CN104935115A - 动转子调功变矩电动机 - Google Patents

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Abstract

一种动转子调功变矩电动机，包括机体以及其内安装的转子和定子，转子套装在左右贯穿机体的主轴上，转子与花键套同轴心固连为组合体，组合体套装在主轴的花键上且能够沿主轴左右滑动；花健套右端部同轴心地套装且紧固连接套轴承，套轴承的外圈套装且紧固连接外套环，外套环的水平两侧铰接叉杆的上端；机体内部的左侧设有向右延伸的突起部，叉杆的中部通过与突起部的右端部铰接；机体内部左侧的下部设有横向的液压油缸，且液压油缸的缸体端与机体内部左侧铰接、活塞杆端与所述叉杆的下端铰接；本发明通过调整转子与定子之间的相对位置，可以实现电动机的调功变矩，与现有技术相比，具有结构简单、易于实现、安全可靠以及节能环保的优点。

Description

动转子调功变矩电动机
技术领域
本发明涉及电磁旋转的电动机领域，尤其是一种动转子调功变矩电动机。
背景技术
    众所周知，常规各种类型电动机的构造主要由定子和转子构成，在使用电动机时，因为负载的变化，对电动机输出的功率、扭矩需要时时调整、改变，例如：当电动汽车在起步或爬坡时，其驱动电动机要降低转速，增大扭矩；在平坦的道路上行驶时，其驱动电动机要提高转速，减小扭矩。若要实现电动机的调功变矩，目前主要有两种方法，一是为电动机加装液力耦合变扭器或齿轮变速箱，二是为电动机加装专用电子驱动器或专用变频器。然而电动汽车加装多挡齿轮变速器的并不多，主要原因是电动汽车的动力来自驱动电动机，现代电子技术完全可以对电动机实施电子调速，而液力耦合变扭器、机械变速器体积大、质量重，故得不偿失。遗憾的是：目前的电子调速技术仍存在先天的弊端，例如特斯拉电动汽车采用电子调速驱动电动机，匹配单级变速箱，用一个挡，完成从起步到最高时速的行驶，其结果是：电子调速只能改变驱动电动机的输出转速，却无法实现理想的调功变矩，故表现出效率低，续航差，经济性不高，市场日渐萧条。
综上所述，如何简捷、科学地解决电动机调功变矩问题、如何解决电动机与负载之间功率匹配的问题，已成为节能降耗、持续环保技术领域亟待解决的重要课题。
发明内容
为弥补上述列举现有技术的不足，本发明采用调整电磁感应的原理而提供动一种调功变矩范围大、制造成本低且运行安全可靠动转子调功变矩电动机，解决现有技术调功变矩效果不佳的缺陷。
首先给出本发明动转子调功变矩电动机所基于的原理：在电动机主轴上装一可以轴向移动的转子，调整转子与定子之间的相对位置，就可以极其简捷地实现电动机的调功变矩。为了使电动机输出的功率与扭矩实现平顺、精确的调整，本发明采用液压油缸，通过叉形杠杆驱动转子的轴向位移。为了使本发明输出功率和扭矩能精确自动跟踪负载的变化，实现适时调功变矩，本发明优选运用闭环控制，采用比例调速阀+PLC+光栅尺***，控制液压油缸活塞杆的运行方向和运行速度，从而实现本发明与负载之间的最佳传动效率。
接着给出本发明动转子调功变矩电动机的具体结构：包括机体以及其内安装的转子和定子，所述转子套装在左右贯穿机体的主轴上，其特征在于：所述转子与花键套同轴心固连为组合体，所述组合体通过键配合套装在主轴的花键上且能够沿主轴左右滑动；所述花健套右端部同轴心地套装且紧固连接套轴承，所述套轴承的外圈套装且紧固连接外套环，所述外套环的水平两侧通过两个叉轴铰接叉杆的上端；所述机体内部的左侧设有向右延伸的突起部，所述叉杆的中部通过支撑轴与所述突起部的右端部铰接；所述机体内部左侧的下部设有横向的液压油缸，且所述液压油缸的缸体端与机体内部左侧铰接、活塞杆端与所述叉杆的下端铰接；所述液压油缸活塞杆的伸缩能够使所述组合体沿主轴左右滑动，来实现转子和定子在径向上相对重合或者错开。
进一步优选为：所述活塞杆的端部通过螺纹连接伸入螺管中且伸入的深度可以调节，所述螺管的右端通过下端轴与所述叉杆的下端铰接，上述设计可调整转子与花键套组合体在主轴上轴向位移的距离。
进一步优选为：所述主轴的两端分别设有用于控制所述组合体在主轴上左右滑动位移的限位装置。 比如可以采用以下设计：所述主轴位于机体内部的左端套装且紧固连接风扇，所述风扇的右端面作为组合体在主轴上滑动位移的左止点；所述主轴位于机体内部的右端套装限位环，所述限位环的左端面作为组合体在主轴上滑动位移的右止点。
进一步优选为：所述限位环的宽度可以调整，能使转子与花健套组合体的右移得到精确的定位。
进一步优选为：所述主轴的左右两端分别插装入镶嵌在机体两侧上的左轴承和右轴承的内圈之中，所述左轴承和右轴承的外侧分别设有左油封和右油封。左油封和右油封能防止灰尘的侵入和润滑脂的泄漏。
进一步优选为：所述机体由机壳体以及其底部扣装的罩组成，罩可以防止灰尘进入机壳主体内。
进一步优选为：所述机体上还设有接线盒，所述定子绕组与接线盒内的端子相连。
进一步优选为：运用闭环控制，采用比例调速阀+PLC+光栅尺***，控制液压油缸活塞杆的运行方向和运行速度；上述设计使本发明输出功率和扭矩能精确自动跟踪负载的变化，实现适时调功变矩。
    本发明巧妙地利用电磁调感技术的特有优势，简捷、理想地解决了现有电动机调功变矩的技术难题，动转子调功变矩电动机最适用于电动小轿车和电动大客车的驱动，也适用于所有需要调功变矩的技术领域，其先进的伺服液压技术能使动转子调功变矩电动机与负载之间实现最佳的功率匹配，所以使电动汽车的动力性、节电性以及续行里程等诸多技术性能，得到了跨越性的提升。
综上所述，本发明中的动转子调功变矩电动机结构简单，易于实现，安全可靠，节能环保，预计本发明将会为电动汽车又提供一种极其理想的动力之源。
附图说明
图1是动转子调功变矩电动机的原理结构示意图；
图2是动转子调功变矩电动机的局部结构示意图（套轴承、外套环以及叉体的连接示意图）；
图1和图2中：1.风扇，2.转子，3.左轴承，4.扇键，5.左油封，6.支撑轴，7.下端轴，8.缸底耳环轴，9.液压油缸，10.左油管，11.活塞杆，12.右油管，13.罩，14.定位螺母，15.螺管，16.叉杆，17.叉轴，18.花键，19.右轴承，20.主轴，21.键，22.右油封，23.限位环，24.套轴承，25.端子，26.接线盒，27.花健套，28.定子，29.机壳主体，30.外套环。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步的说明。
参见图1所示，一种动转子调功变矩电动机，转子2与花健套27同轴心固连为组合体，套装在主轴20的花键18上，并能在主轴20上轴向的左右位移，风扇1套装在主轴20的左侧由扇键4定位紧固，主轴20的右部套装着限位环23，主轴20左右两端，分别插装入镶嵌在壳主体29上的左轴承3和右轴承19的内圈之中，左油封5和右油封22能防止灰尘的侵入和润滑脂的泄漏，调整限位环23的轴向宽度，能使转子2与花健套27组合体的右移得到精确的定位，花健套27右端部同轴心地套装、紧固着套轴承24；参见图2所示，套轴承24的外圈套装、紧固着外套环30，叉杆16上端部的两个叉轴17与外套环30上的两个水平与轴心线位置的轴孔动态连结，叉杆16支撑轴6插装在与壳主体29为一体的突起部的右端部，液压油缸9的左端部通过缸底耳环轴8动态地定位在左侧机壳主体29的下端部，液压油缸的活塞杆11右端拧入螺管15中，螺管15的右端部耳环，通过下端轴7与叉杆16的下端部动态相连，调整活塞杆11拧入螺管15的深度，可调整转子2与花键套27组合体在主轴20上轴向位移的距离，拧紧定位螺母14，可使活塞杆11与螺管15的连接不松动，左油管10、右油管12是液压油的进出口，罩13扣装在机壳主体29的底部，防止灰尘进入机壳主体29内，键21设在主轴20右端部，其功能是确保动力的可靠输出，定子28绕组与接线盒26内的端子25相连。
上述动转子调功变矩电动机的工作原理是：把电源接到接线盒26内的端子25上，为动转子调功变矩电动机供电，如果油缸9的活塞杆11处于缩入液压油缸9的状态，则叉杆16拉动转子2与花健套27组合体右移，当花健套27右端部靠紧限位环23，转子2与定子28处于完全相对的位置，磁感应力度和磁通密度最大，所以此时的动转子调功变矩电动机输出的功率与扭矩最大。当需要调功变矩时，通过闭环控制的比例调速阀+PLC+光栅尺***，控制液压油缸9的活塞杆11右移（即活塞杆由液压油缸中伸出时），转子2与花健套27组合体左移，转子2与定子28的相对的位置逐渐错开，磁感应力度和磁通密度随之减小，动转子调功变矩电动机输出的功率与扭矩随之下降，运行的电流也随之减小,当转子2与花健套27组合体左移至其转子2左端面靠紧至风扇1的右端面时，此位动转子调功变矩电动机输出的功率与扭矩最小。当再次控制液压油缸9的活塞杆11左移时（即油缸的活塞杆处于缩入液压油缸的状态），转子2与花健套27组合体右移，动转子调功变矩电动机输出的功率与扭矩又增大，如此通过液压油缸9，随意调控转子2与定子28的相对的位置，就可以迅速、准确地实现电动机调功变矩的创新最梦想了。
本发明的原理同样可以拓展、衍生、制造出：动转子直流电动机、动转子异步电动机、动转子稀土永磁同步电动机以及稀土永磁无刷电动机等各种不同类型的动转子调功变矩电动机。
通过对仿真动转子调功变矩电动机模型检测、验证，动转子电动机设计方案可行，能为需要调功变矩的设备提供匹配的动力，其适用领域广阔，特别是电动轿车、电动大客车采用本发明驱动，其节电性、环保性、续航性、加速性、安全操纵性，与现有电动汽车专用驱动电动机相比，具有不可比拟的优势。

Claims (9)

1.一种动转子调功变矩电动机，包括机体以及其内安装的转子和定子，所述转子套装在左右贯穿机体的主轴上，其特征在于：所述转子与花键套同轴心固连为组合体，所述组合体通过键配合套装在主轴的花键上且能够沿主轴左右滑动；所述花健套右端部同轴心地套装且紧固连接套轴承，所述套轴承的外圈套装且紧固连接外套环，所述外套环的水平两侧通过两个叉轴铰接叉杆的上端；所述机体内部的左侧设有向右延伸的突起部，所述叉杆的中部通过支撑轴与所述突起部的右端部铰接；所述机体内部左侧的下部设有横向的液压油缸，且所述液压油缸的缸体端与机体内部左侧铰接、活塞杆端与所述叉杆的下端铰接；所述液压油缸活塞杆的伸缩能够使所述组合体沿主轴左右滑动，来实现转子和定子在径向上相对重合或者错开。
2.根据权利要求1所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述活塞杆的端部通过螺纹连接伸入螺管中且伸入的深度可以调节，所述螺管的右端通过下端轴与所述叉杆的下端铰接。
3.根据权利要求1所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述主轴的两端分别设有用于控制所述组合体在主轴上左右滑动位移的限位装置。
4.根据权利要求3所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述主轴位于机体内部的左端套装且紧固连接风扇，所述风扇的右端面作为组合体在主轴上滑动位移的左止点；所述主轴位于机体内部的右端套装限位环，所述限位环的左端面作为组合体在主轴上滑动位移的右止点。
5.根据权利要求4所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述限位环的宽度可以调整。
6.根据权利要求1所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述主轴的左右两端分别插装入镶嵌在机体两侧上的左轴承和右轴承的内圈之中，所述左轴承和右轴承的外侧分别设有左油封和右油封。
7.根据权利要求1所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述机体由机壳体以及其底部扣装的罩组成。
8.根据权利要求1所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：所述机体上还设有接线盒，所述定子绕组与接线盒内的端子相连。
9.根据权利要求1-8任一所述的动转子调功变矩电动机，其特征在于：运用闭环控制，采用比例调速阀+PLC+光栅尺***，控制液压油缸活塞杆的运行方向和运行速度。
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