专利名称：一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机动运载设备的变速器，确切地说是一种圆盘型磁感应式机动运 载设备自动无级变速器。
背景技术：
长期以来，变速器作为机械传动系统速度控制部件，在汽车以及直升飞机、轮船、 舰艇等机动运载设备中有着极其广泛的应用。已有的变速器按其使用操作方式不同主要可 分为两类，即手动变速器和自动变速器。由于自动变速器具有操作简单、驾驶舒适等优点， 因而发展迅速。到目前为止，自动变速器主要有两种，一种是自动有级变速器，另一种是自 动无级变速器。前者，如电控机械式自动变速器等均为有档位变速器；后者则为无档位变速 器。由于有档变速器在自动换挡变速过程中不可避免地存在着动力中断现象，易于引发冲 击和振动，进而产生变速不平稳，噪声大等无法回避的问题，因此，研究开发自动无级变速 器已成为本领域最为前沿的技术课题。近年来，人们已经开发出一种技术较为先进的自动无级变速器，即简称“CVT”的金 属带式自动无级变速器。这种自动无级变速器主要由主动轮组、从动轮组、金属带和液压系 统组成。在应用过程中，虽然它较好地解决了自动有级变速器存在的上述问题，但也存在 一些缺陷，主要表现在1、由于其金属带容易损坏，因而故障率较高；2、受构造方式限制， 不能承受较大的负载，因而只能在小排量、低功率的汽车上应用；3、结构和制造工艺比较复 杂、质量也较大，以致制造成本较高。
发明内容本实用新型的目的是为人们提供一种故障率低、承受负载能力强，结构和制造工 艺简单的圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，以便克服现有技术存在的上述缺 陷。本实用新型的目的是这样实现的，它设置机架，该机架上铰接由转子A、B组成的 变速箱；该变速箱的箱体由分体式回转体构成，箱体一侧箱壁外侧面固定设置传动件，箱体 的内壁上固定设置箱载磁动感应体，由此构成转子A ；通过箱体侧向箱壁铰接传动轴，并在 该传动轴的箱内轴段上固定设置与箱载磁动感应体相配用的轴载磁动感应体，并使之与箱 载磁动感应体侧向位置相对、保持间隙，由此构成转子B。所述箱载磁动感应体由闭合导体绕组构成，所述轴载磁动感应体由永磁体构成。所述箱载磁动感应体由永磁体构成，所述轴载磁动感应体由闭合导体绕组构成。所述闭合导体绕组由有铁芯绕组或无铁芯绕组构成。所述箱体的一侧内壁上固定设置所述箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴段上 设置1个所述轴载磁动感应体。所述箱体的两侧内壁上分别固定设置1个所述箱载磁动感应体，所述传动轴的箱 内轴段上设置1个所述轴载磁动感应体，并使之位于所述的2个箱载磁动感应体之间。[0011]所述箱体的周向内壁上固定设置1个箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴段上 固定设置2个所述轴载磁动感应体，并使之分别位于所述的箱载磁动感应体两侧。所述箱体的周向内壁及两侧内壁上分别固定设置1个所述箱载磁动感应体，所述 传动轴上固定设置2个所述轴载磁动感应体，该轴载磁动感应体分别位于设置在该箱体周 向内壁上的箱载磁动感应体与设置在箱体两侧内壁上的所述箱载磁动感应体的相对侧面 之间。所述箱体的周向内壁上固定设置至少1个所述箱载磁动感应体，该箱体两侧内壁 上各固定设置1个所述箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴段上固定设置数量为所述箱 载磁动感应体总数的1/2个所述轴载磁动感应体，并使之分别位于相邻的 两个箱载磁动感 应体之间。所述传动件由固定设置箱体一侧箱壁外侧面上的半轴或传动齿圈构成，并使之与 箱体的回转轴线同轴。本实用新型实现后，由于它采用电磁力作为传动动力，因而它在构造及使用性能 等方面与现有的自动无级变速器相比具有以下优点结构和制造工艺简单，制造成本低； 经久耐用，不易出现故障；能够承受较大的载荷，可以应用于各种机动运载设备。
图1是本实用新型第一种构造方式结构示意图图2是本实用新型第二种构造方式结构示意图图3是本实用新型第三种构造方式结构示意图图4是本实用新型第四种构造方式结构示意图图5是本实用新型第五种构造方式结构示意图图6是本实用新型第六种构造方式结构示意图图7是本实用新型第七种构造方式结构示意图图8是本实用新型第八种构造方式结构示意图图9是本实用新型盘式构件的一种结构形式示意图图10是本实用新型盘式构件的另一种结构形式示意图
具体实施方式
本实用新型的技术方案是它设置机架，该机架上铰接由转子A、B组成的变速箱； 该变速箱的箱体由分体式回转体构成，箱体一侧箱壁外侧面固定设置传动件，箱体的内壁 上固定设置箱载磁动感应体，由此构成转子A ；通过箱体侧向箱壁铰接传动轴，并在其位于 所述箱体腔内的轴段上固定设置与箱载磁动感应体相配用的轴载磁动感应体，并使之与箱 载磁动感应体侧向位置相对、保持间隙，由此构成转子B。本方案所说轴载磁动感应体与箱载磁动感应体相配用的涵义是轴载磁动感应体 在转动过程中，能够对箱载磁动感应体施加转动驱动力，使之跟随其同向转动，反之亦然。 在实际应用中，能够使箱载磁动感应体与轴载磁动感应体之间满足这种匹配关系的具体配 置方式有两种一是箱载磁动感应体由闭合导体绕组构成，轴载磁动感应体由永磁体构成； 二是箱载磁动感应体由永磁体构成，轴载磁动感应体由闭合导体绕组构成。其中，闭合导体绕组即可以是有铁芯绕组，也可以是无铁芯绕组。
以下结合附图对本实用新型的具体结构形式作进一步说明。图1给出本实用新型的一种实施方式。由图可见，它设置机架，机架上铰接由转子 A、B组成的变速箱。该机架由基座和设置于其上的左、右轴承座3、4组成；变速箱的箱体由 圆柱帽状壳体7、圆盘状盖体16及其连接件9组成，形成分体式回转体结构的箱体；箱体一 侧即图示左侧箱壁外侧面上通过连接件5固定设置与箱体回转轴线同轴的半轴1，该半轴 构成上述传动件，箱体的一侧内壁即左侧内壁上固定设置由闭合导体绕组构成的箱载磁动 感应体，该闭合导体绕组为有铁芯导体绕组，它分别由铁芯11和与其相配装的闭合导体绕 组10组成，由此构成转子A ；通过箱体侧向箱壁即图中左、右两侧壁，并通过轴承13铰接与 箱体回转轴线同轴的传动轴14，该传动轴的箱内轴段上通过实心钢盘12固定设置环形永 磁体8，该永磁体8构成本实用新型的轴载磁动感应体，并使之与实心钢盘12之间构成盘式 构件，该轴载磁动感应体与箱载磁动感应体之间在侧向方向即图示横向方向位置相对、保 持气隙6，由此构成转子B ；变速箱通过半轴1、传动轴14及其配用的轴承2、15铰接于机架 上。图1给出的具体实施方式
与现有技术中的单气隙盘式永磁同步电动机的基本结 构相同。图2给出本实用新型的二种实施方式。由图可见，它与第一种具体实施方式
的主 要区别是同时在箱体的两侧内壁即图示左、右侧内壁上固定设置由有铁芯导体绕组即铁 芯11和与其相配装的闭合导体绕组10构成的箱载磁动感应体，并使设置于传动轴14的箱 内轴段上的所述轴载磁动感应体位于所述的两个箱载磁动感应体之间。图2给出的具体实施方式
与现有技术中的双气隙盘式永磁同步电动机的基本结 构相同。图3给出本实用新型的三种实施方式。由图可见，它与第二种具体实施方式
的主 要区别是箱载磁动感应体由永磁体构成，轴载磁动感应体由设置在实心钢盘12外圆上的 有铁芯导体绕组即铁芯11和与其相配装的闭合导体绕组10构成。图3给出的具体实施方式
与现有技术中双气隙盘式永磁同步电动机的基本结构 相同。图4给出本实用新型的四种实施方式。由图可见，它与第一种具体实施方式
的主 要区别是1、箱载磁动感应体设置在箱体的周向内壁上；2、传动轴14箱内轴段上同时设置 2个由实心钢盘19和分别位于其相对表面上的由多个块状永磁体构成的所述轴载磁动感 应体，并使之分别位于箱载磁动感应体两侧，该实心钢盘19与块状永磁体之间的具体结构 如图10所示。图4给出的具体实施方式
与现有技术中的双气隙盘式永磁同步电动机的基本结 构相同。图5给出本实用新型的五种实施方式。由图可见，它与第三种具体实施方式
的主 要区别是所述轴载磁动感应体由图10所示的整体式结构的盘形无铁芯绕组17构成。图5给出的具体实施方式
与现有技术中的双气隙盘式永磁电动机的基本结构相 同。其中，图10所示的无铁芯绕组已在现有技术中得到应用。如盘式永磁直流电动机的 盘形印制绕组电枢。[0039]图6给出本实用新型的六种实施方式。由图可见，它与第二种具体实施方式
的主 要区别是在箱体的周向内壁上增加设置1个由铁芯11、闭合导体绕组10组成的有铁芯导 体绕组构成的箱载磁动感应体，从而使箱载磁动感应体总数达到3个；在传动轴14上增加 设置1个所述轴载磁动感应体8及其配用的实心钢盘12，从而使轴载磁动感应体的设置总 数达到2个；并使该轴载磁动感应体分别位于设置在箱体周向内壁上的箱载磁动感应体与 设置在箱体两侧内壁上的所述箱载磁动感应体的相对侧面之间。图6给出的具体实施方式
与现有技术中多气隙盘式永磁同步电动机的基本结构 相同。图7给出本实用新型的七种实施方式。由图可见，它与第六种具体实施方式
的主 要区别是在箱体的周向内壁上再增加设置1个由有铁芯导体绕组构成的箱载磁动感应 体，从而使箱载磁动感应体总数达到4个，在传动轴14箱内轴段上再增加设置1个所述轴 载磁动感应体8及其配用的实心钢盘12，从而使轴载磁动感应体的设置总数达到3个。图7给出的具体实施方式
与现有技术中的多气隙盘式永磁同步电动机的基本结 构相同。图8给出本实用新型的八种实施方式。由图可见，它与第二种具体实施方式
的主 要区别是1、设置于箱体一侧外侧面上的传动件由齿圈18构成，即用齿圈18代替图2中半 轴1 ；2、传动轴14的左端伸出箱体左侧壁外侧面，以便实现箱体与机架之间的铰接连接。这 样设置本实用新型的目的是有利于缩短本实用新型的轴向尺寸。应当说明，在以上实施方式中，箱载磁动感应体的最多设置数量是4个，相应的轴 载磁动感应体的设置数量是3个，此种结构如图7所示。然而，在实际应用中，为了加大本 实用新型的输出扭矩，箱载磁动感应体的设置数量完全可以多于4个，当然在这种情况下， 轴载磁动感应体的设置数量应当与之相匹配，同时箱体的侧向尺寸也应适当增大。还应当说明，本实用新型的转子A、B的磁动感应体的具体结构以及相互之间的匹 配设置方式在现有的盘式永磁直流电机、盘式永磁交流电机等盘式永磁电机和盘式感应异 步电机中都有应用，对本领域技术人员来说不难理解，故不再赘述。本实用新型的使用安装在实际应用中，本实用新型联接于机动运载设备的发动机动力输出端与负载动力 输入端之间。具体联接方式可以是以下两种具体方式中的任一种一、本实用新型的转子A的半轴或齿圈与机动运载设备发动机的动力输出端联 接，转子B的传动轴与负载动力输入端联接。二、本实用新型的转子B的传动轴与机动运载设备发动机的动力输出端联接，转 子A的半轴或齿圈与负载动力输入端联接。本实用新型的结构设计要点以应用本实用新型的机动运载设备的发动机输出扭矩、转速及该设备的负载扭 矩、转速为原始参数，依据法拉第电磁感应定律和毕奥-萨伐尔定律计算确定本实用新型 的永磁体、闭合导体绕组等构件的具体结构参数。本实用新型的工作原理现以转子B的磁动感应体采用永磁体，转子A的磁动 应体采用感应导体，同时转 子B与发动机连接，转子A与负载连接为例，简述本实用新型的工作原理[0054]当转子B在发动机驱动下旋转时，其磁动感应体将产生旋转磁场，该旋转磁场使 转子A的磁动感应体产生感应电流，转子B的旋转磁场与转子A的感应电流相互作用，产生 使转子A按磁场旋转方向转动的力矩，从而使转子A跟随转子B同向异步转动。转子B转速的高低取决于发动机油门开启度的大小，当发动机转速一定时，转子A 将随着负载的变化自动调节其输出转速和扭矩，以实现其自动无级调速功能。即随着负载 的增加，转子A的转速降低，转子A、B之间转速差以及转子A绕组中的感应电流增大，转子 A输出扭矩也加大，转速差越大，扭矩也越大；随着转子A负载的降低，转子A的转速加大， 转子A、B之间转速差减小，同时转子A绕组中的感应电流变小，转子A输出扭矩也减小。
权利要求一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征在于它设置机架，该机架上铰接由转子A、B组成的变速箱；该变速箱的箱体由分体式回转体构成，箱体一侧箱壁外侧面固定设置传动件，箱体的内壁上固定设置箱载磁动感应体，由此构成转子A；通过箱体侧向箱壁铰接传动轴，并在该传动轴的箱内轴段上固定设置与箱载磁动感应体相配用的轴载磁动感应体，并使之与箱载磁动感应体侧向位置相对、保持间隙，由此构成转子B。
2.根据权利要求1所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱载磁动感应体由闭合导体绕组构成，所述轴载磁动感应体由永磁体构成。
3.根据权利要求1所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱载磁动感应体由永磁体构成，所述轴载磁动感应体由闭合导体绕组构成。
4.根据权利要求2或3所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其 特征在于所述闭合导体绕组由有铁芯绕组或无铁芯绕组构成。
5.根据权利要求4所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱体的一侧内壁上固定设置所述箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴段上设置 1个所述轴载磁动感应体。
6.根据权利要求4所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱体的两侧内壁上分别固定设置1个所述箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴 段上设置1个所述轴载磁动感应体，并使之位于所述的2个箱载磁动感应体之间。
7.根据权利要求4所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱体的周向内壁上固定设置1个箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴段上固定 设置2个所述轴载磁动感应体，并使之分别位于所述的箱载磁动感应体两侧。
8.根据权利要求4所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱体的周向内壁及两侧内壁上分别固定设置1个所述箱载磁动感应体，所述传动 轴上固定设置2个所述轴载磁动感应体，该轴载磁动感应体分别位于设置在该箱体周向内 壁上的箱载磁动感应体与设置在箱体两侧内壁上的所述箱载磁动感应体的相对侧面之间。
9.根据权利要求4所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特征 在于所述箱体的周向内壁上固定设置至少1个所述箱载磁动感应体，该箱体两侧内壁上各 固定设置1个所述箱载磁动感应体，所述传动轴的箱内轴段上固定设置数量为所述箱载磁 动感应体总数的1/2个所述轴载磁动感应体，并使之分别位于相邻的两个箱载磁动感应体 之间。
10.根据权利要求4所述的一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特 征在于所述传动件由固定设置箱体一侧箱壁外侧面上的半轴或传动齿圈构成，并使之与箱 体的回转轴线同轴。
专利摘要本实用新型公开了一种圆盘型磁感应式机动运载设备自动无级变速器，其特点是它设置机架，该机架上铰接由转子A、B组成的变速箱；该变速箱的箱体由分体式回转体构成，箱体一侧箱壁外侧面固定设置传动件，箱体的内壁上固定设置箱载磁动感应体，由此构成转子A；通过箱体侧向箱壁铰接传动轴，并在该传动轴的箱内轴段上固定设置与箱载磁动感应体相配用的轴载磁动感应体，并使之与箱载磁动感应体侧向位置相对、保持间隙，由此构成转子B。本实用新型实现后与现有的自动无级变速器相比具有以下优点结构和制造工艺简单，制造成本低；经久耐用，不易出现故障；能够承受较大的载荷，可以应用于各种机动运载设备。
文档编号H02K51/00GK201601592SQ201020115879
公开日2010年10月6日 申请日期2010年2月22日 优先权日2010年2月22日
发明者张庆, 张隽超 申请人:张隽超