CN112054641A - 全相双驱动自变速无刷直流电动机 - Google Patents

Abstract

一种全相双驱动自变速无刷直流电动机，在电机壳内设置一组行星齿轮变速机构和平行设置两组定子励磁驱动线圈；每组线圈里两个相邻线圈按正向反向交替连接形成两相，通电时产生相反的N和S磁场极性；对应转子上磁铁也是按N极S极交替安装；用霍尔元件控制两相励磁线圈电流，在转子磁铁每转过一个磁铁位置时，使每组励磁线圈磁极交替反向，使励磁线圈产生的磁极始终排斥前方位的转子磁铁而吸引后方位转子磁铁，带动转子连续转动起来了；而两个转子又分别固定在行星齿轮变速机构的三个行星齿轮的空心转轴和太阳轮的中心转轴上，当电动机转速高时切断中心转轴上转子的驱动线圈电流让三个行星齿轮的空心转轴的转子工作达到变速的目的。

Description

全相双驱动自变速无刷直流电动机

技术领域

涉及无刷直流电动机主要涉及汽车用驱动电动机。

背景技术

当下新能源汽车的大力发展，特别是以电池为能源和氢燃料电池发电的电动汽车以方兴未艾的势头发展，但竞争异常激烈，最终的竞争焦点还是在续航能力上，大家除了在电池能量密度提高还在减轻车身重量材料上挖掘潜力和在提高驱动电机能量密度上想办法。从近期公布的一项发明专利“全相双驱动无刷直流电动机”分析，它把汽车上大量采用的无刷电动机进行了革命式的改变，使传统的无刷电动机驱动线圈只有三分之二工作方式改变成每一个驱动线圈对应一个转子磁铁同时驱动工作，同时设置一个错位的内驱动线圈来克服外驱动线圈的转动死角并进一步增大了驱动力，使得电动机的能力密度增大一倍左右；电机性能提高减轻了重量对汽车起步、加速等操控性能大大改善，但对于提高续航能力特别是高速路上的续航帮助不大；根据资料分析电动汽车速度在0—70公里时速度时电动机的扭矩力是呈上升，但车速再往上升电动机的扭矩力是呈下降，而为了维持扭矩力电动机励磁驱动线圈就只有增大电流，而汽车在高速路上长期维持在100公里时速行驶因此电动汽车的电池续航能力就大打折扣，或降低百分之四五十的续航里程。根据电动机的这一特性解决的唯一办法就是在电动机后面加装变速器，但是这样既占用空间又增加重量还增加成本，因而使得大多数车企望而却步；因而使得我们现在的电动汽车只能用在城市里作为短途代步工具了。

发明内容

为了改变电动汽车在高速行驶下耗电高的这一缺陷本发明创造提供一种全相双驱动自变速无刷直流电动机，它是在圆形电动机壳内平行设置两组定子励磁驱动线圈和两组磁铁转子，组成一个双驱动力的无刷直流电动机；将一组行星齿轮变速机构安装在电动机内两组定子励磁驱动线圈一侧，将三个行星齿轮的转动轴连接块中心设置一个空心转轴，而太阳轮的中心转轴一端则穿过这个空心转轴后末端固定在电机一端电动机后盖轴承上 ，而中心转轴同空心转轴之间由两只轴承定位固定，而太阳轮的中心转轴另一端穿过相邻端电动机前盖中心轴承作为动力输出轴；行星齿轮变速机构则单独装配在一个密封壳内加装润滑油；而变速机构设计为三个行星齿轮围绕内齿圈转动一圈则太阳轮转动二圈；而两个电动机的转子分别固定在空心转轴和穿过空心转轴后的太阳轮中心转轴上；当接通电源后空心转轴上的电动机转子带动三个行星齿轮转动，而行星齿轮变速机构的内齿圈是固定的，因而三个行星齿轮只能带动太阳轮同方向转动，而太阳轮中心转轴上另一个电动机转子也带动中心转轴向同一个方向转动，只是转动速度就比空心转轴上转子的速度快一倍，因此两个驱动力叠加输出强大的扭矩力带动汽车起步或加速；而当汽车在高速行驶达到设定的速度时电源控制系统自动切断太阳轮中心转轴上转子的驱动线圈电源，而只用行星齿轮空心转轴上的转子的驱动线圈工作，这样即使汽车跑上100公里的时速而电动机转子的转速也只在不加装变速机构时汽车在60-70公里时速时的转速，达到变速的目的；因而避免了电动机在高转速时大量耗电的缺陷保证续航能力；这样把两个驱动转子分别加载在行星齿轮变速机构的两个挡位上简单易行实现了变速；本发明创造不但能采用传统的霍尔控制三相无刷直流电动机方式驱动，还能利用双驱动线圈双磁铁转子形成全相驱动方式，就是把两组定子驱动线圈的每个励磁驱动线圈间隔按正反向连接，通电时候间隔形成相反的磁极，而对应的相同数量的转子磁铁也是按N、S极交替安装，并在两只励磁驱动线圈之间平行安装两只霍尔单向控制元件，一只检测到N极磁场时导通另一只检测到S磁场时导通；接通电源时其中一只霍尔单向控制元件检测到N（S）极磁场时导通控制电源系统通电，使励磁驱动线圈形成交替磁极吸引或者排斥同一块转子磁铁转动，当转过一个磁铁位置时另一只霍尔单向控制元件检测到S(N)极磁场时导通控制电源系统反向连通电路，而使得励磁驱动线圈每个磁极反转继续带动转子磁铁转动，这样周而复始的交替工作电动机就连续转动起来，这样使每一个励磁驱动线圈都同时工作带动每一块转子磁铁转动而形成全相驱动；这样就使得相同个数的励磁驱动线圈比传统只有三分之二线圈工作驱动方式电动机的扭矩力增加百分之三十三；为了防止电动机启动时转子磁铁同励磁驱动线圈在对齐位置而霍尔单向控制元件恰好在两块磁铁的间隔处电路不能接通的死点位置电动机就不能启动的情况出现，所以本发明设置了两组驱动励磁线圈并且两组励磁驱动线圈所对应的两个转子磁铁片相对位置错位半个位置，也就是不论在任何位置其中一个转子的磁铁都会被霍尔单向控制元件检测到而接通电路使之转动而带动另一个转子转过死点位置一起施力带动汽车运行，实现全相双驱动；因此本发明专利不但提高了电动机的能量密度还解决了电动机在高转速耗电的这一大缺陷。

它的有益效果是让电动机自变速并提高无刷直流电动机能量密度。

附图说明：图1为本发明创造局部剖面图；图2为立体结构图

图中：1电动机壳；2电动机前盖；3电动机后盖；4变速机构外壳；5变速机构内齿圈；6变速机构行星齿轮；7行星齿轮轴承；8行星齿轮转动轴；9太阳轮；10行星齿轮连接板；11空心转轴；12励磁驱动线圈;13转子磁铁;14转子；15励磁驱动线圈;16转子磁铁;1

7转子;18中心转轴。

具体实施方式：将一个由内齿圈5同行星齿轮6和太阳轮9组成的行星齿轮变速机构安装在一个密封壳4内，再安装在一个圆形电动机壳1内一端，三个行星齿轮6中心轴承7所连接的转动轴8同连接板10固定在一起，连接板10中心设置一个空心转轴11一端穿过密封壳4中心圆孔显露一部分；而太阳轮9的中心转轴18一端穿过空心转轴11后末端固定在电动机后盖3的中心轴承上，而另一端则穿过密外壳4再穿过电动机前盖2中心的轴承作为动力输出轴；而励磁驱动线圈12和励磁驱动线圈15则平行安装在圆形电动机壳1内，它们两个所对应的转子14、和转子17则分别同空心转轴11和中心转轴18连接在一起；转子磁铁13则按N,S极交替对应相同的励磁驱动线圈数量安装在转子14上，转子磁铁16则按N,S极交替对应相同的驱动线圈数量安装在转子17上，两组励磁驱动线圈的控制线和电源线各自独立从机壳穿出组成一个全相双驱动自变速无刷直流电动机。

Claims (3)

1.一种全相双驱动自变速无刷直流电动机,其特征是：采用霍尔位置元件控制的两组定子励磁线圈全部同时都参与励磁工作，同时推动行星齿轮变速机构三个行星齿轮所连接的空心转轴上的转子和太阳轮中心转轴上的两个转子转动。

2.据根据权利要求1所述的全相双驱动自变速无刷直流电动机，其主要特征是：所述的两组励磁线圈平行安装，每组相邻两个励磁线圈是采用一个正一个反的连接方式组成二相，通电时以产生相反的磁场极性，当转子磁铁转过一个位置并且在霍尔位置元件电路控制下改变两相电流方向而使励磁线圈磁极同时反向。

3.据根据权利要求1所述的全相双驱动自变速无刷直流电动机，其主要特征是：在电动机内增加一个行星齿轮变速机构，其三个行星齿轮所连接板的中心设置一个空心转轴，并将太阳轮的中心转轴穿过这个空心转轴，并将两个电动机的转子分别固定在空心转轴和中心转轴上。

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