CN102545506B

CN102545506B - 液力电机一体式传动装置

Info

Publication number: CN102545506B
Application number: CN 201110447342
Authority: CN
Inventors: 赵静一; 郭锐; 纪弘祥
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: CN102545506A

Abstract

本发明涉及一种液力电机一体式传动装置，包括机座、外转子电机、液力耦合器，其特征是：机座由机座端盖和机座外壳组成，外转子电机和液力耦合器安装在机座内，液力耦合器的泵轮叶片直接与外转子电机的外转子固连，且外转子电机的内定子轴与液力耦合器的输出轴同心，外转子电机的内定子轴的轴端固定在机座外壳上，液力耦合器的输出轴伸出机座端盖。其优点是：能吸收外负载带来的冲击和振动，过载保护性好，甚至在输出轴卡死时动力源仍能运转而不受损伤，带载启动性好，能实现自动变速，传动装置的动力性能好。

Description

液力电机一体式传动装置

技术领域

本发明属于机电一体式动力传动装置领域，特别涉及一种基于外转子电机和液力耦合器的液力电机一体式传动装置。

背景技术

电机和液力传动装置通常是两个独立的个体，通过法兰和联轴器联接。专利号为90214192.9的液力变矩电动机是将电机和液力元件用联轴器连接，液力元件的输出端作为整个集成装置的输出。该专利仅限于将电机与液力元件进行轴向排列，没有实现二者的高度化集成，所以体积较大，不能解决电机和耦合器的两根传动轴难以同心的问题，同时能量传递过程中的机械损失部分相对较大，且电机为内转子电机，电机输出转矩较小，故可为系统提供的起动转矩较小，加速特性不好。现有专利还没有针对于外转子电机与液力元件集成的相关研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机和耦合器的两根传动轴完全同心，元件高度集成，起动转矩大，加速特性好的液力电机一体式传动装置。

本发明包括机座、外转子电机、液力耦合器，其中：机座由机座端盖和机座外壳组成，外转子电机和液力耦合器安装在机座内，液力耦合器的泵轮叶片直接与外转子电机的外转子固连，且外转子电机的内定子轴与液力耦合器的输出轴同心，外转子电机的内定子轴的轴端固定在机座外壳上，液力耦合器的输出轴伸出机座端盖。

本发明的优点是：电机与液力元件高度集成，解决了电机和耦合器的两根传动轴难以同心的问题，同时减小了能量传递过程中的机械损失部分，提高了传动效率、增加了传动平稳性、降低了噪音，而且外转子电机相比于内转子，由于外转子电机输出转矩较大，故可为系统提供较大的起动转矩；电机与液力元件的高度集成，可以增大传动装置的比功率，使结构紧凑，体积减小以及成本降低，特别是能够吸收外负载带来的冲击和振动，过载保护性好，甚至在输出轴卡死时动力源仍能运转而不受损伤，带载启动性好，能实现自动变速，传动装置的动力性能好。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2为图1中A部的放大图；

图3为图2中B部的放大图；

图4为通线圆盘通线圆盘；

图5为图4的左视图；

图6为本发明的传动装置的工作原理图。

附图中，1：内转子和外转子的导线，2内定子轴，3：机座外壳，4：电机转动装置左端盖，5：通线档环，6：滑环，7：通线圆盘，8：外转子绕线，9：内定子绕线，10：外转子铁芯，11：内定子铁芯，12：电机转动装置，13：泵轮，14：电机转动装置右端盖，15：涡轮，16：泵轮壳，17：机座端盖，18：液力耦合器的输出轴，19：电刷。

具体实施方式

如附图1所示，本发明包括机座、外转子电机、液力耦合器，其中：机座由机座端盖17和机座外壳3组成，机座外壳可以与外界固连，采用铸造工艺制作。外转子电机和液力耦合器安装在机座内，机座内部与外转子电机之间留有空间，用于储存冷却液，机座内通入冷却油液，对外转子电机进行油冷，很好地解决外转子电机的发热问题。或是在电机外转子外侧安装风扇叶片，机座端盖开散热孔，对外转子电机进行风冷。

外转子电机由内定子和外转子构成。内定子包括内定子轴2、固定连接在内定子轴上的内定子铁芯11以及内定子绕线9；外转子包括外转子铁芯10、外转子绕线8、与外转子铁芯固定连接的电机转动装置12、电机转动装置左端盖4、电机转动装置右端盖14。其中，内定子轴2与机座外壳3相连，固定不动；电机转动装置左端盖4、电机转动装置右端盖14与内定子轴间均设有轴承；外转子铁芯与内定子铁芯通过各自的绕线8、9产生电磁感应，从而相互作用，相互转动。电机外转子可以是永磁式的，也可以是电磁铁式的。鉴于与液力耦合器搭配使用的通常为电磁铁式三相异步电机，本申请的实施例中电机设计为电磁铁式三相异步外转子电机。在机座外壳底部中心钻有可以固定内定子轴的孔，孔内铣削花键槽。电机的内定子轴2的一端由电机转动装置左端盖4伸出，通过花键固定在机座外壳3上。

由于电磁铁式三相交流电机需要接入转子电磁铁和定子电磁铁的导线，故本实施例的传动装置中设置了一组导线通线系统，该系统由内定子轴2、通线挡环5、滑环6和通线圆盘7组成，在内定子轴2的轴端设有内定子通线孔，如图2所示。电机外转子的绕线8随着外转子一起转动，需要将接线头引入定子导线孔。本申请通过与外转子的电机转动装置12的内壁固连的滑环6，将外转子绕线8的接头焊接在滑环上。通线圆盘7通过键，固定在定子轴2上，其下端装有电刷19，电刷的输出端与滑环6相接触；电刷是通过螺纹连接安装在通线圆盘的下端，其伸出端借助内部弹簧力与滑环接触，以保证长期摩擦工况下电刷与滑环接触良好，如图3所示。在外转子转动的过程中，外转子绕线随之一起转动，通线圆盘起到将旋转的外转子绕线的线头引到内定子通线孔的作用。通线圆盘7由两个对称的圆盘壳体焊接而成，内部为空腔。在焊接好的通线圆盘外侧，开有均布的小孔。小孔一方面起到散热作用；另一方面，内定子绕线的线头通过小孔进入通线圆盘，与外转子导线一起送入内定子通线孔，分别与内转子和外转子的导线1连接，如图4、图5所示。为节省材料，通线圆盘7与电机转动装置左端盖轴承之间加入通线挡环5。通线档环5在通线圆盘出线小孔相对应处开与内定子通线孔联通的导线孔。这样，由内定子轴通线孔、通线档环导线孔、通线圆盘的小孔及空腔组成了将内转子和外转子的导线接入的通道。

液力耦合器由泵轮13、涡轮15、泵轮壳16和输出轴18组成，泵轮和涡轮之间通过封闭腔内的液体相互作用，形成液力耦合。电机外转子与液力耦合器泵轮13的叶片通过螺栓连接为一个整体。所述螺栓连接是泵轮叶片通过其上均布的内六角螺纹孔与电机外转子连接。液力耦合器的输出轴通过轴承与机座端盖连接，并伸出机座端盖。电机的转动带动泵轮叶片旋转，位于泵轮内的工作液由于受到泵轮叶片的作用而获得能量，随泵轮一起旋转。离心力作用使液体向泵轮外缘流动，从而把电机的机械能转变成液体的动能。由泵轮流出的液流从泵轮外缘进入涡轮入口，并冲击涡轮叶片，同时液流被迫沿涡轮叶片间流道流动。随着液流的速度减小，液体的能量传递给涡轮，并转变成耦合器输出轴上的机械能。当液体对涡轮做功降低能量以后，又重新回到泵轮吸收能量，如此周而复始不断循环，实现能量传递。

其工作模式如图6所示。作为传动装置，其输出轴可以直接连接工作机、可以连接分度箱后再连接工作机、可以连接减速机后再连接工作机。

Claims

1.一种液力电机一体式传动装置，包括机座、外转子电机、液力耦合器，其特征是：机座由机座端盖和机座外壳组成，外转子电机和液力耦合器安装在机座内，液力耦合器的泵轮叶片直接与外转子电机的外转子固连，且外转子电机的内定子轴与液力耦合器的输出轴同心，外转子电机的内定子轴的轴端固定在机座外壳上，液力耦合器的输出轴伸出机座端盖；在传动装置中设置有一组由内定子轴、通线挡环、滑环和通线圆盘组成的导线通线系统，在内定子轴的轴端设有内定子通线孔；通线圆盘由两个对称的圆盘壳体焊接而成，内部为空腔，在通线圆盘外侧，开有均布的小孔，通线档环在通线圆盘出线小孔相对应处开与内定子通线孔联通的导线孔；电刷通过螺纹连接安装在通线圆盘的下端，其伸出端借助内部弹簧力与滑环接触。

2.根据权利要求1所述的液力电机一体式传动装置，其特征是：液力耦合器的泵轮叶片直接与外转子电机的外转子通过螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的液力电机一体式传动装置，其特征是：泵轮叶片通过其上均布的内六角螺纹孔与电机外转子连接。

4.根据权利要求1所述的液力电机一体式传动装置，其特征是：机座内部与外转子电机之间留有空间。

5.根据权利要求4所述的液力电机一体式传动装置，其特征是：机座内通入冷却油液，对外转子电机进行油冷。