一种电机调控的无级变速器制造技术

本发明专利技术涉及机械传动领域的无级变速其及其控制方法，以及“自带传感器的机电设备”和“一种共轴弹性传动付”及其相关技术的应用。它通过以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构，可以使动力设备与负载之间获得最优的匹配。且结构简单、转速调节范围大、制造成本低、容易控制。并具有传输功率范围广(能够承载大功率)、传动效率高、传动精确、抗过载及耐冲击性强、使用寿命长，适用范围广泛等优点；同时，它在调控速度时不需要通过发热原件来消耗控制过程产生的能量，而是通过输出电量给储电装置或耗电设备的方式来实现能量平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械传动领域的无级变速其及其控制方法，以及“自带传感器的机电设备”和“一种共轴弹性传动付”及其相关技术的应用。“自带转矩传感器的机电设备”是本人向国家专利局提出的申请号为:201220489310.0 和 201210357726.1 的专利技术。“一种共轴弹性传动付”是本人向国家专利局提出的申请号为:201210343959.6、201220473048.0的专利技术。
技术介绍
通常，按无级变速传动的方式分类，可分为液体传动、电磁力传动和机械传动等方式。其中机械式无级变速器因其具有转速稳定、滑动率小、精度高、工作可靠、传动效率较高、具备恒功率机械特性，而且结构简单，维修方便，价格相对便宜等优点而得到广泛应用。目前，机械式无级变速器的应用越来越广泛。譬如:在汽车行业无级变速器已经大范围地替代AT自动变速器；在风电行业无级变速器也得到广泛应用；……。机械无级变速器通常采用变径摩擦的方式实现(如锥形轮等)，这类装置在运行中对其机构的润滑、零部件的材质、加工工艺、加工精度及其制造装备的要求都特别高。同时，这种方式的传动精度不够理想(有一定的滑动率)，机械效率还是不够高(有一定的功率损耗)，承载能力较低，抗过载及耐冲击性较差，故一般只适合于中、小功率传动。齿轮传动是最常用的变速、动力传输的方法，并具有传输功率范围广(特别能够承载大功率)、效率高、精确等公认的优点。但是，这种传动方式之前也因其只有有固定传动比(无法直接实现无级变速 )而在无级变速的应用方面受到局限。于是，人们又提出以行星齿轮为基础或以差速齿轮为基础等方式的无级变速齿轮系统。但是这些系统通常只是应用摩擦方式或液压马达、磁阻装置等控制方式来实现无级变速，这些方式仍然存在一些不足:摩擦或磁阻方式调节范围小、控制精度低、传动效率低(摩擦和磁阻方式调速会大量发热，功率损耗很大)；液压马达对调速的控制精度较低且需要庞大的液压系统作辅助。随着科技和社会的发展，人们迫切希望有一种更理想、更实用的机械式无级变速器。本专利技术的目的在于提出新颖的、易于调控的“一种电机控制的无级变速器”。
技术实现思路
本专利技术所述的一种电机调控的无级变速器包括:一行星齿轮系统一调控电机及其传动装置一转矩传感器一控制电路注:行星齿轮系统由机壳、太阳齿轮、行星齿轮、行星盘、齿盘、传动轴组成。它可以是单组的行星齿轮，也可以由若干组行星齿轮组合而成。设定行星齿轮系统中连接输入轴的齿轮(盘)为主动轮(盘)，连接输出轴的齿轮(盘)为从动轮(盘)，其余的齿轮(盘)为辅助轮(盘)。以便叙述。其特征是本专利技术是一个“自带转矩传感器的机电设备”，或者能够与其它设备组合成一个“自带转矩传感器的机电设备”，其转矩传感器安置在动力的输入端和动力的输出端(或者其中的一端)。本专利技术是以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构。本专利技术通过调控电机及其传动机构的转速或阻力扭矩来调节行星齿轮系统的传动比，以实现在一定区间内无级变速的效果。当行星齿轮系统的齿盘为辅助轮时，齿盘的外径表面有外齿轮，外齿轮连接调控电机。调控电机及其传动装置由调控电机、传动齿轮、制动器或其中的一部分组成。调控电机的传动齿轮采用“一种共轴弹性传动付”的机构；同时，调控电机可以此为基础安置电磁感应元件为转矩信号传感器，使调控电机自身成为“一个自带转矩传感器的电机”。在转速调控精度要求高的场合，调控电机采用开关磁阻电机，或采用调频控制的同步电机，或采用步进电机。这类电机可以方便地精确控制其转速。控制电路由电源、储存调控电机反馈电量的电池、控制电路和控制软件或其中的部分而组成。控制电路通过制动调控电机、调控电机输出短路、调节控制频率、调节馈电量的可控硅的导通角控制调控电机向电源馈电的量的方式节调控电机的阻力转矩(或其中的部分方式)来调节本变速器的传动比；还可以通过调控电机输出功率的方式调节变速器的传动比，同时增加辅助动力。当调控电机输出动力以减小传动比时，调节馈电量的可控硅E-T的导通角为零。储存调控电机反馈电量的电池能够向其它用电装置供电(包括当机构需要调控电机输出功率的方式实现减小本变速器的传动比时，向调控电机供电)，或者当其储电量积累到一定限度(譬如1/3以上)时能够自动向电网供电。本专利技术和现有技术相比具有以下优点本专利技术通过以行星齿轮系统为基础并以电机调控转速的无级变速机构，可以使动力设备与负载之间获得最优的匹配。且结构简单、转速调节范围大、制造成本低、容易控制(电机的控制技术已经非常成熟，可以做到控制简单、有效，并且不需要液压、机械和其它电器等助力)并具有传输功率范围广(能够承载大功率)、传动效率高、传动精确、抗过载及耐冲击性强、使用寿命长，适用范围广泛等优点；同时，它在调控速度时不需要通过发热原件来消耗控制过程产生的能量，而是通过输出电量给储电装置或耗电设备的方式来实现能量平衡。附图说明 图1是本专利技术的原理简图图2是本专利技术与其它机电设备共同组成自带转矩传感器的机电设备的示意图3是本专利技术的控制电原理图(其中的无级变速器采用两级行星齿轮的系统)图中A是动力源B是负载C是行星齿轮系统I是机壳2是太阳轮(主动轮)3是行星齿轮4是行星盘(从动盘)5是齿盘(辅助轮)5’是齿盘的外齿轮Cl是第一级行星齿轮C2是第二级行星齿轮C-1是转矩传感器及其弹性传动付(动力输入端)C-2也是转矩传感器及其弹性传动付(动力输出端)D是调控电机及其传动装置D-1是调控电机的齿轮(共轴弹性传动付)D-2是调控电机的转矩信号传感器D-3是调控电机的制动器E是控制电路的控制器e是储存调控电机反馈电量的电池E-B是调控电机向馈电的升压变压器E-T是调节馈电量的可控硅E-Z是调控电机馈电的整流器①是电源线负极连接点②是电源线正极连接点③是调节调控电机馈电量的可控硅的控制线连接点④是调控电机制动器D-3的控制线连接点⑤是调控电机输出动力的电源连接点之一⑥是调控电机输出动力的电源连接点之一⑦是调控电机转矩传感器信号线连接点⑧是本专利技术输出转矩的传感器信号线连接点⑨是动力源输入转矩的传感器信号线连接点⑩是对动力源的控制线连接点K是控制电路馈电电池的开关具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本专利技术作进一步的描述附图1是本专利技术基本原理的示意，行星齿轮系统的辅助轮(齿盘)通过调控电机的转速控制，实现以下效果I)当调控电机D被制动器D-3制动时，齿盘5的转速为零(齿盘5静止)，系统传动比固定，从动盘4的转速固定，且转向与主动轮2相同；2)当调控电机D运转使齿盘5的转速等于主动轮2的转速且转向与主动轮相同时，从动盘4的转速和转向均与主动轮2相同；3)当调控电机D运转使齿盘5的转速大于主动轮2的转速，且转向与主动轮2相同时，从动盘4的转速大于主动轮2的转速，且转向与主动轮相同；4)当调控电机D运转使齿盘5的转向与主动轮2相反、转速大于零时，从动盘4的转速更低且转向与主动轮2相同；5)当调控电机D运转使齿盘5的转向与主动轮相反且转速等于主动轮2与齿盘5的传动比乘主动轮2的转速时，从动盘4的静止(转速为零)；6)当调控电机D运转使齿盘5的转向与主动轮相反且转速大于主动轮2与齿盘5的传动比乘主动轮2的转速时,从动盘4的反转。当出现I)与2)之间的状态，调控电机能够向储电装置或耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机调控的无级变速器包括：一行星齿轮系统、一调控电机及其传动装置、一转矩传感器、一控制电路，其特征在于：它是一个“自带转矩传感器的机电设备”，或者与其它设备组合成一个“自带转矩传感器的机电设备”，其转矩传感器安置在动力的输入端和动力的输出端(或者其中的一端)。

【技术特征摘要】
1.一种电机调控的无级变速器包括:一行星齿轮系统、一调控电机及其传动装置、一转矩传感器、一控制电路，其特征在于:它是一个“自带转矩传感器的机电设备”，或者与其它设备组合成一个“自带转矩传感器的机电设备”，其转矩传感器安置在动力的输入端和动力的输出端(或者其中的一端)。2.根据权利要求1所述的一种电机调控的无级变速器，其特征是:通过调控电机及其传动机构的转速或阻力扭矩来调节行星齿轮系统的传动比，以实现在一定区间内无级变速的效果。3.根据权利要求1所述的行星齿轮系统，其特征是:当该系统的齿盘为辅助轮时，齿盘的外径表面有外齿轮，外齿轮连接调控电机。4.根据权利要求1所述的调控电机及其传动装置，其特征是:它由调控电机、传动齿轮、制动器或其中的一部分组成。5.根据权利要求1所述的调控电机及其传动装置，其特征是:调控电机的传动齿轮采用“一种共轴弹性传动付”的机构；同时，调控电机可以此为基础安置电磁感应元件为转矩信号传感器，使调控电机自身成为“一个自带转矩传感器的电机”。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王建钧，
申请(专利权)人：王建钧，
类型：发明
国别省市：