[发明专利]差动式变极电动机

说明书

差动式变极电动机，是一种具有硬机械特性、恒功率、变极无极变速电动机，涉及电机和机械传动变速技术领域。

众所周知：交流异步感应电动机可以通过改变极对数P来改变其输出转速，但不能实现无级变速，而且极对数P也因受到电动机体积的限制而不能增大很多，使其变速范围受到很大限制。

本发明的目的是提供一种差动式恒功率变极无级变速电动机。其特征在于电动机的定子（磁极）两端装有轴承而浮动。当电动机输入三相交流电源而运转时，在转子外负载的作用下，转子对磁极产生了一个与外负载相等的反力距，使磁极（以下称旋转磁极）向转子旋转方向相反的方向转动，此时旋转磁极与转子的相对运动即为电动机的同步转速。转子输出的转速即为转子相对于机座的绝对转速：

同步转速-旋转磁极转速＝输出转速

此时电动机的实际极对数P′已和线圈的极对数P不同：

电机实际极对数P′＝ (旋转磁极转速×线圈极对数P)/(转子输出绝对转速) +P

电动机的实际极对数P是随着旋转磁极的旋转速度的变化而变化的;而且也不再是一个整数。如果旋转磁极作无级变速，则电动机的极对数P也无级变化为P，输出转速也作无级变速。

三相交流电动机在三相交流电源所产生的旋转磁场的作用下，磁极受到与转子输出转距相等而方向相反的反力矩，并使它与转子旋转方向相反的方向旋转，如果磁极不固定在机座上，它便不可能承受这个反力矩，从而使转子也不可能承受负载。上述变极变速是不可能实现的。

本发明的关键在于要设计一个既不消耗功，而又能承受转子的反力矩，并能控制旋转磁极转速作无级变速的机构。

在动力学上，提出了一个理想约束的概念，即理想约束在系统内的任何虚位移中的元功之和为零，但是在动力学中，这只是个假设，是从许多实际约束中抽象出来的理想模型，乞今为止，无论国际;国内尚无人能设计出此种可以称之为理想约束的，而又可以实际应用的理想机构。

本人经过多年研究和实际试验，已成功地设计出一种称为具有自锁功能的差动式活齿减速机，（已申报单项专利申请号为90223589.3）这种减速机具有自锁轮付的作用，但全部采用滚动轴承，不依靠磨擦角自锁，具有很高的机械效率，将这种减速机稍加改动，就可成为传动比为1∶1的自锁控制机构（其结构如附图（二）所示）用来控制旋转磁极即达到了理想约束的效果。

下面就附图（一）说明本发明的传动关系：

一、附图（一）、（二）标注意义：

1、旋转磁极

2、电动机转子

3、三相电源导线滑环

4、电动机输出轴

5、与旋转磁极连结的自锁机构偏心园盘。

6、自锁机构槽轮。

7、装有滚动轴承的滑块（活齿）

8、自锁机构输入件偏心转臂（与偏心园盘的偏心值相等）

9、电磁滑差无级变速器的电枢

10、电磁滑差无级变速器的磁极

11、电磁滑差无级变速器的线圈

12、与旋转磁极连接的行星、行星架

13、与转子连接的行星轮、行星架

14、太阳轮

15、固定齿圈

16、与无级变速器连接的恒速齿圈

17、自锁控制机构的锁紧圈

二、传动关系说明

当三相交流电源输入电动机后，在旋转磁场的作用下，转子2以同步转速旋转，而旋转磁极1因受自锁机构的控制而不能转动，此时电机以同步转速运转，不变速。与电动机转子连接的行星架、行星轮12通过太阳轮14、行星轮13、齿轮16、电枢9以恒转速转动，当需要调速时，可向电磁滑差变速器的线圈“输入一定的激磁电流，在线圈所产生的磁场作用下变速器的磁极10以一定的转速旋转，并带动自锁控制机构的偏心转臂8，偏心转臂对自锁机构有解锁作用，使偏心园盘得以旋转，其转速等于变速器磁极的转速，并以此转速带动电动机旋转磁极，使旋转磁极以一定的转速和电动转子产生一个相对运动（旋转方向相反）改变了电动机的极对数P，由于无级变速器输出的转速呈无级变速，故而电动机极对数P也呈无级变极，也达到了电动机转子作恒功率无级变速输出。

由行星轮、行星架12、13，太阳轮14，固定齿圈15的轮系，称为差动合成恒速轮系。即不论其二个输入件行星架行星轮12、13的转速怎样变化，它们传给齿圈16的转速可保持一恒定转速。其旋转方向与电动机的旋转方向相反，从而保证了整个系统的可靠变速需要。