双定子电机的发展状况及展望柴凤双定子电机的发展状况及展望柴凤，崔淑梅,程树康(哈尔滨工业大学,哈尔滨150001)DevelopmentandExpectationofDoubleStatorElectricMachineCHAIFeng,CUIShu-mei,CHENGShu-kang(HarbinlnstituteofTechnology,Harbinl50001,China)摘要:与传统电机相比，双定子电机具有独特的性能。文章综述了国内外双定子电机的研究状况，预测了双定子电机的应用前景。关键词:双定子;电机:TM34JM35文献标识码:A文章编号:1004-7018(2001)05-0023-04Abstract:Comparedwiththetraditionalelectricmachine,theperformanceofthedoublestatorelectricmachineisspecial.lnthispaper,theauthorssummarizetherecentinvestigationofthedoublestatorelectricmachineinthescopeoftheworld^ndfore-castitspracticalprospect.Keywords:doublestator;motor1.1同心结构同心结构双定子电机以杯形转子结构电机应用得最为普遍。为了减小转子电枢的转动惯量，提高电机快速响应性能,微型交直流伺服电动机中都有杯形转子结构。直流电机中杯形转子绕组多采用高强度漆包铜线绕制，交流伺服机杯形转子则为一个金属杯。金属杯形转子是杯形转子交流伺服机和交流测速发电机的重要部件，有磁性材料杯和非磁性材料杯之分，常用的是非磁性材料杯由铝、铜或它们的合金等材料制造。励磁和输出绕组分别嵌在外、内定子铁心槽内，如图1所示。为了保证励磁和输出绕组在空间相差90°电角度，减小剩余电压，设有可以使内定子在一定角度范围内回转的微调机构⑴。这种电机的优点是:电枢的转动惯量低，电感和电气时间常数小,启动电压低，单位体积的功率大，电枢在任何位置时的力矩平稳性好,运行平稳,噪声低，转矩与惯量的比值大。其缺点是:工艺难度较大，成本较高。除了在交流伺服测速机组中采用双定子结构外，国内外学者在很长一段时期内很少关注这种结构。直到进入20世纪80年代，自动控制理论、1.转子杯;2.内定子电枢;3.外定子电枢双定子电机是指具有两个定子的电机。用作电动机时，两个定子上的有功电流所产生的电磁转矩共同作用于转子作机械功;用作发电机时，转子旋转时，两个定子同时输出感应电压。此类电机具有精度高、响应快、加速度大、转矩波动小、过载能力高、机械集成度高、电机结构材料利用率高和驱动控制系统灵活多样等优点，在作业空间有限的条件下，可以大大减小机械系统的体积和重量，提高系统的精度和动态性能，因而在数控机床、电动车、机器人、雷达跟踪等领域具有广泛的应用前景。另一方面，双定子电机的研究必然会涉及到一些传统结构单定子电机研究中所未涉及到的新问题，形成一些新的研究方向，这就扩展了电机学科的研究范围，因此双定子电机的研究不仅具有实际意义，而且还具有很高的理论意义。图1异步测速发电机1国内外研究概况双定子电机种类很多，直流电机、感应电机、同步电机、步进电机、静电电机等都有采用此种结构。目前电机中最常见的双定子结构分两种:同心结构和并形结构。收稿日期：20010428电力电子技术和计算机技术的飞速发展,机器人和空间技术的日益成熟都对电机提出了更高的要求。大多数电机达到最大功率时的转速为每分钟几千转，通过增加极数可使转速降低，转矩提高,但却受到电机尺寸和成本的制约。通常在需要输出低速大转矩时，在电机和负载之间安装机械减速装置，由此引起位置伺服系统的精度大为降低，因此直接驱动的优势越来越凸显。机器人是一个典型的例子。它要求电机转速每秒少于半转，机器手末端应具有高转矩以利于抬高重物,并且需要高角位置精度和角分辨率。由于多个末端间隙的相互作用，会导致位置伺服系统的不稳定和不精确,多轴运动的机器人对齿轮减速的缺点更加敏感。80年代初，美国的RossWelburn设计出一,种基于直接驱动机器人技术的超商转矩电动机，如图2所示。该电机是一个无永久磁钢的三相变磁阻装置，用作电子换向无刷直流电动机。电机的转子为薄壁环形结构，安放在两个同心定子之间。通过对磁极依次通电，转子的磁性齿与定子相互作用产生转矩。由于内外定子同时与转子相互作用,使单位铁心质量的转矩增大了几倍。转子的横截面很薄，与传统电机180°转子磁路不...