[发明专利]四象限运行电磁离合器及其运行控制方法

说明书

本发明公开了一种四象限运行电磁离合器及其运行控制方法，包括基座、内转子、电励磁外转子；内转子为永磁内转子或电励磁内转子；电励磁外转子包括外转子轴、外转子铁芯、外转子绕组、外转子机壳和外转子侧隔离供电电路；外转子机壳一端套设在内转子轴外周，另一端套设在外转子轴上；外转子绕组绕制在外转子铁芯中；外转子侧隔离供电电路包括一次侧整流输入电路AC1‑DC1、一次侧逆变电路DC1‑AC2、无线交流传输磁路AC2‑AC3、二次侧整流电路AC3‑DC2和外转子控制器电路DC2‑AC4。既可以交直流输入也可以施加交流或直流励磁，可实现离合器同步或异步调速模式，根据不同条件和需求采用相应工作状态，应用范围广，允许较大对中误差，能有效提高效率。

技术领域

本发明涉及电机控制、电力电子变压器和电磁传动领域，特别是一种四象限运行电磁离合器及其运行控制方法。

背景技术

现有离合器等电气传动设备，其扭矩传递方式多为物理性机械连接，设备所能容忍误差较小，由于物理性连接，使得系统振动较大，启动特性差，缺乏过载保护能力，由此使得设备应用范围受到限制，环境适应性能力较差。非接触型电磁离合器由于高效节能，绿色环保等诸多优点，受到研究人员广泛研究。

随着功率碳化硅等电力电子技术在近几十年的快速发展，高频电力电子变压器在近十几年受到广泛关注。与之同时，无线电能传输飞速发展，非接触电能传输得到大量的研究，效率也越来越高。

本发明结合上述电磁、电力电子和无线能量传输的原理，提出了一种对离合器内外转子灵活输入并施加励磁的供电及控制系统，并可以实现简单的物理维护。

在工业控制领域，电磁调速是一种可以与变频调速媲美的调速节能方式，在不改变原动机转速的情况下，调节负载转速，实现调速节能。目前，有如下几种主要的电磁调速方案：

1、申请人于2015年3月申请的申请号为201510135372.X，其发明名称为“一种外转子调节型涡流调速器”，该专利申请代表的永磁加导体盘调速机构，为转差消耗型，效率较低，特别是高转差时效率很低。

2、申请人于2015年5月申请的申请号为201510230697.6，其发明名称为“一种内转子冷却型大功率涡流调速器”，该专利申请代表的永磁加绕组盘调速机构，利用滑环机构实现能量反馈，但是滑环属于故障比较高的设备，往往避免使用。

3、申请人于2017年8月申请的申请号为201710695156.X，其发明名称为“一种差动行星齿轮复合四象限电机调速系统”，该专利申请代表的利用差速行星齿轮机构，但是差速行星齿轮结构仍然相对复杂。

本专利拟克服上述所存在的技术问题，在同一套电磁机构上实现能量反馈型调速功能。同时，在某些场合，需要短期的超速运行，恒功率或恒转矩运行等要求，本发明均能在同一套机构上实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种四象限运行电磁离合器及其运行控制方法，该四象限运行电磁离合器及其运行控制方法既可以交直流输入也可以施加交流或直流励磁，可实现离合器同步或异步调速模式，根据不同条件和需求采用相应工作状态，应用范围广，允许较大对中误差，能有效提高效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种四象限运行电磁离合器，包括基座、内转子、电励磁外转子和气隙。

内转子包含同轴设置的内转子轴和内转子铁芯；内转子轴通过轴承安装于基座上，内转子铁芯能随内转子轴进行转动。

电励磁外转子包括外转子轴、外转子铁芯、外转子绕组、外转子机壳和外转子侧隔离供电电路。

外转子轴与内转子轴同轴设置。

外转子铁芯同轴设置在内转子铁芯的外周，外转子铁芯与内转子铁芯之间形成所述气隙。