CN113922612A - 一种双转子电机 - Google Patents

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金万兵
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Abstract

本发明涉及一种双转子电机，包括内外转子电机公用的第五定子铁芯(17、22)、内转子结构和外转子结构，所述的内转子结构和外转子机构独立运行，所述的第五定子铁芯(17、22)内侧设有与内转子结构对应的内侧机构，所述的第五定子铁芯(17、22)外侧设有与外转子结构对应的外侧机构。与现有技术相比，本发明具有实现成本低、适用范围广、性能更为卓越等优点。

Description

一种双转子电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种双转子电机。
背景技术
如图1所示，现有的内转子混合式步进电机结构，包括第一内转子步进电机定子铁芯1、定子铁芯槽内的第一定子绕组(未画出)、轴向错开一定角度叠压的第一内转子步进电机转子铁芯2和第二内转子步进电机转子铁芯3、以及内转子步进电机转子铁芯中间的第一磁钢4(虚线圆环部分)；如图2所示，现有的外转子混合式步进电机结构，包括第二外转子步进电机定子铁芯5、定子铁芯槽内的第二定子绕组(未画出)、轴向错开一定角度叠压的第三步进电机转子铁芯6和第四步进电机转子铁芯7、以及转子铁芯中间的第二磁钢8(虚线圆环部分)。
如图3所示，现有内转子无刷电机的结构，包括第三无刷内转子电机定子铁芯9、定子铁芯槽内的第三定子绕组(未画出)、无刷内转子电机转子磁环或磁瓦10、第五无刷内转子电机转子铁芯11、无刷内转子电机转轴12；如图4所示，现有外转子无刷电机的结构，包括无刷外转子电机转子轭铁13、无刷外转子电机转子磁环或磁瓦14、第四无刷外转子电机定子铁芯15、定子铁芯槽内的第四定子绕组(未画出)。
但是上述内转子或者外转子电机适用范围较窄，特别是轴向多层运动的应用场合，无法适用，因此如何将内转子和外转子进行结合，从而来减小电机的轴向尺寸，使其适用于轴向多层运动的应用场合，成为需要解决的技术问题。
同时步进电机响应快，无刷电机速度高，因此如何来兼顾步进电机和无刷电机的优点，也成为需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现成本低、适用范围广、性能更为卓越的双转子电机。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种双转子电机，包括内外转子电机公用的第五定子铁芯(17、22)、内转子结构和外转子结构，所述的内转子结构和外转子机构独立运行，所述的第五定子铁芯(17、22)内侧设有与内转子结构对应的内侧机构，所述的第五定子铁芯(17、22)外侧设有与外转子结构对应的外侧机构。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦(18)和两相无刷电机的内转子铁芯(19)，所述的外转子结构为两相混合式步进电机的外转子铁芯(16)；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相混合式步进电机的外转子铁芯(16)对应的外转子混合式步进电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦(18)对应的内转子无刷电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括两相混合式步进电机的内转子铁芯(23)，所述的外转子结构包括两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦(21)和两相外转子无刷电机的转子轭铁(20)；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦(21)对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相混合式步进电机的内转子铁芯(23)对应的内转子混合式步进电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和三相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为两相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和两相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为三相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和三相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为三相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括三相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和两相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括两相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和三相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构包括三相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和三相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
作为优选的技术方案，所述的内转子结构和外转子结构分别独立成两个电机，两个电机中其中一个为混合式步进电机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)实现成本低，内外双转子混合式步进电机公用一个定子铁芯，相比于现有电机，大大节省了电机的制造成本；
2)适用范围广，内外双转子混合式步进电机是在径向尺寸上的延伸，电机的轴向尺寸变短，适合于轴向尺寸受限，轴向多层运动的应用场合；
3)性能更为卓越，内外双转子电机，其中一个是无刷电机，一个是混合式步进电机；其中步进电机响应快，无刷电机速度高，本发明双转子电机兼顾了步进电机和无刷电机的优点。
附图说明
图1为现有内转子混合式步进电机结构示意图；
图2为现有外转子混合式步进电机结构示意图；
图3为现有内转子无刷电机的结构示意图；
图4为现有外转子无刷电机的结构示意图；
图5为本发明实施例1的结构示意图；
图6为本发明实施例2的结构示意图；
图7为本发明实施例3的结构示意图；
图8为本发明实施例4的结构示意图；
图9为本发明实施例5的结构示意图；
图10为本发明实施例6的结构示意图；
图11为本发明实施例7的结构示意图；
图12为本发明实施例8的结构示意图；
其中1为第一步进电机定子铁芯、2为第一步进电机转子铁芯、3为第二步进电机转子铁芯、4为第一磁钢、5为第二步进电机定子铁芯、6为第三步进电机转子铁芯、7为第四步进电机转子铁芯、8为第二磁钢
9为第三无刷内转子电机定子铁芯、10为无刷内转子电机转子磁环或磁瓦、11为第五无刷内转子电机转子铁芯、12为无刷内转子电机转轴、13为无刷外转子电机转子轭铁、14为无刷外转子电机转子磁环或磁瓦、15为第四无刷外转子电机定子铁芯；
16为两相混合式步进电机的外转子铁芯，17、22为第五定子铁芯，18为两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦，19为两相无刷电机的内转子铁芯，20为两相外转子无刷电机的转子轭铁，21为两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦，23为两相混合式步进电机的内转子铁芯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
如图5所示，一种双转子电机，包括内外转子电机公用的第五定子铁芯17、22、内转子结构和外转子结构，所述的内转子结构和外转子机构独立运行，所述的第五定子铁芯17、22内侧设有与内转子结构对应的内侧机构，所述的第五定子铁芯17、22外侧设有与外转子结构对应的外侧机构。
该实施例的电机是外转子为两相混合式步进电机，内转子为两相无刷电机；
所述的内转子结构包括两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦18和两相无刷电机的内转子铁芯19，所述的外转子结构为两相混合式步进电机的外转子铁芯16；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与两相混合式步进电机的外转子铁芯16对应的外转子混合式步进电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦18对应的内转子无刷电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
实施例2
如图6所示，该实施例的电机是外转子为两相无刷电机，内转子为两相混合式步进电机；
所述的内转子结构包括两相混合式步进电机的内转子铁芯23，所述的外转子结构包括两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦21和两相外转子无刷电机的转子轭铁20；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦21对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与两相混合式步进电机的内转子铁芯23对应的内转子混合式步进电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
实施例3
如图7所示，该实施例的电机是外转子为两相混合式步进电机，内转子为三相无刷电机；
所述的内转子结构包括三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和三相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为两相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与两相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
实施例4
如图8所示，该实施例的电机是外转子为三相混合式步进电机，内转子为两相无刷电机；
所述的内转子结构包括两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和两相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为三相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与三相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
实施例5
如图9所示，该实施例的电机是外转子为三相混合式步进电机，内转子为三相无刷电机；
所述的内转子结构包括三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和三相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为三相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与三相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
实施例6
如图10所示，该实施例的电机是外转子为两相无刷电机，内转子为三相混合式步进电机；
所述的内转子结构包括三相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和两相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与三相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
实施例7
如图11所示，该实施例的电机是外转子为三相无刷电机，内转子为两相混合式步进电机；
所述的内转子结构包括两相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和三相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与两相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
实施例8
如图12所示，该实施例的电机是外转子为三相无刷电机，内转子为三相混合式步进电机；其中所述的内转子结构包括三相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和三相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯17的外侧机构为与三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；所述的第五定子铁芯17的内侧机构为与三相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
本发明的原理如下：
本发明在现有内外转子混合式步进电机和无刷电机结构的基础上，分为内转子和外转子，内转子和外转子独立运行。中间是公用的定子铁芯，定子铁芯内侧是内转子电机的槽和极齿，定子铁芯外侧是外转子电机的槽和极齿。
内外转子分别独立成两个电机。内转子和外转子电机中，其中必须要有一个电机为混合式步进电机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双转子电机，其特征在于，包括内外转子电机公用的第五定子铁芯(17、22)、内转子结构和外转子结构，所述的内转子结构和外转子机构独立运行，所述的第五定子铁芯(17、22)内侧设有与内转子结构对应的内侧机构，所述的第五定子铁芯(17、22)外侧设有与外转子结构对应的外侧机构。
2.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦(18)和两相无刷电机的内转子铁芯(19)，所述的外转子结构为两相混合式步进电机的外转子铁芯(16)；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相混合式步进电机的外转子铁芯(16)对应的外转子混合式步进电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦(18)对应的内转子无刷电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
3.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括两相混合式步进电机的内转子铁芯(23)，所述的外转子结构包括两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦(21)和两相外转子无刷电机的转子轭铁(20)；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦(21)对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相混合式步进电机的内转子铁芯(23)对应的内转子混合式步进电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
4.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和三相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为两相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
5.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和两相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为三相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
6.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦和三相无刷电机的内转子铁芯，所述的外转子结构为三相混合式步进电机的外转子铁芯；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相混合式步进电机的外转子铁芯对应的外转子混合式步进电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相无刷电机的内转子磁环或磁瓦对应的内转子无刷电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
7.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括三相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和两相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与两相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4和B1～B4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
8.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括两相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和三相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的三相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与两相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的两相极齿a1～a4和b1～b4。
9.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构包括三相混合式步进电机的内转子铁芯，所述的外转子结构包括三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦和三相外转子无刷电机的转子轭铁；
所述的第五定子铁芯(17)的外侧机构为与三相外转子无刷电机的磁环或磁瓦对应的外转子无刷电机的两相极齿A1～A4、B1～B4和C1～C4；
所述的第五定子铁芯(17)的内侧机构为与三相混合式步进电机的内转子铁芯对应的内转子混合式步进电机的三相极齿a1～a4、b1～b4和c1～c4。
10.根据权利要求1所述的一种双转子电机，其特征在于，所述的内转子结构和外转子结构分别独立成两个电机，两个电机中其中一个为混合式步进电机。
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