2和转速电机定子3通过轴承转动连接；转速电机内转子1的外表面贴装永磁体9，固定比例减速齿轮箱13安放在外转子2上，并位于转速电机14和转矩电机15之间；

电气部分包括转速电机定子绕组6、转速电机外转子绕组，转矩电机定子绕组11、转矩电机转子绕组10和交-直-交电能变换器4；转速电机外转子绕组包括第一外转子绕组8和第二外转子绕组7，两者反相序级联；

永磁体9与第一外转子绕组8相对应，它们之间的磁场相互耦合；第二外转子绕组7与转速电机定子绕组6对应，它们之间的磁场相互耦合；转矩电机定子绕组11与转矩电机转子绕组10相对应，它们之间的磁场相互耦合；

转速电机定子绕组6与转矩电机定子绕组11通过交-直-交电能变换器4相接。

所述交-直-交电能变换器4包括整流器4-1和逆变器4-2，整流器4-1交流侧与转速电机定子绕组6电气连接，逆变器4-2交流侧与转矩电机定子绕组11电气连接，整流器和逆变器的直流侧电气连接。

所述整流器4-1和逆变器4-2之间并联直流电源，所述直流电源为蓄电池、超级电容和直流电网中的一种。

本实用新型的技术效果体现为：本实用新型将永磁体贴于内转子外表面，且只有一套，外转子上有两套绕组反相序级联。电能通过磁场从外转子绕组感应到定子绕组上，储存到直流电源当中。当负载转矩变化时，转矩电机可以从直流电源中吸取能量以平衡负载转矩。本实用新型取代了有刷单馈双机械端口电机的滑环和电刷，提高了电机的运行可靠性，减少了维护工作量。

附图说明