CN2279744Y

CN2279744Y - 用于机动车无级变速的电磁变扭器

Info

Publication number: CN2279744Y
Application number: CN 96212647
Authority: CN
Inventors: 邵伟英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-15
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1998-04-22
Anticipated expiration: 2006-05-15

Abstract

一种用于机动车无级变速的电磁变扭器,涉及到一种机动车,尤其涉及到一种机动车的变速系统,也涉及到一种电磁装置。用来代替结构复杂、制造难度大、价格高昂的液力变扭器,用于机动车的无级变速。由两个绕同轴转动套在一起的内外两个转子及其上的直流励磁绕组和感应绕组等组成。感应绕组接到整流器的交流一侧,直流励磁绕组接到整流器的直流一侧。具有结构简单、制造容易、成本低的特点,与液力变扭器有相似的机械特性。

Description

用于机动车无级变速的电磁变扭器

本实用新型——用于机动车无级变速的电磁变扭器，涉及一种机动车，特别是涉及一种机动车的变速系统；同时，也涉及到一种电磁装置。

目前，无级变速器主要有液力、电磁、机械三类：

一、液力无级变速器

液力无级变速器有两种：液力变扭器和液力偶合器。

(一)液力变扭器

液力变扭器也叫“涡轮变扭器”或“动液变扭器”。由泵轮、涡轮、导向轮和机壳等组成。泵轮同主动轴相连，能把主动轴输入的机械能依靠离心力的作用变成液体的动能和压头，供涡轮作功之用。涡轮和从动轴相连，能把液体的动能和压头变为机械能由从动轴输出。导向轮即导向器，同变扭器静止的机壳相连，在变扭器工作时起改变液体流动方向的作用。当功率由同泵轮相连的主动轴利用液力变扭器中的液体传输给同涡轮相连的从动轴时，主、从动轴间的转速比和扭矩比能自动无级地变化。这种液力变扭器，从性能上满足机动车无级变速的要求，但由于其结构复杂、制造精度要求高，所以其成本较高，因此只能用于豪华型轿车和大型施工机械上。

(二)液力偶合器

液力偶合器也叫“液力联轴器”或“动液偶合器”。由泵轮、涡轮和机壳等组成。当功率由同泵轮相连的主动轴利用液力偶合器中的液体传输给同涡轮相连的从动轴时，主、从动轴间的转速比能自动无级地变化，因无导向轮，故与液力变扭器不同，主、从动轴间的扭矩比不能自动变化，不适用于机动车传动。

二、电磁无级变速器

电磁无级变速器即“电磁滑差离合器”，是利用电磁感应作用传递转矩的一种装置。由两个在机械上不连接的旋转部分——主动和从动部分组成，其中一部分上装有直流励磁的磁极，另一部分的结构与异步电动机转子相似。当主动部分由原动机拖动时，在直流励磁的作用下，从动部分就跟着转动。调节直流励磁电压，即调节传递的功率，可改变从动部分的转速。这种变速器具有结构简单、制造容易、成本低廉的特点，在纺织、印刷等装置中常见应用。因其本质上是一种对传递的功率进行无级调节的装置，故不适于机动车的无级变速。

三、机械无级变速器

常见的有摩擦盘式、可变带轮半径皮带式等，因传递的功率较小，只可用于小功率机动车上。

本实用新型的目的，就是对现有的电磁无级变速器即电磁滑差离合器进行改进，使其成为一种电磁变扭器，代替结构复杂、制造难度大、价格高昂的液力变扭器，用于机动车的无级变速。

为此，采用如下技术方案：

与电磁滑差离合器相似，由两个在机械上不连接的部分组成，两部分绕同轴转动，并且一部分套在另一部分的外部，一部分上绕有直流励磁绕组，另一部分上绕有感应绕组。为叙述方便，把套在外面的一个叫作外转子，套在里面的一个叫作内转子。

这样，就有两种具体方案：外转子7上有直流励磁绕组3，而内转子8上有感应绕组1，如图1所示；外转子7上有感应绕组1，而内转子8上有直流励磁绕组3，如图2所示。

本实用新型即电磁变扭器与电磁滑差离合器的区别在于：

一、感应绕组1不是闭合的，而是接到整流器2的交流一侧；

二、直流励磁绕组3接到整流器2的直流一侧；

三、由电池4提供的低压直流电源通过开关5和二极管6接到整流器2的直流一侧，从整流器2的方向看，二极管6是反向连接的，即当整流器2的输出电压低于电池4的电压时，由电池4向直流励磁绕组3供电，当整流器2的输出电压高于电池4的电压时，由整流器2向直流励磁绕组3供电，而不会向电池4充电。

本实用新型即电磁变扭器的工作原理如下：

在图1中，当外转子7接到主动轴，内转子8接到从动轴时，外转子7在主动轴输入的机械能作用下，朝某一方向旋转，当转速足够高时，把开关5闭合，在直流励磁绕组3中有直流电流通过，这样，在内转子8外形成一个旋转磁场，内转子8上的感应绕组1切割磁力线产生感应电动势，当其高于整流器2的导通电压并高于电池4的电压时，感应绕组1通过整流器2接到直流励磁绕组3形成闭合回路，内转子8上形成感应磁场，迫使内转子8作与外转子7同方向的旋转，同时向直流励磁绕组3提供励磁电压，使外转子7上的直流励磁磁场更强，内转子8上的感应绕组1的感应电动势更强，内转子8的转速增加，而内转子8的转速增加，又会使其上的感应绕组1的感应电动势下降，从而使外转子7上的直流励磁绕组3的励磁电压下降，所以，会很快在某一转速下达到平衡。在大多数情况下，由于负载的阻力矩作用，内转子8和外转子7之间总会有一定的转差，因而感应绕组1总会有较高的电动势，整流器2总会有较高电压的直流输出，外转子7上的直流励磁绕组3总是由内转子8上的感应绕组1经整流器2提供励磁电流，外转子7和内转子8之间的差速同向旋转可以一直保持下去，从而把由主动轴通过外转子7输入的动力从内转子8输出到负载。当负载阻力矩变大时，内转子8转速下降，内转子8与外转子7转差加大，感应绕组1的感应电动势上升，整流器2输出的直流电压提高，外转子7上的直流励磁绕组3产生的磁场强度提高，同时，内转子8上的感应磁场强度也提高，从而使内转子8的扭矩加大。当负载阻力矩变小时，内转子8转速提高，内转子8与外转子7转差减小，感应绕组1的感应电动势下降，整流器2输出的直流电压降低，外转子7上的直流励磁绕组3产生的磁场强度降低，同时，内转子8上的感应磁场强度也降低，从而使内转子8的扭矩减小。在特殊情况下，由于主动轴转速降低而从动轴因惯性作用而使内转子8与外转子7的转速差等于零，或由于从动轴阻力矩减小以至于趋于变负(当车辆下坡行驶时)而使内转子8与外转子7的转速差等于零时，内转子8上的感应绕组1无感应电动势，整流器2无直流输出，内转子8上无感应磁场，直流励磁绕组3由电池4供电，外转子7上有励磁磁场存在，因这种情况不可能维持很长时间，当外转子7的转速超过内转子8时，与前述之情况相同，当内转子8的转速超过外转子7时，可以认为是内转子8接到主动轴而外转子7接到从动轴，下面就讨论这种情况。

在图1中，当内转子8接到主动轴，外转子7接到从动轴时，内转子8在主动轴输入的机械能作用下，朝某一方向旋转，当转速足够高时，把开关5闭合，在直流励磁绕组3中有直流电流通过，这样，在内转子8外形成一个直流励磁磁场，内转子8在磁场中旋转，内转子8上的感应绕组1切割磁力线产生感应电动势，当其高于整流器2的导通电压并高于电池4的电压时，感应绕组1通过整流器2接到直流励磁绕组3形成闭合回路，内转子8上形成感应磁场，这个磁场和外转子7上的直流励磁磁场作用，迫使外转子7作与内转子8同方向的旋转，同时向直流励磁绕组3提供励磁电压，使外转子7上的直流励磁磁场更强，内转子8上的感应绕组1的感应电动势更强，外转子7的转速增加，而外转子7的转速增加，又会使内转子8上的感应绕组1的感应电动势下降，从而使外转子7上的直流励磁绕组3的励磁电压下降，所以，会很快在某一转速下达到平衡。在大多数情况下，由于负载的阻力矩作用，内转子8和外转子7之间总会有一定的转差，因而感应绕组1总会有较高的电动势，整流器2总会有较高电压的直流输出，外转子7上的直流励磁绕组3总是由内转子8上的感应绕组1经整流器2提供励磁电流，外转子7和内转子8之间的差速同向旋转可以一直保持下去，从而把由主动轴通过内转子8输入的动力从外转子7输出到负载。当负载阻力矩变大时，外转子7转速下降，内转子8与外转子7转差加大，感应绕组1的感应电动势上升，整流器2输出的直流电压提高，外转子7上的直流励磁绕组3产生的磁场强度提高，同时，内转子8上的感应磁场强度也提高，从而使外转子7的扭矩加大。当负载阻力矩变小时，外转子7转速提高，内转子8与外转子7转差减小，感应绕组1的感应电动势下降，整流器2输出的直流电压降低，外转子7上的直流励磁绕组3产生的磁场强度降低，同时，内转子8上的感应磁场强度也降低，从而使外转子7的扭矩减小。在特殊情况下，由于主动轴转速降低而从动轴因惯性作用而使外转子7与内转子8的转速差等于零，或由于从动轴阻力矩减小以至于趋于变负(当车辆下坡行驶时)而使外转子7与内转子8的转速差等于零时，内转子8上的感应绕组1无感应电动势，整流器2无直流输出，内转子8上无感应磁场，直流励磁绕组3由电池4供电，外转子7上有励磁磁场存在，因这种情况不可能维持很长时间，当内转子8的转速超过外转子7时，与前述之情况相同，当外转子7的转速超过内转子8时，可以认为是内转子8接到主动轴而外转子7接到从动轴，与前面讨论的情况相同。

在图2中，当外转子7接到主动轴，内转子8接到从动轴时，情况与图1中内转子8接到主动轴，外转子7接到从动轴的情况相同，只要把内转子8与外转子7互换即可；当内转子8接到主动轴，外转子7接到从动轴时，情况与图1中外转子7接到主动轴，内转子8接到从动轴的情况相同，只要把内转子8与外转子7互换即可。

在图1、图2中，滑环10、电刷11是为在旋转状态下实现电气联结而设。

综上所述，无论图1、图2两种方案，外转子7接主动轴、内转子8接主动轴两种动力传递方式，本实用新型即电磁变扭器都有主从动轴之间的转速比可以无级变化，并且主从动轴之间的扭矩比可以向与转速比变化方向相反的方向无级变化。因此，具有与液力变扭器相似的传动特性，可以代替液力变扭器作为机动车的无级变速装置。而本实用新型即电磁变扭器与电磁无级变速器即“电磁滑差离合器”的构造基本相同，所以与液力变扭器相比具有结构简单、制造容易、成本低廉的特点。

图1为直流励磁绕组在外转子时的原理示意图。

图2为直流励磁绕组在内转子时的原理示意图。

图3为实施例的原理图。

在该实施例中，外转子7上绕有直流励磁绕组3，该绕组绕成四极式，四个绕组两两串联而后再并联；内转子8上绕有感应绕组1，该绕组绕成三相星形接法，在其中性线上增加一对整流二极管，这样，对于任何一相绕组而言，都有由四个二极管组成的桥式整流器。为减少滑环10和电刷11的数量，把整流器2装在内转子8上。

为保证在怠速时，电磁变扭器处于不传递动力状态，在外转子7上增加离心式开关9，离心式开关9的开关值比机动车的怠速值略高一点，即当外转子7的转速明显高于怠速值时，离心式开关9闭合，否则，离心式开关9断开。离心式开关9串在直流励磁绕组3的供电线路上，即当离心式开关9断开时，不论是电池4还是整流器2都不能向直流励磁绕组3供电。

本电磁变扭器在机动车上使用时，对于原设计采用液力变扭器的车辆，可以直结代替该液力变扭器。对于原设计采用机械式离合器/机械式有级变速器的车辆，去掉离合器和变速器，由于电磁变扭器的转子质量较大，甚至可以去掉发动机的惯性轮，把电磁变扭器接到发动机的输出轴上，在电磁变扭器后再接一个可以选择转动方向的齿轮箱，即有一个前进档和一个倒退档的齿轮箱，该齿轮箱再接主减速器(差速器)。

Claims

一种用于机动车无级变速的电磁变扭器，由分别绕在外转子(7)和内转子(8)上的直流励磁绕组(3)和感应绕组(1)及整流器(2)等组成，其特征是：

感应绕组(1)接到整流器(2)的交流一侧；

直流励磁绕组(3)接到整流器(2)的直流一侧；

电池(4)通过从整流器(2)方向看反向连接的二极管(6)接到整流器(2)的直流一侧。