专利摘要

本发明公开了一种四象限运行电磁离合器及其运行控制方法，包括基座、内转子、电励磁外转子；内转子为永磁内转子或电励磁内转子；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；外转子机壳一端套设在内转子轴外周，另一端套设在外转子轴上；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。既可以交直流输入也可以施加交流或直流励磁，可实现离合器同步或异步调速模式，根据不同条件和需求采用相应工作状态，应用范围广，允许较大对中误差，能有效提高效率。

权利要求

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的输入端依次与电感L12和外转动绕组相串联，进一步，二次侧整流电路AC3-DC2的输入端还并联有电容C13。

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。

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制、电力电子变压器和电磁传动领域，特别是一种四象限运行电磁离合器及其运行控制方法。

背景技术

现有离合器等电气传动设备，其扭矩传递方式多为物理性机械连接，设备所能容忍误差较小，由于物理性连接，使得系统振动较大，启动特性差，缺乏过载保护能力，由此使得设备应用范围受到限制，环境适应性能力较差。非接触型电磁离合器由于高效节能，绿色环保等诸多优点，受到研究人员广泛研究。

随着功率碳化硅等电力电子技术在近几十年的快速发展，高频电力电子变压器在近十几年受到广泛关注。与之同时，无线电能传输飞速发展，非接触电能传输得到大量的研究，效率也越来越高。

本发明结合上述电磁、电力电子和无线能量传输的原理，提出了一种对离合器内外转子灵活输入并施加励磁的供电及控制系统，并可以实现简单的物理维护。

在工业控制领域，电磁调速是一种可以与变频调速媲美的调速节能方式，在不改变原动机转速的情况下，调节负载转速，实现调速节能。目前，有如下几种主要的电磁调速方案：

1、申请人于2015年3月申请的申请号为201510135372.X，其发明名称为“一种外转子调节型涡流调速器”，该专利申请代表的永磁加导体盘调速机构，为转差消耗型，效率较低，特别是高转差时效率很低。

2、申请人于2015年5月申请的申请号为201510230697.6，其发明名称为“一种内转子冷却型大功率涡流调速器”，该专利申请代表的永磁加绕组盘调速机构，利用滑环机构实现能量反馈，但是滑环属于故障比较高的设备，往往避免使用。

3、申请人于2017年8月申请的申请号为201710695156.X，其发明名称为“一种差动行星齿轮复合四象限电机调速系统”，该专利申请代表的利用差速行星齿轮机构，但是差速行星齿轮结构仍然相对复杂。

本专利拟克服上述所存在的技术问题，在同一套电磁机构上实现能量反馈型调速功能。同时，在某些场合，需要短期的超速运行，恒功率或恒转矩运行等要求，本发明均能在同一套机构上实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种四象限运行电磁离合器及其运行控制方法，该四象限运行电磁离合器及其运行控制方法既可以交直流输入也可以施加交流或直流励磁，可实现离合器同步或异步调速模式，根据不同条件和需求采用相应工作状态，应用范围广，允许较大对中误差，能有效提高效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种四象限运行电磁离合器，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。

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。

内转子为永磁内转子。

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。

一种四象限运行电磁离合器的运行控制方法，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。

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。

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。

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<n0’，内转子旋转方向与转矩方向相反，运行在第四象限；若n1=n0’，则内转子静止。

本发明具有如下有益效果：

1、电磁离合器可以非接触地传输能量，通过磁场间的耦合传递转矩。根据外转子及内转子施加励磁方式的不同，实现运转过程中同步或异步状态的灵活转换，还可以将转差功率回收，向电网提供电能。

2、既可以交直流输入也可以施加交流或直流励磁，可实现离合器同步或异步调速模式，根据不同条件和需求采用相应工作状态，可以应用于二次型负载、恒转矩负载和恒功率负载等，场合应用范围广，继承现有永磁调速器允许较大对中误差的优点，由于转差功率能够回馈或者调速过程中不产生转差功率，节能效果显著高于现有永磁耦合器。

附图说明

图1显示了本发明中当内转子为永磁内转子时一种四象限运行电磁离合器的结构图。

图2显示了本发明中当内转子为电励磁内转子时一种四象限运行电磁离合器的结构图。

图3显示了外转子侧隔离供电电路的四种输入输出模式。

图4显示了内转子侧隔离供电电路的四种输入输出模式。

其中有：

1. 外转子轴；

21. 外转动磁芯；22. 外转动绕组；

2a. 二次侧整流电路AC3-DC2；2b. 外转子控制器电路DC2-AC4；

31. 外固定磁芯；32. 外固定绕组；

3a. 一次侧逆变电路DC1-AC2；3b. 一次侧整流输入电路AC1-DC1；

4．内转子铁芯；41. 永磁体；42. 内转子绕组；

5．外转子铁芯；51. 外转子机壳；52. 外转子绕组；

6、外气隙；

71. 内转动磁芯；72. 内转动绕组；

7a. 二次侧整流电路AC7-DC4；7b. 内转子控制器电路DC4-AC8；

81. 内固定磁芯；82. 内固定绕组；

8a. 一次侧逆变电路DC3-AC6；8b. 一次侧整流输入电路AC5-DC3；

9.内气隙；10. 内转子轴；11. 基座。

另，图3和图4中：H1及H2均表示 H桥；S1~S40均表示电力电子功率开关；

C11~C14及C21~C24均表示电容；L11、L12、L21及L22.均表示电感。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1和图2所示，一种四象限运行电磁离合器，包括基座11、内转子、电励磁外转子和气隙。

一、外转子结构

电励磁外转子，也称外转子，包括外转子轴1、外转子铁芯5、外转子绕组52、外转子机壳51和外转子侧隔离供电电路。

外转子轴与内转子轴10同轴设置。

外转子铁芯同轴设置在内转子铁芯4的外周，外转子铁芯与内转子铁芯之间形成上述气隙。

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。

如图3所示，外转子侧隔离供电电路包括电路部分和磁路部分。

A、磁路部分

磁路部分包括无线交流传输磁路AC2-AC3。

无线交流传输磁路AC2-AC3包括实现无线交流传输的外固定绕组32和外转动绕组22。

外固定绕组绕制在设置在基座上的外固定磁芯31上，外转动绕组绕制在安装在外转子机壳上的外转动磁芯21上；外固定磁芯同轴位于外转动磁芯外周，且两者间具有固定的外气隙6，并通过此外气隙耦合，且磁路基本保持不变。

B、电路部分

电路部分包括一次侧整流输入电路AC1-DC1 3b、一次侧逆变电路DC1-AC2 3a、二次侧整流电路AC3-DC2 2a和外转子控制器电路DC2-AC4 2b。

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的输出端优选先与电容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的输入端依次与电感L12和外转动绕组相串联，进一步，二次侧整流电路AC3-DC2的输入端还优选并联有电容C13。

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。

二、内转子结构

内转子包含同轴设置的内转子轴10和内转子铁芯4；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。

本发明中，内转子有如下两种优选实施例。

实施例1

如图1所示，内转子为永磁内转子，永磁内转子的外缘设置有若干组永磁体41。

实施例2

内转子为电励磁内转子，电励磁内转子还包括内转子绕组42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。

如图4所示，内转子侧隔离供电电路包括电路部分和磁路部分。

A、磁路部分

磁路部分包括无线交流传输磁路AC6-AC7，其包括实现无线交流传输的内固定绕组82和内转动绕组72。

内固定绕组绕制在设置在基座上的内固定磁芯81上，内固定磁芯和外固定磁芯优选分别位于基座的两侧。

内转动绕组绕制在安装在内转子轴上的内转动磁芯71上；内固定磁芯同轴位于内转动磁芯外周，且两者之间具有固定的内气隙9。

B、电路部分

电路部分包括一次侧整流输入电路AC5-DC3 8b、一次侧逆变电路DC3-AC6 8a、二次侧

整流电路AC7-DC4 7a和内转子控制器电路DC4-AC8 7b。

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的输出端优选先与电容C22相并联后，再依次与电感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，进一步，二次侧整流电路AC3-DC2的输入端还优选并联有电容C23。

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。

一种四象限运行电磁离合器的运行控制方法，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，电机驱动外转子轴，内转子轴拖动负载，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，此时内转子转速与电励磁外转子转速相等，为同步调速模式。

外转子绕组中由于通入直流电，故形成固定磁场，电机驱动外转子的转速为n1时，则内转子的转速n=n1。

同步速为永磁侧（或绕组接直流的一侧）的转速。在永磁侧（或绕组接直流的一侧）接驱动电机时，同步速为驱动电机转速；在永磁侧（或绕组接直流的一侧）接负载时，同步速为负载转速。

在状态A1中，外转子绕组输入直流电，外转子轴接电机，永磁侧接负载，此时，内外转子转速相同，都是同步速。

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。

外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，电机驱动外转子的转速为n1时，则内转子的转速n=n0+n1，此时，内转子转速与外转子转速不等，为异步调速模式。

当内转子为电励磁内转子，电机驱动外转子轴，内转子轴拖动负载，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，此时内转子转速与电励磁外转子转速相等，为同步调速模式。

内转子绕组由于通入直流电，其形成一固定磁场；外转子绕组也通入直流电，其形成另一固定磁场。当电机驱动外转子转速为n1时，内转子转速n=n1，此时内转子转速与外转子相等，为同步调速模式。

状态B1需要两套松耦合DAB（Dual Active Bridge），状态A1则只需要一套松耦合DAB。状态A1中的永磁材料成本贵一些，加工方便；状态B1中的电励磁材料成本便宜，加工略复杂。对状态A1和B1的同步调速模式，根据使用需要进行选择。

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。

内转子绕组由于通入直流电，其形成固定磁场，外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。当电机驱动外转子转速为n1时，内转子转速n=n0+n1，此时内转子转速与外转子不等，为异步调速模式。

状态B2需要两套松耦合DAB，状态A2则只需要一套松耦合DAB。状态A2中的永磁材料成本贵一些，加工方便；状态B2中的电励磁材料成本便宜，加工略复杂。对状态A2和B2的异步调速模式，根据使用需要进行选择。

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。

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。当电机驱动外转子转速为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<n0’，内转子旋转方向与转矩方向相反，运行在第四象限；若n1=n0’，则内转子静止。

A2和B3结构不一样，B3需要两套松耦合DAB，A2需要一套。A2永磁材料成本贵一些，加工方便；B3电励磁材料成本便宜，加工略复杂。

状态B3需要两套松耦合DAB，状态A2则只需要一套松耦合DAB。状态A2中的永磁材料成本贵一些，加工方便；状态B3中的电励磁材料成本便宜，加工略复杂。对状态A2和B3的异步调速模式，根据使用需要进行选择。

状态B3中，n1>n0’，适用于需要降速运行的情况下，例如风机降速节能；n1<n0’适用于需要短时超速运行的情况下；n1=n0’适用于需要同步运行的情况。

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，此时内转子转速与电励磁外转子转速相等，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。

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；外转子绕组通入三相交流电，其产生转速为n0的旋转磁场，电机驱动外转子转速为n1时，则内转子转速为n=n1+n0-n0’。当内转子绕组通入的三相交流电与外转子绕组中通入的三相交流电同向同频率，则n0=n0’。此时，内转子转速与外转子转速相等，为同步调速模式。

上述状态B4与状态A1、B1的区别之处在于，状态B4的同步速可以是任意的，可以根据使用者的需要进行设定，状态A1、B1的同步速是原动机转速或者负载转速。

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。

类似地，电机驱动内转子轴旋转，外转子轴连接负载时，也有上述七种状态，每种都有各自的调速模式，相对应的有调节转矩和调速功能。

上述各种状态，均能满足高转差、短期超速运行，恒功率或恒转矩运行等要求。具体实现方式如下：

对于第一种结构（一侧永磁+另一侧绕组交流）：高转差时，利用绕组回馈转差功率，提高效率；对绕组进行矢量控制，改变d轴电流，实现弱磁和增磁，实现恒功率或恒转矩调速，通过改变绕组中的电流频率，实现降速和超速运行。

对于第二种结构（一侧绕组直流+另一侧绕组交流）：一侧通直流电时，高转差时利用一侧交流绕组回馈转差功率，提高效率；对直流绕组电流大小进行调节，或者对一侧交流绕组进行矢量控制，改变d轴电流，实现弱磁和增磁，实现恒功率或恒转矩调速；改变交流绕组中的电流频率，实现降速和超速运行。

对于第二种结构（一侧绕组交流+另一侧绕组交流）：可以实现状态B4的同步状态运行，此时没有转差功率，在速度改变的同时，仅需要很小的励磁电流，并且通过调节d轴和q轴电流，可以实现恒功率或恒转矩运行。或者实现状态B5的运行状态，将同步转速设定到某一个需要的转速，再利用绕组回馈转差功率，提高效率，改变d轴电流，实现弱磁和增磁，实现恒功率或恒转矩调速，改变交流绕组中的电流频率，实现降速和超速运行。

上述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（一侧绕组不通电）时，可以采用类似双馈电机的方式通过转子绕组将转差功率加以回收利用，避免转差功率的存在使得能量损失在线圈中，并以电能的形式从转子绕组中引出，回馈到电网中去，从而合理利用电磁功率中没有转化为机械功率的转差功率，同样地，转子绕组也可以输入电能。总之，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。

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。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

四象限运行电磁离合器及其运行控制方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。