一种对转双转子无刷直流电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种对转双转子无刷直流电机。


背景技术：

2.现有的电机，一般是由一个定子和一个转子组成。对转双转子电机也已发明，可以用一个定子驱动两个转子，但现有的对转双转子电机采用里外两层绕组，铁芯的厚度较厚，重量较重，控制也较为复杂。


技术实现要素：

3.本发明为了解决上述技术问题，提供了一种对转双转子无刷直流电机，其能够用一个定子同时驱动上下两个转子，在减轻重量和节省成本的同时，结构简单，易于控制。
4.本发明采用以下技术方案予以实现：
5.本发明提出了，一种对转双转子无刷直流电机，包括驱动机构和同步机构。驱动机构包括一个定子和上下对称设置的两个转子，每个转子由转子圆盘(6)和永磁体(7)组成，六个永磁体组成一个基本单元，上下两个转子共有12个永磁体；两个转子之间设有定子，定子绕组上下各有与两个转子对应的四个电磁极，一共有8个电磁极。
6.面对同一转子的四个电磁极的基波磁势相差90
°
电角度。
7.当以独立的铁芯出现时，四个电磁绕组的其中两个径向放置，另外两个轴向放置，径向放置的电磁绕组和轴向放置的电磁绕组交替相邻。径向放置的电磁绕组的两极驱动同一个转子，轴向放置的两个电磁绕组一极驱动上转子，另一极驱动下转子。
8.当采用一体的铁芯时，线圈的缠绕方向与采用独立的铁芯时相同。
9.作为优选，当需要更大的极对数时，按上下各4个电磁极对应上下各6个永磁体的比例同步增加。当有特别要求需要减少永磁体数量时时，每个转子的永磁体数量至少应该是大于对应电磁极数的偶数。
10.作为优选，所述同步机构包括两个联动齿轮(2)和至少一个同步齿轮(3)，一个联动齿轮(2)与上方的转子同轴连接，另一个联动齿轮(2)与下方的转子同轴连接，所述联动齿轮(2)通过轴承套设在纵向设置的纵轴(1)上，所述同步齿轮(3)位于两个联动齿轮(2)之间且与两个联动齿轮(2)啮合，所述同步齿轮(3)通过轴承套设在横向设置的横轴(4)上。联动齿轮的一端通过轴承与联动机构的外壳(9)固定，另一端通过一个轴承与纵轴固定。
11.作为优选，所述定子安装在同步机构的外部。
12.作为优选，上下两个转子的轴线位于同一直线。
13.本发明的有益效果是：(1)能够通过上下两个转子相对反向转动驱动两个旋翼相对反向转动，通过一个同步机构使上转子、下转子等速对转，只使用一个定子，减轻了重量，节省了成本，结构简单，易于控制。(2)非常适合应用于多旋翼飞机，可代替普通无刷直流电机，只需一个对转双转子无刷直流电机即可同时驱动两个螺旋桨，可在同等转速下得到更大的推力，或以较低的转速达到同等的推力，从而使多旋翼飞机有更长的续航时间或更大
的载重能力。(3)可用于构建基于电驱动的共轴双旋翼直升飞机，相对于现有纯机械结构的共轴双旋翼直升飞机，利用对转双转子无刷直流电机驱动的共轴双旋翼直升飞机结构更简洁，控制也更简单，由此可将直升飞机带入一个电驱动的混合动力时代。
附图说明
14.图1是本发明的系统结构全图示意图；
15.图2是转子的结构示意图；
16.图3是一个周期内定子和转子的磁势变化图；
17.图4是同步机构的整体结构示意图；
18.图中：1、纵轴，2、联动齿轮，3、同步齿轮，4、横轴，5、定子绕组，6、转子圆盘，7、永磁体，8、轴承，9、同步机构外壳。
具体实施方式
19.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
20.实施例：本实施例的对转双转子无刷直流电机，如图1、图2、图3、图4所示，包括上下对称设置的两个转子，两个转子的轴线位于同一直线，两个转子之间设有用于驱动两个转子相对反方向转动的定子，两个转子之间还设有同步机构，两个转子通过同步机构连接，同步机构用于使两个转子能够同步反方向同速对转。
21.图1显示了对转双转子电机的整体结构。
22.驱动机构包括一个定子和上下对称设置的两个转子，每个转子由转子圆盘(6)和永磁体(7)组成，六个永磁体组成一个基本单元，上下两个转子共有12个永磁体。
23.图2显示了转子的结构，转子仅由转子圆盘和永磁体组成。
24.两个转子之间设有定子，定子绕组上下各有与两个转子对应的四个电磁极，一共有8个电磁极。
25.面对同一转子的四个电磁极的基波磁势相差90
°
电角度。
26.图3显示了一个基本单元组成的定子绕组和转子永磁体在一个旋转周期内相互作用的基波磁势变化图，每一组代表8分之一周期内的情况，在图中，全部n极和s极互相交换不影响工作效率，左侧和右侧交换不影响工作效率，上部和下部交换不影响工作效率。
27.由于面对同一转子的四个电磁极的基波磁势相差90
°
电角度，为了实现这个目标，定子线圈必须采用一种特定的绕制方式，从图3中可以看到，如果采用独立的铁芯，定子中必须既要有铁芯轴向放置的绕组，也要有铁芯径向放置的绕组。
28.当以独立的铁芯出现时，四个电磁绕组的其中两个径向放置，另外两个轴向放置，径向放置的电磁绕组和轴向放置的电磁绕组交替相邻。径向放置的电磁绕组的两极驱动同一个转子，轴向放置的两个电磁绕组一极驱动上转子，另一极驱动下转子。
29.图3中独立的铁芯只是为了显示工作原理，当采用一体的铁芯时，线圈的缠绕方向与采用独立的铁芯时相同。
30.每个转子的6个永磁体和面对每个转子的四个电磁极，构成了电磁驱动的基本单元，两个转子一共需要12个永磁体，定子一共需要8个电磁极，来驱动上下两个转子。
31.作为优选，当需要更大的极对数时，按上下各4个电磁极对应上下各6个永磁体的
比例同步增加。当有特别要求需要减少永磁体数量时，每个转子的永磁体数量至少应该是大于对应电磁极数的偶数。
32.作为优选，所述同步机构包括两个联动齿轮(2)和至少一个同步齿轮(3)，一个联动齿轮(2)与上方的转子同轴连接，另一个联动齿轮(2)与下方的转子同轴连接，所述联动齿轮(2)通过轴承套设在纵向设置的纵轴(1)上，所述同步齿轮(3)位于两个联动齿轮(2)之间且与两个联动齿轮(2)啮合，所述同步齿轮(3)通过轴承套设在横向设置的横轴(4)上。联动齿轮的一端通过轴承与联动机构的外壳(9)固定，另一端通过一个轴承与纵轴固定。
33.作为优选，所述定子安装在同步机构的外部。
34.作为优选，上下两个转子的轴线位于同一直线。


技术特征：
1.一种对转双转子无刷直流电机，包括驱动机构和同步机构。其特征在于，驱动机构包括一个定子和上下对称设置的两个转子，每个转子由转子圆盘(6)和永磁体(7)组成，六个永磁体组成一个基本单元；两个转子之间设有定子，定子绕组上下各有与两个转子对应的四个电磁极，面对同一转子的四个电磁极的基波磁势相差90
°
电角度。2.根据权利要求1所述的对转双转子无刷直流电机，其特征在于，当定子以独立的电磁绕组出现时，四个电磁绕组的其中两个径向放置，另外两个轴向放置，径向放置的电磁绕组和轴向放置的电磁绕组交替相邻。径向放置的电磁绕组的两极驱动同一个转子，轴向放置的两个电磁绕组一极驱动上转子，另一极驱动下转子。3.根据权利要求1和2所述的对转双转子无刷直流电机，其特征在于，当采用一体的铁芯时，线圈的绕法与采用独立铁芯时的线圈绕法相同。4.根据权利要求1和2所述的对转双转子无刷直流电机，其特征在于，当需要较高的极对数时，按每个转子六个永磁体对应每个定子的四个电磁极的配置等比例放大，上下两个转子的永磁体数量相等；当有特殊要求时，每个转子的永磁体数目应为大于与转子对应的电磁极数的偶数。5.根据权利要求1所述的对转双转子无刷直流电机，其特征在于，所述同步机构包括两个联动齿轮(2)和至少一个同步齿轮(3)，一个联动齿轮(2)与上方的转子同轴连接，另一个联动齿轮(2)与下方的转子同轴连接，所述联动齿轮(2)通过轴承套设在纵向设置的纵轴(1)上，所述同步齿轮(3)位于两个联动齿轮(2)之间且与两个联动齿轮(2)啮合，所述同步齿轮(3)通过轴承套设在横向设置的横轴(4)上。联动齿轮的一端通过轴承与联动机构的外壳(9)固定，另一端通过一个轴承与纵轴固定。6.根据权利要求1所述的对转双转子无刷直流电机，其特征在于，所述定子安装在同步机构的外部。7.根据权利要求1和5所述的对转双转子无刷直流电机，其特征在于，两个转子的轴线位于同一直线。

技术总结
本发明公开了一种对转双转子无刷直流电机，其特征在于，一种驱动机构的基本单元，该单元包括四个电磁绕组共八个电磁极、上转子的六个永磁体和下转子的六个永磁体一共十二个永磁体组成驱动机构的一个基本单元。当采用独立的铁芯时，四个电磁绕组中的其中两个铁芯径向放置，另外两个铁芯轴向放置。径向放置的电磁绕组的两极驱动同一个转子，轴向放置的两个电磁绕组一极驱动上转子，另一极驱动下转子。本发明只需使用一个定子来驱动上下两个转子，减轻了重量，节省了成本，结构简单，易于控制。易于控制。易于控制。


技术研发人员：虞一扬
受保护的技术使用者：贯月航空技术（杭州）有限公司
技术研发日：2020.12.05
技术公布日：2022/6/10