【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于对转电机领域，更具体地，涉及一种双转子对转电机。
技术介绍
1、对转电机具有单输入的电端口和两个独立输出的机械端口，可应用于对转螺旋将推进系统中，而对转螺旋桨是保证水下航行器平稳推进、飞机稳定飞行的关键部件，在海洋勘探和航空航天领域应用广泛。对转电机驱动系统具有结构紧凑、体积小、重量轻等优点，更具发展潜力，近年来国内外研究者们也给予了对转电机越来越多的关注。
2、目前开发的对转电机主要有两种类型：定、转子对转电机和单定子双转子对转电机。定、转子对转电机将定子通过轴承固定在机壳上，定子和转子都可以相对机壳转动，旋转方向相反，其定子电源需由电刷和滑环引入，机械结构复杂性增加，系统可靠性降低，严重制约了该类电机的应用和推广；且在负载不对称时难以确保定、转子的速度相同，如果用在对转螺旋桨系统中将会严重影响推进效率。单定子双转子对转电机通常采用交流永磁形式，由一个定子和两个转子构成，两个转子在机械上独立，定子绕组经过特殊设计能够产生两个异向旋转的磁场，由一台逆变器控制，实现双转子的异向旋转。这类电机无需电刷、换向器等装置，维护方便、运行更可靠。相较于定、转子对转电机，无刷化的单定子双转子永磁对转电机具备更高的应用和推广价值。
3、在申请公布号为cn111817459a的专利文件中，公开了单定子双转子轴向磁通混合定子永磁对转电机，如图1所示，包括盘式定子i10，定子绕组i11，隔磁板i13，隔磁弧板i14，盘式转子i20，转子凸极i21，第一高矫顽力永磁体i30，低矫顽力永磁体i40，调磁绕组i41。其
4、在申请公布号为cn111817463a的专利文件中，公开了单定子双转子轴向磁通混合永磁对转电机，如图2所示，包括盘式定子ii10，第一盘式转子ii20，第二盘式转子ii30，第二高矫顽力永磁体ii31，低矫顽力永磁体ii32。其中，定子盘上绕制三相交错的环形绕组，则定子一侧为正序绕组，另一侧为负序绕组；当两套绕组内通入相同的三相电流后，在两侧气隙处产生反向旋转的电枢磁场，从而使两侧转子反向旋转。其特定的绕制方式使得定子绕组安装固定难度增加，制造成本增大，并且定子绕组端较长，铜耗增大，不利于电机效率的提升。
5、总的来说，目前的无刷化的单定子双转子永磁对转电机仍然存在设计结构复杂、加工难度大、控制成本高的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种双转子对转电机，其目的在于，解决现有的单定子双转子对转电机结构复杂、加工难度大、控制成本高的问题。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种双转子对转电机，包括：沿径向由内向外依次设置的第一转子、定子和第二转子；
3、定子包括：由无轭定子齿构成的定子铁心，以及集中绕制在无轭定子齿上的绕组；
4、第一转子包括：第一转子铁心，以及设置于第一转子铁心外表面的第一转子磁钢；
5、第二转子包括：第二转子铁心，以及设置于第二转子铁心内表面的第二转子磁钢；
6、第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2分别与绕组磁动势中两个转向相反的谐波的阶次相等。
7、进一步地，第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2满足：
8、
9、
10、其中，gcd()表示最大公约数，z表示定子槽数。
11、进一步地，p1<p2。
12、按照本专利技术的又一个方面，提供了一种对转螺旋桨推进系统，包括本专利技术提供的上述双转子对转电机。
13、按照本专利技术的又一个方面，提供了一种双转子对转电机，包括：沿轴向依次设置的第一转子、定子和第二转子；
14、定子包括：由无轭定子齿构成的定子铁心，以及集中绕制在无轭定子齿上的绕组；
15、第一转子包括：第一转子铁心，以及第一转子磁钢；第一转子磁钢设置于第一转子铁心朝向定子的一面；
16、第二转子包括：第二转子铁心，以及第二转子磁钢；第二转子磁钢设置于第二转子铁心朝向定子的一面；
17、第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2分别与绕组磁动势中两个转向相反的谐波的阶次相等。
18、进一步地，第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2满足：
19、
20、
21、其中，gcd()表示最大公约数，z表示定子槽数。
22、按照本专利技术的又一个方面，提供了一种对转螺旋桨推进系统，包括本专利技术提供的上述双转子对转电机。
23、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，由一个定子和两个转子构成对转电机，只需一套集中绕制的三相绕组，两个转子的磁钢极对数不同，且分别与电枢绕组的两个转向相反的磁动势谐波阶次相对应，从而该对转电机可视为两个槽数相同而极数不同的电机的组合。工作时，两个转子将分别产生相应极对数的永磁磁场，与各自对应阶次的电枢磁场作用，产生方向相反的转矩，从而实现双转子的异向旋转的效果。与现有技术相比，本专利技术能够取得以下有益效果：
24、(1)本专利技术通过对转子磁钢极对数的特殊设计，充分利用了绕组磁动势谐波，仅需一套集中绕制的三相绕组即可实现双转子对转的效果，绕组端部短、电机效率高，同时，定子铁心采用无轭分块的结构，能够有效降低电机重量，提高电机转矩密度。整个电机整体结构简单可靠，设计和制造成本低，同时，控制成本较低。
25、(2)本专利技术仅依据定子的槽数和绕组磁动势谐波即可实现两个转子的设计，可适用于不同体积、槽极配合、磁通流向的永磁同步电机，并且，可以同时适用于径向磁通电机和轴向磁通电机，适用范围广。
26、(3)由于两个转子的磁钢极对数不同，转速也不同，因而存在转速差；在本专利技术的优选方案中，设置两个转子的磁钢极对数与定子槽数z满足(p为转子的磁钢极对数)，由此能够控制两个转子的极对数与定子槽数接近，从而避免因两个转子间磁钢极对数差异较大而增加电机永磁体的制造和安装成本，同时，对绕组磁动势的fft频谱分析可知，由此确定的转子磁钢极对数分别对应绕组磁动势中幅值较大的两个谐波阶次，从而可以提高转子绕组磁动势谐波的利用率，进一步提高电机效率。
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1.一种双转子对转电机，其特征在于，包括：沿径向由内向外依次设置的第一转子、定子和第二转子；
2.如权利要求1所述的双转子对转电机，其特征在于，所述第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2满足：
3.如权利要求1或2所述的双转子电机，其特征在于，p1<p2。
4.一种对转螺旋桨推进系统，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的双转子对转电机。
5.一种双转子对转电机，其特征在于，包括：沿轴向依次设置的第一转子、定子和第二转子；
6.如权利要求5所述的双转子对转电机，其特征在于，所述第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2满足：
7.一种对转螺旋桨推进系统，其特征在于，包括权利要求5或6所述的双转子对转电机。
【技术特征摘要】
1.一种双转子对转电机，其特征在于，包括：沿径向由内向外依次设置的第一转子、定子和第二转子；
2.如权利要求1所述的双转子对转电机，其特征在于，所述第一转子的磁钢极对数p1、第二转子的磁钢极对数p2满足：
3.如权利要求1或2所述的双转子电机，其特征在于，p1<p2。
4.一种对转螺旋桨推进系统，其特征在于，包括权...
【专利技术属性】
技术研发人员：方海洋，闻莘杰，李大伟，曲荣海，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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