本發(fā)明涉及電磁變速器。該電磁變速器是基于電機(jī)學(xué)的電磁原理建立的，用于機(jī)械動力傳輸裝置中改變轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，提供符合目標(biāo)動力設(shè)備要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。

背景技術(shù)：

目前主流變速器是機(jī)械式的變速器，機(jī)械式變速器應(yīng)用歷史悠久，發(fā)展成熟，形式多樣。電磁變速器是基于電磁理論建立的變速裝置，有著不同于機(jī)械式變速器的特點(diǎn)。

本發(fā)明涉及的電磁變速器，在物理上整合至少兩個邏輯電機(jī)，可以獲得更好的功率密度。并且采用變頻調(diào)速技術(shù)，在寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極變速。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種電磁變速器，可以根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要連續(xù)地改變傳動比。該發(fā)明所提出的技術(shù)路線可以實(shí)現(xiàn)上述目的。

本發(fā)明涉及的電磁變速器是通過具有權(quán)利要求書所述特征的變速器來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明涉及機(jī)械能、磁場能、電能之間的相互轉(zhuǎn)換。分布在不同的宿主(轉(zhuǎn)子或者定子)、同軸的勵磁繞組和感應(yīng)繞組組成一個“邏輯電機(jī)”，多個這樣的“邏輯電機(jī)”組成該電磁變速器。當(dāng)“邏輯電機(jī)”的勵磁繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場掃描感應(yīng)繞組時，在感應(yīng)繞組內(nèi)產(chǎn)生感生電流的同時，也會產(chǎn)生感生的旋轉(zhuǎn)磁場，兩個旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，會產(chǎn)生一個大小相等方向相反的轉(zhuǎn)矩，合理的設(shè)置勵磁電流的接入方式，使與輸入軸相同轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)矩施加在輸出軸上，與輸入軸相反轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)矩施加在輸入軸或者定子上。并且一個“邏輯電機(jī)”的感應(yīng)繞組a產(chǎn)生的感生電流作為與a物理上同體或者剛性連接的其他“邏輯電機(jī)”的勵磁電流，而不需要改變電流的頻率。在邏輯上多個“邏輯電機(jī)”串聯(lián)或者組成樹狀結(jié)構(gòu)組成該電磁變速器。

從一個處于定子上的感應(yīng)繞組中引出感生出的交流電流，控制該電流的大小可以改變“邏輯電機(jī)”的磁通密度，從而改變輸出轉(zhuǎn)矩的大??；調(diào)節(jié)輸入轉(zhuǎn)子(2)勵磁電流的大小也可以達(dá)到同樣的效果。從一個定子的感應(yīng)繞組中輸出的交流電流整流變頻之后作為輸入轉(zhuǎn)子(2)的勵磁電源是合適的，因?yàn)閮蓚€電流的大小都與轉(zhuǎn)矩正相關(guān)。

處于最末端的“邏輯電機(jī)”可以看作一個異步感應(yīng)電動機(jī)，調(diào)整輸入轉(zhuǎn)子(2)勵磁電流的頻率，可以間接地調(diào)整這個異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率改變也會造成輸出轉(zhuǎn)矩的改變。

傳動比控制器可以完成[0008][0009]所述的調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩的功能，輸出轉(zhuǎn)矩改變輸出轉(zhuǎn)速也會隨之變化。

該電磁變速器的好處是，傳動比的調(diào)節(jié)是連續(xù)的，這在大多數(shù)變速器應(yīng)用場合中都是受歡迎的。

該電磁變速器的好處是，傳動比控制器直接接收應(yīng)用該電磁變速器的系統(tǒng)控制單元發(fā)出的電信號來調(diào)節(jié)傳動比，不再需要執(zhí)行部件。

該電磁變速器的好處是，處于定子上的感應(yīng)繞組是非運(yùn)動部件，不經(jīng)過電刷或者導(dǎo)電滑環(huán)而輸出電力，因此帶來的好處是簡單、可靠和高效率。

該電磁變速器的好處是，制造該變速器需要的材料是市場上易于獲得的，工藝是目前成熟的工藝。本發(fā)明涉及的電磁變速器可以應(yīng)用在大功率的傳動系統(tǒng)中，增加“邏輯電機(jī)”數(shù)量可以適應(yīng)要求大功率的場合。

附圖說明

下面，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)例結(jié)合所附的附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明。在此示出：

附圖1示出電磁變速器的軸向剖視圖。

附圖2示出中間轉(zhuǎn)子的徑向剖視圖。

附圖3中間轉(zhuǎn)子的兩個繞組電氣連接圖。

附圖4示出從末端定子(6)繞組輸出電流的整流電路。

附圖5表示了另一種形式的實(shí)現(xiàn)實(shí)例。

具體實(shí)施方式

如附圖[1]所示，輸入軸(1)上固定輸入轉(zhuǎn)子(2)，第一級中間轉(zhuǎn)子(3)和第二級中間轉(zhuǎn)子(5)與輸出軸剛性連接，而且與輸入軸是同軸的，在機(jī)械上中間轉(zhuǎn)子和輸入軸可以相對自由轉(zhuǎn)動，中間定子(4)固定在殼體上；末端定子(6)固定在殼體上。

在本實(shí)例中，輸入轉(zhuǎn)子(2)勵磁繞組采用隱極式3相4極的電氣結(jié)構(gòu)，勵磁電流由電刷引入。輸入軸帶動輸入轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁場的旋轉(zhuǎn)速度是輸入軸的轉(zhuǎn)速和勵磁電流頻率的函數(shù)。

第一級中間轉(zhuǎn)子(3)的主體是由硅鋼片疊加構(gòu)成桶裝結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)設(shè)置感應(yīng)繞組，外側(cè)設(shè)置勵磁繞組，兩個繞組均采用隱極式3相4極的電氣結(jié)構(gòu)，如附圖[2]所示，兩個繞組均采用星形連接，引出端直接相連，如附圖[3]所示。第二級中間轉(zhuǎn)子(5)的結(jié)構(gòu)與第一級中間轉(zhuǎn)子(3)的相同。

中間定子(4)的結(jié)構(gòu)與中間轉(zhuǎn)子相同，內(nèi)側(cè)設(shè)置感應(yīng)繞組，外側(cè)設(shè)置勵磁繞組，兩個繞組的電氣連接與中間轉(zhuǎn)子的類似。

末端定子(6)上設(shè)置一個感應(yīng)繞組，輸出電流至傳動比控制器(7)。

第一個“邏輯電機(jī)”：由輸入轉(zhuǎn)子(2)的勵磁繞組和第一級中間轉(zhuǎn)子(3)內(nèi)側(cè)的感應(yīng)繞組組成第一個“邏輯電機(jī)”，傳動比控制器(7)根據(jù)系統(tǒng)工況的要求向該“邏輯電機(jī)”的勵磁繞組提供適當(dāng)頻率和大小的勵磁電流，勵磁繞組隨輸入軸轉(zhuǎn)動形成的旋轉(zhuǎn)磁場掃描感應(yīng)繞組，輸入軸的輸入轉(zhuǎn)矩大小不變通過第一級中間轉(zhuǎn)子(3)從輸出軸輸出。

第二個“邏輯電機(jī)”：由第一中間轉(zhuǎn)子(3)外側(cè)的勵磁繞組和中間定子(4)內(nèi)側(cè)的感應(yīng)繞組組成第二個“邏輯電機(jī)”。從[0025]第一個“邏輯電機(jī)”的(第一級中間轉(zhuǎn)子(3)內(nèi)側(cè))感應(yīng)繞組感生出的三相交流電流激勵第二個“邏輯電機(jī)”的勵磁繞組(第一級中間轉(zhuǎn)子(3)外側(cè))，形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的方向與中間轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。該旋轉(zhuǎn)磁場掃描第二個“邏輯電機(jī)”的(中間定子(4)內(nèi)側(cè))感應(yīng)繞組產(chǎn)生感生電流，第二個“邏輯電機(jī)”形成的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第一級中間轉(zhuǎn)子(3)從輸出軸輸出。

第三個“邏輯電機(jī)”，由中間定子(4)外側(cè)的勵磁繞組和第二級中間轉(zhuǎn)子(5)內(nèi)側(cè)的感應(yīng)繞組組成第三個“邏輯電機(jī)”。從[0026]第二個“邏輯電機(jī)”的(中間定子(4)內(nèi)側(cè))感應(yīng)繞組感生出的三相交流電流激勵第三個“邏輯電機(jī)”勵磁繞組(中間定子(4)外側(cè))，形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的方向與中間轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相同。該旋轉(zhuǎn)磁場掃描第三個“邏輯電機(jī)”的(第二級中間轉(zhuǎn)子(5)內(nèi)側(cè))感應(yīng)繞組產(chǎn)生感生電流，第三個“邏輯電機(jī)”形成的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第二級中間轉(zhuǎn)子(5)從輸出軸輸出。

第四個“邏輯電機(jī)”，由第二級中間轉(zhuǎn)子(5)外側(cè)的勵磁繞組和末端定子(6)內(nèi)側(cè)的感應(yīng)繞組組成第四個“邏輯電機(jī)”。從[0027]第三個“邏輯電機(jī)”的(第二級中間轉(zhuǎn)子(5)內(nèi)側(cè))感應(yīng)繞組感生出的三相交流電流激勵第四個“邏輯電機(jī)”勵磁繞組(第二級中間轉(zhuǎn)子(5)外側(cè))，形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場的方向與中間轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反。該旋轉(zhuǎn)磁場掃描第四個“邏輯電機(jī)”的(末端定子(6)內(nèi)側(cè))感應(yīng)繞組產(chǎn)生感生電流，第四個“邏輯電機(jī)”形成的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過第二級中間轉(zhuǎn)子(5)從輸出軸輸出。

從輸出軸輸出的總轉(zhuǎn)矩是上述4個“邏輯電機(jī)”輸出轉(zhuǎn)矩的疊加，輸出轉(zhuǎn)矩被增大，根據(jù)廣泛已知的能量守恒定律，輸出轉(zhuǎn)速降低。

末端定子(6)繞組產(chǎn)生的三相交流電被接入傳動比控制器(7)，經(jīng)過如附圖[4]所示的電路整流形成直流電，傳動比控制器(7)將該直流電變成合適頻率的三相交流電激勵輸入轉(zhuǎn)子的勵磁繞組，根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需要也可以輸出整流之后形成的直流電供外圍設(shè)備使用。

上述[0020]-[0030]描述的是中間轉(zhuǎn)子采用隱極式桶裝結(jié)構(gòu)構(gòu)成的該電磁變速器的一個實(shí)例。采用相同的原理，附圖5表示了另一種實(shí)現(xiàn)形式的電磁變速器，其中中間轉(zhuǎn)子的繞組采用并列結(jié)構(gòu)，輸入轉(zhuǎn)子的磁場采用永磁體生產(chǎn)，并且沒有設(shè)置中間定子。

附圖標(biāo)記清單

1.輸入軸

2.輸入轉(zhuǎn)子

3.第一級中間轉(zhuǎn)子

4.中間定子

5.第二級中間轉(zhuǎn)子

6.末端定子繞組

7.傳動比控制器

8.輸出軸

3-1.中間轉(zhuǎn)子勵磁繞組

3-2.中間轉(zhuǎn)子鐵芯

3-3.中間轉(zhuǎn)子感應(yīng)繞組。