[发明专利]轴向磁场双转子交流电机

说明书

轴向磁场双转子交流电机，涉及电机领域。本发明是为了解决传统的电机不适合要求两个转子转速不相同的场合的问题。本发明所述的轴向磁场双转子交流电机，利用一个电机定子产生两个转向相反、转速不同的磁动势，两个磁动势分别与两个转子磁场相互作用，使两个转子分别沿不同方向、以不同速度旋转，以达到适合两个转子转速不相同场合的目的。本发明可以提高双转子电机的效率与功率密度，简化了推进系统的结构，电机的结构简单、制造成本低、可靠性高。本发明适用于转螺旋桨推进系统中，尤其适合作为水下航行器推进用异向旋转双机械口永磁同步电机使用。

技术领域

本发明属于电机领域。

背景技术

水下航行器推进系统主要采用对转螺旋桨，该结构能使得两个螺旋桨在产生水下航行器前行推动力的同时，互相抵消圆周方向产生的旋转力矩，从而有效避免了水下航行器的侧滚现象，保证了航行器的前进姿态，提高了系统的运行效率，驱动方式多采用“常规电机+行星齿轮”，但是，行星齿轮结构使整个系统的可靠性和效率都比较低。

传统的双转子永磁电机是由内转子、外转子和中间共用定子而组成的交流电机，其基本结构及一对极下横截面示意图如图8和图9所示。电机的中间定子通过定子紧固件固定，而内/外转子根据同向旋转和异向旋转选用不同的定位方式。异向旋转双转子永磁电机运行于水下航行器对转螺旋桨推进系统中，能够简化推进系统的结构、减小体积、降低重量和成本、而且没有电刷滑环，运行更加安全可靠。但该电机存在内外转子结构不对称、电磁设计困难、双转子转矩输出不平衡、内外转子和定子散热困难等缺点，因此，它不适合水下航行器等封闭环境内使用，也不适合要求两个转子转速不相同的场合。

发明内容

本发明是为了解决传统的电机不适合要求两个转子转速不相同的场合的问题，现提供轴向磁场双转子交流电机。

轴向磁场双转子交流电机包括六种结构：

第一种结构的轴向磁场双转子交流电机，包括两个转子和一个定子，两个转子和定子同轴设置、且定子位于两个转子之间，定子与两个转子之间均留有气隙，

转子包括金属基盘和多个永磁体，永磁体的表面为扇形或梯形，多个永磁体沿环形均匀排布并固定在金属基盘表面、且永磁体的窄边朝向金属基盘的圆心，永磁体充磁方向为轴向、且相邻的两个永磁体磁极方向相反，

定子包括圆环形的定子铁心，定子铁心的两侧面分别开有Q个沿圆环周向均匀排布的径向通槽、且两侧面上的径向通槽一一正对，相互正对的两个径向通槽内共同缠绕有一个环形的线圈、且线圈的两个有效边分别嵌入在所述两个径向通槽内，线圈连接形成m相对称的定子绕组，

两个转子的永磁体极对数P₁和P₂分别满足如下关系：

P₁＝(2mkq+1)P

P₂＝(2mkq-1)P

定子绕组基波磁动势极对数P和Q之间满足如下关系：

Q＝2mqP

上述公式中，q为每极定子绕组基波磁动势所对应的每相槽数、k为正整数。

第二种结构的轴向磁场双转子交流电机，包括两个转子和一个定子，两个转子和定子同轴设置、且定子位于两个转子之间，定子与两个转子之间均留有气隙，

转子包括金属基盘和多个永磁体，永磁体的表面为扇形或梯形，多个永磁体沿环形均匀排布并固定在金属基盘表面、且永磁体的窄边朝向金属基盘的圆心，永磁体充磁方向为轴向、且相邻的两个永磁体磁极方向相反，