多離心片組合式調(diào)速器及無刷電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁無刷電機，尤其涉及電動車輛驅(qū)動用的永磁無刷電機。
【背景技術】
[0002]近年來，電動車輛驅(qū)動技術迅速發(fā)展，驅(qū)動電機作為其心臟具有十分重要的作用。各種技術方案不斷推出，其中永磁無刷電機由于結(jié)構緊湊，比功率大，效率高，技術成熟，因此，在現(xiàn)有的電動車輛中獲得了廣泛的應用。
[0003]但是，普通的永磁無刷電機難以調(diào)整電機磁通量，難以具備車輛驅(qū)動所需的等功率調(diào)速特性，其機械特性的高效區(qū)域不能滿足實際使用工況的變化范圍，這是很不經(jīng)濟的。上世紀80年代以來，先后提出了許多技術方案，主要是由智能電子開關實現(xiàn)弱磁調(diào)速控制，另一類方案則是實時改變磁路結(jié)構來達到減小定子磁鏈實現(xiàn)弱磁調(diào)速。本人設計過的專利2012102840118《一種永磁無刷自適應變速驅(qū)動電機》已經(jīng)提及過這類國內(nèi)外專利實例。
[0004]在本人參與的上述專利的實施過程中由對原設計由做出了許多必要的改進設計和重要的創(chuàng)造。如原有設計的不足在于彈簧的線性特性和離心力的非線性特性的匹配只能產(chǎn)生兩個交叉點，其余之處偏離較大。另外在重載起動時，變速轉(zhuǎn)子會抖動，產(chǎn)生異常噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服原有設計的不足，I使離心力曲線線性化，能與彈簧更好匹配；2解決重載起動時離心甩塊抖動問題；3便于裝配；本發(fā)明提出了一種新的設計《多離心片組合式調(diào)速器及無刷電機》:包括定子及繞組、驅(qū)動轉(zhuǎn)子和調(diào)速轉(zhuǎn)子、調(diào)速器、電機軸、機殼等，其中驅(qū)動轉(zhuǎn)子占據(jù)定子氣隙的大部分面積，承擔能量轉(zhuǎn)換主要功能，與電機軸固定連接，通過電機軸輸出機械力矩；其特征在于所述調(diào)速轉(zhuǎn)子和調(diào)速器相連，而調(diào)速器包括殼體，殼體內(nèi)有對稱配置的兩組特定組合的離心片組和凸輪軸套，從而構成轉(zhuǎn)速感應調(diào)節(jié)機構、低速鎖止機構、以及由凸輪軸套和彈簧組成的力矩機構；所述調(diào)速器殼體10內(nèi)有中間隔板14，將殼體分為調(diào)速片室12和彈簧室11，隔板中間有孔，凸輪軸套6齒端位于調(diào)速片室，與調(diào)速片組構成轉(zhuǎn)速感應調(diào)節(jié)機構；其尾端構成彈簧軸，彈簧軸穿過中間孔進入彈簧室與渦旋彈簧13構成力矩機構。
[0006]所述感應調(diào)節(jié)機構包括一對銷軸15，離心調(diào)速片9裝在銷軸15上，可繞其轉(zhuǎn)動；離心調(diào)速片上有齒9-1，且與凸輪軸套的齒6-3相嚙合，因此蹄塊轉(zhuǎn)動時將帶動凸輪軸套6旋轉(zhuǎn)，可在設定轉(zhuǎn)速ne以上時改變調(diào)磁轉(zhuǎn)子3的相位，參見圖4，離心調(diào)速片組由至少兩片以上離心調(diào)速片組成，離心調(diào)速片是不同形狀、不同重量的單元片a、b、c、…，選擇單元片的組合對離心力函數(shù)曲線Tl進行分段補償或校正，使與彈簧特性K最佳匹配地調(diào)節(jié)磁場相位，參見圖4和圖5。
[0007]所述力矩機構包括凸輪軸套6和渦旋彈簧13，渦旋彈簧置于彈簧室11內(nèi)，渦旋彈簧最內(nèi)圈固定在凸輪軸套尾端用作彈簧軸的槽口 6-1中，渦旋彈簧最外圈與外殼10相連固定，其旋向使彈簧作用力方向與離心力作用的旋向相反，力圖使離心調(diào)速片組和調(diào)磁轉(zhuǎn)子3回到原位。
[0008]所述低速鎖止機構，包括凸輪軸套上的楔形槽6-2，和彈簧7、棘齒8，棘齒8在彈簧7的作用下卡在楔形槽中，棘齒上的離心力和彈簧7的反力平衡點在設定轉(zhuǎn)速ne附近，在設定轉(zhuǎn)速以下低速鎖止機構鎖止，防止起動階段較大力矩作用于彈簧導致調(diào)速片組自行開閉，產(chǎn)生抖動。設定轉(zhuǎn)速以下不產(chǎn)生弱磁變速，輸出恒扭矩，參見圖3。
[0009]所述調(diào)速器外殼10的一端同調(diào)速轉(zhuǎn)子3的軛3.1固定相連，軛的外面是磁極3.2，其極性的分布和驅(qū)動轉(zhuǎn)子2的極性相匹配。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:使用多個不同單元片組合成離心調(diào)速片組的方法實現(xiàn)了離心力特性的線性化，改善了調(diào)速效果，使整個調(diào)速區(qū)間均衡高效。第二，本發(fā)明增加了低速鎖止機構，改進了起動性能和低速性能，第三，本發(fā)明工藝性好，適于大批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本專利應用于無刷電機的一個設計實例，圖中編號I電機定子及繞組，2驅(qū)動轉(zhuǎn)子，2-1磁鐵，3調(diào)速轉(zhuǎn)子，4調(diào)速器，5電機軸。
[0012]圖2是調(diào)磁轉(zhuǎn)子+調(diào)速器一體化設計的剖視圖，圖中編號3-1軛，3-2磁鐵，6凸輪軸套，6-1尾端的槽，6-2凸輪軸套中段的棘輪盤，7是棘齒彈簧，8是棘輪齒，9是離心調(diào)速片組，10是外殼，11彈簧室，12調(diào)速片室，13是渦旋彈簧，14中間隔板。
[0013]圖3顯示低速鎖止機構和離心片組在設定轉(zhuǎn)速以下時的鎖止狀態(tài)。
[0014]圖4顯示設定轉(zhuǎn)速以上弱磁調(diào)速時磁極錯位Φ角度的情形。
[0015]圖5是離心力-轉(zhuǎn)速曲線的線性化補償效果，Tl是離心片總質(zhì)量為常數(shù)時的離心力一一轉(zhuǎn)速曲線，T2是不同調(diào)速片分段組合線性化補償后離心曲線，K是彈簧特性曲線。
[0016]圖6是不帶調(diào)速轉(zhuǎn)子的調(diào)速器設計，可由用戶設計師靈活匹配更多規(guī)格的電機，但比較一體化結(jié)構，需要占用電機內(nèi)部更多的空間。
[0017]優(yōu)選實施方式
參見圖1和圖2，這是一個無極變速內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁無刷電機:定子、機殼、端蓋、同普通無刷電機一樣，驅(qū)動轉(zhuǎn)子2置于電機軸之輸出端，調(diào)速轉(zhuǎn)子2和調(diào)速器3置于驅(qū)動轉(zhuǎn)子之后。驅(qū)動轉(zhuǎn)子2周向設置永久磁鐵2-1，使極性按N、S成周期性分布，驅(qū)動轉(zhuǎn)子2占據(jù)定子氣隙的大部分面積，承擔能量轉(zhuǎn)換主要功能，與轉(zhuǎn)子軸I固定連接，通過轉(zhuǎn)子軸I輸出機械力矩；調(diào)速轉(zhuǎn)子3的軛上3-1上沿周向設置永久磁鐵3-2，極性按N、S成周期性分布，它們的磁通對應定子氣隙的剩余部分。調(diào)速轉(zhuǎn)子3與調(diào)速器4連接后成為一體化總成。
[0018]調(diào)速器殼體10內(nèi)有中間隔板14，將殼體分為調(diào)速片室12和彈簧室11，隔板中間有孔。凸輪軸套分3段，齒端位于調(diào)速片室，與調(diào)速片組構成轉(zhuǎn)速感應調(diào)節(jié)機構；中段有楔形槽盤，用于構成低速機構，其尾端用作彈簧的芯軸；尾端穿過中間孔進入彈簧室與渦旋彈簧13構成力矩機構。銷軸15對稱位于調(diào)速片室內(nèi)邊沿，離心調(diào)速片9裝在銷軸15上，可繞其轉(zhuǎn)動；離心調(diào)速片上有齒9-1，且與凸輪軸套的齒6-3相嚙合，因此蹄塊轉(zhuǎn)動時將帶動凸輪軸套6旋轉(zhuǎn)，可適時改變調(diào)磁轉(zhuǎn)子3的