本文提出了一種電機在相同電流下輸出雙倍扭矩的解決方案
本文根據牛頓第三運動定律,利用了作用在定子上的反作用力從而輸出雙倍扭矩
傳統電機采用的轉子和定子結構,其中定子固定,轉子不固定并作為輸出軸,雙扭矩電機采取了不固定電機定子和轉子的雙輸出結構。
雙扭矩電機,亦稱無定子電機因為定子不再固定,因此定子不應該稱為定子而應稱為轉子,所以雙扭矩電機擁有兩個轉子,為了區分這兩個轉子我們用內轉子和外轉子來區分它們,在外面的轉子是外轉子,里面的轉子為內轉子,外轉子和內轉子在電磁力的作用下受到方向相反的力,通過轉向裝置將內轉子和外轉子的受力方向轉向為同一方向
電機扭矩和電流公式為:T = Kt× I,其中T是電機輸出扭矩,Kt是轉矩常數,I是電流
根據電機扭矩和電流公式可以得出,內轉子受力大小為:TI = Kt× I
外傳子受到了與內轉子受力大小相同的反作用力,既外轉子受力大小為:TO = TI = Kt× I
雙扭矩電機的輸出扭矩為:TD =TI + TO = 2Kt× I
傳統電機輸出扭矩為:TI = Kt× I
可以得出雙扭矩電機在相同電流下輸出的扭矩大小是傳統電機的兩倍(忽略摩擦力等因素的影響),并且抵消了電機反作用力的問題
轉向裝置可以由齒輪或其他零件組成,下面將介紹三種實現雙扭矩電機的機械結構,其中顏色相近零件表示為焊接在一起的零件:
圖.?1.?雙扭矩電機機械結構1.外轉子通過冠齒輪將扭矩轉向成與內轉子同方向的扭矩,在相同電流的情況下輸出雙倍扭矩。
圖.?2.?雙扭矩電機機械結構1動畫演示.
圖.?3.?雙扭矩電機機械結構2.外轉子端嚙合齒輪數量與內轉子端數量相差一個,從而使外轉子和內轉子輸出扭矩方向相同
圖.4.雙扭矩電機機械結構2動畫演示.
表1.普通電機和雙扭力電機堵轉電流扭力數據對照表.“Motor a”是一臺型號為300的直流有刷電機,“Motor b”是在型號為300的直流有刷電機的基礎上改裝的雙扭力電機,使用的是雙扭矩電機機械結構2。
圖.?5.?雙扭矩電機機械結構3.通過正螺旋槳和反螺旋槳使內轉子和外轉子受到相同方向的力。內轉子搭配正螺旋槳逆時針旋轉受到向下的推力,外轉子搭配反螺旋槳順時針旋轉也會受到向下的推力。
圖.?6.?雙扭矩電機機械結構3動畫演示.
圖.?7.?雙扭矩電機機械結構3推力測試A電路圖.”Motor1”是一臺8520有刷直流空心杯電機,”Motor2”是在8520有刷直流空心杯電機的基礎上改進的雙扭力電機,使用的是機械結構3
表2.?雙扭矩電機機械結構3推力測試A數據表.V1與V2的值一樣因此合并在一起,”Max”表示電子調速器已經調到最大值4.1V,” T??”是Motor1的推力,”?T??”?是Motor2的推力,”?R??”是Motor1的電阻,”?R??”是Motor2的電阻
圖.?8.?雙扭矩電機機械結構3推力測試B電路圖.”Motor1”是一臺8520有刷直流空心杯電機,”Motor2”是在8520有刷直流空心杯電機的基礎上改進的雙扭力電機,使用的是機械結構3
Table?3.?雙扭矩電機機械結構3推力測試B數據表.V1與V2的值一樣因此合并在一起,”T??”是Motor1的推力,”?T??”?是Motor2的推力,”?R??”是Motor1的電阻,”?R??”是Motor2的電阻
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雙扭矩電機(無定子電機):在相同電流下輸出雙倍扭矩
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