1.一种四象限运行电磁离合器,其特征在于: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;
外转子铁芯外壁面与外转子机壳固定连接,外转子机壳一端通过轴承套设在内转子轴外周,外转子机壳另一端套设在外转子轴上,外转子铁芯能随着外转子轴的转动而转动;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;
无线交流传输磁路AC2-AC3包括能实现无线交流传输的外固定绕组和外转动绕组;
外固定绕组绕制在设置在基座上的外固定磁芯上,外转动绕组绕制在安装在外转子机壳上的外转动磁芯上;外固定磁芯同轴位于外转动磁芯外周,且两者之间具有外气隙;
一次侧逆变电路DC1-AC2具有两路输入端,其中一路输入端与电容C11并联后,直接接入外接直流电源DC;另一路输入端先与电容C11相并联后,再与一次侧整流输入电路AC1-DC1的输出端相连接,一次侧整流输入电路AC1-DC1的输入端外接三相交流电源AC;
一次侧逆变电路DC1-AC2的输出端依次与电感L11和外固定绕组相串联;
二次侧整流电路AC3-DC2的输入端依次与电感L12和外转动绕组相串联;
二次侧整流电路AC3-DC2具有两路输出端,其中一路输出端与电容C14并联后,直接向外转子绕组实现直流输入;另一路输出端先与电容C14并联后,再与外转子控制器电路DC2-AC4的输入端相连接,外转子控制器电路DC2-AC4向外转子绕组实现三相交流输入。
2.根据权利要求1所述的四象限运行电磁离合器,其特征在于:一次侧逆变电路DC1-AC2的输出端先与电容C12相并联后,再依次与电感L11和外固定绕组相串联;二次侧整流电路AC3-DC2的输入端外转动绕组依次与电感L12和电容C13并联。
3.根据权利要求1所述的四象限运行电磁离合器,其特征在于:内转子为永磁内转子。
4.根据权利要求1所述的四象限运行电磁离合器,其特征在于:内转子为电励磁内转子,电励磁内转子还包括内转子绕组和内转子侧隔离供电电路;内转子绕组绕制在内转子铁芯中;
内转子侧隔离供电电路包括一次侧整流输入电路AC5-DC3、一次侧逆变电路DC3-AC6、无线交流传输磁路AC6-AC7、二次侧整流电路AC7-DC4和内转子控制器电路DC4-AC8;
无线交流传输磁路AC6-AC7包括能实现无线交流传输的内固定绕组和内转动绕组;
内固定绕组绕制在设置在基座上的内固定磁芯上,内转动绕组绕制在安装在内转子轴上的内转动磁芯上;内固定磁芯同轴位于内转动磁芯外周,且两者之间具有内气隙;
一次侧逆变电路DC3-AC6具有两路输入端,其中一路输入端与电容C21并联后,直接接入外接直流电源DC;另一路输入端先与电容C21相并联后,再与一次侧整流输入电路AC5-DC3的输出端相连接,一次侧整流输入电路AC5-DC3的输入端外接三相交流电源AC;
一次侧逆变电路DC3-AC6的输出端依次与电感L21和内固定绕组相串联;
二次侧整流电路AC7-DC4的输入端依次与电感L22和内转动绕组相串联;
二次侧整流电路AC7-DC4具有两路输出端,其中一路输出端与电容C24并联后,直接向外转子绕组实现直流输入;另一路输出端先与电容C24并联后,再与内转子控制器电路DC4-AC8的输入端相连接,外转子控制器电路DC4-AC8向内转子绕组实现三相交流输入。
5.一种四象限运行电磁离合器的运行控制方法,其特征在于:内转子为永磁内转子或电励磁内转子;
当内转子为永磁内转子时,能实现如下两种状态的转速调节;
状态A1:外转子绕组输入直流电,此时内转子转速与外转子转速相等,为同步调速模式;
状态A2:外转子绕组输入三相交流电,外转子绕组中产生旋转磁场,此时内转子转速与电励磁外转子转速不等,为异步调速模式;在异步调速过程中,视输出功率的需要,在外转子绕组中加入不同的直轴和交轴电流,实现增磁、弱磁和调转矩功能;视转速的需要,改变三相交流电的频率和通电方向,实现内转子转速大于或小于外转子转速运行;
当内转子为电励磁内转子时,能实现如下五种状态的转速调节;
状态B1:内转子绕组输入直流电,外转子绕组输入直流电,此时内转子转速与外转子转速相等,为同步调速模式;
状态B2:内转子绕组输入直流电,外转子绕组输入三相交流电,此时内转子转速与电励磁外转子转速不等,为异步调速模式;视输出功率的需要,在外转子绕组中加入不同的直轴和交轴电流,实现增磁、弱磁和调转矩功能;视转速的需要,改变外转子绕组中三相交流电的频率和通电方向,实现内转子转速大于或小于外转子转速运行;视输出功率的需要,在内转子绕组中加入不同的直流电流,实现增磁或弱磁功能;
状态B3:内转子绕组输入三相交流电,外转子绕组输入直流电,此时内转子转速与电励磁外转子转速不等,为异步调速模式;视输出功率的需要,在内转子绕组中加入不同的直轴和交轴电流,实现增磁、弱磁和调转矩功能;视转速的需要,改变内转子绕组三相交流电的频率和通电方向,实现内转子转速大于或小于外转子转速运行;视输出功率的需要,在外转子绕组中加入不同的直流电流,实现增磁或弱磁功能;
状态B4:内转子绕组输入三相交流电,外转子绕组也输入三相交流电,且内转子三相交流电与外转子三相交流电同向同频率,此时内转子转速与外转子转速相等,为同步调速模式;此时的同步速度为设定值,不受驱动电机或负载的转速限制;
状态B5:内转子绕组输入三相交流电,外转子绕组也输入三相交流电,且内转子三相交流电与外转子三相交流电不同频率,此时内转子转速与电励磁外转子转速不等,为异步调速模式;视输出功率的需要,在内转子绕组或外转子绕组中加入不同的直轴和交轴电流,实现增磁、弱磁和调转矩功能;视转速的需要,改变内转子绕组或外转子绕组中三相交流电的频率和通电方向,实现内转子大于或小于外转子转速运行。
6.根据权利要求5所述的四象限运行电磁离合器的运行控制方法,其特征在于:外转子绕组通过外转子侧隔离供电电路输入三相交流电或直流电,内转子绕组通过内转子侧隔离供电电路输入三相交流电或直流电;内转子侧隔离供电电路和外转子侧隔离供电电路均能四象限运行,当电磁离合器处于异步运行方式时,外转子绕组和内转子绕组均既能输入电能,也能输出电能,实现发电功能,减小转差损耗。
7.根据权利要求6所述的四象限运行电磁离合器的运行控制方法,其特征在于:电磁离合器四象限运行时,能实现共直流母线或交流母线运行,具体方法如下:将外转子一次侧逆变电路DC1-AC2和内转子一次侧逆变电路DC3-AC6在输入端DC3与DC1处并联,能实现共直流母线运行;将外转子一次侧整流输入电路AC1-DC1和内转子一次侧整流输入电路AC5-DC3在输入端AC5与AC1处并联,能实现共交流母线运行。
8.根据权利要求6所述的四象限运行电磁离合器的运行控制方法,其特征在于:状态B3中,内转子绕组由于通入三相交流电,其产生转速为n0’的旋转磁场,外转子绕组由于通入直流电,其形成固定磁场;当电机驱动电励磁外转子的转速为n1时,内转子转速n=n1-n0’;
若n1>n0’,内转子旋转方向与转矩方向一致,运行在第一象限;若n1