CN105605166B - 一种机电复合无级变速装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机电复合无级变速装置，包括大电机和小电机，所述大电机的定子安装在机架上，大电机的转子内圈与输入行星轮的外圈啮合，输入行星轮的内圈又与转子太阳轮啮合，小电机定子也安装在机架上，且小电机定子与大电机的定子中轴线重合，所述输入行星轮通过连接杆与输出行星轮连接在一起，输出行星轮的内圈与输出太阳轮啮合，所述的输出太阳轮通安装在机架和小电机定子上，且与小电机定子是同轴安装。由于系统采用级联行星传动，且通过两个电机分别控制行星传动的齿圈和太阳轮可实现系统的无级调速，使得系统功重比高、承载能力强、转速范围宽，传动比大。

Description

一种机电复合无级变速装置
技术领域
本发明涉及的是一种机电复合无级变速装置。
背景技术
变速装置是机械传动中的重要部件，如汽车变速器、机器人关节减速器等。目前使用的变速器有定轴齿轮变速器、行星齿轮变速器、RV减速器、谐波变速器等，其中行星齿轮变速器具有传动比大、功率密度高、结构紧凑、重量轻、承载能力高、使用寿命长、运转平稳、噪声低等优点，且具有功率分流、多齿啮合独用的特性，在实际中获得广泛应用。
目前变速装置一般结构是电机加变速器的形式，这种形式具有一定的缺点，一方面，为了避免电机在低速下发热和振动，一般变速装置输出端的速度不能太低，且系统的速度范围需要由电机的性能保证，因此在一些场合无法满足宽速度范围的使用需求；另一方面，由于电机和变速器分别制造，然后进行组装，导致整个装置体积和重量较大，限制了其使用范围，增加了系统的转动惯量。
发明内容
为克服目前变速装置的缺点，本发明提出一种具有宽速度范围、结构紧凑的机电复合无级变速装置，该装置具有重要的工程价值和应用前景。
为达到上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种机电复合无级变速装置，包括大电机和小电机，所述大电机的定子安装在机架上，大电机的转子内圈与输入行星轮的外圈啮合，输入行星轮的内圈又与转子太阳轮啮合，小电机定子也安装在机架上，且小电机定子与大电机的定子中轴线重合，所述输入行星轮通过连接杆与输出行星轮连接在一起，输出行星轮的内圈与输出太阳轮啮合，所述的输出太阳轮通过支撑轴承安装在机架和小电机定子上，且与小电机定子是同轴安装；通过调节大电机定子和小电机定子上的电流、电压、频率实现系统的无级变速。
上述装置采用级联行星传动，且通过两个电机分别控制行星传动的齿圈和太阳轮可实现系统的无级调速，使得系统功重比高、承载能力强、转速范围宽，传动比大；
进一步的，所述的输入行星轮外圈的轮齿与大电机的转子齿圈啮合。
进一步的，所述的输入行星轮内圈的轮齿与转子太阳轮啮合。
进一步的，所述的输入行星轮和输出行星轮的轮齿具有相位差。
进一步的，所述的输出太阳轮通过支撑轴承安装在机架和小电机定子上。
进一步的，所述的大电机定子为大电机的铁芯和绕组线圈，其安装在机架上，转子齿圈外部结构为大电机动子的永磁体，内部结构为行星齿轮内齿圈。
进一步的，所述的小电机包括小电机定子和转子太阳轮；小电机定子为小电机的铁芯和绕组线圈，其安装在机架上，转子太阳轮内部结构为小电机转子的永磁体，外部结构为行星齿轮太阳轮。
进一步的，所述的转子齿圈、输入行星轮、输出行星轮、转子太阳轮、输出太阳轮的轮齿两侧均为光滑圆柱面。由于各个齿轮轮齿两侧为光滑圆柱面，使得行星轮相当于滚动轴承的滚子，太阳轮和齿圈相当于滚动轴承的内圈和外圈，省去了行星传动中的行星架和部分轴承，减少了系统零件数量。
本发明有益效果在于：
1、由于各个齿轮轮齿两侧为光滑圆柱面，使得行星轮相当于滚动轴承的滚子，太阳轮和齿圈相当于滚动轴承的内圈和外圈，省去了行星传动中的行星架和部分轴承，减少了系统零件数量；此外，本发明将行星传动的齿圈、太阳轮分别与两个电机的动子复合，使得系统结构简单、紧凑，大大减小了系统体积和重量；
2、由于系统采用级联行星传动，且通过两个电机分别控制行星传动的齿圈和太阳轮可实现系统的无级调速，使得系统功重比高、承载能力强、转速范围宽，传动比大；
3、通过控制级联行星轮两个齿轮的相位差，可以消除系统的回差，提高系统的传动精度。
附图说明
图1为本发明的总体结构图。
图2为总体结构图的A-A视图。
其中：1、机架，2大电机定子，3、转子齿圈，4、输入行星轮，5、转子太阳轮，6、小电机定子，7、光滑圆柱面，8、连接杆，9、输出行星轮，10、输出太阳轮，11、支撑轴承
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
图1中，本发明的大电机定子2安装在机架1上，转子齿圈3与输入行星轮4通过轮齿啮合，输入行星轮4的轮齿与转子齿圈3接触，输入行星轮4与转子太阳轮5通过轮齿啮合，输入行星轮4的轮齿与转子太阳轮5接触，小电机定子6安装在机架1上，输入行星轮4通过连接杆8与输出行星轮9连接在一起，输入行星轮4和输出行星轮9的轮齿具有一定的相位差，通过控制级联行星轮两个齿轮的相位差，可以消除系统的回差，提高系统的传动精度。
系统采用级联行星传动，且通过两个电机分别控制行星传动的齿圈和太阳轮可实现系统的无级调速，使得系统功重比高、承载能力强、转速范围宽，传动比大；
输出行星轮9通过轮齿与输出太阳轮10啮合，输出行星轮9的轮齿两侧与输出太阳轮10接触，输出太阳轮10通过支撑轴承11安装在机架1和小电机定子6上。
通过调节大电机定子2和小电机定子6上的电流、电压、频率即可实现系统的无级变速。此外，本发明将行星传动的齿圈、太阳轮分别与两个电机的动子复合，使得系统结构简单、紧凑，大大减小了系统体积和重量；
图2中，输入行星轮4轮齿两侧与转子齿圈3通过光滑圆柱面7接触，其他齿轮啮合均具有相同接触特征。由于各个齿轮轮齿两侧为光滑圆柱面，使得行星轮相当于滚动轴承的滚子，太阳轮和齿圈相当于滚动轴承的内圈和外圈，省去了行星传动中的行星架和部分轴承，减少了系统零件数量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种机电复合无级变速装置，其特征在于：包括大电机和小电机，所述大电机的定子安装在机架上，大电机的转子齿圈的内圈与输入行星轮的外圈啮合，输入行星轮的内圈又与转子太阳轮啮合，小电机定子也安装在机架上，且小电机定子与大电机的定子中轴线重合，所述输入行星轮通过连接杆与输出行星轮连接在一起，输出行星轮的内圈与输出太阳轮啮合，所述的输出太阳轮通过支撑轴承安装在机架和小电机定子上，且与小电机定子是同轴安装；通过调节大电机定子和小电机定子上的电流、电压、频率实现系统的无级变速。
2.如权利要求1所述的机电复合无级变速装置，其特征在于：所述的输入行星轮外圈的轮齿与大电机的转子齿圈啮合。
3.如权利要求1所述的机电复合无级变速装置，其特征在于：所述的输入行星轮内圈的轮齿与转子太阳轮啮合。
4.如权利要求1所述的机电复合无级变速装置，其特征在于：所述的输入行星轮和输出行星轮的轮齿具有相位差。
5.如权利要求1所述的机电复合无级变速装置，其特征在于：所述的大电机定子为大电机的铁芯和绕组线圈，其安装在机架上，转子齿圈外部结构为大电机动子的永磁体，内部结构为行星齿轮内齿圈。
6.如权利要求1所述的机电复合无级变速装置，其特征在于：所述的小电机包括小电机定子和转子太阳轮；小电机定子为小电机的铁芯和绕组线圈，其安装在机架上，转子太阳轮内部结构为小电机转子的永磁体，外部结构为行星齿轮太阳轮。
7.如权利要求1所述的机电复合无级变速装置，其特征在于：所述的转子齿圈、输入行星轮、输出行星轮、转子太阳轮、输出太阳轮的轮齿两侧均为光滑圆柱面。
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