簧；6霍尔传感器；7导线束；8盘形阻尼器；9轴承；10机壳。
[0023]图2是从弹簧位置剖开转子A得到的轴向视图，此例弹簧5为涡旋弹簧，图中2-1为转子轭'2-2为转子磁极；2-3轴套；2-4弹簧盒；2-5为连接销；2_6为调节销。
[0024]图3是盘形阻尼器的图例，其中8-1为阻尼齿盘；8_2为阻尼油；8_3为节流缝隙；8-4为阻尼转子；8-5为端盖。
[0025]图4是设计案例的剖视图，忽略定子机壳等普通部件。
[0026]图5是设计案例的转子的初始状态或弱磁状态。
[0027]图6是设计案例的转子的负载状态或增磁状态。
[0028]，下面结合图4一图6重点对转子进一步说明:
这是一对8极永磁转子的例子，使用一组压簧，将弹簧测控系统和阻尼系统进一步合并化简；其中I为电机轴；1.1为键；2A为转子A，2B为转子B ;2-1为转子轭部，4为绕组；5为弹簧组；8-5和11为端盖。磁铁2-2位于转子轭2-1的外表面，N-S交替配置，极距τ为45°，旋向为逆时针。
[0029]转子2Β同电机轴I固定连接，键1.1方向为转子B的N极Nb。
[0030]转子2Α具有调节磁场的功能，它的轭部有4个齿8-1同阻尼转子8_4配合可相互转动，并形成4个独立的型腔，型腔中注满阻尼油8-2，阻尼转子8-4同电机轴I相连，并用键1.1锁定角度，阻尼转子8-4上装有4个矩形叶片8-3，叶片外端同转子轭2-1内弧面接触，内端嵌入阻尼转子8-4中，叶片上有节流通道，每个型腔中都一个弹簧5，一端连接叶片8-3，另一端同齿8-1接触，初始时，弹簧工作于L1，其反力匕迫使叶片转至一个极限位置，这时键1.1对应转子A的S极，由于转子A和B极性相反，叠加后净磁通最少，是为弱磁状态，是电机在静止、初始和最低负荷时的状态，在这种状态下，电机可获得很尚的输出转速，参见图5。
[0031]图6是设计案例的转子的最大增磁状态，电机工作于额定转速以下，电机输出恒扭矩，轴上负载力矩^为顺时针方向，电磁力Fe和轴以角速度ω逆时针转动，弹簧被压缩，转子2Α的N极乂和轴上键槽方向即转子2Β的N !3方向相同，合成最大磁通，实现增磁。这是电机在负载扭矩多额定值时变速转子2Α的状态。
[0032]通电时，电机从弱磁状态起步，由于负载具有转动惯量，需要电机输出大的扭矩，以产生较大的角加速度，电机以设定的最大电流起步，负载扭矩^通过电机轴与电磁扭矩Fe通过转子轭部的齿同时加于弹簧两端并压缩弹簧长度，使得转子2Α的NA极与转子2Β的Nb极之间的夹角Θ减小，方向趋于相同，合成磁通增加，因为电磁扭矩？￡等于磁通与安匝电流的乘积，所以电机输出扭矩同时变大，直到Fe=匕，达成平衡后弹簧停止变化，夹角Θ保持稳定，电机逐步加速到额定转速后，进入到恒功率无极变速运行区间。
[0033]电机恒功率无极变速区间包括从额定转速ω$Ι」接近空载转速ω QO这期间，转子叶片位于型腔中部区间，夹角45° > Θ >0，输入电压电流不变，电机转速自动随负载阻力矩变化，输出功率=扭矩X转速=效率X电压X电流，弹簧动态计量扭矩并调整A、B转子的夹角Θ，负载扭矩大，则磁通增大，降低转速增加电磁扭矩；负载扭矩变小，则磁通减小，降低电磁扭矩增加输出转速，获得自适应无极变速的优良特性。
[0034]阻尼系统有轭2-1，齿8-1，阻尼油8-2，叶片8_3，转子8_4和8_5端盖组成，叶片上有节流通道，节流通道具有一定的单向性，这种单向特性使得扭矩增加迅速而转速增加平稳，阻尼系统的存在使电机获得稳定的调速性能。
【主权项】
1.一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，包括定子及绕组、永磁转子A和B、电机轴以及机壳轴承等，动力从电机轴上输出，其特征在于:电机轴上顺序安装有2副永磁转子A和B，两副转子高度之和相当于定子铁心高度，其中至少有一副转子可绕电机轴单向转动有限角度；一副弹簧一端连接这个转子，另一端连接电机轴，用于测量和平衡电机轴上阻力矩和永磁转子电磁驱动力矩，弹簧反力Fk同电磁力Fm大小相同方向相反；弹簧的角位移Θ同电磁力Fm大小相同方向相同；在弹簧的作用下，两副转子的磁极彼此错开一个初始角度9，并在运行力矩较小时，保持Θ较大，运行阻力较大时，Θ变得较小，边界条件是O < θ < τ，τ是极距，θ = τ时错开最多，是为初态 最弱磁状态；9=0时，磁极对齐，是为终态，最强磁状态。
2.如权利要求1所述一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，其特征在于所述2副转子A和B，对于仅需要一个旋向的电机，可只用一副可绕电机轴单向转动的转子，另一转子改为普通结构转子，与电机轴固定连接，省去弹簧等。
3.如权利要求1所述一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，其特征在于所述2副转子A和B，对于需要正反两个旋向的电机，则需要两副可绕电机轴单向转动的转子，它们背靠背配置，分别在正转和反转时实现转矩平衡和无极变速。
4.如权利要求1所述一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，其特征在于所述用于平衡电机轴上阻力矩和永磁转子电磁驱动力矩的弹簧是一种涡旋弹簧，涡旋弹簧具有扁平的特点，可用于直径大而长度短的转子，弹簧的内圈同轴套固定连接，轴套同电机轴连接不能相对转动，弹簧的外圈固定在弹簧盒内周，弹簧盒又同转子轭部固定连接，弹簧盒同电机轴连接可绕轴转动，转子可通过弹簧盒张紧或放松弹簧。
5.如权利要求1所述一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，其特征在于所述用于平衡电机轴上阻力矩和永磁转子电磁驱动力矩的弹簧是一种扭簧，扭簧具有较小的直径，可用于直径小而长度长的转子，扭簧的一端通过轴套同电机轴固定连接，轴套同电机轴连接不能相对转动，扭簧的另一端同弹簧盒相连，弹簧盒又同转子轭固定相连，弹簧盒同电机轴连接可绕轴转动，转子可通过弹簧盒张紧或放松弹簧。
6.如权利要求1所述一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，其特征在于有一个盘形阻尼器；盘形阻尼器由阻尼齿盘、阻尼转子和端盖组成，共同构成若干个周向分布的封闭空间，并注满阻尼油，阻尼转子齿与阻尼齿盘间狭小缝隙构造起节流作用，阻尼齿盘的齿距限制转子相对位移的角度，盘形阻尼器的时间常数取决于阻尼油的粘度和节流缝隙，它能防止负载突然变化引起的冲击，提供柔和的变速特性。
7.如权利要求1所述一种直接转矩回馈双转子无极变速永磁无刷电机，其特征在于一种转子的轭部兼有权利要求6所述阻尼齿盘的特征，使用一组压簧作为测控弹簧周向分布于阻尼齿盘与阻尼转子封闭空间中，阻尼转子的齿为叶片形，并在叶片上设计节流通道。
【专利摘要】一种转矩自适应无极变速双转子永磁无刷电机，其特征在于电机轴上顺序安装有两副永磁转子，其中至少有一副转子可绕电机轴单向转动有限角度；在这副转子与电机轴之间还有测控弹簧，它的一端连接这个转子，另一端连接电机轴，用于测控和平衡电机轴上阻力矩和永磁转子电磁驱动力矩并调节磁通。本发明仅用弹簧便对电磁力矩同时起到了检测/平衡/变位/回位之多种作用，自成恒功率闭环调节系统，省去了复杂的检测装置和伺服机，特别适合驱动车辆或其他需要恒功率变速动力的装置上。
【IPC分类】H02K16-02
【公开号】CN104600929
【申请号】CN201410787344
【发明人】杨荷, 其他发明人请求不公开姓名
【申请人】杨世国
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月18日