CN206962636U - 电动机活动转子变位支撑机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动机活动转子变位支撑机构，所述的活动转子包括由转子硅钢片叠压而成的外表面，活动转子的中心孔与电机轴间隙配合同轴安装、且活动转子与电机轴轴向定位安装连接；在活动转子内部还设有扭力弹簧，扭力弹簧套接安装在电机轴上，且扭力弹簧的扭力脚一端固定安装在活动转子上、另一端固定安装在电机轴上。本电动机活动转子变位支撑机构可以实现电动机活动转子沿电机轴周向方向与固定转子之间保持设定角度，并在电动机负载发生变化时可实现电动机活动转子整体的周向变位、进而实现电动机的自动调矩变速，并可保持电动机原有的外形尺寸，特别适用于电动车电动机。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种转子变位支撑机构，具体是一种可实现自动调矩变速电动机的活动转子变位支撑机构，属于电动机技术领域。
背景技术
电动机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩。
通常电动机可进行调速以适应不同生产机械速度变化的要求，但通常电动机负荷增加时阻力矩增加，会引起转速降低、转差率上升(也就是电机转子和旋转磁场的转速差变大)，进而引起输入电流变大，电机功率上升，针对电动车电动机，在电动车的超载状态、负载很大时，电动机的输出功率会随之调高以增加电机的输出扭矩，但是在这个过程中，转速会随着输出功率的增加而下降，此时若超载(此时电动机工作效率较低)时间的延长很容易使电动机严重发热甚至损坏，从而降低电动机的使用寿命、降低了电动车零部件的可靠性和稳定性；另外，电动车在空载运行时(此时电动机负载量较小)电动机的转速通常较慢、处于低效率的运行状态，运载效率较低。
现有的自动调矩变速电动机的电动机活动转子变位支撑机构通常采用可轴向移动的转子结构，可轴向移动的转子结构势必增加整个电动机的轴向距离、进而造成电动机外形尺寸较大。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种电动机活动转子变位支撑机构，可以实现电动机活动转子沿电机轴周向方向与固定转子之间保持设定角度，并在电动机负载发生变化时可实现电动机活动转子整体的周向变位、进而实现电动机的自动调矩变速，并可保持电动机原有的外形尺寸，特别适用于电动车电动机。
为了实现上述目的，本电动机活动转子变位支撑机构所述的活动转子包括由转子硅钢片叠压而成的外表面，活动转子的中心孔与电机轴间隙配合同轴安装、且活动转子与电机轴轴向定位安装连接；
在活动转子内部还设有扭力弹簧，扭力弹簧套接安装在电机轴上，且扭力弹簧的扭力脚一端固定安装在活动转子上、另一端固定安装在电机轴上；所述的活动转子上设有角度定位限位块。
作为本实用新型的进一步改进方案，所述的扭力弹簧是具有三个扭力脚的双扭转异形弹簧，位于双扭转异形弹簧中部的扭力脚与电机轴固定安装，位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚相对于双扭转异形弹簧的轴心呈对角设置、且位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚分别与活动转子固定连接。
作为本实用新型的进一步改进方案，所述的活动转子的中心孔内部设有轴向方向设置的两件轴承，活动转子通过两件轴承同轴配合安装在电机轴上，所述的扭力弹簧设置在两件轴承之间。
与现有技术相比，由于套接安装在电机轴上的扭力弹簧的扭力脚一端固定安装在活动转子上、另一端固定安装在电机轴上，因此低负载时可实现电动机活动转子沿电机轴周向方向与固定转子之间保持设定角度、进而可以通过其内部机制提高转速使电动机运行在高效区间；当负载增大时，由于定子壳体的定子线圈磁场强弱发生变化，使得活动转子整体可以适时地、克服扭力弹簧的扭力实现周向变位，从而使电动机转速降低、电动机的输出扭矩可以同时自动变大，在不额外提升功率的前提下提高了电动机对负载的自适应调整能力，从而避免了电动机电流过大、温升较高；车辆动力输出更合理，提高了车辆关键零部件的可靠性以及整车的使用寿命，使整车更加节能环保，并可保持电动机原有的外形尺寸，特别适用于电动车电动机。
附图说明
图1是转子总成的三维结构示意图；
图2是活动转子的结构示意图；
图3是图2的A-A剖视图。
图中：1、定子壳体，2、转子总成，21、电机轴，22、固定转子，23、活动转子，24、扭力弹簧，25、交错式磁极片。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，电动机活动转子总成2包括电机轴21和转子。
转子包括固定转子22、活动转子23和扭力弹簧24；固定转子22和活动转子23均包括由转子硅钢片叠压而成的外表面和设置在活动转子23内部的扭力弹簧24，固定转子22和活动转子23外径尺寸相同，如图2所示，固定转子22和活动转子23的外表面分别环绕自身周向设有排布方式一致的交错式磁极片25，交错式磁极片25包括沿周向依次间隔设置在转子外表面上的多个N极和S极，且固定转子22表面的交错式磁极片25与活动转子23表面的交错式磁极片25沿周向旋转错开α角度，固定转子22与电机轴21同轴固定安装连接，活动转子23的中心孔与电机轴21间隙配合同轴安装、且活动转子23与电机轴21轴向定位安装连接，固定转子22与活动转子23相邻间隙配合；如图3所示，扭力弹簧24套接安装在电机轴21上，且扭力弹簧24的扭力脚一端固定安装在活动转子23上、另一端固定安装在电机轴21上；为了保证活动转子23的准确角度定位，所述的活动转子23上设有角度定位限位块。
本电动机活动转子变位支撑机构的工作原理：初始工作时，通过接线柱向电动机供电使定子壳体1的定子线圈通电，定子线圈产生的磁场与转子表面的交错式磁极片25相互作用使转子旋转，固定转子22同时带动电机轴21转动，由于固定转子22表面的交错式磁极片25与活动转子23表面的交错式磁极片25沿周向错开一角度α，固定转子22表面的交错式磁极片25和活动转子23表面的交错式磁极片25可以分别与定子线圈产生的电磁场发生相互作用，同时，固定转子22和活动转子23分别产生的磁场会相互抵消一部分，使转子总成2整体的磁场强度减小，相当于缩短了电机转子磁铁的计算长度La，而根据公式一磁铁计算长度La公式：
(式中：La为电机转子磁铁的计算长度；aδ为极弧系数；A为电磁负荷；Bδ为气隙磁密；Da为转子外径；ψ为效率；p为极对数，n为转速；kD为常数)
在其他相关计算系数不变的情况下，n与La成反比，即当转子总成2整体的磁场强度减小从而使电机转子磁铁的计算长度La缩短时，电机转速n增加、效率提升电机转速的增加相应提高了电机的输出功率，使电机运行在高效区间。
当整车负载增大时，负载产生的阻力会施加到电机轴21上，为了克服阻力，电机的功率会自动调高，使通过定子壳体1定子线圈的电流增大，定子线圈产生更大的磁场，当磁场产生的作用力克服扭力弹簧24的支撑弹力时使扭力弹簧24产生扭转压缩带动活动转子23沿周向方向发生旋转，进而使固定转子22表面的交错式磁极片25和活动转子23表面的交错式磁极片25错开的α角度变小，α角度变小过程中转子总成2整体的磁场强度提高，即相当于使电机转子磁铁的计算长度La变长，根据上述公式一，电机转速n会相应降低，此时，由于输出功率不变，根据电机运转的公式二：输出功率＝转速*扭力/9.55，电机扭力与输出转矩会得到提升。
随着负载不断增大，扭力弹簧24压缩的程度不断增大，使得α角度逐渐变小，转子总成2整体的磁场强度逐渐增强，La越来越大，电机的输出转矩随之增大，当α角度变为零度时固定转子22表面的交错式磁极片25与活动转子23表面的交错式磁极片25即成为同相结构，此时转子总成2整体的磁场强度最高，达到最大的输出转矩。
为了均衡扭力、防止因扭力弹簧的扭力造成活动转子23的偏载，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的扭力弹簧24是具有三个扭力脚的双扭转异形弹簧，位于双扭转异形弹簧中部的扭力脚与电机轴21固定安装，位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚相对于双扭转异形弹簧的轴心呈对角设置、且位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚分别与活动转子23固定连接，即活动转子23呈对角设置的两个部位分别与位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚固定连接，进而防止单扭力弹簧造成的偏载。
为了保证活动转子23与电机轴21的同轴安装精度和活动转子23相对于电机轴21的同轴旋转，作为本实用新型的进一步改进方案，所述的活动转子23的中心孔内部设有轴向方向设置的两件轴承，活动转子23通过两件轴承同轴配合安装在电机轴21上，所述的扭力弹簧24设置在两件轴承之间。
由于固定转子22表面的交错式磁极片25与活动转子23表面的交错式磁极片25沿周向旋转错开α角度，且套接安装在电机轴21上的扭力弹簧24的扭力脚一端固定安装在本活动转子23上、另一端固定安装在电机轴21上，因此低负载时可实现活动转子23沿电机轴21周向方向与固定转子22之间保持设定α角度、进而可以通过其内部机制提高转速使电动机运行在高效区间；当负载增大时，由于定子壳体的定子线圈磁场强弱发生变化，使得活动转子23可以适时地、克服扭力弹簧24的扭力相对固定转子22发生转动实现周向变位，从而使电动机转速降低、电动机的输出扭矩可以同时自动变大，在不额外提升功率的前提下提高了电动机对负载的自适应调整能力，从而避免了电动机电流过大、温升较高；车辆动力输出更合理，提高了车辆关键零部件的可靠性以及整车的使用寿命，使整车更加节能环保，特别适用于电动车电动机。
Claims (3)
1.一种电动机活动转子变位支撑机构，所述的活动转子(23)包括由转子硅钢片叠压而成的外表面，活动转子(23)的中心孔与电机轴(21)间隙配合同轴安装、且活动转子(23)与电机轴(21)轴向定位安装连接；
其特征在于，在活动转子(23)内部还设有扭力弹簧(24)，扭力弹簧(24)套接安装在电机轴(21)上，且扭力弹簧(24)的扭力脚一端固定安装在活动转子(23)上、另一端固定安装在电机轴(21)上；所述的活动转子(23)上设有角度定位限位块。
2.根据权利要求1所述的电动机活动转子变位支撑机构，其特征在于，所述的扭力弹簧(24)是具有三个扭力脚的双扭转异形弹簧，位于双扭转异形弹簧中部的扭力脚与电机轴(21)固定安装，位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚相对于双扭转异形弹簧的轴心呈对角设置、且位于双扭转异形弹簧两端的扭力脚分别与活动转子(23)固定连接。
3.根据权利要求2所述的电动机活动转子变位支撑机构，其特征在于，所述的活动转子(23)的中心孔内部设有轴向方向设置的两件轴承，活动转子(23)通过两件轴承同轴配合安装在电机轴(21)上，所述的扭力弹簧(24)设置在两件轴承之间。
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