且沿所述主转子2的直径对称设置，并且所述通槽8为台阶槽，分为通槽A81和通槽B82，所述通槽A81的槽内轮廓大于所述通槽B82的槽内轮廓，在所述副转子3的端面上设置有两个相对于所述副转子3的直径对称设置的棘爪9，所述棘爪9装配在所述通槽8内，在所述棘爪9两侧的通槽8内放置有弹簧7，所述弹簧7的两端分别抵在所述棘爪9和所述通槽8的端面，所述弹簧按逆时针方向，依次为弹簧a71，弹簧b72，弹簧c73和弹簧d74。
[0033]在电机的初始状态时，副转子3因其棘爪两端面受到主转子2槽A81内两边相等弹簧的压力作用，棘爪9与槽A81的中心线对齐并定位，主转子是作为霍尔信号的输入基准，副转子相对于霍尔信号基准有一定的角度偏移，此时，主转子2与副转子3存在一定的夹角6，然后定子I通电开始工作，设定电机逆时针方向旋转为正转，空套在电机轴4上的主转子2通过压缩弹簧a71和弹簧c73把扭矩传递给副转子3，同时副转子3将自身扭矩及主转子2传递过来的扭矩一起传递到电机轴4从而输出相应的转速与扭矩；在电机工作的过程中，将其工作状态划分为以下三种:
[0034]工作状态1:当主转子2的扭矩产生的切向力小于弹簧的预紧力时，主转子2和副转子3保持初始的夹角6，此时主转子2与副转子3在气隙5中产生的平均磁通最小，电机处于最高转速和最小扭矩输出状态；
[0035]工作状态2:随着负载扭矩增大，当主转子2的扭矩产生的切向力大于弹簧7的预紧力时，弹簧a71和弹簧c73将会受到压缩并将产生一定的形变以平衡主转子的扭矩产生的切向力，主转子2相对副转子3旋转一定的机械角度，主转子2作为定子霍尔信号输入基准，其输出的转速和扭矩不会发生变化，而副转子3相对于主转子2的夹角6减小，主转子2与副转子3在气隙5中产生的平均磁通增大，随着夹角6的减小，电机输出扭矩随负载扭矩增大而增大且与负载扭矩相等，其转速随负载扭矩增大而减小；
[0036]工作状态3:当负载扭矩大于某一值后，主转子2的扭矩产生的切向分力继续压缩弹簧a71与弹簧c73，直至主转子2与副转子3的夹角6为零，此时主转子2上槽b82的侧面与副转子3上棘爪9侧面接触，等同于主转子2与副转子3是一整体与电机轴4固联，此时主转子2与副转子3在气隙5中产生的磁通最大，以保证电机在负载为大扭矩工况下也处于高效率运行。
[0037]电机在所述主转子2和所述副转子3存在夹角6时，电机随负载变化通过自适应调整气隙5磁通来自动调整电机扭矩与转速；当夹角6为零时，该电机的结构等同于常规无刷直流电机，其转速随负载扭矩变化按常规无刷直流电机通过脉宽调制自动调整。在夹角6不为零时，本实用新型的电机的最高转速nl比等同规格尺寸的常规无刷直流电机的最高转速n2高，可以根据主转子2与副转子3的轴向长度比值的不同进行实际需求的配比。电机在nl和n2转速段是根据负载扭矩通过机械式自适应调整气隙磁通来改变转速实现无极变速。
[0038]当电机反转时，主转子2通过压缩弹簧b72和弹簧d74将扭矩传给副转子3上的棘爪9，最后传到电机轴4，其转速和扭矩变化与正转变化规律相同。
[0039]采用本实施例的无极变速电机，能够将电机的最高转速提高到常规电机的最高转速的200%以上，而且在正反转时能够实现宽转速范围内的高效率的无极变速。
【主权项】
1.一种无极变速电机，包括电机壳(11)、定子(I)、转子和电机轴(4 )， 其中，所述转子套设在所述电机轴(4 )上，所述定子(I)固定设置在所述电机壳(11)内部，所述定子(I)空套在所述转子上，所述定子(I)与所述转子之间具有气隙(5 )，其特征在于:所述转子分为主转子(2 )和副转子(3 )，其中所述主转子(2 )空套在所述电机轴(I)上，所述副转子(3 )固定套设在所述电机轴(I)上，并且所述主转子(2 )外圈的N、S极与所述副转子(3)外圈的N、S极之间具有夹角(6)。2.如权利要求1所述的电机，其特征在于:在所述主转子(2)与所述副转子(3)之间设置有能够检测并传递扭矩的转动机构，所述主转子(2)能够通过所述转动机构与所述副转子(3)在所述夹角(6)的范围内产生相对的转动。3.如权利要求2所述的电机，其特征在于:所述主转子(2)与副转子(3)至少为I个。4.如权利要求3所述的电机，其特征在于:所述主转子(2)和所述副转子(3)之间的转动机构为设置在所述主转子(2)和所述副转子(3)之间的弹簧。5.如权利要求4所述的电机，其特征在于:在所述主转子(2)的轴向上设置有放置所述弹簧(7)的通槽(8)，所述通槽(8)为与所述主转子(2)同心的弧槽； 在所述副转子(3)的端面上设置有棘爪(9)，所述棘爪(9)装配在所述通槽(8)内，在所述棘爪(9)两侧的通槽(8)内放置所述弹簧(7)，所述弹簧(7)的两端分别抵在所述棘爪(9)和所述通槽(8)的端面。6.如权利要求5所述的电机，其特征在于:所述通槽(8)为台阶槽，分为通槽A(81)和通槽B (82)，所述通槽A (81)的槽内轮廓大于所述通槽B (82)的槽内轮廓，所述弹簧(7)设置在所述通槽A (81)内。7.如权利要求6所述的电机，其特征在于:所述通槽(8)为多个且沿所述主转子(2)径向均匀设置，所述棘爪(9)数目与主转子槽口数目相等且沿所述副转子(3)径向均匀设置。8.如权利要求7所述的电机，其特征在于:所述主转子(2)和所述副转子(3)之间有间隙(1)09.如权利要求8所述的电机，其特征在于:所述间隙(10)大于所述气隙(5)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种无极变速电机，包括电机壳（11）、定子（1）、转子和电机轴（4），其中，所述转子套设在所述电机轴（4）上，所述定子（1）固定设置在所述电机壳（11）内部，所述定子（1）空套在所述转子上，所述定子（1）与所述转子之间具有气隙（5），其特征在于：所述转子分为主转子（2）和副转子（3），其中所述主转子（2）空套在所述电机轴（1）上，所述副转子（3）固定套设在所述电机轴（1）上，并且所述主转子（2）外圈的N、S极与所述副转子（3）外圈的N、S极之间具有夹角（6）。采用本实用新型的无极变速电机，能够使得电机高速运转且能够随负载变化自适应调整转速。
【IPC分类】H02K16/02
【公开号】CN204733052
【申请号】CN201520340419
【发明人】刘立鹏
【申请人】刘立鹏
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月25日