CN1684342A

CN1684342A - 差动式无级变速电动机

Info

Publication number: CN1684342A
Application number: CN 200410017671
Authority: CN
Inventors: 沈超然
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-10-19

Abstract

本发明公开了一种差动式无级变速电动机，包括定子、转子、转轴、外壳与端盖，定子与转子通过滑块做轴向相对移动，包括一个双轴无级变速部分与一个差动部分，差动部分包括两个主动轴和一个输出轴，双轴无级变速部分包括两个独立的输出轴，这两个输出轴与差动部分的两个主动轴连接，差动部分的输出轴为差动式无级变速电动机的输出轴。本发明具有调速幅度大还能反转、功率传递效率高还能实现恒力距输出、控制简便，调速经济等特点，适用于各类电机的无级变速，用途非常广泛。具有十分显著的经济效益。

Description

差动式无级变速电动机

技术领域

本发明涉及一种无级变速电动机。尤其涉及一种采用机械方法实现无级变速的差动式无级变速电动机。

背景技术

中国实用新型专利授权公告号CN2497474Y，授权公告日2002年6月26日，发明创造的名称为无级变速电动机，公开了一种采用机械方法实现无级变速的电动机。它的技术方案是：电动机外壳的内壁设有至少二条滑移槽，定子的靠近外壳端分别固定连接一定子滑块，定子滑块可在与之固定连接的控制杆的带动下沿滑移槽左右移动。其不足之处是功率传递效率低，调速幅度小，在低速运转时输出力矩小。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种差动式无级变速电动机，以克服现有技术中无级变速电动机功率传递效率低，调速幅度小等缺点，满足人们的需求。

为了解决上述问题本发明的技术方案的是：所述的差动式无级变速电动机，包括定子、转子、转轴、外壳与端盖，定子与转子通过滑块做轴向相对移动，包括一个双轴无级变速部分与一个差动部分，差动部分包括两个主动轴和一个输出轴，双轴无级变速部分包括两个独立的输出轴，这两个输出轴与差动部分的两个主动轴连接，差动部分的输出轴为差动式无级变速电动机的输出轴。

所述的无级变速部分包括两个相互独立转子，转子的几何中心轴为转子轴，两个转子沿转子轴方向并列设置在外壳内，所述的两个独立的输出轴是两个转子的转子轴，两个转子轴一个为实心转子轴，另一个为空心转子轴，空心转子轴套在实心转子轴外，两个转子轴同心且能独立转动；或包括两个相互独立的定子，定子的中心轴为定子轴，两个定子沿定子轴方向并列设置在外壳内，所述的两个独立的输出轴是两个定子的定子轴，两个定子轴一个为实心定子轴，另一个为空心定子轴，空心定子轴套在实心定子轴外，两个定子轴同心且能独立转动。

所述的差动部分为行星齿轮差动机构。

所述的差动部分还包括一个动力单向输入机构，该动力单向输入机构为涡轮涡杆机构。所述的滑块的移动采用推拉杆结构

由于采用上述方案，本发明具有调速幅度大还能反转、功率传递效率高还能实现恒力距输出、控制简便，调速经济等特点，适用于各类电机的无级变速，用途非常广泛。具有十分显著的经济效益。

附图说明

图1是双轴无级变速部分的第一种实施方式。

图2是双轴无级变速部分的第二种实施方式。

图3是差动部分的第一种实施方式。

图4是差动部分的第二种实施方式。

图5是动力单向输入机构的第一种实施方式。

图6是动力单向输入机构的第二种实施方式。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明进行详细描述。由图1～6所示，本发明差动式无级变速电动机，包括定子、转子、转轴、外壳与端盖，定子与转子通过滑块做轴向相对移动，包括一个双轴无级变速部分和一个差动部分，差动部分包括两个主动轴和一个输出轴，双轴无级变速部分包括两个独立的输出轴，这两个输出轴与差动部分的两个主动轴连接，差动部分的输出轴为本发明差动式无级变速电动机的输出轴。

其中差动部分包括一个动力单向输入机构和一个差动机构。

本发明的差动式无级变速电动机每个组成部分都有两个具体实施方案。

双轴无级变速部分的具体实施方法1

如图1所示：本部分有两个独立的转子5、6和一个定子4，两个转子沿转子轴方向并列的设在外壳内，转子5的转子轴为实心转子轴8，另一个转子6的转子轴为空心转子轴7，空心转子轴7套在实心转子轴8外且能独立转动。定子的移动方法：在定子外设有滑块，滑块与外壳1之间设有键3与滑槽2结构，至少有一对键与滑槽结构，由滑块带动定子在两个独立的转子之间作轴向移动，滑块的移动可采用推拉杆、齿轮齿条、丝杆螺母、双螺杆等结构来实现。9为端盖。双轴无级变速部分的具体实施方法2

如图2所示：本部分有两个独立的定子10、12和一个转子11，两个定子沿定子轴方向并列的设在外壳1内，定子12的定子轴为实心定子轴15，另一个定子10的定子轴为空心定子轴14，空心定子轴14套在实心定子轴15外且能独立转动。转子可在滑块的带动下沿转子轴方向相对定子做轴向相对移动，转子的移动方法：在转子中部设有滑块，滑块与转子轴间设键与滑槽或采用方形转子轴使滑块带动转子只能轴向移动。转子轴13与端盖9固定。滑块移动的方法同样可采用推拉杆、齿轮齿条、丝杆螺母、双螺杆等结构来实现。

所说的转子可以是感应式也可以是绕线式并根据转子形式如为绕线式可跟据需要设置相应的电筛结构；两转子的转向可以是同向也可以是反向。所说的定子可以是永磁体也可以是绕线式。在接通直流电或交流电的状态下，两个转子或两个定子的转速随定子或转子轴向位置的改变一个由大变小另一个由小变大并通过各自的转子轴或定子轴传递给差动机构。

差动部分的具体实施方法1

如图3为一种行星齿轮机构，由中心轮17、太阳轮20、若干行星轮组18、及H杆21组成，其中中心轮为内齿轮。行星轮位于中心轮与太阳轮之间并同时与中心轮、太阳轮啮合，行星轮与H杆之间设有行星轮轴19，行星轮轴通过H杆同中心轮和太阳轮一样绕几何中心轴线转动。行星轮也可以为若干组，每组行星轮由多级行星轮组成，每组行星轮有几级就有几个转轴，每级行星轮由一个或两个同轴行星轮组成，上级行星轮与下一级行星轮各有一个行星轮相互啮合，如同级行星轮中有两个同轴行星轮，一个行星轮与其上一级行星轮啮合，另一个行星轮与其下一级行星轮啮合，这样就形成行星轮之间的变速，第一级与最后级中的一个行星轮分别与上述的中心轮、太阳轮啮合。中心轮对应的中心轮轴16、太阳轮对应的太阳轮轴23、H杆对应的H杆轴22中任意两者都能充当主动轮轴，分别与上述双轴无级变速部分的两个独立的输出轴相连，余者成为本发明差动式无级变速电动机的输出轴。例如：中心轮轴16、太阳轮轴23充当主动轮轴分别与双轴无级变速部分的两个独立的转子轴7、8连接，则H杆轴22就是差动部分的输出轴，即本发明双轴无级变速电动机的输出轴；同样，如果太阳轮轴23与H杆轴22充当主动轮轴分别与双轴无级变速部分的两个独立的转子轴7、8连接，则中心轮轴16就是差动部分的输出轴，即本发明双轴无级变速电动机的输出轴；反之中心轮轴16与H杆轴充当主动轮轴也是如此。

如上述双轴无级变速部分两个独立的输出轴连接行星齿轮差动机构的中心轮轴与太阳轮轴，由于中心轮与太阳轮通过行星轮对H杆转速的贡献率不同，当双轴无级变速电动机两个独立的输出轴，一个由大变小另一个由小变大时，H杆获得一个功率合并、转速代数求和，无级变速的且随速度降低力距增大的动力。同理，中心轮轴或太阳轮轴作为输出轴时，也可获得一个功率合并、转速代数求和，无级变速的且随速度降低力距增大的动力。

差动部分的具体实施方法2

如图4为另一种行星齿轮机构，由两个太阳轮28、30，若干组同轴行星轮27、29及H杆25组成。同轴的两个行星轮分别与两个独立的太阳轮啮合，每组两个行星轮与H杆之间设有行星轮轴26，使两个行星轮能同步旋转，每组行星轮也可以由多级行星轮组成，每组行星轮有几级就有几个转轴，每级行星轮有一个或两个同轴行星轮组成，上级行星轮与下一级行星轮各有一个行星轮相互啮合，如同级行星轮中有两个同轴行星轮，一个行星轮与其上一级行星轮啮合，另一个行星轮与其下一级行星轮啮合，这样就形成行星轮之间的变速，第一级与最后级中的一个行星轮分别与上述的两个独立的太阳轮啮合。行星轮轴通过H杆同太阳轮一样绕几何中心轴线转动。每两个独立的太阳轮对应的太阳轮轴31、32， H杆对应的H杆轴24中任意两者都能充当主动轮轴，分别与上述双轴无级变速部分的两个独立的输出轴相连，余者成为本发明差动式无级变速电动机的输出轴。如上述双轴无级变速部分的两个独立的输出轴分别连接行星齿轮差动机构的两个太阳轮对应的太阳轮轴31、32，由于两太阳轮通过行星轮对H杆转速的贡献率不同，当双轴无级变速电动机两个独立的输出轴，一个由大变小另一个由小变大时，H杆获得一个功率合并、转速代数求和，无级变速的且随速度降低力距增大的动力。同理，两个太阳轮对应的太阳轮轴之一作为输出轴时，也可获得一个功率合并、转速代数求和，无级变速的且随速度降低力距增大的动力。

由上述具体实施方式可见，在接通直流电或交流电的状态下，由与电动机转子与定子的轴向相对移动，使电动机转子与定子间磁通变化从而使电动机转子实现无级变速，同时采用两个转子和一个定子或两个定子和一个定子，随定子或转子的移动，获得一个转子或定子由大变小另一个转子或定子由小变大的无级变速的动力，使一个定子或转子的输入功率最大限度的通过气隙磁场传递给所对应的两个转子或两个定子，再通过行星齿轮差动机构，合并功率、转速代数求和，输出一个无级变速的且随转速降低力矩增大的动力。也可在两个转子或两个定子速度都不为零的状态下，通过行星齿轮差动机构使调速幅度扩大止零速度。通过差动机构也可实现反转。通过采用两个功率之比等于差动机构速度反比的转子或定子可实现恒力矩输出。

当一个转子低速时，另一个转子的转速有可能通过行星齿轮差动机构使此时应为低速度的转子出现被动转动。为避免出现被动转动本发明在差动部分内还包括一个动力单向输入机构：

动力单向输入机构的具体实施方法1

如图5，62为双轴无级变速部分，空心轴33与实心轴36分别接双轴无级变速部分的两个输出轴7、8。动力的传动方式如下：由带涡杆的空心轴33通过涡轮34、轴41、复位齿轮42、复位齿轮39以及空心轴38；由带涡杆的实心轴36通过涡轮35实心轴37；实心轴37与空心轴38分别与行星齿轮差动机构的两个主动轮轴连接，例如与太阳轮轴23和H杆轴22连接，这样就将两个转动动力传入行星齿轮差动机构63，则中心轮轴16就是差动部分的输出轴即本发明差动式无级变速电动机的输出轴。

动力单向输入机构实施方法2

如图6，62为双轴无级变速部分，空心轴43与实心轴44分别接双轴无级变速部分的两个输出轴7、8。动力的传动方式如下：由带涡杆的空心轴43通过涡轮61、轴60、伞齿轮59、伞齿轮58、轴55、复位齿轮54、复位齿轮56以及实心轴57；由带涡杆的实心轴44通过涡轮45、轴48、伞齿轮47、伞齿轮46、轴49、复位齿轮50、复位齿轮53、空心轴52；实心轴57与空心轴52分别与行星齿轮差动机构的两个主动轮轴连接，例如与太阳轮轴23和H杆轴22连接，这样就将两个转动动力传入行星齿轮差动机构63，则中心轮轴16就是差动部分的输出轴即本发明差动式无级变速电动机的输出轴。

凡转动副都可根据需要设置轴承。

Claims

1.一种差动式无级变速电动机，包括定子、转子、转轴、外壳与端盖，定子与转子通过滑块做轴向相对移动，其特征在于包括一个双轴无级变速部分与一个差动部分，差动部分包括两个主动轴和一个输出轴，双轴无级变速部分包括两个独立的输出轴，这两个输出轴与差动部分的两个主动轴连接，差动部分的输出轴为差动式无级变速电动机的输出轴。

2.根据权利要求1所述的无级变速电动机，其特征是所述双轴无级变速部分包括两个相互独立的转子，转子的几何中心轴为转子轴，两个转子沿转子轴方向并列设置在外壳内，所述的两个独立的输出轴是两个转子的转子轴，两个转子轴一个为实心转子轴，另一个为空心转子轴，空心转子轴套在实心转子轴外，两个转子轴同心且能独立转动。

3.根据权利要求1所述的无级变速电动机，其特征是所述双轴无级变速部分包括两个相互独立的定子，定子的几何中心轴为定子轴，两个定子沿定子轴方向并列设置在外壳内，所述的两个独立的输出轴是两个定子的定子轴，两个定子轴一个为实心定子轴，另一个为空心定子轴，空心定子轴套在实心定子轴外，两个定子轴同心且能独立转动。

4.根据权利要求2或3所述的无级变速电动机，其特征在于所述的差动部分为行星齿轮差动机构，包括中心轮、太阳轮、若干行星轮组和H杆，行星轮位于中心轮与太阳轮之间，同时与中心轮和太阳轮啮合，行星轮轴通过H杆轴同中心轮和太阳轮一样绕几何中心轴线转动，中心轮轴、太阳轮轴、H杆轴中任意两者都能充当主动轮轴，与无级变速部分的两个独立的输出轴相连，余者为差动部分的输出轴。

5.根据权利要求2或3所述的无级变速电动机，其特征是所述的差动部分还包括一个动力单向输入机构，动力单向机构为涡轮涡杆机构。

6.根据权力要求2所述的无级变速电动机，其特征是在定子外设有滑块，滑块与外壳之间设有至少一对键与滑槽结构，滑块的移动采用推拉杆结构。

7.根据权利要求3所述的无级变速电动机，其特征是在转子的中部设有滑块，滑块与转子间设键与滑槽结构，滑块的移动采用推拉杆结构。