[实用新型]磁电机式无级变速器总成

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种变速器装置，它广泛应用于各种交通工具和动力设备，特别适合于汽车。

背景技术

交通工具的内燃机都有一定的速度和功率范围，并在其中很小范围内达到最佳工作状态，变速器通过改变交通工具的速度和扭矩使内燃机以适应千变万化的路况对扭矩的要求。而传统的机械式变速器具有机械磨损大、噪音大、机械效率低，挂档易发冲，还容易滑档和串档，运行质量差，由于使用机油污染环境等缺点。

电机混合动力技术的诞生，为实现内燃机与动力轮之间完全匹配开拓了新的途径。在众多设计案中，最具代表性的有并联混合系统和串联混合系统两种；前者有两条并行的独立的动力链：一条由传统机械式变速器组成，另一条由电机——电池组成，但是，它的核心部分还是传统的机械式变速器，并且由于有两套子系统，造价高；后者由内燃机——发电机——电动机——轴系——驱动轮组成一条串联动力链，它是将内燃机机械能通过发电机转化为电能，又将电能通过电动机转化为机械能；能量转化过程复杂，具有机械效率低，结构复杂，造价高等缺点。

发明内容

本实用新型是针对现有的变速器以上的缺点而提出的一种技术方案。

本实用新型是根据电磁感应原理设计的，它的物理模型参看高三物理教科书中感应电动机一节，一个可以旋转的磁铁中间放一个可以旋转的铝框。如果转动磁铁，造成一个旋转磁场，铝框就随着转动。磁铁转动时，铝框切割磁感线，其中产生感生电流，从楞次定律知道，感生电流和磁铁场的相互作用，要阻碍磁铁和铝框的相对运动，现在磁铁是在外力作用下转动的。结果不是铝框阻止磁铁的转动，而是铝框被磁铁带着转动起来。

如果用三相绕线式的内转子代替磁铁，三相绕线式的外转子(结构跟普通的三相电动机定子相似，但可以绕轴转动)代替铝框。内转子绕组通以直流电时，在内燃机的带动下，在外转子内腔形成一个如附图2所示的同步正向旋转磁场，绕组闭合的外转子在旋转磁场作用下也转动起来。

切断内转子绕组电流，内转子不产生旋转磁场，外转子绕组中不产生感生电流，也不随内转子旋转。

根据电磁学相关理论知道，外转子绕组中的感生电流强度跟内转子绕组励磁电流强度和内、外转子的速度差成正比关系，外转子在内转子磁场中受到了安培力及其产生的磁力矩随励磁电流和内、外转子转速差增大而增大。在某一速度下，交通工具匀速行驶，根据运动力学定律得知，内转子的动力矩与阻力矩平衡，外转子的动力矩与由负载和机械摩擦产生的阻力矩相平衡，内、外转子的转速差为一恒量。增大内转子励磁电流强度，外转子绕组的感生电流及其产生的动力矩也相应增大，大于阻力矩，外转子转速加快。内转子由于受到阻力矩增大，也相应地降低转速，这样内外转子的转速差就减小了，外转子的感生电流及其产生的动力矩都相应地减小，随着外转子转速继续增大，内、外转子的转速差进一步缩小，而内、外转子的动力矩与阻力矩趋于平衡，这样，最终使内、外转子各自在另一个速度水平上匀速转动，两者的转速差为另一恒量。如果继续增大内转子励磁电流强度，内、外转子的转速差更一步减小，接近同步，反之，减小励磁电流强度，内、外转子的转速差将增大。匀速行驶的交通工具如果受到阻力增大，交通工具将降低速度，内、外转子的转速差也随之增大，外转子绕组中感生电流及其产生的动力矩也相应增大，随着外转子转速进一步降低，最终使内、外转子的动力矩与阻力矩平衡，内、外转子在转速差较大的水平上又重新匀速转动。反之，外转子的受到的阻力越小，转速越大，其转速差越小。总之，在内燃机功率不变的前提下，外转子的转速随内转子绕组励磁电流强度增大而增大，随阻力矩增大而减小。这就是电磁调速原理。实验表明，调速比达到10∶1。

当交通工具需要倒车时，通过电机控制器将励磁电流经过如图5所示的内转子反向旋转磁场电路控制装置接到内转子绕组电路中。虽然，此时的内转子还是随内燃机作正向旋转，但产生的却是如附图3所示的具有相同转速的反向旋转的磁场，外转子在反向旋转磁场的带动下，也做反向旋转，以实现倒车功能。

与外转子旋转方向相反的旋转磁场，还具有制动功能。实验表明，在同一速度下，外转子绕组在与其相反方向旋转磁场作用下感生电流比在同向旋转磁场中大得多，产生的磁力矩也大得多，它与由负载和机械摩擦产生的阻力矩共同作用下迫使由于惯性还在运动的交通工具，最终平稳地停下来，当外转子停止转动时，外转子抱闸装置在输出轴转速传感器的指令下将外转子卡住，以实现制动功能。它具有制动距离短、平稳、防抱死等优点，这就是电磁制动原理。