CN212868332U - 基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统 - Google Patents

Abstract

一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，主要由差速传动/动力汇流机构组件、动力调节/调速电机、电机控制驱动器以及调速器附件组成，差速传动/动力汇流机构组件包括行星齿轮架、行星齿轮、行星齿轮轴、左半轴齿轮和右半轴齿轮，行星齿轮分别与至少一副左、右半轴齿轮相互啮合，左半轴、右半轴和行星齿轮架分别用作无级调速器的的动力输出端/轴、动力调节端/轴和动力输入端/轴。本实用新型结构紧凑、性能卓越，噪声和振动小，效率超级高，适用于高中低转速、大中型功率和恶劣环境的工况，可为各种动力负载设备应用场景提供完美的无级调速超级节能技术支撑。

Description

基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统

技术领域

本实用新型涉及旋转动力及其负载系统(如风机类、泵类、各种交通运输工具以及各种机械设备等) 中的无级调速器、分功/汇流装置、双路/多级动力调配装置和能量回收装置等无级调速和动力负载适配技术领域，涉及一种具有集无级调速、变矩、能量回收、动力混合、分布式动力配置和功率无级调配等诸多功能之其中一部分功能或全部功能于一身的动力调节/调速器及其超级节能系统，特别是一种基于差速传动 /动力汇流机构的无级调速器及其节能系统。

背景技术

近十多来年，快速发展起来的永磁耦合调速器，也逐渐在离心负载调速节能减排领域得到专家和市场的认可，但也存在有明显的缺点和不足。本实用新型人从2009年以来，有十多项永磁耦合调速器方面的发明专利陆续获得授权，并自筹资金建厂，形成了批量生产，在工业离心负载系统(风机、水泵等)的节能减排方面得到了广泛应用和好评，使得节能技术水平有了较大进步，但在推广过程中逐步认识到永磁耦合调速器有很多优点，但也存在着以下难以克服的缺点：一是由于其主、被动盘为气隙耦合悬臂梁结构，又受到设备轴向安装尺寸的设计限制，在大功率或/和高转速工况条件下必然会产生剧烈的振动和噪声，致使系统可靠性比较差；二是系统效率较低，特别在低额定转速、大功率、降速较多的工况下，与降速的百分比值成正比的能量会变成大量的热量消耗在金属导体盘上，其动力负载系统的平均实际工作总有用效率一般低于60％，特别是大功率型号，因系统中要附加冷却装置，成本也随之增加，可靠性也随之大幅度减低；三是只能降速调节，不能增速调节；四是调速精度比较低；五是主动(动力)轴与被动(负载)轴之间不具备变矩或自锁功能，应用受到很大局限。

高压大功率电动机变频器在离心负载系统的节能减排领域也有很多应用，但是，因对运行环境要求高 (恒温恒湿)，占用空间大，可靠性差，自身耗能大；由于其工作效率特性制约，使得大部分频段的动力负载系统的平均实际工作总有用效率较额定效率降低显著，一般低于60％；变频器还会产生严重的电力谐波污染，并且高压变频器设备价格昂贵，需要专人维护，运行成本巨大等诸多缺点，也广受诟病。

在调节型离心负载和非离心负载系统(如风机、水泵、球磨机、给料机、输送皮带机、掘进机、钻井机、升降机、空压机等等)里也广泛配置液力耦合调速器，因其动力负载系统的平均实际工作总有用效率相比较而言效率更低，而且其调速范围较小，液力介质耗材损耗大还污染环境等原因，更显技术落后。

对于目前的大型动力负载系统，特别是大型风机水泵等离心设备，即使安装了诸如变频器、永磁调速器、液力耦合器等节能设备，其动力负载系统的平均实际工作总有用效率一般也不会超过65％，甚至更低，浪费巨大。此外，因常见的的动力和负载系统中还存在着动力与负载的匹配问题，也会造成严重的能量或功率浪费现象。因此，为了解决上述节能减排技术领域长期存在的“老大难”问题，传统的调速/变速产品及其节能减排技术迫切需要创新，对存在的“痛点”进行综合施方，研发和生产新一代基于差速传动/动力汇流机构的无级调速基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统显得十分必要。

发明内容

本实用新型力图从根本上一揽子解决上述传统的自动变速器、永磁耦合调速器、变频器和液力耦合调速器等产品所存在的缺点和问题，同时集合了实用的调速、变矩、软启动、双路(或多路/多级)旋转动力合成、动力源之间的汇流/分流、动力调节以及降速/刹车/下坡过程中的能量回收等功能于一身，一机多能，不但能无级调速、变矩，还具有更高层次的动力动力汇流/分流、能量回收及动力调节调配能力；本实用新型，包括多种可选配的技术方案，根据实际需求或功能模式多寡进行技术方案的选配，也就是说，本实用新型无论是应用于对既有动力负载系统改造，还是应用于新建动力负载系统，都有针对性的或不尽相同配置的技术方案可以选用以达到技术提升和进步的目的。一方面，本实用新型既包括以“满力而为，给足少消耗，给多再回收”为动力配置理念的各种不同配置的技术方案；另一方面，本实用新型也包含更先进的以“量力而行，需要多少给多少，绝不浪费”之更进一步创新性节能理念为功能目标而构建的多种不同配置的技术方案，即“动力源的额定功率≥负载额定功率(1+系统冷启动所需的动力功率冗余系数15～2 0％)，调速节能设备的额定功率≥负载的额定功率”之传统动力配置方案，建立一种创新型的节能动力负载配置方案即“主动力源额定功率+动力调节/调速电机额定功率≥负载的额定功率”；另外本实用新型还包括，可根据实际需求，或为解决超大功率动力设备比较困难的情况，采用至少两个动力即混合/分布式动力配置方案，解决超大负载的驱动问题，特别是对于大型或超大型动力设备因降速运行，系统的整体运行效率就下降严重。综上所述，本实用新型为节能减排开辟出一条新的、完善的技术方案，为构建超级节能的智能动力负载系统成为可能。

更具智能、更多功能和创新性表现在如下几个方面：其一，启动过程中主动力源先不工作，先让动力调节/调速电机工作，实现负载软启动功能；其二，动力负载系统正常工作过程中，操控动力调节/调速电机的输出转速和扭矩，通过动力汇流机构达到调节负载转速和功率的目的，以解决针对恒转速动力系统中应用传统节能技术所产生的降速会导致降低系统效率和严重的耗能问题；其三，特别是在高压大功率动力负载之变频节能系统中，由于动力调节/调速电机可以选用与主动力源不同的电压等级和较小的功率型号，更便于采用高可靠性且低成本的中、低压动力调节/调速电机及其变频器，更容易和低成本地实现针对传统高压大功率电动机系统的节能改造，更合理更集约地构建大型负载的动力系统的资源配置；其四，可以采用分布式混合动力，以替代独一个主动力源为大型负载提供动力，使得大型负载的动力配置方案，更加多元化，更有利于提高动力供给的合理性、安全性和可靠性；其五，一般来说，对于大型动力源(如电动机等)在欠载(小于动力输出额定功率)工况下工作，其实际输出功率越小则效率呈显著降低趋势，本实用新型的“主动力源+动力调节/调速电机”之动力配置方案排除了这一弊端，使得动力设备在全天候工况条件下的高效率工作成为可能；其六，在工农业生产和社会各生活领域，有非常多的大、中型型离心设备 (如风机类、泵类等)的节能领域，本实用新型技术方案可使系统总节能效率至少提升30％以上，具有广阔的应用空间和市场前景。容易看出，基于行星齿轮组动力汇流机构的调速器，依据杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理，为构建超级节能动力负载系统提供了重要的节能方面的技术支撑。需要指出的是，以下所述主动力源的动力类型是多种多样的，只要是旋转动力源就可选用，如电动机、内燃机、汽轮机和水轮机等均可，当然不排除有些应用工况场合中，主动力源也可以选用与所述的动力调节/调速电机是同一种类型，这样的选型结果，更方便设备的保养维修和应急更换，或者，通过操控控制切换开关装置，在主动力源动力调节/调速电机与动力调节/调速电机之间进行分时/组合受控于共用的控制驱动器/变频器，方便建立适应特别需求的组合控制和控制切换功能。

在社会生活和工农业生产领域的动力负载设备应用场景中，根据不同工况和工艺要求，可设计确定具体调速范围，常见的“主动力源+动力调节/调速电机”配置方案及其工作模块/模式列表如下，以供系统实时调用运行：

为了满足 主动力源额定功率+动力调节/调速电机额定功率≥负载额定功率

设 主动力源额定功率≥K％*负载额定轴功率，

其中K＜50至100可选，一般优选60至75段；

对应则有，动力调节/调速电机额定功率≥(1-K)*负载额定轴功率：

软启动&无级调速/功率调节范围1：从0％到K％；

无级增速/功率调节范围2：从K％到100％；

无级降速/功率调节范围3：从K％到0％。

①软启动模块，调速器工作在“软启动&无级调节范围1”状态下，主动力源投入工作之前，启动动力调节/调速电机工作，使之输出由小到大的正扭矩，带动负载缓慢启动，然后再启动主动力源，使负载转速由低到高，顺利启动，过渡到正常工作，可大大降低负载急速启动时所需要的超乎寻常很多倍的启动功率；特别是对于高速大惯性大功率负载系统，其急速启动常常会失败，甚至烧损动力设备，因此软启动模块非常必要。

②热机/轻载模块，调速器工作在“后软启动”状态下，动力负载系统有时需要负载设备处于低转速 (轻负载)热机怠速运行，即主动力源处于未启动，负载处于分离/空载/轻载状态，动力调节/调速电机持续工作并输出正扭矩，驱动负载以小于或等于动力调节/调速电机额定功率的负载转速进行怠速运行。

③基本运行/直驱运行模块，一般来讲，为了统筹兼顾好“系统建设投资小且节能效果好”这两方面的因素，主动力源的额定功率和转速根据负载最普通工况/工艺中最基本的负载轴功率和转速来确定，此时，动力调节/调速电机处于静态或其传动轴处于“0转速、大扭矩”制动状态，不输出调节功率，仅仅依靠主动力源工作，输出额定功率和转速，维持负载在最基本(兼或最小)且最常见工况/工艺的额定功率和转速状态下工作。

④无级增速/功率调增运行模式，此时仅主动力源正常额定功率已不能满足工况负载功率/转速增加需求，将动力调节/调速电机设置于电动机工作状态，即动力调节/调速电机投入工作并输出正扭矩(与负载正转速同向的扭矩)，根据工况需求，实时调节动力调节/调速电机的输出功率/扭矩，通过基于差速传动/ 动力汇流机构的无级调速器功率合流，共同出力驱动负载设备工作，直到主动力源的额定功率/扭矩+动力调节/调速电机的额定功率/扭矩≥负载的额定轴功率/扭矩。系统工作在“无级增速调节范围2”状态下，主动力源以额定功率和转速运行的同时，动力调节/调速电机以控制调节设置的功率和扭矩/转速投入运行，二者功率之和等于实时工况的负载轴功率，根据工况工艺需要控制动力调节/调速电机输出适配的动力功率和转速，达到驱动负载功率“需要多少给多少，绝不浪费”之目的。此时，主动力源和动力调节/ 调速电机，分别通过调速器的动力输入端/轴和动力调节端/轴，驱动行星齿轮自转和公转，行星齿轮的自转扭矩和公转扭矩同方向叠加到调速器的动力输出端/轴上，即将主动力源和动力调节/调速电机二者的输出动力汇流到调速器的输出端/轴，从而可实现两个或两个(多级串联)以上的分布式动力合力驱动负载做功运行。

⑤降速/应急调节运行模式——非电力回收降速运行模式，一般来说，此模式下存在功率制动和降速损耗，常见但不限于应急情况下运行，调速器工作在“无级减速调节范围3”状态下，主动力源以额定转速运行，当该负载转速需要降速运转，或者遇到特殊工况工艺条件下的非正常应急负载转速需求时，启动动力调节/调速电机设置于负扭矩(与动力调节/调速电机驱动负载正旋转做功方向相反的扭矩)，也就是说，主动力源以额定转速运行的同时，动力调节/调速电机被控制操控，以反向制动的功率和扭矩/转速投入运行，二者功率之差等于应急实时工况工艺条件下的负载轴功率，根据需要控制动力调节/调速电机输出适配的制动功率，促使负载降速运行，同时可获得负载降速之节能效果。此时，主动力源和动力调节/调速电机，分别通过调速器的动力输入端/轴和动力调节端/轴，驱动行星齿轮自转和反方向公转，行星齿轮的自转扭矩和公转扭矩扭矩方向相反，反方向的制动扭矩冲抵到调速器的动力输出端/轴上，即将主动力源和动力调节/调速电机二者的输出功率之差汇流到调速器的输出端/轴，以满足负载应急降速运行需求。本模块仅仅为了满足特殊工况工艺需求出现时的不时之需而设置。原因是，在此工作模块下，为了满足调降流量和压力的降速工况之系统节能，特别是对于离心负载来说，因负载的实时轴功率与转速的立方成正比，即使在此模块下消耗一点动力调节/调速电机的制动功率，但总体节能效果也是不错的。减少该模块的运行频次，其解决的办法是减少主动力源的额定功率配置，增大动力调节/调速电机的额定功率配置，这样做的话，系统成本会大一些，但更节能的“正常无级增速调节范围2”之调速范围会更大一点。根据本实用新型所表明的设备配置原则，统筹考虑各种工况工艺条件下的有利节能和低成本因素，以便构建更加合理的无级调速器。

⑥无级降速/负载功率调减——电力回收降速运行模式，此时主动力源正常工作，并启动动力调节/调速电机工作并输出负扭矩(与负载正转速反向的扭矩)，即动力调节/调速电机工作在发电机状态，成为动力调节发电机，主动力源通过基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器进行功率调配，其一部分主动力源输出功率或扭矩通过基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的动力输出端驱动负载设备以较低的运行转速工作，另一部分主动力源输出功率或扭矩通过基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的动力调节端调配给动力调节发电机，驱动发电，其电力输出经控制器相应回路反馈给电动力设备使用，或给内/外电网提供电力能源，或者给蓄电设备或其它电力负载供电。

本案基于并利用行星齿轮差速传动和动力汇流/分功传动机构的工作机理，以杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理以及调节型负载调速节能原理，深度挖掘差速传动机构之左右两个半轴齿轮和行星架(行星齿轮差速器壳)三者之间的差速、动力汇流/分流之关联互动关系，实现能量三维度适配、分配或互控之功能，赋予分功/差速传动机构之行星架、左半轴和右半轴三者新的设计理念和功用，依此构建用途和功能不尽相同的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器。本案中，行星架、左半轴和右半轴三者，均可分别用作动力输入端、动力调节端或功率分流/调配/适配端，区别在于能量传递路径不同，输入与输出之间的调配转矩传动比和转速比会不同。也就是说，两个左右半轴中的其中一个半轴用作基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的输出端/轴；另一个半轴和行星齿轮架二者，之一用作主动力输入端/轴，余下一个用作动力调节端/轴并与动力调节/调速电机(指具有实时在线双向可控的电动机/发电机功能的电机)之转子 /转子轴相联接。本案基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器可单级使用，也可多级串/并联设置，以便投入较多的动力源兼或组配成更灵活、多样和强大的工作模式。

本实用新型的具体技术方案如下：

一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，其特征是，它主要由差速传动/动力汇流机构组件、动力调节/调速电机、电机控制驱动器以及调速器附件组成，差速传动/动力汇流机构组件包括行星齿轮架、行星齿轮、行星齿轮轴、左半轴齿轮和右半轴齿轮，行星齿轮分别与至少一副左、右半轴齿轮相互啮合，左半轴用作无级调速器的动力输出端/轴，接驳负载轴，右半轴和行星齿轮架分别用作无级调速器的的动力调节端/轴和动力输入端/轴，对应地分别与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖/转子轴和主动力输入端/轴相适配传动连接，其中，差速传动/动力汇流机构组件中的行星齿轮和半轴齿轮组配结构有四种不同方案供选择采用，分别为基于圆锥齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆柱齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆面齿轮的差速传动/动力汇流机构和基于组合齿轮的差速传动/动力汇流机构，电机控制驱动器与对应的动力调节/调速电机相适配，包括并不限于以下三种技术方案：其一为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路的正反向调速/调矩/调功率的电机变频器，其二为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路+整流或/和逆变能量回收回路的调速/调矩/调功率的发电机双回路直驱控制器，其三为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路+整流或/和逆变能量回收回路的正反向调速/调矩/调功率的电动机

发电机双回路功能模式直驱控制器。

一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，它由基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器、主动力源、系统运行闭环控制状态获取传感器组件、客户端工控计算机和调速器附件组成，其中，基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器由差速传动/动力汇流机构组件、动力调节/调速电机、电机控制驱动器以及调速器附件组成，差速传动/动力汇流机构组件包括行星齿轮架、行星齿轮、行星齿轮轴、左半轴齿轮和右半轴齿轮，行星齿轮分别与至少一副左、右半轴齿轮相互啮合，左半轴用作无级调速器的动力输出端/轴，接驳负载轴，右半轴和行星齿轮架分别用作无级调速器的的动力调节端/轴和动力输入端/轴，对应地分别与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖/转子轴和主动力源的输出端/轴相适配传动连接，差速传动/动力汇流机构组件中的行星齿轮和半轴齿轮组配结构有四种不同方案供选择采用，分别为基于圆锥齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆柱齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆面齿轮的差速传动/动力汇流机构和基于组合齿轮的差速传动/动力汇流机构，电机控制驱动器与动力调节/调速电机的结构类型进行适配，包括并不限于以下三种技术方案供选择构建，即技术方案一为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路的正反向调速/调矩/调功率的电机变频器，技术方案二为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路+整流或/和逆变能量回收回路的调速/调矩/调功率的发电机双回路直驱控制器，技术方案三为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路+整流或/和逆变能量回收回路的正反向调速/调矩/调功率的电动机

发电机双回路功能模选直驱控制器，系统运行闭环控制状态获取传感器组件接驳于客户端工控计算机的传感器I/O接口，主动力源和动力调节/调速电机的额定功率依据“主动力源的额定功率+动力调节/调速电机的额定功率≥负载额定功率”以及应用场景和工况条件，构建集约化系统设备配置方案，并且系统对以下十个工作模式进行硬件和软件模块之功能进行集约化优选打包式或积木式组配：①软启动模块②热机 /轻载模块③基本运行/直驱运行模块④无级增速/功率调增运行模块⑤降速/应急调节运行——非电力回收降速运行模块⑥无级降速/负载功率调减运行——电力回收降速运行模块⑦功率/转速调增运行模式⑧动力汇流/混合动力模式⑨混合动力-加速模式⑩混合动力-高速大功率模式。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征是，所述的基于圆锥齿轮的差速传动/动力汇流机构有四种结构方案供选择采用，其一为对称式轴向双端面圆锥行星齿轮差速传动/ 动力汇流机构，该圆锥行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈平行设置，对称的轴向双端圆锥行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合传动，其二为不对称式轴向双端面圆锥行星齿轮差速传动/动力汇流机构，该轴向圆锥行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，不对称的轴向双端面圆锥行星齿轮分别与对应的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合，其三为对称式径向圆锥行星齿轮差速传动机构，该径向圆锥行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，圆锥行星齿轮分别与对称的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合，其四为不对称式斜向圆锥行星齿轮差速传动机构，该斜向圆锥行星齿轮架上斜向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈斜向交错设置，斜向圆锥行星齿轮分别与不对称的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征是，所述的基于圆柱齿轮的差速传动/动力汇流机构有五种结构方案供选择采用，其一为对称式圆柱行星齿轮差速传动/动力汇流机构，该圆柱行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，每个圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱外接正齿轮相互啮合传动，其二为对称式圆柱行星齿轮和面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，该圆柱行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴之中轴线呈垂直相交设置，每个圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合传动，其三为不对称式圆柱行星齿轮组差速传动/动力汇流机构，包括至少一副圆柱行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、右半轴圆柱外齿太阳轮和左半轴圆柱内齿齿圈构成，行星齿轮架上轴向均布安装行星齿轮轴和圆柱行星齿轮，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，每个圆柱行星齿轮分别与右半轴圆柱外齿太阳轮和左半轴圆柱内齿齿圈/齿轮相互啮合传动，其四为不对称式圆柱行星外接正齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆柱行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数不相同的左右半轴圆柱外接正齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴之中轴线呈平行设置，同一个行星齿轮轴上的两个不相同的圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱齿轮外接正齿轮相互啮合传动，其五为不对称式圆柱行星齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆柱行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数不相同的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴之中轴线呈垂直设置，圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴面齿轮相互啮合传动。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征是，所述的基于圆面齿轮的差速传动/动力汇流机构有四种结构方案供选择采用，其一为对称式圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，圆面行星齿轮分别与对称的左、右半轴圆柱齿轮相互啮合，其二为不对称式圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/ 动力汇流机构，由圆面行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数不相同的左右半轴圆柱齿轮构成，圆面行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱齿轮相互啮合，其三为对称式圆面齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆面齿轮构成，圆面行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，双圆面行星齿轮或者背靠背复合双端圆面齿轮分别与对称的左、右半轴圆面齿轮相互啮合，其四为不对称式圆面齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副不对称的双圆面行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数不相同且不对称设置的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，同轴的两个背靠背安装的不对称的两个圆面齿轮或单轮双圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合，其五为对称式双圆面行星齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆面齿轮之中轴线呈平行设置，同轴安装的相同半径尺寸和齿数的双轮单端或单轮双端圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合传动，其六为不对称式圆面行星齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副不对称的双圆面行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数不相同的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆面齿轮之中轴线呈平行设置，同轴安装的不同半径和齿数的双轮单端或单轮双端圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合传动，其七为对称式圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆柱齿轮之中轴线呈垂直设置，圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱齿轮相互啮合传动，其八为不对称式双圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副不对称背靠背双圆面行星齿轮及其行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数不相同的左右半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆柱齿轮之中轴线呈垂直设置，每个圆面行星齿轮分别与左、右半轴圆柱齿轮相互啮合传动。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征是，基于组合齿轮的差速传动/动力汇流机构有五种结构方案供选择采用，其一为圆面齿轮和圆柱齿轮之组合齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆面齿轮和圆柱齿轮之组合行星齿轮组、行星齿轮轴和行星齿轮架及其一副对应适配的左右半轴圆面齿轮和/或半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈平行或者呈垂直设置，组合行星齿轮组的圆面齿轮与对应适配的半轴圆面或圆柱齿轮相互啮合传动，组合行星齿轮组的圆柱齿轮与对应适配的半轴圆柱或圆面齿轮相互啮合传动，其二为圆锥齿轮和圆柱齿轮之组合齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆锥齿轮和圆柱齿轮之组合行星齿轮组、行星齿轮轴和行星齿轮架及其一副对应适配的左右半轴圆锥齿轮和/或半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈平行或者呈垂直设置，组合行星齿轮组的圆锥齿轮与对应的半轴圆锥齿轮相互啮合传动，组合行星齿轮组的圆柱齿轮与对应的半轴圆面或圆柱齿轮相互啮合传动，其三为圆锥齿轮和圆面齿轮之组合齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副径向圆锥齿轮和圆面齿轮之组合行星齿轮组、行星齿轮轴和行星齿轮架及其一副对应适配的左右半轴圆锥齿轮和/或半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈垂直或者呈平行设置，组合行星齿轮组的圆锥齿轮与对应适配的半轴圆锥齿轮相互啮合传动，组合行星齿轮组的圆面齿轮与对应的半轴圆柱或圆面齿轮相互啮合传动，其四为双中心斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮啮合传动之圆面或锥面组合行星齿轮组差速传动/动力汇流机构，由左右中心斜轴、左右中心斜轴外端分别设置的圆面和/或圆锥行星齿轮、左右斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮副、行星齿轮架和左右半轴圆面/圆锥齿轮构成，行星齿轮架的左、右端侧位置分别通过轴承或轴套斜向安装中心斜轴，左、右中心斜轴与行星齿轮架之中轴线分别呈内错角斜向设置，左、右中心斜轴的内侧分别设置直径相同或不相同的圆柱/圆面/圆锥齿轮并相互啮合传动，左、右中心斜轴的外端分别设置圆面和/或圆锥行星齿轮，并与相适配的左右半轴圆面/圆锥齿轮相互啮合传动，其五为双中心斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮啮合传动和万向节组合差速传动/动力汇流机构，由左右中心斜轴、左右中心斜轴外端分别设置的万向节、左右斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮副、万向节架和左右半轴构成，万向节架的左、右端侧位置分别通过轴承或轴套斜向安装中心斜轴，左、右中心斜轴与万向节架之中轴线分别呈内错角斜向设置，左、右中心斜轴的内侧分别设置直径相同或不相同的圆柱/圆面/圆锥齿轮并相互啮合传动，左、右中心斜轴的外端分别接驳万向节的一端，万向节的另一端分别与对应适配的左右半轴接驳，万向节架、左半轴和右半轴分别用作动力输入端/轴、动力调节端/轴或动力输出端/轴，即万向节架、左半轴和右半轴三者，一个用作动力输出端/轴，与负载传动轴接驳，一个用作主动力源的动力输入端/轴，另一个与动力调节/调速电机的转子/传动轴相连接，用作动力调节端/轴。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征是，所述的基于差速传动 /动力汇流机构的无级调速器为嵌入式无级调速器或外置式无级调速器，嵌入式无级调速器有六种结构供适用选择，其一，差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子里，两个半轴至少之一设置成空心半轴，一个半轴为动力输出端/轴，通过相对应适配的隔离/支撑轴承设置成动力调节/ 调速电机的中空转子轴系之一端的半转子轴，并伸出其转子端盖和定子端盖外侧成为无级调速器的输出轴伸，另一个空心半轴为动力调节端/轴，并通过相对应适配的行星齿轮架隔离/支撑轴承，与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖进行传动连接，行星齿轮架作为动力输入端，把动力输入轴设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系之另一端的半转子轴，通过相适配的定子隔离/支撑轴承以及轴隔离轴承，通过并套装在空心半轴里，与此时作为动力输入端的行星齿轮架或固定其上的行星齿轮轴进行传动连接，其二，差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子里，两个半轴至少之一设置成空心半轴，一个空心半轴为动力调节端/轴，与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖进行传动连接，另一个半轴作为动力输出端/轴，通过相对应适配的半轴隔离/支撑轴承穿过其对应的另一空心半轴，设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系一端的半转子轴，并伸出定子端盖外侧成为无级调速器的输出轴伸，行星齿轮架作为动力输入端，把动力输入端/轴设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系另一端的半转子轴，通过相适配的定、转子隔离/支撑轴承，与此时作为动力输入端的行星齿轮架相连接，其三，差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机或主动力源电动机的中空转子里，两个半轴分别通过相对应适配的行星齿轮架和定子的隔离/支撑轴承设置成中空转子轴系之两端的半转子轴，并分别向两侧伸出其转子端盖和定子端盖外侧，其中一个半转子轴作为无级调速器的动力输出端/轴，另一个半转子轴作为动力输入端/轴或动力调节端/轴，与对应适配的主动力源或动力调节/调速电机的传动轴相接驳，行星齿轮架作为动力调节端或者动力输入端，与相适配的中空转子相连接，或与中空转子设置成一体结构，其四，差速传动/动力汇流机构与动力调节/调速电机或/和主动力源轴向串联布设，并设置或嵌入于同一机壳中，其一个半轴为动力输出端/轴，伸出机壳用作无级调速器的输出轴伸，另一个半轴和行星齿轮架分别作为动力调节端/轴或动力输入端/轴，对应与相适配的动力调节/调速电机或主动力源轴的传动端/轴相连接，其五，差速传动/动力汇流机构、动力调节/调速电机和主动力源电动机呈一体化集成结构，动力调节/调速电机和主动力源电动机轴向串联布设并设置在同一机壳中，二者的定子均轴向串联安装在一体化的定子本体上，分别对应电动机定子装配电动机转子，差速传动/动力汇流机构嵌入到其中一个设定的电动机中空转子中，一个半轴为动力输出端/轴，伸出机壳用作无级调速器的输出轴伸，另一个半轴和行星齿轮架/万向节架分别作为动力调节端/轴或动力输入端/轴，对应与相适配的动力调节/调速电机或主动力源的传动端/轴相连接，其六，传动轴系中设置齿轮组减速器/增速器，差速传动/动力汇流机构和动力调节/调速电机呈一体化集成结构或分体外置式结构，一个半轴为动力输出端/轴，另一个半轴和行星齿轮架/万向节架分别作为动力调节端/轴或动力输入端/轴，在动力输入端、动力输出端和/或动力调节端结构中串接设置齿轮组减速器 /增速器，减速器/增速器与上述无级调速器设置在同一个机壳中，或者具有独立壳体外置于无级调速器壳体之外，外置式无级调速器是一种差速传动/动力汇流机构具有独立壳体/安装支架的装置，伸出壳体的动力输入端/轴与主动力源的输出轴相联接，伸出壳体的动力调节端/轴与动力调节/调速电机的输出轴相联接，伸出壳体的动力输出端/轴与负载的传动轴相连接，或者设置两台以上外置式无级调速器，构建成两级以上的两种或两个以上动力源之功率调配、汇流、动力适配以及能量回收结构的分布式动力适配负载系统。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征在于，所述的差速传动/ 动力汇流机构中的齿轮相互啮合传动结构包括但不限于直齿轮、斜齿轮、斜方齿轮、人字齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、螺旋齿轮、蜗线斜齿轮、双曲面齿轮和戟齿轮啮合以及冠齿轮啮合结构供适配选择，所述的行星齿轮轴分别有一字/直销型和十字型行星齿轮轴供适配选择，主动力源的电动机定转子和动力调节/调速电机定转子分别有卧式、立式或/和盘式结构供选择采用，所述的调速器附件是指在上述无级调速器及其节能系统装配中另外所需要选配的一揽子构件之统称，包括但不限于定子铁芯、定子本体/机壳、定子端盖、定子励磁绕组、转子本体、转子铁芯、中空转子端盖、转子永磁体组件、转子励磁绕组、转子自发电式励磁组件、电容器励磁组件、外励磁电刷组件、传动轴、转子轴、花键副、轴键、键槽、定位销、动力传动锁止器、动力传动离合器、电刷组件、散热装置、轴承、轴套、油封、回油环、止推环、风冷/水冷/油冷之冷却装置、轴承润滑/冷却装置、齿轮组润滑/冷却装置、油路、润滑油泵、紧固件、齿轮调整垫片、机壳、支架、底座、联轴器、传动轴轴间齿轮变速/变矩器、接线盒，电力负载/应急卸流/保护组件，选配至少其中的之一种或一组部件、模块或组件即构成相应的调速器附件，其中，联轴器包括普通柔性联轴节和永磁耦合柔性联轴节，另外，调速器附件还包含系统运行闭环控制状态获取传感器组件包括但不限于位置/定位/角度传感器、转速传感器、转矩传感器、环境温度/部件运行温度传感器、旋转编码器、电流传感器、电压传感器、物料流质传感器和料位/流量传感器，供选择适配采用，再者，调速器附件还包括在无级调速器的动力输入轴、动力调节轴或/和电动机定转子适当位置处设置的电控/电磁式或手动式牙嵌/锁销/锁止组件、摩擦盘式自锁组件或者滑动接洽齿套式自锁组件，供选择适配采用，所述的客户端工控计算机或/和电机控制驱动器的配置组件选择适配包括但不限于系统运行闭环控制状态获取传感器组件、可编程控制器 PLC、变频器模块、逆变器模块、整流器模块、滤波器模块、变压/调压器模块、功放/电流驱动模块、电网隔离器模块、信号变送器模块、工业总线控制模块、操作控制及输入输出I/O组件、显示器、打印机、应急切换开关/保护/控制模块、物联网或互联网调制/解调终端模块、嵌入式有线/无线网络路由器或射频卡、备电组件、电力电缆和通讯电缆组件，选择其中的适配采用，所述的动力调节/调速电机选择类型包括但不限于能调功率、调转速或/和调扭矩的感应电机、永磁电机、电磁滑差离合电机、磁阻/步进式电机、变极多速电机及其混合结构电机，兼或细分通过调频率、调电枢电压或调励磁电流实现调速的单相/多相的交流异步电机、交流或直流永磁同步发电机/电动机、永磁无刷电机、直流/交流伺服电机、步进电动机和磁阻式电动机，兼或动力调节/调速电机有卧式结构、立式结构或盘式结构，供选择适配采用。

如上所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，其特征是，所述的基于差速传动 /动力汇流机构的无级调速器为分布式动力适配装置，它由两级或两级以上串联/串并联的无级调速器构成，前一级无级调速器的功率输出看作是后一级无级调速器的主动力源，即前一级无级调速器的动力输出端/轴接驳于后一级无级调速器的动力输入端/轴。

本实用新型公开了一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，并给出了产品多样性和系列化方案，便于因应项目实际工况和投资金额，或针对不同的应用场景和需求，制定系统结构技术方案的性价比策略，采用适宜的最成熟技术和低成本的实施措施，降低实施难度，优选最适用的技术方案，得到最佳的投资和应用效果。

附图说明

图1为实施例1的工作原理及结构剖切示意图。

图2为图1之A-A向剖切示意图。

图3为实施例2的工作原理及结构剖切示意图。

图4为图3之B-B向剖切示意图。

图5为实施例3的工作原理及结构剖切示意图。

图6为实施例4的工作原理及结构剖切示意图。

图7为图6之C-C向剖切示意图。

图8为实施例5的工作原理及结构剖切示意图。

图9为实施例6的工作原理及结构剖切示意图。

图10为实施例7的工作原理及结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，是一种嵌入式的基于不称对轴向圆柱行星齿轮差速传动/动力汇流机构的无级调速器。不称对轴向圆柱行星齿轮差速传动/动力汇流机构 (差速传动/动力汇流机构在有些常见技术领域如汽车领域里等，或者被称为差速器、差速机，在传动技术领域或被称为分功器、分功机、功率汇流机构、动力分流机构等，它们在不同的应用领域，其结构有差异或不同，但工作机理大同小异)组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子里，它主要由四个轴向圆柱行星齿轮(107和116)动力汇流机构组件(101、102、103、105、106、107和116)、永磁动力调节/ 调速电机的定子组件(120、121、122、123、124和133)和永磁式中空转子组件(130、131、132、113 和114)、调速器附件(126、110、115、125和138)、相适配的动力调节/调速电机控制驱动器/矢量控制型变频器及其电动机转速编码器(未图示)组成。其中，轴向圆柱行星齿轮差速传动/动力汇流机组件由上、下、左、右四个圆柱行星齿轮(107、116)、一字/直销型行星齿轮轴(105)、行星齿轮架(101)、左半轴齿轮/圆柱内齿齿圈(102)和右半轴柱齿轮/圆柱外齿太阳轮(103)构成，四个一字/直销型行星齿轮轴(105) 均与左、右半转子轴(109、129)的中轴线呈平行设置，每个圆柱行星齿轮(107或116)分别与右半轴圆柱外齿太阳轮(103)和左半轴圆柱内齿齿圈(102)相互啮合，左半轴(102)用作无级调速器的动力调节端，与转子(130)本体连接为一体结构，右半轴(129)用作无级调速器的动力输出端/轴，同时也作右半转子轴(129)，通过右转子端盖(114)和定子端盖(124)的隔离/支撑轴承(115、125)设置成动力调节 /调速电机中空转子的轴系右半转子轴(129)，圆柱行星齿轮架(101)用作主动力源的动力输入端，与左半转子轴(109)使用轴键(136)相适配连接，通过左侧适配的转子端盖(113)和定子端盖(133)的隔离/支撑轴承(110、126)设置成动力调节/调速电机永磁式中空转子(130)的轴系左半转子轴(109)，并伸出其左侧转子端盖(113)和定子端盖(133)外侧成为无级调速器的动力输入轴(109)的轴伸(139)，其它调速器附件还有定子壳体/本体(123)、定子铁芯(121)、定子励磁绕组(122)、转子永磁体组件(132)，螺栓紧固件(138)等。动力调节/调速电机控制驱动器/矢量控制型变频器市场应用广泛，不但可以控制动力调节/调速电机任意调节转速，也可设定功率以恒转速或恒扭矩输出，还能设定转速以变功率或变扭矩输出，并能在“零转速+制动扭矩”等多种灵活方便实用功能模块/模式下工作。

工作机理：行星齿轮架(101)作为动力输入端/轴，左半轴齿圈(102)作为动力调节端，右半轴太阳齿轮(103)作为动力输出端/轴，根据杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理，四个行星齿轮相当于四个等臂杠杆同时起作用，与左、右半轴齿轮构建成一组非对称行星齿轮传动机构。容易看出：主动力源以顺时针旋转并且转速恒定不变，左半轴动力输入端/轴(139、109)驱动行星齿轮架(101)顺时针旋转，行星齿轮架(101)驱动四个行星齿轮(107和116)一方面各自均顺时针绕太阳轮(103)公转，另一方面各自逆时针自转，同时带动左半轴齿轮/圆柱内齿齿圈(102)和右半轴柱齿轮/圆柱外齿太阳轮(103)也会分别顺时针旋转；

若此时，操控动力调节/调速电机使得中空转子(130)给左半轴齿圈(102)施加正向扭矩，此扭矩会加速四个行星齿轮逆时针自转转速的同时，也会驱动右半轴太阳齿轮(103)增加顺时针扭矩，进而加速右半轴太阳齿轮(103)顺时针旋转的转速，形成行星齿轮架(101)和左半轴齿圈(102)二者动力汇流，达到右半轴太阳齿轮(103)动力输出端/轴(129)增速之目的，相当于工作在增速调节运行模式；

若此时，操控动力调节/调速电机使得中空转子(130)给左半轴齿圈(102)施加反向扭矩，或者使左半轴齿圈(102)反方向旋转时，该反向扭矩会使四个行星齿轮(107、116)降低逆时针自转转速或冲抵自转扭矩，进而使右半轴太阳齿轮(103)制动或降低顺时针旋转扭矩，也就是形成制动扭矩，达到右半轴太阳齿轮(103)动力输出端/轴(129)无级降速之目的，相当于工作在降速/应急调节运行模式。

本实施例是一个将动力调节端/轴和动力输入端/轴二者功率加/减合成汇流到动力输出端/轴的装置，使主动力源和动力调节/调速电机二者的输出总动力汇流到调速器的输出端/轴，从而达到对负载进行实时无级调速的目的。动力调节/调速电机控制驱动器/矢量控制型变频器有以下五种工作模块/模式供调用：①软启动模式②热机/轻载模式③基本运行模式④无级增速运行模式⑤降速/应急调节运行模式。

容易看出，动力输入端/轴、动力调节端/轴和动力输出端/轴三者可看作互为因果调节关系，即调节其中的一个或/和两个因素变量，甚至第三因素变量也会随之产生变化，比如对于离心式负载系统，当转速变化时，其负载功率就呈3次方指数变化，动力功率就会显著减少，这也是工业节能减排的最主要机理，达到三者能量传递关系平衡后，即可得到想得要的且相适配的功率输入输出端/轴的工作转速、转矩或/和轴功率，使系统在不同的模式下实时响应并达到最节能的工作状态，以满足不同的工况工艺设计、工作模块/ 模式控制流程以及实际应急需求，达到最优的本实用新型实用效果。此工作机理之结论，也适用于下面的实施例。

实施例2

如图3和图4所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，是一种嵌入式的基于对称式径向圆锥行星齿轮差速传动/动力汇流机构的无级调速器。差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子里，它主要由径向圆锥行星齿轮(207和216)差速传动/动力汇流机构组件(2 01、202、203、205、206、207和216)、动力调节/调速电机的定子(220、221、222、223、224和233) 和中空转子(230、231、232、213和214)、基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器其它附件(226、2 10、215、225和238)、电动机/发电机双工控制器和状态传感器(本实施例结构示意图中未给出)组成。其中，径向圆锥行星齿轮差速传动/动力汇流机构组件由上下两个圆锥行星齿轮(207、216)、一字型行星齿轮轴(205)、行星齿轮架(201)、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴(209、229)及圆锥齿轮(20 2、203)构成，行星齿轮架(201)上径向安装一字/直销型行星齿轮轴(205)，一字/直销型行星齿轮轴(2 05)中线与左半轴(209)和右半轴(229)的中轴线呈垂直设置，上下两个圆锥行星齿轮(207、216)分别与对称的左、右半轴圆锥齿轮(202、203)相互啮合，右半轴(229)作为动力输出端/轴，通过右侧适配的右侧转子端盖(214)和定子端盖(224)的隔离/支撑轴承(215和225)设置成动力调节/调速电机中空转子的轴系右半转子轴(229)，并伸出其右侧转子端盖(214)和定子端盖(224)外侧成为基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的动力输出轴(229)轴伸(249)，左半轴(209)作为动力输入端/轴，通过左侧适配的转子端盖(213)和定子端盖(233)的隔离/支撑轴承(210、226)设置成动力调节/调速电机中空转子的轴系左半转子轴(209)，并伸出其左侧转子端盖(213)和定子端盖(233)外侧成为基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的动力输入轴(109)的轴伸(239)，行星架(201)作为动力调节端，并与动力调节/调速电机的中空转子本体(230)转子铁芯(231)设置成一体结构或相传动联接，基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器其它附件还包括有定子壳体/本体(223)、定子铁芯(221)、定子励磁绕组(222)、转子永磁体组件(232)，螺栓紧固件(238)等。

工作机理阐述如下：行星架作为动力调节端(ω_调1、M_调1、P_调1)，左半轴作为动力输入端/轴(ω_入1、M_入1、 P_入1)，右半轴作为动力输出端/轴(ω_出1、M_出1、P_出1)，根据杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理，行星齿轮相当于等臂杠杆，因为左右半轴齿轮对称且半径相等，它是一个将其动力调节端/轴之扭矩或功率可以一分为二的差速装置，就类似于汽车中的差速器一样，行星齿轮有公转又有自转时：

一方面，角速度公式ω_入1+ω_出1＝2ω_调1、转矩分配公式M_入1＝M_出1＝(1/2)*M_调1及能量守恒之动力功率公式P_调1＝P_入1+P_出1，即P_出1＝P_调1-P_入1，当动力输入端/轴转速恒定不变时，允许通过调整动力调节端/轴的旋转方向和转速大小，使动力输出端/轴得到想达到的转矩、功率或负载转速(公式中允许动力调节/调速电机或/和主动力源反向旋转或/和反向转矩工作，对应呈现负转矩、负角速度或/和负功率。下同)；另一方面，系统允许实时设定或通过调节动力调节端/轴之正、负转矩、功率或/和转速大小，在动力输出端/轴可即时得到无级可调的功率、扭矩或/和负载转速，即上述公式中允许反向旋转或/和反向转矩，对应于负转矩、负角速度或/和负功率；再一方面，系统还允许把动力调节端/轴设定在锁止状态(此时，动力调节端/轴消耗功率为0)，即ω_入1+ω_出1＝2ω_调1、ω_调1＝0，故ω_出1＝-ω_入1；P_入1+P_出1＝P_调1、P_调1＝0，故P_出1＝-P_入1，此时，动力输入端的转速与负载的旋转方向相反，负载的转速与主动力源转速的大小相等。

从上面可以看到，动力输入端/轴、动力调节端/轴和动力输出端/轴三者互为调节变量，调节其中的一个或/和两个变量，甚至第三变量也会随之产生变化(比如对于离心式负载系统，当转速变化时，其负载功率呈3次方指数变化等)，达到上述关系式平衡后，即可得到想得要的且相适配的动力传动端/轴的工作转速、转矩或/和轴功率，从而构建、调配或组合利用上面所述的工作模式和控制模块，使系统随机响应并达到优良的工作状态，以满足不同的工况设计、工作模式控制流程及实际应用需求。

实施例3

如图5所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，是一种嵌入式的基于不对称式轴向双端圆面行星齿轮差速传动/动力汇流机构的无级调速器。配置有，动力调节/调速电机(320)控制驱动器/ 变频器和状态传感器组件(未图示)，不对称式轴向双端圆面行星齿轮差速传动/动力汇流机组件(301、302、 303、305、306、307、345、356和316)整体嵌入设置在鼠笼式交流异步动力调节/调速电机(320)的中空转子(330)里，右半轴(329)为动力输出端/轴，通过对应适配的定、转子隔离/支撑轴承(325、340) 设置成动力调节/调速电机(320)的中空转子轴系右半转子轴(329)，并伸出其右转子端盖(314)和定子端盖(324)外侧成为无级调速器的输出轴伸(339)，左半轴(309)为动力输入端/轴，并设置成动力调节 /调速电机(320)的中空转子轴系的左半转子轴(309)，通过相适配的左定子端盖(333)和转子端盖(313) /行星齿轮架(301)的隔离/支撑轴承(326、315)与外接的主动力源传动轴相连接，行星齿轮架(301) 作为动力调节端，与动力调节/调速电机(320)的左、右转子端盖(313、314)融合成一体结构，两根上下平行于半轴中轴线的一字/直销型行星齿轮轴(305、345)通过滑动轴套(306、356)安装在左、右转子端盖(313、314)之间，行星齿轮(307、316)分别固定在行星齿轮轴(305、345)上，并分别与齿数和半径不同的不对称的左、右半轴齿轮(302、303)相啮合传动，其它调速器附件还包括有定子壳体/本体(323)、定子铁芯(321)、定子励磁绕组(322)、转子本体(331)、转子导体鼠笼组件(332)以及螺栓紧固件(338) 等。

此实施例中，左半轴(309)作为动力输入端，行星齿轮架(301)作为动力调节端/轴，右半轴(329) 作为动力输出端/轴，根据杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理，每个圆面行星齿轮相当于一个等臂杠杆，非对称的双端圆面行星齿轮组具有变速/变矩功能，其工作机理类似于上述实施例。

实施例4

如图6和图7所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，是一种嵌入式的基于径向组合行星齿轮差速传动/动力汇流机构的无级调速器。由径向圆锥+圆面组合行星齿轮(407和416)差速传动/ 动力汇流机构组件(401、402、403、405、406、407和416)、动力调节/调速电机定子(420、421、422、423、424和433)和永磁同步直驱动力调节/调速电机的中空转子(430、431、432、413和414)、调速器附件(426、410、411、417、415、425、437和438)以及动力调节/调速电机控制驱动器和状态传感器组件(本实施例结构示意图中未给出)组成。其中，差速传动/动力汇流机构整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子(430)里，径向圆锥+圆面组合行星齿轮差速传动/动力汇流机组件包括至少一副圆锥+圆面组合行星齿轮(407、416)、行星齿轮轴(405)、行星齿轮架(401)、一个右半轴圆锥齿轮(403)和一个空心左半轴(412)圆柱齿轮(402)构成，行星齿轮架(401)上径向安装行星齿轮轴(405)，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，组合行星齿轮的圆锥齿轮与对应适配的右半轴圆锥齿轮(403)啮合，组合行星齿轮的圆面齿轮与对应适配的左半轴圆柱齿轮(402)啮合，右半轴(429)作为动力输出端/轴，通过相对应适配的行星架(401)、右侧转子端盖(414)和定子端盖(424)的隔离/支撑轴承(417、415和 425)设置成动力调节/调速电机中空转子轴系的右半转子轴(429)，并伸出其右转子端盖(414)和定子端盖(424)外侧成为无级调速器的功率输出轴(429)轴伸(449)，空心左半轴(412)作为动力调节端，通过适配的行星架(401)的隔离/支撑轴承(411)与动力调节/调速电机的左转子端盖(413)用轴键(436) 相连接，行星架(401)作为动力输入端，动力输入轴(409)利用定子隔离/支撑轴承(426)通过左定子端盖(433)，并利用轴隔离/支撑轴承(410)套装在空心左半轴(412)里，通过轴键(437)和一字/直销型行星齿轮轴(405)并行星架(401)相联接，其它调速器附件还包括有定子壳体/本体(423)、定子铁芯 (421)、定子励磁绕组(422)、转子本体(430)、转子铁芯(431)、转子永磁体组件(432)、结构轴承 (406)及螺栓紧固件(438)等。本例选用市场应用广泛的永磁同步直驱动力调节/调速电机，不但可以控制动力调节/调速电机任意调节转速，也可设定功率以恒转速或恒扭矩输出，还能设定转速以变功率或变扭矩输出，并能在“零转速+制动扭矩”等多种灵活方便实用功能模块/模式下工作。

工作机理阐述如下：行星架(401)的行星齿轮轴(405)作为动力输入端，空心左半轴(412)作为动力调节端，右半轴(429)作为动力输出端/轴，根据杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理，组合行星齿轮的圆锥齿轮和圆面齿轮均分别相当于组合杠杆结构或组合齿轮传动结构，作为一个能将动力输入端/ 轴之扭矩或功率进行汇流/分功的装置，容易看出：

若系统处于软启动状态下，主动力源不输出功率，动力调节端之动力调节/调速电机转子(413)通过左半轴(412)齿轮(402)，驱动行行星齿轮(407、416)，进而驱动右半轴齿轮(403)和动力输出端/ 轴(429)的由静止到旋转，操控动力调节/调速电机控制驱动器，再逐步增速到适当的启动转速；

若主动力源以顺时针旋转并且转速恒定不变时，通过动力输入端/轴(409)驱动行星齿轮轴(405)和行星齿轮(407、416)，进而驱动右半轴齿轮(403)和动力输出端/轴(429)的顺时针旋转；与此同时，动力调节/调速电机转子至少有五种操控驱动工作状态，一是，动力调节/调速电机不输出扭矩或其转子处于自由状态，即左半轴(412)可视为空载状态，行星齿轮(407、416)和右半轴齿轮(403)事实上就是一级简单的齿轮传动结构，动力输入端/轴(409)通过一级齿轮传动结构把功率输出到输出端/轴(429)；二是，动力调节/调速电机“零转速+制动扭矩”状态，行星齿轮(407、416)绕左半齿轮(402)顺时针空载公转的同时还逆时针自转，行星齿轮(407、416)带动右半轴齿轮(403)顺时针旋转，把主动力源之功率传递到到输出端/轴(429)；三是，动力调节/调速电机输出顺时针扭矩，带动左半轴齿轮(402)顺时针旋转，驱动行星齿轮(407、416)逆时针自转，进而又驱动右半轴齿轮(403)加速顺时针旋转，达到输入功率和调节动力汇流叠加之增速调速目的；四是，应急工况下，动力调节/调速电机输出逆时针扭矩，带动左半轴齿轮(402)逆时针旋转，驱动行星齿轮(407、416)顺时针自转，进而负扭矩(与驱动负载顺时针方向相反)驱动右半轴齿轮(403)减速旋转，达到输入功率和调节功率分流之降速应急调速目的。

综上所述，根据实际需求可方便构建五种模块/运行模式供系统实时调用运行：①软启动模块②热机/ 轻载模块③基本运行模块④无级增速运行模块⑤降速/应急调节运行模块。

实施例5

如图8所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，是一种嵌入式的基于双中心斜轴圆柱齿轮啮合传动之锥面行星齿轮差速传动/动力汇流机构的无级调速器。它主要由双中心行星斜轴(505、515) 圆柱齿轮(518、519)啮合传动之圆面(507、517)行星齿轮组差速传动/动力汇流机构(501、502、503、 505、506、518、507、517、515、516、519)、动力调节/调速电机(520)、相适配的能调节输出功率和转速/扭矩的电动机控制驱动器或变频器以及调速器附件组成，其中，双中心行星斜轴圆柱齿轮啮合传动之圆面行星齿轮组差速传动/动力汇流机构由左右中心行星斜轴(505、515)、左中心行星斜轴(505)外端设置的圆面行星齿轮(507)、右中心行星斜轴(515)外端设置的圆面行星齿轮(517)、左右行星斜轴圆柱齿轮副(518、519)、行星齿轮架(501)和左右半轴(509、529)圆锥齿轮(502、507)构成，行星齿轮架(501) 的左、右端侧位置分别通过轴承(506、516)斜向安装中心行星斜轴(505、515)，左、右中心行星斜轴(505、 515)与行星齿轮架之中轴线分别呈内错角θ斜向设置，左、右中心行星斜轴(505、515)的内侧分别设置直径不相同的圆柱齿轮(518、519)并形成相互变矩/变速啮合传动，左、右中心行星斜轴(505、515)的外端分别设置圆面行星齿轮(503、517)，与相适配的左右半轴(509、529)圆锥齿轮(502、507)形成行星太阳齿轮组啮合传动，行星齿轮架(501)用作动力调节端/轴、左半轴(509)用作动力输入端/轴，右半轴(529)用作动力输出端/轴，行星齿轮架(501)与动力调节/调速电机的转子(531)连接并融为一体。系统中还有其它调速器部件和附件，如结构定子端盖和转子端盖轴承(526、525、536、535)、动力调节/ 调速电机转子上的鼠笼式金属导体条(532)、定子壳体(523)、定子本体(521)和励磁绕组(522)、两定子端盖(533、524)、固定件(538)，以及负载联轴器和动力调节/调速电机控制驱动器(本实施例图示中未画出)等。

一方面，主动力源驱动左半轴(509)太阳齿轮(502)公转，把动力功率通过左行星齿轮(503)和圆柱齿轮副(518、519)及右圆面行星齿轮(503、517)传输给右半轴圆面行星齿轮(517)自转，从而把主动力源动力汇流到动力输出端/轴；另一方面，动力调节/调速电机的转子(531)旋转带动左右中心行星斜轴(505、515)及其圆柱齿轮副(518、519)和圆柱齿轮副(518、519)及右圆面行星齿轮(503、517)，把功率调节动力汇流到/分流出动力输出端/轴，实现无级调速之目的。

实施例6

如图9所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，是一种嵌入式的基于双中心斜轴圆面齿轮啮合传动和万向节组合的差速传动/动力汇流机构的无级调速器。它主要由双中心斜轴(605、615)圆面齿轮(618、619)啮合传动之万向节(607、617)组合动力汇流机构(601、605、606、618、607、615、 616、619、617)、动力调节/调速电机(620)、相适配的能调节输出功率和转速/扭矩的电动机矢量控制变频器以及调速器附件组成，其中，双中心斜轴(605、615)圆面齿轮(618、619)啮合传动之万向节(607、 617)组合动力汇流机构由左右中心斜轴(605、615)、左右中心斜轴(605、615)外端分别设置的万向节 (607、617)、左右斜轴(605、615)传动之圆面(618、619)齿轮副、万向节架(601)和左右半轴(609、629)构成，万向节架(601)的左、右端侧位置分别通过轴承(606、616)斜向安装中心斜轴(605、615)，左、右中心斜轴(605、615)与万向节架(601)之中轴线分别呈内错角α、β斜向设置，左、右中心斜轴 (605、615)的内侧分别设置直径不相同的圆面/圆锥齿轮并相互啮合传动，左、右中心斜轴(605、615) 的外端分别接驳万向节(607、617)的一端，万向节(607、617)的另一端分别与对应适配的左右半轴(609、629)接驳，形成万向传动结构。万向节架(601)用作动力调节端/轴、左半轴(609)用作动力输入端/ 轴，右半轴(629)用作动力输出端/轴，万向节架(601)与动力调节/调速电机的转子(631)连接并融为一体。系统中还有其它调速器部件和附件，如结构定子端盖和转子端盖轴承(626、625、636、635)、动力调节/调速电机转子上的鼠笼式金属导体条(632)、定子壳体(623)、定子本体(621)和励磁绕组(622)、两定子端盖(633、624)、固定件(638)等，以及负载联轴器和动力调节/调速电机变频器(本实施例图示中未画出)等。

本实施例与实施例5不同之处有两点，一是采用万向节(607、617)组件代替了行星齿轮组件，另一点不同在于，用圆面/圆锥齿轮副(618、619)代替了圆柱齿轮副。其工作机理基本类似，同样实现了无级调速之目的。

实施例7

如图10所示，为一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其节能系统，是一种外置式的基于径向组合行星齿轮差速传动/动力汇流机构的无级调速器及其超级节能系统。配置有，用作主动力源的高压大功率交流异步电机(720)，用作动力调节/调速电机的永磁同步交流伺服电机(永磁同步交流电机之其中一种)(777)、动力调节/调速电机控制驱动器和状态传感器组件(766)、设置在动力输入端(行星齿轮架和主动力源电动机传动轴之间)的齿轮组减速器(787、789)、径向圆面+圆柱组合行星齿轮差速传动/动力汇流机构组件(701、702、703、705、706、707和716)、外置式差速传动/动力汇流机构壳体/支架(790)，左半轴(709)作为动力调节端/轴，动力调节/调速电机(777)的传动端和左半轴(709)接驳，其上设置有电控/电磁式制动/锁止装置(724)，行星齿轮架(701)作为动力输入端，组合行星齿轮的圆面齿轮与对应适配的左半轴圆柱齿轮(702)啮合，组合行星齿轮的圆柱齿轮与对应适配的右半轴圆面齿轮(703)啮合，主动力齿轮(789)安装在主动力源电机(720)的传动轴(788)上，右半轴(729)作为动力输出端/ 轴，与负载(本实施例结构示意图中未给出)的传动轴相接驳。系统中还有其它调速器附件，如结构轴承 (711、717)、齿轮组增速器/减速器(767)、负载联轴器以及客户端工控计算机组件(本实施例图示中未画出)等。

此实施例中，行星齿轮架(701)作为动力输入端的结构中串联设置了变速/变矩齿轮组，以便更高性价比的选用物美价廉还可靠的主动力源，与动力调节/调速电机和负载进行配备，可大大降低技术方面的实施难度和系统造价；右半轴(729)作为动力输出端/轴，可直接通过联轴器接驳负载传动轴，也可通过联轴器串联接入齿轮组增速器/减速器(767)后，再驱动负载，以适配负载无级调速工作；左半轴(709)作为动力调节端(或称为功率调节端)。根据杠杆原理、齿轮传动原理和能量守恒定理，可看成一个将动力输入端/轴之扭矩或功率按设定传动比进行功率汇流/分流的装置，其工作机理类似于上述实施例。本实施例可选择如下之一部分或全部功能模块以构建超级节能系统：①软启动模块②热机/轻载模块③基本运行 /直驱运行模块④无级增速/功率调增运行模块⑤降速/应急调节运行——非电力回收降速运行模块⑥无级降速/负载功率调减运行——电力回收降速运行模块⑦功率/转速调增运行模式⑧动力汇流/混合动力模式⑨混合动力-加速模式⑩混合动力-高速大功率模式。

上述实施例1至7仅仅给出了本实用新型中的一些代表性结构的具体实施技术方案，以说明利用权利要求书中所述部件或组件之各种技术特征进行单独应用、重复或叠加应用、相互嵌套应用、相互搭配组合应用或一体化复合应用，可有很多不同的实施例或产品方案，附图是为了减少方案阐述篇幅来说明产品方案，因篇幅所限未能给出所有不同的实施例，因此只要未背离本实用新型技术方案的实质而作出的改变、修饰、替代、融合、各种技术特征的搭配组合及简化的技术方案，都应受到本实用新型的权利约束和保护，比如采用适配推力轴承、适配外壳或支架做成与立式电机相联接的应用实施例之变形成“立式基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器”。特别说明的是：①本说明书和本案的权利要求书中多处使用了标点符号“/”，它代表“或者”或“并列”的意思；②本申请文件中所涉及的左半轴和右半轴、正转和反转、左侧和右侧、左端和右端、上下等特征描述仅仅是称谓区别和为了方案描述方便，在不违反本专利设计思路和方案实施的情况下是可以互换称谓。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”……，“其一”、“其二”……，“一是”、“二是”……，“首先”、“其次”、“再者”……等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，但可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

Claims (9)

1.一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器，其特征是，它主要由差速传动/动力汇流机构组件、动力调节/调速电机、电机控制驱动器以及调速器附件组成，差速传动/动力汇流机构组件包括行星齿轮架、行星齿轮、行星齿轮轴、左半轴齿轮和右半轴齿轮，行星齿轮分别与至少一副左、右半轴齿轮相互啮合，左半轴用作无级调速器的动力输出端/轴，接驳负载轴，右半轴和行星齿轮架分别用作无级调速器的动力调节端/轴和动力输入端/轴，对应地分别与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖/转子轴和主动力输入端/轴相适配传动连接，其中，差速传动/动力汇流机构组件中的行星齿轮和半轴齿轮组配结构有四种不同方案供选择采用，分别为基于圆锥齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆柱齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆面齿轮的差速传动/动力汇流机构和基于组合齿轮的差速传动/动力汇流机构，电机控制驱动器与对应的动力调节/调速电机相适配，包括并不限于以下三种技术方案：其一为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路的正反向调速/调矩/调功率的电机变频器，其二为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路及整流或/和逆变能量回收回路的调速/调矩/调功率的发电机双回路直驱控制器，其三为具有励磁电流磁场矢量变频控制回路及整流或/和逆变能量回收回路的正反向调速/调矩/调功率的电动机发电机双回路功能模式直驱控制器。

2.一种基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，它由基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器、主动力源、系统运行闭环控制状态获取传感器组件、客户端工控计算机和调速器附件组成，其中，基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器由差速传动/动力汇流机构组件、动力调节/调速电机、电机控制驱动器以及调速器附件组成，差速传动/动力汇流机构组件包括行星齿轮架、行星齿轮、行星齿轮轴、左半轴齿轮和右半轴齿轮，行星齿轮分别与至少一副左、右半轴齿轮相互啮合，左半轴用作无级调速器的动力输出端/轴，接驳负载轴，右半轴和行星齿轮架分别用作无级调速器的动力调节端/轴和动力输入端/轴，对应地分别与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖/转子轴和主动力源的输出端/轴相适配传动连接，差速传动/动力汇流机构组件中的行星齿轮和半轴齿轮组配结构有四种不同方案供选择采用，分别为基于圆锥齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆柱齿轮的差速传动/动力汇流机构、基于圆面齿轮的差速传动/动力汇流机构和基于组合齿轮的差速传动/动力汇流机构，电机控制驱动器与动力调节/调速电机的结构类型进行适配，包括并不限于以下三种技术方案供选择构建，即技术方案一为具有励磁电流磁场矢量控制变频回路的正反向调速/调矩/调功率的电机变频器，技术方案二为具有励磁电流磁场矢量控制回路及整流或/和逆变能量回收回路的调速/调矩/调功率的发电机双回路直驱控制器，技术方案三具有励磁电流磁场矢量控制回路及整流或/和逆变能量回收回路的正反向调速/调矩/调功率的电动机发电机双回路功能模选直驱控制器，系统运行闭环控制状态获取传感器组件接驳于客户端工控计算机的传感器I/O接口，构建集约化系统设备配置方案，系统对以下十个模块进行集约化选择组配：①软启动模块 ②热机/轻载模块 ③基本运行/直驱运行模块 ④无级增速/功率调增运行模块 ⑤降速/应急调节运行——非电力回收降速运行模块 ⑥无级降速/负载功率调减运行——电力回收降速运行模块 ⑦功率/转速调增运行模式 ⑧动力汇流/混合动力模式 ⑨混合动力-加速模式 ⑩混合动力-高速功率模式。

3.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，所述的基于圆锥齿轮的差速传动/动力汇流机构有四种结构方案供选择采用，其一为对称式轴向双端面圆锥行星齿轮差速传动/动力汇流机构，该圆锥行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈平行设置，对称的轴向双端圆锥行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合传动，其二为不对称式轴向双端面圆锥行星齿轮差速传动/动力汇流机构，该轴向圆锥行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，不对称的轴向双端面圆锥行星齿轮分别与对应的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合，其三为对称式径向圆锥行星齿轮差速传动机构，该径向圆锥行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，圆锥行星齿轮分别与对称的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合，其四为不对称式斜向圆锥行星齿轮差速传动机构，该斜向圆锥行星齿轮架上斜向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈斜向交错设置，斜向圆锥行星齿轮分别与不对称的左、右半轴圆锥齿轮相互啮合。

4.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，所述的基于圆柱齿轮的差速传动/动力汇流机构有五种结构方案供选择采用，其一为对称式圆柱行星齿轮差速传动/动力汇流机构，该圆柱行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，每个圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱外接正齿轮相互啮合传动，其二为对称式圆柱行星齿轮和面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，该圆柱行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴之中轴线呈垂直相交设置，每个圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合传动，其三为不对称式圆柱行星齿轮组差速传动/动力汇流机构，包括至少一副圆柱行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、右半轴圆柱外齿太阳轮和左半轴圆柱内齿齿圈构成，行星齿轮架上轴向均布安装行星齿轮轴和圆柱行星齿轮，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，每个圆柱行星齿轮分别与右半轴圆柱外齿太阳轮和左半轴圆柱内齿齿圈/齿轮相互啮合传动，其四为不对称式圆柱行星外接正齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆柱行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数不相同的左右半轴圆柱外接正齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴之中轴线呈平行设置，同一个行星齿轮轴上的两个不相同的圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱齿轮外接正齿轮相互啮合传动，其五为不对称式圆柱行星齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆柱行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数不相同的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴之中轴线呈垂直设置，圆柱行星齿轮分别与相适配的左、右半轴面齿轮相互啮合传动。

5.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，所述的基于圆面齿轮的差速传动/动力汇流机构有四种结构方案供选择采用，其一为对称式圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，圆面行星齿轮分别与对称的左、右半轴圆柱齿轮相互啮合，其二为不对称式圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由圆面行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数不相同的左右半轴圆柱齿轮构成，圆面行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈垂直设置，圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱齿轮相互啮合，其三为对称式圆面齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆面齿轮构成，圆面行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，双圆面行星齿轮或者背靠背复合双端圆面齿轮分别与对称的左、右半轴圆面齿轮相互啮合，其四为不对称式圆面齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副不对称的双圆面行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数不相同且不对称设置的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴和左右半轴中心线呈平行设置，同轴的两个背靠背安装的不对称的两个圆面齿轮或单轮双圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合，其五为对称式双圆面行星齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆面齿轮之中轴线呈平行设置，同轴安装的相同半径尺寸和齿数的双轮单端或单轮双端圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合传动，其六为不对称式圆面行星齿轮和圆面齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副不对称的双圆面行星齿轮、行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数不相同的左右半轴圆面齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆面齿轮之中轴线呈平行设置，同轴安装的不同半径和齿数的双轮单端或单轮双端圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆面齿轮相互啮合传动，其七为对称式圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由圆面行星齿轮和行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数相同且对称设置的左右半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆柱齿轮之中轴线呈垂直设置，圆面行星齿轮分别与相适配的左、右半轴圆柱齿轮相互啮合传动，其八为不对称式双圆面行星齿轮和圆柱齿轮啮合差速传动/动力汇流机构，由至少一副不对称背靠背双圆面行星齿轮及其行星齿轮轴、行星齿轮架、半径尺寸和齿数不相同的左右半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴圆柱齿轮之中轴线呈垂直设置，每个圆面行星齿轮分别与左、右半轴圆柱齿轮相互啮合传动。

6.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，基于组合齿轮的差速传动/动力汇流机构有五种结构方案供选择采用，其一为圆面齿轮和圆柱齿轮之组合齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆面齿轮和圆柱齿轮之组合行星齿轮组、行星齿轮轴和行星齿轮架及其一副对应适配的左右半轴圆面齿轮和/或半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈平行或者呈垂直设置，组合行星齿轮组的圆面齿轮与对应适配的半轴圆面或圆柱齿轮相互啮合传动，组合行星齿轮组的圆柱齿轮与对应适配的半轴圆柱或圆面齿轮相互啮合传动，其二为圆锥齿轮和圆柱齿轮之组合齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副圆锥齿轮和圆柱齿轮之组合行星齿轮组、行星齿轮轴和行星齿轮架及其一副对应适配的左右半轴圆锥齿轮和/或半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上轴向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈平行或者呈垂直设置，组合行星齿轮组的圆锥齿轮与对应的半轴圆锥齿轮相互啮合传动，组合行星齿轮组的圆柱齿轮与对应的半轴圆面或圆柱齿轮相互啮合传动，其三为圆锥齿轮和圆面齿轮之组合齿轮差速传动/动力汇流机构，由至少一副径向圆锥齿轮和圆面齿轮之组合行星齿轮组、行星齿轮轴和行星齿轮架及其一副对应适配的左右半轴圆锥齿轮和/或半轴圆柱齿轮构成，行星齿轮架上径向安装行星齿轮轴，行星齿轮轴与左右半轴齿轮之中轴线呈垂直或者呈平行设置，组合行星齿轮组的圆锥齿轮与对应适配的半轴圆锥齿轮相互啮合传动，组合行星齿轮组的圆面齿轮与对应的半轴圆柱或圆面齿轮相互啮合传动，其四为双中心斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮啮合传动之圆面或锥面组合行星齿轮组差速传动/动力汇流机构，由左右中心斜轴、左右中心斜轴外端分别设置的圆面和/或圆锥行星齿轮、左右斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮副、行星齿轮架和左右半轴圆面/圆锥齿轮构成，行星齿轮架的左、右端侧位置分别通过轴承或轴套斜向安装中心斜轴，左、右中心斜轴与行星齿轮架之中轴线分别呈内错角斜向设置，左、右中心斜轴的内侧分别设置直径相同或不相同的圆柱/圆面/圆锥齿轮并相互啮合传动，左、右中心斜轴的外端分别设置圆面和/或圆锥行星齿轮，并与相适配的左右半轴圆面/圆锥齿轮相互啮合传动，其五为双中心斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮啮合传动和万向节组合差速传动/动力汇流机构，由左右中心斜轴、左右中心斜轴外端分别设置的万向节、左右斜轴圆柱/圆面/圆锥齿轮副、万向节架和左右半轴构成，万向节架的左、右端侧位置分别通过轴承或轴套斜向安装中心斜轴，左、右中心斜轴与万向节架之中轴线分别呈内错角斜向设置，左、右中心斜轴的内侧分别设置直径相同或不相同的圆柱/圆面/圆锥齿轮并相互啮合传动，左、右中心斜轴的外端分别接驳万向节的一端，万向节的另一端分别与对应适配的左右半轴接驳，万向节架、左半轴和右半轴分别用作动力输入端/轴、动力调节端/轴或动力输出端/轴，即万向节架、左半轴和右半轴三者，一个用作动力输出端/轴，与负载传动轴接驳，一个用作主动力源的动力输入端/轴，另一个与动力调节/调速电机的转子/传动轴相连接，用作动力调节端/轴。

7.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器为嵌入式无级调速器或外置式无级调速器，嵌入式无级调速器有六种结构供适用选择，其一，差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子里，两个半轴至少之一设置成空心半轴，一个半轴为动力输出端/轴，通过相对应适配的隔离/支撑轴承设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系之一端的半转子轴，并伸出其转子端盖和定子端盖外侧成为无级调速器的输出轴伸，另一个空心半轴为动力调节端/轴，并通过相对应适配的行星齿轮架隔离/支撑轴承，与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖进行传动连接，行星齿轮架作为动力输入端，把动力输入轴设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系之另一端的半转子轴，通过相适配的定子隔离/支撑轴承以及轴隔离轴承，通过并套装在空心半轴里，与此时作为动力输入端的行星齿轮架或固定其上的行星齿轮轴进行传动连接，其二，差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机的中空转子里，两个半轴至少之一设置成空心半轴，一个空心半轴为动力调节端/轴，与动力调节/调速电机的转子本体/转子端盖进行传动连接，另一个半轴作为动力输出端/轴，通过相对应适配的半轴隔离/支撑轴承穿过其对应的另一空心半轴，设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系一端的半转子轴，并伸出定子端盖外侧成为无级调速器的输出轴伸，行星齿轮架作为动力输入端，把动力输入端/轴设置成动力调节/调速电机的中空转子轴系另一端的半转子轴，通过相适配的定、转子隔离/支撑轴承，与此时作为动力输入端的行星齿轮架相连接，其三，差速传动/动力汇流机构组件整体嵌入设置在动力调节/调速电机或主动力源电动机的中空转子里，两个半轴分别通过相对应适配的行星齿轮架和定子的隔离/支撑轴承设置成中空转子轴系之两端的半转子轴，并分别向两侧伸出其转子端盖和定子端盖外侧，其中一个半转子轴作为无级调速器的动力输出端/轴，另一个半转子轴作为动力输入端/轴或动力调节端/轴，与对应适配的主动力源或动力调节/调速电机的传动轴相接驳，行星齿轮架作为动力调节端或者动力输入端，与相适配的中空转子相连接，或与中空转子设置成一体结构，其四，差速传动/动力汇流机构与动力调节/调速电机或/和主动力源轴向串联布设，并设置或嵌入于同一机壳中，其一个半轴为动力输出端/轴，伸出机壳用作无级调速器的输出轴伸，另一个半轴和行星齿轮架分别作为动力调节端/轴或动力输入端/轴，对应与相适配的动力调节/调速电机或主动力源轴的传动端/轴相连接，其五，差速传动/动力汇流机构、动力调节/调速电机和主动力源电动机呈一体化集成结构，动力调节/调速电机和主动力源电动机轴向串联布设并设置在同一机壳中，二者的定子均轴向串联安装在一体化的定子本体上，分别对应电动机定子装配电动机转子，差速传动/动力汇流机构嵌入到其中一个设定的电动机中空转子中，一个半轴为动力输出端/轴，伸出机壳用作无级调速器的输出轴伸，另一个半轴和行星齿轮架/万向节架分别作为动力调节端/轴或动力输入端/轴，对应与相适配的动力调节/调速电机或主动力源的传动端/轴相连接，其六，传动轴系中设置齿轮组减速器/增速器，差速传动/动力汇流机构和动力调节/调速电机呈一体化集成结构或分体外置式结构，一个半轴为动力输出端/轴，另一个半轴和行星齿轮架/万向节架分别作为动力调节端/轴或动力输入端/轴，在动力输入端、动力输出端和/或动力调节端结构中串接设置齿轮组减速器/增速器，减速器/增速器与上述无级调速器设置在同一个机壳中，或者具有独立壳体外置于无级调速器壳体之外，外置式无级调速器是一种差速传动/动力汇流机构具有独立壳体/安装支架的装置，伸出壳体的动力输入端/轴与主动力源的输出轴相联接，伸出壳体的动力调节端/轴与动力调节/调速电机的输出轴相联接，伸出壳体的动力输出端/轴与负载的传动轴相连接，或者设置两台以上外置式无级调速器，构建成两级以上的两种或两个以上动力源之功率调配、汇流、动力适配以及能量回收结构的分布式动力适配负载系统。

8.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，所述的差速传动/动力汇流机构中的齿轮相互啮合传动结构包括但不限于直齿轮、斜齿轮、斜方齿轮、人字齿轮、摆线齿轮、圆弧齿轮、螺旋齿轮、蜗线斜齿轮、双曲面齿轮和戟齿轮啮合以及冠齿轮啮合结构供适配选择，所述的行星齿轮轴分别有一字/直销型和十字型行星齿轮轴供适配选择，主动力源的电动机定转子和动力调节/调速电机定转子分别有卧式、立式或/和盘式结构供选择采用，所述的调速器附件是指在上述无级调速器及其节能系统装配中另外所需要选配的一揽子构件之统称，包括但不限于定子铁芯、定子本体/机壳、定子端盖、定子励磁绕组、转子本体、转子铁芯、中空转子端盖、转子永磁体组件、转子励磁绕组、转子自发电式励磁组件、电容器励磁组件、外励磁电刷组件、传动轴、转子轴、花键副、轴键、键槽、定位销、动力传动锁止器、动力传动离合器、电刷组件、散热装置、轴承、轴套、油封、回油环、止推环、风冷/水冷/油冷之冷却装置、轴承润滑/冷却装置、齿轮组润滑/冷却装置、油路、润滑油泵、紧固件、齿轮调整垫片、机壳、支架、底座、联轴器、传动轴轴间齿轮变速/变矩器、接线盒，电力负载/应急卸流/保护组件，选配至少其中的之一种或一组部件、模块或组件即构成相应的调速器附件，其中，联轴器包括普通柔性联轴节和永磁耦合柔性联轴节，另外，调速器附件还包含系统运行闭环控制状态获取传感器组件包括但不限于位置/定位/角度传感器、转速传感器、转矩传感器、环境温度/部件运行温度传感器、旋转编码器、电流传感器、电压传感器、物料流质传感器和料位/流量传感器，供选择适配采用，再者，调速器附件还包括在无级调速器的动力输入轴、动力调节轴或/和电动机定转子适当位置处设置的电控/电磁式或手动式牙嵌/锁销/锁止组件、摩擦盘式自锁组件或者滑动接洽齿套式自锁组件，供选择适配采用，所述的客户端工控计算机或/和电机控制驱动器的配置组件选择适配包括但不限于系统运行闭环控制状态获取传感器组件、可编程控制器PLC、变频器模块、逆变器模块、整流器模块、滤波器模块、变压/调压器模块、功放/电流驱动模块、电网隔离器模块、信号变送器模块、工业总线控制模块、操作控制及输入输出I/O组件、显示器、打印机、应急切换开关/保护/控制模块、物联网或互联网调制/解调终端模块、嵌入式有线/无线网络路由器或射频卡、备电组件、电力电缆和通讯电缆组件，选择其中的适配采用，所述的动力调节/调速电机选择类型包括但不限于能调功率、调转速或/和调扭矩的感应电机、永磁电机、电磁滑差离合电机、磁阻/步进式电机、变极多速电机及其混合结构电机，兼或细分通过调频率、调电枢电压或调励磁电流实现调速的单相/多相的交流异步电机、交流或直流永磁同步发电机/电动机、永磁无刷电机、直流/交流伺服电机、步进电动机和磁阻式电动机，兼或动力调节/调速电机有卧式结构、立式结构或盘式结构，供选择适配采用。

9.根据权利要求2所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器的节能系统，其特征是，所述的基于差速传动/动力汇流机构的无级调速器为分布式动力适配装置，它由两级或两级以上串联/串并联的无级调速器构成，前一级无级调速器的功率输出看作是后一级无级调速器的主动力源，即前一级无级调速器的动力输出端/轴接驳于后一级无级调速器的动力输入端/轴。

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