CN107735926A - 具有内置速度变换器的旋转电机 - Google Patents
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Abstract
在专利文献2中公开的无级变速的速度变换器要求至少两个旋转电机,并且该无级变速的速度变换器位于旋转电机的外部,使得难以沿中心轴方向减小厚度并且无法实现紧凑化。在本发明中,在由设置为沿顺时针方向与驱动盘或驱动齿轮一起转动的转子、设置为沿逆时针方向与驱动盘或驱动齿轮一起转动的转子和定子的径向内侧围绕的部分中形成一空间,在定子中场磁体以环状布置。当由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮插入到所设置的空间内时,牵引辊与驱动盘接触,以经受力偶并且籍此以转动,而牵引齿轮接触驱动齿轮,以经受力偶并且籍此以转动,由此,可提供输出到穿过牵引辊或牵引齿轮的驱动轴。由此,包括速度变换器的整个结构可紧凑化。
Description
技术领域
本发明涉及具有内置速度变换器的旋转电机,该具有内置速度变换器的旋转电机对通过环状布置永磁体或电磁体作为场磁体来形成的定子,具有可转动地安装到中心轴以与在环形定子的中心处的一轴向侧上的驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起顺时针转动的至少一个转子和可转动地安装到中心轴以与在环形定子的中心处的另一轴向侧上的驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起逆时针转动的至少一个转子,该具有内置速度变换器的旋转电机具有这样的结构,其中,在由设置为顺时针转动的转子的驱动齿轮或驱动盘、设置为逆时针转动的转子的驱动齿轮或驱动盘以及定子的径向内部围绕的部分中设有一空间,并且当由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮插入到所设置的空间内时,牵引辊与驱动盘接触,以经受力偶并且籍此以转动,而牵引齿轮接触驱动齿轮,以经受力偶并且籍此以转动,由此,可提供输出到穿过牵引辊或牵引齿轮的驱动轴。
背景技术
专利文献6公开了一种系统,其中,牵引辊插入到在相对的并且设置为彼此反向转动的盘之间的空间内,以形成无级变速的速度变换器。在该文献中,没有对于用于驱动设置为彼此反向转动的盘的电动机的描述,并且由此盘板与电动机之间的关系未清楚地描述。
专利文献2公开了一种无级变速的速度变换器,其具有经由中心轴连结并且设置为彼此反向转动的大直径的多个薄旋转电机,用于在电动车辆中作为驱动马达使用,其中,由驱动轴穿过的牵引辊以这样的方式插入在用作上驱动马达的转子的侧板的摩擦片与用作下驱动马达的转子的侧板的摩擦片之间,从而与上摩擦片和下摩擦片接触,由此,牵引辊转动并且扭矩被输出到驱动轴。在该文献中,形成牵引辊所插入的空间的摩擦片被描述为用于对应的上和下马达的转子,表明各旋转电机是相互独立并且分开的。由此,该无级变速的速度变换器沿中心轴方向由独立的至少两个旋转电机的至少三个结构和沿中心轴方向占据各旋转电机之间的空间的变速传动装置构成,并且当其例如安装在车辆中的车厢地板下作为用于驱动车辆的设备时,占据约50cm或更多的空间,其由于整个设备沿旋转电机的中心轴方向的厚度造成了限制,使得在车辆中的车厢地板的高度必须设定为相比司机座位的地板高得多的位置。
专利文献4公开了一种旋转电机,牵引齿轮布置为在它的内部和/或围绕它,以允许借助紧凑的机构的速度变换。专利文献5公开了一种驱动系统,其中,有效地切换围绕旋转电机的成组的牵引齿轮,使得整个驱动系统被紧凑化并且在其中心处设定有旋转电机。
专利文献3公开了一种沿中心轴方向容易地变薄的具有大的直径的环形芯部电动机系统。在通过冲压磁钢形成电枢的传统方式的情形中,由于普通磁钢板具有约60平方厘米的尺寸,难以形成具有大于约60厘米的直径的电动机。能使用卷绕芯部的环形芯部电动机可容易地制成为具有大于约60厘米的大直径。然而,另一方面,与用于磁钢的冲压层叠的情形不同,难以将在这种环形芯部电动机中使用的卷绕芯部安装到罩壳(如果该卷绕芯部设置为转动,则包括诸如外壳或外罩的外部部分和内部部分)。在专利文献3中,也用作磁极部分的安装工具,例如用于在卷绕芯部中镗安装孔,由此,卷绕芯部可安装到罩壳而没有性能劣化。具体地,专利文献3提供了也用作磁极部分的安装工具的示例,其在段落0050和图13中清楚地指出,其中,也用作磁极部分的安装工具的几乎一半由非磁性材料制成。这对如在本发明中的、环形芯部与环形芯部要安装到的目标之间的距离非常大的情况有很大帮助,因为可节约磁性材料。
目前为止还未公开的专利文献1描述了与本发明的旋转电机相似的具有内置的速度变换器的旋转电机。在本发明中,将三个实施例添加到专利文献1。
现有技术文献专利文献
专利文献1:JP5878662
专利文献2:JP5432408
专利文献3:JP5292656
专利文献4:JP2010-263761
专利文献5:JP2002-204504
专利文献6:JPH05-263888
发明内容
发明所要解决的技术课题
在专利文献2所公开的无级变速的速度变换器中,该无级变速的速度变换器包括设置为彼此反向转动的多个旋转电机和插入在它们之间的牵引辊,由于它的大的直径引起的飞轮效应使得难以在回转速度方面快速改变,但是由无级变速的速度变换器的快速速度变换可解决该问题。在旋转电机的回转速度方面的这种快速改变也会以非节能的方式消耗大量电流,但是无级变速的速度变换器可快速地改变驱动轴的回转速度而没有在旋转电机的回转速度方面的变化,以实施节能。然而,由于该布置要求至少两个旋转电机,并且包括牵引辊的无级变速的速度变换器在与旋转电机的外部接触的部分中,每个旋转电机占据独立的空间,难以沿中心轴方向使旋转电机变薄且紧凑化。因此,本发明的目的是回顾这样的包括至少两个旋转电机和速度变换器的传统设置,并且由此提供新的设置,其中,包括速度变换器的整个旋转电机沿中心轴的方向变薄且紧凑化。
用于解决技术课题的手段
对于通过环状布置永磁体或电磁体来形成的定子,在由设置为与驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起顺时针转动的至少一个转子、设置为与驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起逆时针转动的至少一个转子和定子的径向内部围绕的部分中设有一空间,并且当由驱动轴穿过的至少一个牵引齿轮或牵引辊插入到该所设的空间内以与转子的驱动齿轮或驱动盘接触时,牵引辊或牵引齿轮经受来自转子的被接触的驱动齿轮或驱动盘的力偶,并且由此可输出扭矩到驱动轴,由此,包括速度变换器的整个结构可紧凑化。
发明的有益效果
在专利文献2所公开的无级变速的速度变换器的设置中,转子沿中心轴方向的厚度不能减小,以及当将多个旋转电机和无级变速的速度变换器组合时,存在要求增加的诸如精调的维护的要素。然而,根据本发明,包括了设置为彼此反向转动的转子,并且用于速度变换的牵引辊和牵引齿轮中的至少一个内置在一个旋转电机中,由此可实现显著的紧凑化。此外,与内置转子的驱动齿轮接触的牵引齿轮或与驱动盘接触的牵引辊能以它的直径总是保持布置于定子中的场磁体与转子中的磁体之间合适的空气间隙,即使旋转电机经受外部压力,这呈现了诸如在制造和/或维护期间必须调节的部件的数量显著减少的有益效果。
附图说明
[图1]图1示出根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机的基础结构。即,具有布置在其中的场磁体的定子和设置为分别顺时针和逆时针转动的转子与设置在它们之间的定子形成一空间,其中,相对的转子设置为彼此反向转动。在该空间中,其中,设置为彼此反向转动的至少两个转子是相对的,存在由驱动轴穿过的牵引齿轮和牵引辊中的至少一个,其周缘部分与设置为顺时针转动的转子接触和与设置为逆时针转动的转子接触,并且设置为经受来自各转子的力偶并且籍此转动以输出扭矩到驱动轴。应注意的是,在包括图1的许多附图中,可能未示出与牵引辊接触的驱动盘、与牵引齿轮接触的驱动齿轮、覆盖整个旋转电机的外壳和/或外罩、电源和/或电线,以使得当清楚地示出时,主要构造不会被遮盖。
[图2]图2示出具有围绕卷绕芯部卷绕的导线的环状芯部。该环状芯部对制造具有大的直径的电枢是有益的。环状芯部连接到电源,用于经由换向器机构或围绕中心轴安装的汇电环产生旋转磁场。
[图3]图3(A)是设置为顺时针转动的环状芯部由在专利文献3中也用作磁极部分的安装工具保持并且经由轴承安装到中心轴的情形的俯视图。图3(B)是环状芯部和安装工具的剖视图。
[图4]图4(A)是设置为逆时针转动的环状芯部由在专利文献3中也用作磁极部分的安装工具保持并且经由轴承安装到中心轴的情形的俯视图。应注意的是,在图4(A)中并未包括驱动盘,因为它会从观察上遮盖安装工具。图4(B)是环状芯部和安装工具的剖视图。
[图5]图5(A)是通过将场磁体布置在环形的非磁性材料中来形成的定子的俯视图。在相当于定子的直径的一部分中,以由驱动轴穿过的方式设置有用于向前驱动的三个牵引辊、用于倒退驱动的一个牵引辊和一个空气间隙调节辊。各牵引辊与转子的驱动盘接触。空气间隙调节辊与转子的驱动盘接触的同时转动,以适当地保持在定子的磁体与转子的磁体之间的空气间隙。由电源开关装置选择性地执行在与转子的驱动盘接触并且经受力偶以转动的多个牵引辊与驱动轴之间的连接与断开。图5(B)示出对应于线a-a’嵌入在定子的一部分中的场磁体。图5(C)示出定子和牵引辊的剖视图,该牵引辊由驱动轴穿过,使得能由电源开关装置选择性地执行与驱动轴的连接和断开。
[图6]图6是具有内置速度变换器的旋转电机的剖视图,其包括由驱动轴穿过并且设置为经受来自转子被接触的驱动盘的力偶、用于向前驱动的三个牵引辊、用于倒退驱动的一个牵引辊和一个空气间隙调节辊,该调节辊设置为在与驱动盘接触时转动,以适当地保持在定子的磁体与转子的磁体之间的空气间隙。该示例示出具有三个速度的向前驱动和一个速度的倒退驱动的内置速度变换器的旋转电机的设置,其中,在驱动轴与牵引辊之间的连接和断开由电源开关装置选择性地执行。
[图7]图7(A)是定子的平面图,定子通过在环形非磁性材料中布置场磁体来形成。在对应于由定子形成的平面的直径的一部分中,用于向前驱动的三个牵引齿轮、用于倒退驱动的一个牵引齿轮和一个空气间隙调节齿轮以由驱动轴穿过并且设置为经受来自转子的被接触的驱动齿轮的力偶并且籍此转动的方式设置。由电源开关装置选择性地执行驱动轴与牵引齿轮之间的连接和断开。图7(B)示出对应于线a-a’嵌入在定子的一部分中的场磁体。图7(C)示出定子和牵引齿轮的剖视图,该牵引齿轮由驱动轴穿过,使得能由电源开关装置选择性地执行与驱动轴的连接和断开。
[图8]图8是具有内置速度变换器的旋转电机的剖视图,其包括由驱动轴穿过并且设置为经受来自转子的被接触的驱动齿轮的力偶的、用于向前驱动的三个牵引齿轮、用于倒退驱动的一个牵引齿轮和一个空气间隙调节齿轮。该示例示出了具有三个速度的向前驱动和一个速度的倒退驱动的内置速度变换器的旋转电机的设置,其中,在驱动轴与牵引齿轮之间的连接和断开由电源开关装置选择性地执行。
[图9]图9(A)示出具有沿定子的直径方向在穿过的驱动轴上能任意滑动的机构的一个牵引辊和用于适当地保持在定子的磁体与转子的磁体之间的空气间隙的两个空气间隙调节辊。图9(B)示出对应于线a-a’嵌入在定子的一部分中的场磁体。图9(C)示出定子和在驱动轴上可滑动的牵引辊和用于适当地保持在转子的磁体与定子的磁体之间的空气间隙的空气间隙调节辊的剖视图。
[图10]图10是具有内置速度变换器的旋转电机的剖视图,其具有这样的结构,其中,设有由驱动轴穿过的、能沿定子的直径方向滑动并且形成无级变速的速度变换器的一个牵引辊和用于保持在定子的磁体与转子的磁体之间的空气间隙的一个空气间隙调节辊。
[图11]图11(A)是环形芯部的一部分的俯视图。图11(B)示出:在环形芯部的磁极部分上出现的极性沿任何方向都相同,这与普通的集中绕组不同。
[图12]图12示出具有内置速度变换器的示例旋转电机,其包括设置为顺时针转动的多个转子和设置为逆时针转动的多个转子。
[图13]图13(A)示出永磁体布置在设置为顺时针转动的转子中的每一个中的示例。图13(B)示出集中绕组的电磁体布置为在定子中的场磁体的示例。图13(C)示出永磁体布置在设置为逆时针转动的转子中的每一个中的示例。
[图14]图14(A)是集中绕组电磁体用作在定子中的场磁体,而永磁体在设置为彼此反向转动的转子中使用的情形的围绕驱动轴的剖视图。图14(B)是集中绕组电磁体用作在定子中的场磁体,而永磁体在设置为彼此反向转动的转子中使用的情形的剖视图,其中,能示出电磁体。
[图15]图15(A)示出永磁体布置在设置为顺时针转动的转子中的每一个中的示例。图15(B)示出在图13中的集中绕组场磁体由来自两个环形芯部的场磁体替代的示例。图15(C)示出永磁体布置在设置为逆时针转动的转子中的每一个中的示例。
[图16]图16(A)是在定子中使用来自两个环形芯部的场磁体而在转子中使用永磁体的情形的剖视图,在该横截面中包括根据本发明的驱动轴。图16(B)是在定子中使用来自两个环形芯部的场磁体而在转子中使用永磁体的情形的剖视图,在该横截面中包括的不是驱动轴而是根据本发明的安装工具。
[图17]图17示出沿正交于驱动轴的方向设置轴并且在该轴上附加地设置空气间隙调节齿轮的示例。这样的附加设置也可与牵引辊和空气间隙调节辊组合来实施。
[图18]图18(A)是通过在环形非磁性材料中布置场磁体来形成的定子的俯视图。在对应于由定子形成的平面的直径的一部分中,用于前轮驱动的三个牵引齿轮和用于后轮驱动的三个牵引齿轮以由驱动轴穿过并且设置为经受来自转子的被接触的驱动齿轮的力偶并且籍此以转动以实现四轮驱动系统的方式设置。由电源开关装置选择性地执行驱动轴与牵引齿轮之间的连接和断开。图18(B)示出对应于线a-a’嵌入在定子的一部分中的场磁体。图18(C)示出定子和牵引齿轮的剖视图,该牵引齿轮由驱动轴穿过,使得能由电源开关装置选择性地执行与驱动轴的连接和断开。
[图19]图19示出根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机安装在机动车辆中的车厢的地板下的示例,其具有的速度变换器具有三个速度的向前驱动和一个速度的倒退驱动。
[图20]图20示出根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机安装在机动车辆中的车厢的地板下的示例,该具有内置速度变换器的旋转电机具有的牵引辊能够独立地改变四个轮子的回转速度,用于四轮转向(4WS)。
[图21]图21示出示例直升机,其中,根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机安装在中间部分中,并且在其外侧上,在四个部分处设有旋翼,该具有内置速度变换器的旋转电机能输出不同的回转速度到沿四个方向的驱动轴。
[图22]图22(A)是空中载体的正视图。图22(B)是该空中载体的俯视图,该空中载体包括在载体内的中间部分的、根据本发明的具有内置速度变换器的三个旋转电机,其具有能够独立地沿四个方向输出不同的回转速度的驱动轴,并且布置有从空中载体的甲板穿过到载体底部的12根管道,并且具有在其中的旋翼。图22(C)是该空中载体的侧视图。
具体实施方式
本发明通过这样的设置来实现,其中,在多个转子中具有驱动齿轮和驱动盘中的一个的、设置为彼此反向转动的一组转子是彼此相对的,并且在一部分中与定子的径向内部形成一空间,在该空间中,由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮以这样的方式安装,使得其周缘部分与转子的驱动齿轮或驱动盘接触。由此,所安装的牵引辊或牵引齿轮设置为经受来自彼此反向转动的转子的驱动齿轮或驱动盘的力偶且由此转动,并且能输出扭矩到驱动轴。由此,本发明可使用任何类型的旋转电机,只要内置有两个或以上的转子并且各转子可彼此反向转动。即,定子可选择性地是永磁体或电磁体,而电枢的绕组可选择性地是集中的、分散的、环形的或其它类型的。此外,可采用径向间隙类型的构造,其中,在定子中使用的场磁体具有大约U形,尽管轴向间隙类型更简单。
因此,仅存在几个在用于本发明的设置的旋转电机的选择上造成限制的因素。然而,根据本发明的速度变换器的速度可变换范围受限于旋转电机的直径,即,直径越小,在速度变换中的选择就越窄,而直径越大,速度可变换范围就可越大。基于本发明的速度可变换范围中的特征,将会提供借助其能容易并且较低成本地制成大直径的旋转电机的环形芯部电动机的实施例,而其他类型的旋转电机将仅以它们的特征部分呈现。
图1是示出根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机的基础结构的示例,其也是典型附图。在该示例中,永磁体(140)在定子(110)中用作场磁体,而环形芯部(210)在转子(121、122)中使用,并且牵引辊(310)插入在设置为顺时针转动的转子(121)与设置为逆时针转动的转子(122)之间。在图1中,未示出与牵引辊(310)接触的驱动盘(160)、覆盖整个旋转电机的外壳和/或外罩、电源和/或电线,从而可清楚地示出主要构造而不遮盖观察。
如图2所示,形成图1所示的转子(121、122)的环形芯部(210)中的每一个形成为围绕卷绕芯部(211)的环形芯部线圈(212)。由于处理时环形芯部(210)不具有要支承的部分,也用作磁极部分的安装工具(221)设置在任何环形芯部线圈(212)与相邻环形芯部线圈(212)之间的间隙中,并且可转动地安装到中心轴(100),如图3和4所示。
图5所示的定子(110)与驱动轴(150)成一体地构造。即,驱动轴(150)在从定子(110)的周向点经过中心轴(100)到定子(110)的另一点的路径上延伸。具有内置电源开关装置的牵引辊(311)也设置在驱动轴(150)上,三个用于向前驱动而一个用于倒退驱动。一个空气间隙调节辊(312)也以附连到驱动轴(150)的方式设置,其即使在驱动轴(150)上,也处于空转状态,而没有电源连接。在每个牵引辊(311)中内置的电源开关装置借助包括传统使用的离合器装置和可锁定/可解锁的棘轮机构的现有技术制成。
在图6中,由驱动轴(150)穿过的用于向前驱动的三个牵引辊(311)、用于倒退驱动的一个牵引辊(311)和一个空气间隙调节辊(312)安装在由彼此相对的、设置为顺时针转动的转子(121)的驱动盘(160)和设置为逆时针转动的转子(122)的驱动盘(160)形成的空间中。在每个牵引辊(311)中内置允许与驱动轴(150)任意连接和断开的电源开关装置。借助该电源开关装置,牵引辊(311)中的一个可被任意地选择并且连接到驱动轴(150),即,在图6中构造了具有三个速度的向前驱动和一个速度的倒退驱动的旋转电机。
在图7和8中,在图5和6中的牵引辊(311)由牵引齿轮(420)替代。即,用于向前驱动的三个牵引齿轮(421)、用于倒退驱动的一个牵引齿轮(421)和即使在驱动轴(150)上也处于空转状态而没有电源连接的一个空气间隙调节齿轮(422)安装在由彼此相对的、设置为顺时针转动的转子(121)的驱动齿轮(170)和设置为逆时针转动的转子(122)的驱动齿轮(170)形成的空间中,而每个齿轮的周缘的一端设置为与设置为顺时针转动的转子(121)的驱动齿轮(170)接触,而每个齿轮的周缘的另一端设置为与设置为逆时针转动的转子(122)的驱动齿轮(170)接触,以提供力偶。在用于向前驱动的牵引齿轮(421)中的每一个和用于倒退驱动的牵引齿轮(421)中,构建有允许牵引齿轮(421)中的任何一个与驱动轴(150)任意连接的电源开关装置。由此,在图7和8中也构造了具有三个速度的向前驱动和一个速度的倒退驱动的旋转电机。
在图9和10中,沿着驱动轴(150)沿纵向方向形成齿,并且牵引辊(313)以配合在齿上并且经由滑动装置在齿上滑动的方式安装。这允许了牵引辊(313)运动到在伴随转子(120)的驱动盘(160)的范围内的在驱动轴(150)上的任何位置,由此,可构造无级变速的速度变换器。应注意的是,由于没有安装用于倒退驱动的牵引辊,转子(120)一般反向于用于向前驱动的情形地转动,以倒退驱动。还应注意的是,为了本发明的设置,中心轴(100)被移除,牵引辊(313)在定子(110)的直径上可滑动到相反侧,并且由此转子(120)不必须反向转动。
图11示出由例如在本发明的典型附图中使用的环形芯部(210)中的每一个产生的磁极的特征。在环形芯部(210)中形成的磁极部分(222)例如沿任何方向总地标示为北极N。这与在图14中示出的集中绕组电枢(510)的情形中的磁极形成了对比。
图12是用于实现较大的扭矩的具有内置速度变换器的示例旋转电机,其中,多个转子(121、122)借助在它们之间的转子联接器(123)联接并且堆叠。堆的数量可取决于所要求的扭矩而增加。
图13是用于这样的情形的概念视图,其中,电枢(电磁体)(130)在定子(110)中使用,而永磁体(140)在转子(121、122)中使用,并且牵引辊(310)设置在彼此相对并且设置为彼此反向转动的转子(121)与转子(122)之间。
如图14(B)所示,集中绕组电枢(510)设置在定子(110)中。在集中绕组电枢(510)中,一旦在一端产生北极N,则另一端具有不同的极性,即,南极S。这与在图11中示出的环形芯部(210)形成对比。
图15和16是示例,其中,在图13和14中使用的集中绕组电枢(510)中的每一个由两个环形芯部(210)代替。环形芯部(210)也可在转子(121、122)中采用。本发明可由此以任何形式实现,只要设置为彼此反向转动的转子(121、122)的驱动齿轮(170)或驱动盘(160)是彼此相对的以形成一空间,并且在该空间中可设置由驱动轴(150)穿过的牵引齿轮(421)和牵引辊(310)中的至少一个。
在图5至14和16中示出本发明的实施例,设有安装在驱动轴(150)上的空气间隙调节辊(312)或空气间隙调节齿轮(422)。空气间隙调节辊(312)或空气间隙调节齿轮(422)用于保持磁极之间的间隙抵抗例如施加到转子(120)的外部压力。然而,在图5至14和16中,如果从牵引辊(310)、牵引齿轮(421)、空气间隙调节辊(312)和/或空气间隙调节齿轮(422)正上方施加外部压力,由于这样的转动体的特征引起操作点以相对于施加点90度延迟的方式发生,使得没有什么阻止间隙在间隙会实际上变化的位置处变化。为了解决该问题,如图17的示例所示,可添加另一空气间隙调节齿轮(422)或空气间隙调节辊(312)。如果可设置这样的机构,其中,定子与转子的磁极之间的间隙可由牵引辊(310)、牵引齿轮(421)、空气间隙调节辊(312)和空气间隙调节齿轮(422)在四个点处保持,则磁极之间的间隙可设计为非常小,这可有助于增大旋转电机的扭矩。
尽管在本发明的图5至16中示出的具有内置速度变换器的旋转电机只具有一个驱动轴(150),也可安装多个驱动轴(150)而中心轴(100)位于它们之间。在图18中,单独提供用于前轮驱动的驱动轴(150)和用于后轮驱动的驱动轴(150)以实现四轮驱动。
图19示出具有内置速度变换器的旋转电机安装在机动车辆中的车厢的地板下的示例,速度变换器设置为由驱动轴(150)穿过的牵引齿轮(421)和牵引辊(310)中的至少一个插入在由彼此相对的、设置为顺时针转动的转子(121)的驱动齿轮(170)或驱动盘(160)和设置为逆时针转动的转子(122)的驱动齿轮(170)或驱动盘(160)形成的空间中。在该情形中,牵引齿轮(421)实现了具有三个速度的向前驱动和一个速度的倒退驱动的机构。
如果根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机具有大的直径,仅仅借助一个这样的旋转电机,既由于较大的直径具有较大的扭矩又由于在速度变换器中的变换具有高回转,可同时输出独立的不同的回转速度的多个扭矩。在图20和21中,由沿四个方向安装的驱动轴(150)穿过的牵引辊(310)可滑动地安装在由彼此相对的、设置为顺时针转动的转子(121)的驱动盘(160)和设置为逆时针转动的转子(122)的驱动盘(160)形成的空间中,从而可输出独立的不同的回转速度到对应的驱动轴(150)。由此,可借助仅仅一个这样的具有内置速度变换器的旋转电机在图20中容易地实现四轮转向(4WS)的机动车辆。在图21中也可实现无人机型大型直升机。
包括空气间隙调节辊或空气间隙调节齿轮的、根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机可容易地保持间隙。这允许了充分地呈现由于在直径方面的增大导致的扭矩增大的效应。例如,空中轮渡或空中载体可通过基于仅仅一个具有40至50m直径的具有内置速度变换器的旋转电机组合用于使具有约30m直径的四个旋翼旋转的有些机构组合来构造。图22示出示例空中载体。
当根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机应用于电动车辆时,系统可在由电脑控制的编制程序下提供用于不同目的的有效的驱动模式,在该系统中,具有内置速度变换器的旋转电机所包括的多个牵引辊(310)或牵引齿轮(421)由电源开关装置选择性地连接到驱动轴。例如,如果采用电磁离合器作为包含在用于第一速度向前驱动(低)的牵引辊(310)或牵引齿轮(421)中的电源开关装置,使得电磁力可调节,则可实现半离合。此外,在电脑控制的编制程序下,可从车辆速度数据中选择旋转电机的最佳回转速度和多个牵引辊(310)或牵引齿轮(421)中要连接到驱动轴(150)的一个。即,选择坡道起步、运动型驾驶或经济和温和驾驶中的任何一个是相对容易的。由此,作为具有内置速度变换器的旋转电机的特征的、由电脑控制的编制程序的容易性允许提供最适于预期的电动车辆的自动控制和/或电动车辆的自动操作的驱动马达。
[实施例1]
图6、8、10、12、14和16示出具有内置速度变换器的旋转电机的实施例,其特征在于,对于通过环状布置永磁体或电磁体作为场磁体来形成的定子,具有可转动地安装到中心轴以与在环形定子的中心处的一轴向侧上的驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起顺时针转动的至少一个转子和可转动地安装到中心轴以与在环形定子的中心处的另一轴向侧上的驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起逆时针转动的至少一个转子,该具有内置速度变换器的旋转电机具有这样的结构,其中,在由设置为顺时针转动的转子的驱动齿轮或驱动盘、设置为逆时针转动的转子的驱动齿轮或驱动盘以及定子的径向内部围绕的部分中设置一空间,并且当由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮插入到所设置的空间内时,牵引辊与驱动盘接触,以经受力偶并且籍此以转动,而牵引齿轮接触驱动齿轮,以经受力偶并且籍此以转动,由此,可提供输出到穿过牵引辊或牵引齿轮的驱动轴。
[实施例2]
图6、8、12、14、16和19示出实施例1中描述的具有内置速度变换器的旋转电机的的实施例,其中,牵引辊或牵引齿轮与驱动轴之间的连接和断开可由电源开关装置任意地选择。
[实施例3]
图10、20、21和22示出实施例1中描述的具有内置速度变换器的旋转电机的实施例,其中,牵引辊制成能在驱动轴上滑动。
工业应用性
旋转电机具有两个冲突的需求:增加的扭矩用于驱动诸如大型车辆和坦克的重型车辆以及减小的重量用于安装在诸如直升机和无人机的飞行器上。为了同时满足这两个需求,必须增加这样的旋转电机的直径并且进而增加扭矩,以及即使具有这样增加了的直径也适当地保持在周缘部分中的磁体之间的间隙,并且还必须在旋转电机的周缘部分中集中用于转动的机构,以使得中间部分中空并且进而降低重量。在根据本发明的机构中,其中,通过插入由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮到一空间内来提取扭矩,在该空间中设置为顺时针转动的转子的驱动齿轮或驱动盘和设置为逆时针转动的转子的驱动齿轮或驱动盘是彼此相对的,由驱动轴穿过的空气间隙调节辊或空气间隙调节齿轮或由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮本身使得以它的直径保持安装在旋转电机的周缘部分中的磁体之间的间隙在约0.5mm的非常窄的状态中而不管旋转电机的直径是容易的。这允许了同时满足增大扭矩和减小重量的两个需求,用于对于坦克和直升机两者作为动力源的使用。此外,由于根据本发明的具有内置速度变换器的旋转电机具有简单的结构、少量的部件和借助它即使在外部压力的作用下也能适当地保持各间隙的机构,可减少在安装时要调节的部位的数量,这也呈现了当用作电动车辆的驱动马达时在制造成本和/或运行成本方面降低的效果。
附图标记说明
100:中心轴
110:定子
120:转子
121:(设置为顺时针转动的)转子
122:(设置为逆时针转动的)转子
123:转子联接器
130:电枢(电磁体)
140:永磁体
150:驱动轴
160:驱动盘
170:驱动齿轮
210:环形芯部
211:卷绕芯部
212:环形芯部线圈
221:安装工具
222:安装工具的磁极部分
310:牵引辊
311:(具有电源开关装置的)牵引辊
312:空气间隙调节辊
313:(具有滑动装置的)牵引辊
420:牵引齿轮
421:(具有电源开关装置的)牵引齿轮
422:空气间隙调节齿轮
510:集中绕组电枢
511:层叠磁钢板
512:集中绕组
513:具有电枢支承件的集中绕组
611:飞行器
612:甲板运行监测杆
613:推进方向控制转子
614:警告和监视雷达
Claims (3)
1.具有内置速度变换器的旋转电机,所述具有内置速度变换器的旋转电机对通过环状布置永磁体或电磁体作为场磁体来形成的定子,具有可转动地安装到中心轴以与在环形定子的中心处的一轴向侧上的驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起顺时针转动的至少一个转子和可转动地安装到所述中心轴以与在所述环形定子的所述中心处的另一轴向侧上的驱动齿轮和驱动盘中的至少一个一起逆时针转动的至少一个转子,其特征在于,在由设置为顺时针转动的所述转子的所述驱动齿轮或所述驱动盘、设置为逆时针转动的所述转子的所述驱动齿轮或所述驱动盘以及所述定子的径向内部围绕的部分中设有一空间,并且当由驱动轴穿过的牵引辊或牵引齿轮插入到所设置的所述空间内时,所述牵引辊与所述驱动盘接触,以经受力偶并且籍此以转动,而所述牵引齿轮接触所述驱动齿轮,以经受力偶并且籍此以转动,由此,可提供输出到穿过所述牵引辊或所述牵引齿轮的所述驱动轴。
2.如权利要求1所述的具有内置速度变换器的旋转电机,其特征在于,在所述牵引辊或所述牵引齿轮与所述驱动轴之间的连接能由电源开关装置在连接与断开之间任意地选择。
3.如权利要求1所述的具有内置速度变换器的旋转电机,其特征在于,所述牵引辊能在所述驱动轴上滑动。
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