[发明专利]一种电机调控的无级变速器

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

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。 

本发明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”。 

发明内容

本发明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： 

本发明是一个“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)。 

本发明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。 

本发明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。