CN112018950A - 用于驱动系统动态重构的有源反馈电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，具体为用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，包括若干个电机单元和连接在若干个所述电机单元输出端的传动箱，所述传动箱与若干个所述电机单元之间通过磁性联轴器传动连接，所述传动箱中的传动轴通过反馈式联轴器与输出轴传动连接；本发明通过传动箱将电机单元的动力进行整合输出，并在传动箱和输出轴之间设置了反馈式联轴器，利用输出轴和联轴器之间的转速差、传动箱和联轴器之间的转速差，就可以获得负载的增减情况，并反馈到电机单元中，控制电机单元的并联或者更替等，使得动力系统获得更合适的动力输出，并且整个系统采用桡性连接方式，传动更加平稳，动力波动小。

Description

用于驱动系统动态重构的有源反馈电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体为用于驱动系统动态重构的有源反馈电机。

背景技术

在一些工业应用领域，经常需要由多台永磁同步电机协同出力，作为运动控制的一个环节，这些电机的轴会被联接在一起，电机同轴运行，但是这种同轴运行的方式并不能达到较大范围的载荷调节能力，电机在一定的转速下才能实现最大的传动效率，因此需要一种在合适的时机选择不同数量或功率的电机进行驱动的方式，以达到最佳的驱动状态。

发明内容

本发明的目的在于提供用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，包括若干个电机单元和连接在若干个所述电机单元输出端的传动箱，所述传动箱与若干个所述电机单元之间通过磁性联轴器传动连接，所述传动箱中的传动轴通过反馈式联轴器与输出轴传动连接，所述反馈式联轴器与所述磁性联轴器之间信号连接以控制所述电机单元和所述传动轴之间的连接状态。

输出轴连接负载，电机单元包括功率相同或不同、型号相同或不同的若干个电机，可以实现对负载的不同功率或不同运行状态的控制，如高速、低速、恒转矩、高扭矩、低扭矩、恒速等，通过不同的组合可以实现不同的输出，磁性联轴器通过非接触式的连接传递动力，便于分离和配合，且连接过程中相对比较平稳，没有冲击和冲撞，保证动力输出平稳的以保证较长的使用寿命和可靠性，通过反馈式联轴器可以对输出轴和传动轴的转速进行反馈，并将反馈信号传至控制器中，利用控制器控制不同的磁性联轴器的对合，将不同电机单元的动力进行整合再输出，以达到更好的输出状态。

进一步的，所述磁性联轴器包括第一磁盘、第二磁盘、第二锥齿轮和磁悬浮轴承，所述第一磁盘固定在所述传动轴的外壁，所述第二锥齿轮通过所述磁悬浮轴承与所述传动轴转动连接，所述电机单元的输出端连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合连接。

第一磁盘和第二磁盘上均设有呈中心对称分布的磁条，当第一磁盘和第二磁盘相互靠近时，则第一磁盘和第二磁盘上的磁条相互作用，使第一磁盘和第二磁盘达到相同的转速，进一步的，第一磁盘和第二磁盘的端面上设有径向的槽，可以在接近时卡入，保证相同的转速。

进一步的，所述第二磁盘位于所述第二锥齿轮靠近所述第一磁盘的一侧，且所述第二磁盘与所述第二锥齿轮周向固定连接，所述第二磁盘与所述磁悬浮轴承之间通过电磁力沿轴向传动连接。

第二锥齿轮、第二磁盘通过磁悬浮轴承不与传动轴直接接触，因此可以降低摩擦力，并且磁悬浮轴承上设置了沿径向布置的磁线圈，当线圈被控制通电时，可以控制第二磁盘在径向上的位移，从而远离或者接近第一磁盘，并且第二锥齿轮和第二磁盘之间在周向上利用滑键进行固定。

进一步的，所述反馈式联轴器包括第一罩体、第二罩体、中间转子和输出罩体，所述第一罩体和第二罩体相互对合内部形成一个密封的腔体，所述传动轴固定在所述第一罩体的外侧，所述输出轴贯穿所述第二罩体并与所述输出罩体固定连接，所述中间转子通过限位轴和中间转轴可沿轴向移动的相对于所述第一罩体转动连接，所述输出罩体位于所述中间转子的一侧。

在第一罩体和第二罩体相互对合形成的密封腔体内填充满传动液，传动轴带动第一罩体和第二罩体转动，第二罩体和输出轴之间是转动的，密封的腔体中设置了一个中间转子，输出轴和输出罩体固定连接，第一罩体和第二罩体的转动可以带动中间转子的转动，而中间转子可以带动输出罩体转动，从而将传动轴的动力输出到输出轴上，并且通过传动轴和中间转子之间的转速变化，中间转子和输出罩体之间的转速变化，可以反馈出负载侧的供给情况，以动态的调整系统的动力输出。

进一步的，所述中间转子呈盘型或柱型，所述中间转子靠近所述输出罩体的一侧端面上设有环形槽，所述输出罩体的一部分延伸至所述环形槽中，且所述输出罩体的内侧设有第二永磁体，所述环形槽的内侧设有与所述第二永磁体对应分布的内层调节磁体，所述输出罩体靠近所述中间转子一端的端面上设有定位销，所述环形槽的端面上开设有与所述定位销配合的定位槽。

输出罩体一部分延伸在环形槽中，使得输出罩体和中间转子之间的相对作用面增加，可以设置第二永磁体和内层调节磁体增加输出罩体和中间转子之间的相互作用力，使得中间转子把转动动力传递给输出罩体，另外通过定位销和定位槽可以使得输出罩体和中间转子之间的周向状态锁定，进行刚性传递，适合更多负载场合。

进一步的，所述中间转子的外壁上设有外层调节磁体，所述第一罩体的内壁设有与所述外层调节磁体对应分布的第一永磁体，所述中间转子远离所述输出罩体一侧的端面上设有若干个呈中心对称分布的前端叶片，所述的内壁设有与所述前端叶片对应分布的第一扰动叶片，所述第二罩体的内壁设有呈中心对称分布的第二扰动叶片，所述输出罩体的外壁设有与所述第二扰动叶片对应分布的后端叶片，所述第二罩体的内壁上还设有锁定杆，所述中间转子的端面设有与所述锁定杆配合的定位孔。

通过外侧设置的外层调节磁体可以与第一罩体之间进行磁力的传递，另外，通过前端叶片和第一扰动叶片等叶片，通过腔体内的传动液，可以增加转动时的扰动性，增加中间转子与第一罩体和输出罩体力的传递，并也利用锁定杆和定位孔在不同的传递状态下增加传递的刚性。

进一步的，所述限位轴固定在所述中间转轴的两端用于对所述中间转子的轴向位置进行限位，所述限位轴分别和所述第一罩体、输出罩体转动连接。

限位轴可以对中间转子的两个位置进行限定，使其处于左端的桡性连接或右端的刚性连接状态。

进一步的，所述外层调节磁体和内层调节磁体包括条形的永磁体和条形的电磁体，所述永磁体包括若干个首尾相连的永磁块，所述电磁体的长度为所述永磁体长度的二分之一，所述永磁体长度等于所述第一永磁体的长度。

进一步的，所述永磁体和所述第一永磁体上的磁块位置在所述传动轴的轴线方向上互为吸引。

进一步的，所述条形的电磁体由若干个电磁单元组成，所述电磁单元的长度等于所述磁块长度的二分之一。

条形的电磁体内设置了若干个电磁单元，当条形的电磁体和第一永磁体上的磁极相互对应时，是吸引状态，这样就可以在轴向上保持稳定的位置，且在相对转动时产生吸引力，而当电磁单元改变其磁场时，就会在轴向上产生驱动力，由第一位置状态移动至第二位置状态，由原本的桡性连接变成刚性连接，因此可以适应更多的驱动场合。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

本发明通过传动箱将电机单元的动力进行整合输出，并在传动箱和输出轴之间设置了反馈式联轴器，利用输出轴和联轴器之间的转速差、传动箱和联轴器之间的转速差，就可以获得负载的增减情况，并反馈到电机单元中，控制电机单元的并联或者更替等，使得动力系统获得更合适的动力输出，并且整个系统采用桡性连接方式，传动更加平稳，动力波动小。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明反馈式联轴器的结构示意图；

图3是图2另一种状态的结构示意图；

图4是本发明外层调节磁体由第一位置状态移动至第二位置状态的示意图；

图5是图2中B-B的剖面示意图；

图6是图1中A处的结构示意图；

图中：1、电机单元；101、第一锥齿轮；2、传动箱；21、磁性联轴器；211、第一磁盘；212、第二磁盘；213、第二锥齿轮；214、磁悬浮轴承；22、传动轴；3、反馈式联轴器；301、输出轴；31、第一罩体；311、第一扰动叶片；312、第一永磁体；32、第二罩体；321、第二扰动叶片；322、锁定杆；33、中间转子；330、环形槽；331、限位轴；332、前端叶片；333、定位槽；334、中间转轴；335、外层调节磁体；336、内层调节磁体；34、输出罩体；341、后端叶片；342、第二永磁体；343、定位销；4、电磁单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供技术方案：用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，包括若干个电机单元1和连接在若干个电机单元1输出端的传动箱2，传动箱2与若干个电机单元1之间通过磁性联轴器21传动连接，传动箱2中的传动轴22通过反馈式联轴器3与输出轴301传动连接，反馈式联轴器3与磁性联轴器21之间信号连接以控制电机单元1和传动轴22之间的连接状态。

输出轴301连接负载，电机单元1包括功率相同或不同、型号相同或不同的若干个电机，可以实现对负载的不同功率或不同运行状态的控制，如高速、低速、恒转矩、高扭矩、低扭矩、恒速等，通过不同的组合可以实现不同的输出，磁性联轴器21通过非接触式的连接传递动力，便于分离和配合，且连接过程中相对比较平稳，没有冲击和冲撞，保证动力输出平稳的以保证较长的使用寿命和可靠性，通过反馈式联轴器3可以对输出轴301和传动轴22的转速进行反馈，并将反馈信号传至控制器中，利用控制器控制不同的磁性联轴器21的对合，将不同电机单元1的动力进行整合再输出，以达到更好的输出状态。

具体的，如图6所示，磁性联轴器21包括第一磁盘211、第二磁盘212、第二锥齿轮213和磁悬浮轴承214，第一磁盘211固定在传动轴22的外壁，第二锥齿轮213通过磁悬浮轴承214与传动轴22转动连接，电机单元1的输出端连接有第一锥齿轮101，第一锥齿轮101与第二锥齿轮213啮合连接。

第一磁盘211和第二磁盘212上均设有呈中心对称分布的磁条，当第一磁盘211和第二磁盘212相互靠近时，则第一磁盘211和第二磁盘212上的磁条相互作用，使第一磁盘211和第二磁盘212达到相同的转速，进一步的，第一磁盘211和第二磁盘212的端面上设有径向的槽，可以在接近时卡入，保证相同的转速。

具体的，第二磁盘212位于第二锥齿轮213靠近第一磁盘211的一侧，且第二磁盘212与第二锥齿轮213周向固定连接，第二磁盘212与磁悬浮轴承214之间通过电磁力沿轴向传动连接。

第二锥齿轮213、第二磁盘212通过磁悬浮轴承214不与传动轴22直接接触，因此可以降低摩擦力，并且磁悬浮轴承214上设置了沿径向布置的磁线圈，当线圈被控制通电时，可以控制第二磁盘212在径向上的位移，从而远离或者接近第一磁盘211，并且第二锥齿轮213和第二磁盘212之间在周向上利用滑键进行固定。

具体的，如图2-3所示，反馈式联轴器3包括第一罩体31、第二罩体32、中间转子33和输出罩体34，第一罩体31和第二罩体32相互对合内部形成一个密封的腔体，传动轴22固定在第一罩体31的外侧，输出轴301贯穿第二罩体32并与输出罩体34固定连接，中间转子33通过限位轴331和中间转轴334可沿轴向移动的相对于第一罩体31转动连接，输出罩体34位于中间转子33的一侧。

在第一罩体31和第二罩体32相互对合形成的密封腔体内填充满传动液，传动轴22带动第一罩体31和第二罩体32转动，第二罩体32和输出轴301之间是转动的，密封的腔体中设置了一个中间转子33，输出轴301和输出罩体34固定连接，第一罩体31和第二罩体32的转动可以带动中间转子33的转动，而中间转子33可以带动输出罩体34转动，从而将传动轴22的动力输出到输出轴301上，并且通过传动轴22和中间转子33之间的转速变化，中间转子33和输出罩体34之间的转速变化，可以反馈出负载侧的供给情况，以动态的调整系统的动力输出。

具体的，如图2-3所示，中间转子33呈盘型或柱型，中间转子33靠近输出罩体34的一侧端面上设有环形槽330，输出罩体34的一部分延伸至环形槽330中，且输出罩体34的内侧设有第二永磁体342，环形槽330的内侧设有与第二永磁体342对应分布的内层调节磁体336，输出罩体34靠近中间转子33一端的端面上设有定位销343，环形槽330的端面上开设有与定位销343配合的定位槽333。

输出罩体34一部分延伸在环形槽330中，使得输出罩体34和中间转子33之间的相对作用面增加，可以设置第二永磁体342和内层调节磁体336增加输出罩体34和中间转子33之间的相互作用力，使得中间转子33把转动动力传递给输出罩体34，另外通过定位销343和定位槽333可以使得输出罩体34和中间转子33之间的周向状态锁定，进行刚性传递，适合更多负载场合。

具体的，中间转子33的外壁上设有外层调节磁体335，第一罩体31的内壁设有与外层调节磁体335对应分布的第一永磁体312，中间转子33远离输出罩体34一侧的端面上设有若干个呈中心对称分布的前端叶片332，第一罩体31的内壁设有与前端叶片332对应分布的第一扰动叶片311，第二罩体32的内壁设有呈中心对称分布的第二扰动叶片321，输出罩体34的外壁设有与第二扰动叶片321对应分布的后端叶片341，第二罩体32的内壁上还设有锁定杆322，中间转子33的端面设有与锁定杆322配合的定位孔。

通过外侧设置的外层调节磁体335可以与第一罩体31之间进行磁力的传递，另外，通过前端叶片332和第一扰动叶片311等叶片，通过腔体内的传动液，可以增加转动时的扰动性，增加中间转子33与第一罩体31和输出罩体34力的传递，并也利用锁定杆322和定位孔在不同的传递状态下增加传递的刚性。

具体的，限位轴331固定在中间转轴334的两端用于对中间转子33的轴向位置进行限位，限位轴331分别和第一罩体31、输出罩体34转动连接。

限位轴331可以对中间转子33的两个位置进行限定，使其处于左端的桡性连接或右端的刚性连接状态。

具体的，如图4所示，外层调节磁体335和内层调节磁体336包括条形的永磁体和条形的电磁体，永磁体包括若干个首尾相连的永磁块，电磁体的长度为永磁体长度的二分之一，永磁体长度等于第一永磁体312的长度。

条形的电磁体内设置了若干个电磁单元4，当条形的电磁体和第一永磁体312上的磁极相互对应时，是吸引状态，这样就可以在轴向上保持稳定的位置，且在相对转动时产生吸引力，而当电磁单元4改变其磁场时，就会在轴向上产生驱动力，由第一位置状态移动至第二位置状态，由原本的桡性连接变成刚性连接，因此可以适应更多的驱动场合。

具体的，永磁体和第一永磁体312上的磁块位置在传动轴22的轴线方向上互为吸引。

具体的，条形的电磁体由若干个电磁单元4组成，电磁单元4的长度等于磁块长度的二分之一。

本发明的工作原理：输出轴301连接负载，电机单元1包括功率相同或不同、型号相同或不同的若干个电机，可以实现对负载的不同功率或不同运行状态的控制，如高速、低速、恒转矩、高扭矩、低扭矩、恒速等，通过不同的组合可以实现不同的输出，磁性联轴器21通过非接触式的连接传递动力，便于分离和配合，且连接过程中相对比较平稳，没有冲击和冲撞，保证动力输出平稳的以保证较长的使用寿命和可靠性，通过反馈式联轴器3可以对输出轴301和传动轴22的转速进行反馈，并将反馈信号传至控制器中，利用控制器控制不同的磁性联轴器21的对合，将不同电机单元1的动力进行整合再输出，以达到更好的输出状态，第一磁盘211和第二磁盘212上均设有呈中心对称分布的磁条，当第一磁盘211和第二磁盘212相互靠近时，则第一磁盘211和第二磁盘212上的磁条相互作用，使第一磁盘211和第二磁盘212达到相同的转速，进一步的，第一磁盘211和第二磁盘212的端面上设有径向的槽，可以在接近时卡入，保证相同的转速，第二锥齿轮213、第二磁盘212通过磁悬浮轴承214不与传动轴22直接接触，因此可以降低摩擦力，并且磁悬浮轴承214上设置了沿径向布置的磁线圈，当线圈被控制通电时，可以控制第二磁盘212在径向上的位移，从而远离或者接近第一磁盘211，并且第二锥齿轮213和第二磁盘212之间在周向上利用滑键进行固定，在第一罩体31和第二罩体32相互对合形成的密封腔体内填充满传动液，传动轴22带动第一罩体31和第二罩体32转动，第二罩体32和输出轴301之间是转动的，密封的腔体中设置了一个中间转子33，输出轴301和输出罩体34固定连接，第一罩体31和第二罩体32的转动可以带动中间转子33的转动，而中间转子33可以带动输出罩体34转动，从而将传动轴22的动力输出到输出轴301上，并且通过传动轴22和中间转子33之间的转速变化，中间转子33和输出罩体34之间的转速变化，可以反馈出负载侧的供给情况，以动态的调整系统的动力输出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，包括若干个电机单元(1)和连接在若干个所述电机单元(1)输出端的传动箱(2)，所述传动箱(2)与若干个所述电机单元(1)之间通过磁性联轴器(21)传动连接，所述传动箱(2)中的传动轴(22)通过反馈式联轴器(3)与输出轴(301)传动连接，所述反馈式联轴器(3)与所述磁性联轴器(21)之间信号连接以控制所述电机单元(1)和所述传动轴(22)之间的连接状态。

2.根据权利要求1所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述磁性联轴器(21)包括第一磁盘(211)、第二磁盘(212)、第二锥齿轮(213)和磁悬浮轴承(214)，所述第一磁盘(211)固定在所述传动轴(22)的外壁，所述第二锥齿轮(213)通过所述磁悬浮轴承(214)与所述传动轴(22)转动连接，所述电机单元(1)的输出端连接有第一锥齿轮(101)，所述第一锥齿轮(101)与所述第二锥齿轮(213)啮合连接。

3.根据权利要求2所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述第二磁盘(212)位于所述第二锥齿轮(213)靠近所述第一磁盘(211)的一侧，且所述第二磁盘(212)与所述第二锥齿轮(213)周向固定连接，所述第二磁盘(212)与所述磁悬浮轴承(214)之间通过电磁力沿轴向传动连接。

4.根据权利要求1所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述反馈式联轴器(3)包括第一罩体(31)、第二罩体(32)、中间转子(33)和输出罩体(34)，所述第一罩体(31)和第二罩体(32)相互对合内部形成一个密封的腔体，所述传动轴(22)固定在所述第一罩体(31)的外侧，所述输出轴(301)贯穿所述第二罩体(32)并与所述输出罩体(34)固定连接，所述中间转子(33)通过限位轴(331)和中间转轴(334)可沿轴向移动的相对于所述第一罩体(31)转动连接，所述输出罩体(34)位于所述中间转子(33)的一侧。

5.根据权利要求4所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述中间转子(33)呈盘型或柱型，所述中间转子(33)靠近所述输出罩体(34)的一侧端面上设有环形槽(330)，所述输出罩体(34)的一部分延伸至所述环形槽(330)中，且所述输出罩体(34)的内侧设有第二永磁体(342)，所述环形槽(330)的内侧设有与所述第二永磁体(342)对应分布的内层调节磁体(336)，所述输出罩体(34)靠近所述中间转子(33)一端的端面上设有定位销(343)，所述环形槽(330)的端面上开设有与所述定位销(343)配合的定位槽(333)。

6.根据权利要求5所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述中间转子(33)的外壁上设有外层调节磁体(335)，所述第一罩体(31)的内壁设有与所述外层调节磁体(335)对应分布的第一永磁体(312)，所述中间转子(33)远离所述输出罩体(34)一侧的端面上设有若干个呈中心对称分布的前端叶片(332)，所述(31)的内壁设有与所述前端叶片(332)对应分布的第一扰动叶片(311)，所述第二罩体(32)的内壁设有呈中心对称分布的第二扰动叶片(321)，所述输出罩体(34)的外壁设有与所述第二扰动叶片(321)对应分布的后端叶片(341)，所述第二罩体(32)的内壁上还设有锁定杆(322)，所述中间转子(33)的端面设有与所述锁定杆(322)配合的定位孔。

7.根据权利要求4所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述限位轴(331)固定在所述中间转轴(334)的两端用于对所述中间转子(33)的轴向位置进行限位，所述限位轴(331)分别和所述第一罩体(31)、输出罩体(34)转动连接。

8.根据权利要求6所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述外层调节磁体(335)和内层调节磁体(336)包括条形的永磁体和条形的电磁体，所述永磁体包括若干个首尾相连的永磁块，所述电磁体的长度为所述永磁体长度的二分之一，所述永磁体长度等于所述第一永磁体(312)的长度。

9.根据权利要求8所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述永磁体和所述第一永磁体(312)上的磁块位置在所述传动轴(22)的轴线方向上互为吸引。

10.根据权利要求8所述的用于驱动系统动态重构的有源反馈电机，其特征在于：所述条形的电磁体由若干个电磁单元(4)组成，所述电磁单元(4)的长度等于所述磁块长度的二分之一。

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