[发明专利]一种自动连续变速永磁无刷轮毂电机

说明书

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其指电动轻便两轮车驱动用轮毂电机。 

背景技术

在目前电动两轮车中，普遍使用的是轮毂式永磁无刷电机，包括高速电机+行星减速型式和低速电机直驱型式。这些电机多数不具备等功率变速特性，限制了电机用于车辆的使用效果，有的方案尝试使用离合器和机械齿轮变档来获得等功率下扭矩和转速的2个或多个组合状态即2档或多档，例如西南大学薛荣生教授的专利200810070383.4可调式2档自适应自动变速轮毂，四川李绵军的专利201020147997.0电动车机械变档轮毂，提高了电机的适应性，但这些方案存在档位少，变比不大，速度变化不连贯等缺点，技术效果有限。 

发明内容

为了获得变速比更大，速度连续变化，同时动力不间断的理想性能，本发明提出了一种利用离心机构弱磁、能实现恒功率自动连续变速永磁无刷轮毂电机。 

本发明所述电机包括定子及绕组，中心轴，永磁转子，行星减速机构、离心调速机构和轮毂，其特征在于电机的转子是外转子，且有两个部分，一个部分连接到行星减速机构，通过减速后输出扭矩，称为主转子；另一个部分连接到离心调速机构称为调速转子；主转子内圆周表面南北极交替依次配置2p个永磁体提供主磁通，p为极对数；对应调速转子内圆周表面同样南北极交替依次配置2p个永磁体，其磁通用于按照设定规律增强或削弱主磁通以实现电机调速，调速转子内的永磁体长度小于主转子内永磁体的长度，确保叠加后磁通大于零，防止速度失控飞车。 

所述行星减速机构由内齿圈14、行星齿轮15、中心齿轮16，行星架17，单向器18组成，属于引用已有的设计，其作用是放大扭矩和单向滑行节能。 

所述离心调速机构由离心块4、复位弹簧22、销轴5、卡子21组成，离心快4通过销轴5连接到调速转子7可绕销轴转动，一对卡子21固定在主转子10外圆周上局部包括调速转子，其突出部分开有矩形槽口，并且分别同2个离心块4的另一端卡合，复位弹簧22分别连接到两个离心块4，预加弹簧张力使其离心块4趋于收拢到极限位置。 

合理选择弹簧特性和离心快质量质心半径等参数，使得在额定转速以内时，离心力小于弹簧预紧力，调速转子保持初始状态，这时调速转子7和主转子10永磁体磁极相位相同，定子绕组磁链保持最大值，扭矩同电流成正比，如果电流保持在限流值，则扭矩也保持最大值不变，称为恒扭矩特性。大的恒定的扭矩有利于持续提供最大的起动加速度，使车辆起动后迅速达到额定转速。 

电机加速到额定转速后，离心力很快超过弹簧于拉张力，离心块开始绕销轴转动，这时调速转子7和主转子10永磁体的磁极相位将错开一个角度，定子绕组磁链相对缩小，由于扭矩同磁链成正比，转速和磁链成反比，这时扭矩下降同时转速升高，输出功率不变，称为恒功率变速特性。恒功率特性使电机从额定转速到最高限速范围都有相同的高效率。 

本发明所述电机具有车辆驱动所需的低速恒扭矩，高速恒功率，自动感应行驶阻力调节磁链，自动无极变速的理想特性；同时高速电机行星减速轮毂式一体化设计使得整体结构简单紧凑，有利于降低成本，提高质量和可靠性。 

附图说明

图1是本发明实施例之一的结构示意图； 

图2是额定转速以下离心块的初始位置状态；

图3是额定转速以上离心块变化一个角度后的状态；

指定图1为摘要附图。

附图1和附图2中：1为中心轴，2为端盖轴承A，3为转子轴承，4为离心块，5为销轴，6为轮毂端盖，7为调速转子，8为调速永磁体，9为主永磁体，10为主转子，11为定子铁心，12为定子支架，13为定子绕组，14为齿圈，15为行星齿轮，16为中心齿轮，17为行星支架连轴，18为单向器，19为端盖轴承B，20为电缆，21为卡子，22为复位弹簧。 

实例解说

下面结合图1和图2对实施例详细说明：本实施例所述电机包含中心轴1，定子支架12固定于中心轴上，定子支架外固连定子铁心11，铁心上有绕组13，电缆20从绕组引出，穿过中心轴1的中心孔道引出至端盖轴承19外端。