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星轮变路器

阅读:781发布:2021-08-22

专利汇可以提供星轮变路器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种星轮变路器,具有一套行星 齿轮 换向装置、一台变频 控制器 和一个变路 开关 ,其中行星齿轮换向装置分为转向电刷式行星齿轮换向装置和固定电刷式行星齿轮换向装置两种不同的结构,其中行星齿轮换向装置中的微 电机 安装在换向轮的上面,换向轮与 太阳轮 良好 啮合 ,微电机与 转子 机壳外的变频控制器相连接,驱动太阳轮的正反转,从而改变多路可变 定子 线圈的路数M,因此结构大大简化,仅相当直流电机换向器,没有复杂的 电子 设施,更没有价格昂贵、体积庞大的固态继电器,动作准确,安全可靠、不怕震动、成本低廉、且终生不用更换电刷,使得运行过程中成倍改变电机功率易如反掌,积极意义十分明显。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利,下面是星轮变路器专利的具体信息内容。

1.一种星轮变路器,其特征在于:该星轮变路器具有一套行星齿轮换向装置(J)、一台变频控制器(13)和一个变路开关(K),其中行星齿轮换向装置(J)中的微电机(10)安装在换向轮(Z0)的上面,换向轮(Z0)与太阳轮(Z)良好啮合,微电机(10)与转子外壳(10A)外面的变频控制器(13)相连接,变频控制器(13)驱动太阳轮(Z)的正反转,从而改变多路可变定子线圈(1)的路数M。
2.如权利要求1所述的星轮变路器,其特征在于:所述行星齿轮换向装置分为转向电刷式行星齿轮换向装置(J1)和固定电刷式行星齿轮换向装置(J2)两种不同的结构,转向电刷式行星齿轮换向装置(J1)由一个中心太阳轮(Z)、每相线圈上的两个带有电刷的行星轮及其换向电极板,以及一个微电机(10)驱动的换向轮(Z0)构成:其中电刷(4)固定安装在行星轮(Z1)和(Z2)上,微电机(10)安装在换向轮(Z0)的上面,换向轮(Z0)与太阳轮(Z)良好啮合,微电机(10)通过导线与转子外壳(10A)外面的变频控制器(13)相连接,当变频控制器(13)驱动太阳轮(Z)正反转时,固定在行星轮上的电刷(4)就会随行星轮的转动而转动,因此形成转向电刷式行星齿轮换向装置(J1);其具体的安装结构是:在多路可变定子线圈(1)的每一相线圈上,两个行星轮安装在太阳轮的一侧,与太阳轮(Z)良好啮合,第二行星轮(Z2)的电刷(4)与第二段可变定子线圈(12)的首端相连接,第二段可变定子线圈(12)的尾端连接在中心板(5)上,而第一行星轮(Z1)的电刷(4)连接在中心板(5)上,第一段可变定子线圈(11)的尾端连接在第一换向电极板(21)上,而其首端连接在输入板(3)上,第二换向电极板(22)连接在输入板(3)上。
3.如权利要求2所述的星轮变路器,其特征在于:转向电刷式换行星齿轮向装置(J1)中的行星轮与换向电极板的安装位置必须一一对应,即第一行星轮(Z1)安装在第一换向电极板(21)的旁边,第二行星轮(Z2)安装在第二换向电极板(22)的旁边,并要求当变功率电动机(100)的多路可变定子线圈(1)的路数M=1时,第二行星轮(Z2)的电刷(4)紧压在第一换向电极板(21)上,而第一行星轮(Z1)的电刷(4)停在空挡上,从而第一段多路可变定子线圈(11)和第二段多路可变定子线圈(12)形成串联电路,此时为变功率电动机的标准运行状态;当多路可变定子线圈(1)的路数M=2时,变频控制器(13)驱动太阳轮(Z)转动,令第一行星轮(Z1)的电刷(4)紧压在第一换向电极板(21)上,第二行星轮(Z2)的电刷(4)紧压在第二换向电极板(22)上,令第一段多路可变定子线圈(11)和第二段多路可变定子线圈(12)同时并联在输入板(3)和中心板(5)之间,从而形成多路共版并联电路,此时为变功率电动机的变功率运行状态。
4.如权利要求2所述的星轮变路器,其特征在于:转向电刷式换行星齿轮向装置(J1)中第一换向电极板(21)和第二换向电极板(22)之间具有间隔δ,由于两个电刷的转向是同步的,要求间隔δ的宽度满足:当第一行星轮(Z1)的电刷(4)转动到空挡上时,第二行星轮(Z2)的电刷(4)并未离开第二换向电极板(22)而前端已在第一换向电极板(21)的边缘,当变频控制器(13)驱动行星轮继续转动时,第二行星轮(Z2)的电刷(4)便与第一换向电极板(21)接触,同时跨接在第一和第二换向电极板上,并最终停留在第一换向电极板(21)上,因此间隔δ又称过渡区。
5.如权利要求2所述的星轮变路器,其特征在于:所述固定电刷式行星齿轮换向装置(J2)中共有4个电刷(4),四个电刷(4)分别与第一段多路可变定子线圈(11)以及第二段多路可变定子线圈(12)的首尾两端直接相连,线圈和电刷都是固定不动的,在太阳轮(Z)的外面,间隔120度设有三个行星轮,其中一个行星轮是换向轮(Z0),上面安装微电机(10),与机壳外面的变频控制器(13)相连接,驱动太阳轮(Z)的正反转,另外两个行星轮(Z1)、(Z2)起平衡作用,中心板(5)呈环形设在太阳轮(Z)上,微电机(10)设在换向轮(Z0)上,两个换向电极板均设在太阳轮上,其中第一换向电极板(21)和中心板(5)相连通,第二换向电极板(22)与第一换向电极板(21)相平行,位置在第一换向电极板(21)的上方,第二换向电极板(22)和中心板(5)不相连通。
6.如权利要求2所述的星轮变路器,其特征在于:固定电刷式行星齿轮换向装置(J2)中的电刷与换向电极板之间的关系需满足如下条件:首先,换向电极板呈长方形,设在环形中心板(5)的切线方向上,当多路可变定子线圈(1)的路数M=2时,令变频控制器(13)驱动中心板(5)转动到4个电刷(4)均与换向电极板(21)、(22)相垂直,其中第一段多路可变定子线圈(11)的尾端连接在第一个电刷(4)上,该电刷(4)紧压在第一换向电极板(21)上,此线圈的首端连接在输入板(3)上,第二段多路可变定子线圈(12)的首端与第三个电刷(4)相连接,该电刷(4)紧压在第二换向电极板(22)上,此换向电极板(22)通过另一个电刷(4)连接到输入板(3)上,第二段多路可变定子线圈(12)的尾端与最后一个电刷(4)相连接,此电刷(4)紧压在环形中心板(5)上,这样,第一段和第二段多路可变定子线圈就同时并联在输入板(3)和中心板(5)上,构成多路共板并联电路,此时为变功率电动机的变功率运行状态。
7.如权利要求2所述的星轮变路器,其特征在于:固定电刷式行星齿轮换向装置(J2)和转向电刷式行星齿轮换向装置(J1)相同,第一换向电极板(21)和第二换向电极板(22)之间具有间隔δ,由于两个换向电极板均设在太阳轮上,转向是同步的,要求间隔δ的宽度满足:
启动变频控制器(13),当第一换向电极板(21)逆时针转动离开第一段多路可变定子线圈(11)尾端的电刷(4)到空挡上时,第二换向电极板(22)并未离开与输入板(3)连接的电刷(4),当转向轮(Z0)继续转动时,第二换向电极板(22)就同时跨接在第一段多路可变定子线圈(11)尾端的电刷(4)上和和第二段多路可变定子线圈(12)首端的电刷(4)上,则第一段和第二段多路可变定子线圈构成串联电路,此时为变功率电动机的标准运行状态。
8.如权利要求1所述的星轮变路器,其特征在于:所述行星齿轮换向装置(J)安装在外转子变功率电动机(100)外壳的内部,其中太阳轮(Z)套装在定子支架(1B2)的中心轴上,行星轮和换向轮均安装在定子支架(1B2)上,微电机(10)的控制线同各相电源线以及传感器线一并从电机轴的穿线孔中引出,与变频控制器(13)相连接。
9.如权利要求1所述的星轮变路器,其特征在于:微电机(10)使用小功率直流电机,功率取值范围≤3W,且安装在定子支架(1B2)中心轴附近,电机本身的外壳就是良好的电磁屏蔽罩,不必另加电磁屏蔽,与变功率电动机(100)的磁场互不干扰,仍能准确执行变频控制器(13)的指令。
10.如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的星轮变路器,其特征在于:变频控制器(13)和变路开关(K)安装在操纵台上,其中变路开关(K)具有两个开关位置,初始位置对应路数M=1的标准运行状态,当按下或旋转按钮时,对应的就是路数M=2时的变功率运行状态。

说明书全文

星轮变路器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种安装在变功率电动机内部的变路器,特别是具有行星齿轮转向装置的变路器。

背景技术

[0002] 我公司的发明专利申请变功率电动机(申请号2018108300318)和外转子变功率电动机(申请号2018108528678)公开了可成倍增大功率的变功率电动机,在电动汽车等领域中用途广泛。其中使用的电动变路器安装在电动机的外部,对于外转子变功率电动机,将电动变路器安装在机壳的外面,就必须从机轴的引线孔中引出更多的线缆,造成一定的困难。

发明内容

[0003] 本实用新型的目的,就是要提供一种可以安装在机壳内部的变路器,这样就不必从机轴引线孔中引出多余的线缆,并且使用行星齿轮组合装置驱动,结构更简单、工作更可靠。
[0004] 为达到上述技术目标,本实用新型所采取的技术方案是:星轮变路器具有一套行星齿轮换向装置、一台变频控制器和一个变路开关,其中行星齿轮换向装置中的微电机安装在换向轮的上面,换向轮与太阳轮良好啮合,微电机与转子外壳外面的变频控制器相连接,变频控制器驱动太阳轮的正反转,从而改变多路可变定子线圈的路数M。所述行星齿轮换向装置分为转向电刷式行星齿轮换向装置和固定电刷式行星齿轮换向装置两种不同的结构,转向电刷式行星齿轮换向装置由一个中心太阳轮、每相线圈上的两个带有电刷的行星轮及其换向电极板,以及一个微电机驱动的换向轮构成;其中电刷固定安装在行星轮上,微电机安装在换向轮的上面,换向轮与太阳轮良好啮合,微电机通过导线与转子外壳外面的变频控制器相连接,当变频控制器驱动太阳轮正反转时,固定在行星轮上的电刷就会随行星轮的转动而转动,因此形成转向电刷式行星齿轮换向装置,其具体的安装结构是:在多路可变定子线圈的每一相线圈上,两个行星轮安装在太阳轮的一侧,与太阳轮良好啮合,第二行星轮的电刷与第二段可变定子线圈的首端相连接,第二段可变定子线圈的尾端连接在中心板上,而第一行星轮的电刷连接在中心板上,第一段可变定子线圈的尾端连接在第一换向电极板上,而其首端连接在输入板上,第二换向电极板连接在输入板上。所述转向电刷式换向装置中的行星轮与换向电极板的安装位置必须一一对应,即第一行星轮安装在第一换向电极板的旁边,第二行星轮安装在第二换向电极板的旁边,并要求当变功率电动机的多路可变定子线圈的路数M=1时,第二行星轮的电刷紧压在第一换向电极板上,而第一行星轮的电刷停在空挡上,从而第一段多路可变定子线圈和第二段多路可变定子线圈形成串联电路,此时为变功率电动机的标准运行状态;当多路可变定子线圈的路数M=2时,变频控制器驱动太阳轮转动,令第一行星轮的电刷紧压在第一换向电极板上,第二行星轮的电刷紧压在第二换向电极板上,令第一段多路可变定子线圈和第二段多路可变定子线圈同时并联在输入板和中心板之间,从而形成多路共版并联电路,此时为变功率电动机的变功率运行状态。所述第一换向电极板和第二换向电极板之间具有间隔δ,由于两个电刷的转向是同步的,要求间隔δ的宽度满足:当第一行星轮的电刷转动到空挡上时,第二行星轮的电刷并未离开第二换向电极板而前端已在第一换向电极板的边缘,当变频控制器驱动行星轮继续转动时,第二行星轮的电刷便与第一换向电极板接触,同时跨接在第一和第二换向电极板上,并最终停留在第一换向电极板上,因此间隔δ又称过渡区。所述固定电刷式换向装置中共有4个电刷,四个电刷分别与第一段多路可变定子线圈以及第二段多路可变定子线圈的首尾两端直接相连,线圈和电刷都是固定不动的,在太阳轮的外面,间隔120 度设有三个行星轮,其中一个行星轮是换向轮,上面安装微电机,与机壳外面的变频控制器相连接,驱动太阳轮的正反转,另外两个行星轮起平衡作用,中心板呈环形设在太阳轮上,微电机设在换向轮上,两个换向电极板均设在太阳轮上,其中第一换向电极板和中心板相连通,第二换向电极板与第一换向电极板相平行,位置在第一换向电极板的上方,第二换向电极板和中心板不相连通。所述固定电刷式换向装置中的电刷与换向电极板之间的关系需满足如下条件:首先,换向电极板呈长方形,设在环形中心板的切线方向上,当多路可变定子线圈的路数M=2时,令变频控制器驱动中心板转动到4个电刷均与换向电极板相垂直,其中第一段多路可变定子线圈的尾端连接在第一个电刷上,该电刷紧压在第一换向电极板上,此线圈的首端连接在输入板上,第二段多路可变定子线圈的首端与第二个电刷相连接,该电刷紧压在第二换向电极板上,此换向电极板通过另一个电刷连接到输入板上,第二段多路可变定子线圈的尾端与最后一个电刷相连接,此电刷紧压在环形中心板上,这样,第一段和第二段多路可变定子线圈就同时并联在输入板和中心板上,构成多路共板并联电路,此时为变功率电动机的变功率运行状态。所述固定电刷式换向装置和转向电刷式换向装置相同,第一换向电极板和第二换向电极板之间具有间隔δ,由于两个换向电极板均设在太阳轮上,转向是同步的,要求间隔δ的宽度满足:启动变频控制器,当第一换向电极板逆时针转动离开第一段多路可变定子线圈尾端的电刷到空挡上时,第二换向电极板并未离开与输入板连接的电刷,当转向轮继续转动时,第二换向电极板就同时跨接在第一段多路可变定子线圈尾端的电刷上和和第二段多路可变定子线圈首端的电刷上,则第一段和第二段多路可变定子线圈构成串联电路,此时为变功率电动机的标准运行状态。所述行星齿轮换向装置安装在外转子变功率电动机外壳的内部,其中太阳轮套装在定子支架的中心轴上,行星轮和换向轮均安装在定子支架上,微电机的控制线同各相电源线以及传感器线一并从电机轴的穿线孔中引出,与变频控制器相连接。所述微电机使用小功率直流电机,功率取值范围≤3w,且安装在定子支架中心轴附近,电机本身的外壳就是良好的电磁屏蔽罩,不必另加电磁屏蔽,与变功率电动机的磁场互不干扰,仍能准确执行变频控制器的指令。所述变频控制器和变路开关安装在操纵台上,其中变路开关具有两个开关位置,初始位置对应路数 M=1的标准运行状态,当按下或旋转按钮时,对应的就是路数M=2时的变功率运行状态。
[0005] 本实用新型的行星齿轮换向装置安装在机壳内部,仅用一根变频控制线从穿线孔引出,与外面的变频控制器相连接,其结构大大简化,仅相当直流电机换向器,没有复杂的电子设施,更没有价格昂贵、体积庞大的固态继电器,动作准确,安全可靠、不怕震动、不易损坏,成本低廉,且终生不用更换电刷,使得运行过程中成倍改变电机功率易如反掌,积极意义十分明显。附图说明
[0006] 下面结合附图及实施例,对本实用新型进一步说明。
[0007] 图1、图2是本实用新型公开的转向电刷式星轮变路器的结构示意图。
[0008] 图3、图4是本实用新型公开的固定电刷式星轮变路器的结构示意图。
[0009] 图5是行星齿轮换向装置在定子支架上的安装示意图。
[0010] 图中,M是多路可变定子线圈的路数,3是输入板,1是多路可变定子线圈,11 是第一段多路可变定子线圈,12是第二段多路可变定子线圈,J是行星齿轮换向装置, J1是转向电刷式行星齿轮换向装置,J2是固定电刷式行星齿轮换向装置,Z1是第一行星轮,Z2是第二行星轮,Z是太阳轮,10是微电机,Z0是换向轮,21是第一换向电极板,22是第二换向电极板,4是电刷,13是变频控制器,6-12V是变频控制器输入电压,K是变路开关,A、B、C是三相线圈的输入端,Oa、Ob、Oc是三相线圈的尾端,5是中心板,δ是过渡区,10C是左端盖,100是外转子变功率电动机,10A是转子外壳,1A1是磁,10B是定子,1B3是引线孔,1B1是定子支架,1B2是电机轴, 10D是右端盖。

具体实施方式

[0011] 如图1、图2所示,星轮变路器具有一套行星齿轮换向装置J、一台变频控制器13 和一个变路开关K,行星齿轮换向装置J中的微电机10安装在换向轮Z0的上面,换向轮Z0与太阳Z良好啮合,微电机10与转子外壳外面的变频控制器13相连接,变频控制器驱动太阳轮Z的正反转,从而改变多路可变定子线圈1的路数M。所述行星齿轮换向装置J分为转向电刷式行星齿轮换向装置J1和固定电刷式行星齿轮换向装置J2 两种不同的结构,转向电刷式行星齿轮换向装置J1由一个中心太阳轮Z、每相线圈上的两个带有电刷4的第一行星轮Z1和第二行星轮Z2、第一换向电极板21、第二换向电极板上22,以及一个微电机10驱动的换向轮Z0构成;其中微电机10安装在换向轮 Z0的上面,换向轮Z0与太阳轮Z良好啮合,微电机10通过导线与转子外壳10A外面的变频控制器13相连接,当变频控制器13驱动太阳轮Z的正反转时,固定在行星轮上的电刷4就会随行星轮的转动而转动,因此形成转向电刷式行星齿轮换向装置J1;其具体的安装结构是:在多路可变定子线圈1的每相线圈上,两个行星轮安装在太阳轮Z的一侧,与太阳轮Z良好啮合,其中,第二行星轮Z2的电刷4与第二段可变定子线圈12的首端相连接,第二段可变定子线圈12的尾端连接在中心板5上,而第一行星轮Z1的电刷
4连接在中心板5上,第一段可变定子线圈11的尾端连接在第一换向电极板21上,而其首端连接在输入板3上,第二换向电极板22连接在输入板3上。所述行星轮与换向电极板的安装位置必须一一对应,即第一行星轮Z1安装在第一换向电极板21的旁边,第二行星轮Z2安装在第二换向电极板22的旁边,并要求当变功率电动机100的多路可变定子线圈1的路数M=1时,第二行星轮Z2的电刷4紧压在第一换向电极板21上,而第一行星轮Z1的电刷4停在空挡上;从而第一段多路可变定子线圈11和第二段多路可变定子线圈12形成串联电路,此时为变功率电动机的标准运行状态;当多路可变定子线圈1的路数M=2时,变频控制器13驱动太阳轮Z转动,令第一行星轮Z1的电刷4紧压在第一换向电极板21上,第二行星轮Z2的电刷4紧压在第二换向电极板22上,令第一段多路可变定子线圈11和第二段多路可变定子线圈 12同时并联在输入板3和中心板5之间,从而形成多路共版并联电路,此时为变功率电动机的变功率运行状态。所述第一换向电极板21和第二换向电极板22之间具有间隔δ,由于两个电刷4的转向是同步的,要求间隔δ的宽度满足:当第一行星轮Z1的电刷4转动到空挡上时,第二行星轮Z2的电刷4并未离开第二换向电极板22而前端已在第一换向电极板21的边缘,当变频控制器13驱动行星轮继续转动时,第二行星轮Z2的电刷4便与第一换向电极板21接触,同时跨接在第一和第二换向电极板上,并最终停留在第一换向电极板21上,因此间隔δ又称过渡区。
[0012] 如图3、图4所示,固定电刷式行星齿轮换向装置J2中共有4个电刷4,四个电刷分别与第一段多路可变定子线圈11以及第二段多路可变定子线圈12的首位两端直接相连,线圈和电刷都是固定不动的,在太阳轮Z的外面,间隔120°设有三个行星轮,其中一个行星轮是换向轮Z0,上面安装微电机10,驱动太阳轮Z的正反转,另外两个行星轮Z1和Z2起平衡作用,中心板5呈环形设在太阳轮Z上,微电机10设在换向轮Z0上,两个换向电机板均设在太阳轮Z上,其中第一换向电极板21和中心板5相连通,第二换向电极板22与第一换向电极板21相平行,位置在第一换向电极板21的上方,第二换向电极板22和中心板不相连通。固定电刷式行星齿轮换向装置J2中的电刷与换向电极板之间的关系需满足如下条件:首先,换向电极板呈长方形,在环形中心板5的切线方向上,当多路可变定子线圈的路数M=2时,令变频控制器13驱动中心板5转动到4个电刷4均与换向电极板21、22相垂直,其中第一段多路可变定予线圈11的尾端连接在第一个电刷4上,该电刷4紧压在第一换向电极板21上,此线圈的首端连接在输入板3上,第二段多路可变定子线圈12的首端与第三个电刷4相连接,该电刷4紧压在第二换向电极板22上,此换向电极板22通过另一个电刷4连接到输入板3上,第二段多路可变定子线圈12的尾端与最后一个电刷4相连接,此电刷4紧压在环形中心板5上,这样,第一段和第二段多路可变定子线圈同时并联在输入板3 和中心板5上,构成多路共版并联电路,此时为变功率电动机的变功率运行状态。固定电刷式行星齿轮换向装置J2和转向电刷式行星齿轮换向装置J1相同,第一换向电极板21和第二换向电极板22之间具有间隔δ,由于两个换向电极板21和22均设在太阳轮Z上,转向是同步的,要求间隔δ的宽度满足:启动变频控制器13,当第一换向电极板21逆时针转动离开第一段多路可变定子线圈11尾端的电刷4到空挡上时,第二换向电极板22并未离开与输入板3连接的电刷4,当转向轮Z0继续转动时,第二换向电极板22就同时跨接在第一段多路可变定子线圈11尾端的电刷4上和和第二段多路可变定子线圈12首端的电刷4上,则第一段和第二段多路可变定子线圈构成串联电路,此时为变功率电动机的标准运行状态。
[0013] 如图5所示,所述行星齿轮换向装置J安装在外转子变功率电动机100转子外壳 10A的内部,其中太阳轮Z套装在定子支架1B1的中心轴上,行星轮Z1、Z2和换向轮Z0均安装在定子支架1B1上,微电机10的控制线同各相电源线以及传感器线一并从电机轴1B2的穿线孔1B3中引出,与变频控制器13相连接。微电机10使用小功率直流电机,功率取值范围≤3W,且安装在定子支架1B1的中心轴附近,微电机10本身的外壳就是良好的电磁屏蔽罩,不必另加电磁屏蔽,与变功率电动机的磁场互不干扰,仍能准确执行变频控制器13的指令。变频控制器13和变路开关K安装在操纵台上,其中变路开关K具有两个开关位置,初始位置对应路数M=1的标准运行状态,当按下或旋转按钮时,对应的就是路数M=2时的变功率运行状态。
由于行星齿轮换向装置J 安装在外转子变功率电动机100转子外壳10A的内部,而且行星齿轮换向装置J就相当于直流电机的电刷换向器,安装在定子支架1B2的中心轴上,微电机10的功率很小,只有1W左右,最大不超过3W,该直流电机的金属外壳就是良好的电磁屏蔽罩,因此不用任何电磁屏蔽措施,微电机能够正常工作,动作精准可靠。特别是行星齿轮换向装置J并不像直流电机那样50n/s高速运转,一般使用频率每分钟不会超过10次变路驱动,则星轮变路器电刷的运转频率仅是直流电机换向器的300分之一,按直流电机电刷的使用寿命5000小时计算,星轮变路器的使用寿命至少能达到1500000小时,换句话说,星轮变路器终生不用更换电刷。
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