行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的制作方法

动力传动、节能减排、动设备、电机、磁力驱动。

背景技术：

目前中国正处于技术变革、产业变革活跃期的初期，节能减排又是大的趋势，国家对节能与新能源汽车的发展政策，促使电动车辆疯狂发展，然而由于一些关键性技术得不到突破，严重束缚了电动车辆的发展。

本发明为电动车辆驱动系统调速节能给出了具体解决方案，轻型电动车辆由于体积小巧，安装空间局促，无法使用体积较大、性能优良的高效变速器。

本人先前曾提出多种电动调速盘式和筒式磁力耦合器以及极大负荷可调电机的结构方案，有异曲同工之妙，可供参阅。

技术实现要素：

本发明从轻型电动车辆驱动系统调速节能为出发点，提出了几种类型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机。行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机使用行星滚柱丝杠型调节机构，调节机构驱动电机的转子直接或经过齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件，调节行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机定子和转子之间的磁场耦合间隙或磁场耦合面积，从而达到改变电机动力输出功率极大值的目的。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机根据其行星滚柱丝杠型调节机构处于电机定子或电机转子的位置不同，而分为d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机和z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机根据其绕组的装配位置不同，而分为盘式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机、筒式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机和混合式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机根据其行星滚柱丝杠型调节机构的结构形式不同，而分为a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机、b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机、c型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机和d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机用途广泛，不仅仅限于电动车辆驱动系统。

附图说明

图1、图2、图3、图4所示为盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的典型结构，各种结构类型的盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机可以单独串联或混合串联使用，在调节机构的驱动电机的扭力能满足需求的情况下，可以用一组调节机构同时调节串联的几组电机定子和转子的匹配组合。图1至图4所示均为风冷类型，在高负荷情况下，电机自身发热严重时，可采用液冷，即在电机定子转子中设置冷却腔，以流道和外部管路连接，强制液冷。盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，其特点是利用行星滚柱丝杠组件使旋转运动转变为直线运动。图1所示为a型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，图2所示为b型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，图3所示为c型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，图4所示为d型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机。图中标号2为电机定子，1为电机转子，3为行星滚柱丝杠型调节机构，盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机因行星滚柱丝杠型调节机构3的结构变化而区分为a型、b型、c型和d型。

图5、图6、图7、图8所示为盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的典型结构，各种结构类型的盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机可以单独串联或混合串联使用，在调节机构的驱动电机的扭力能满足需求的情况下，可以用一组调节机构同时调节串联的几组电机定子和转子的匹配组合。图5至图8所示均为风冷类型，在高负荷情况下，电机自身发热严重时，可采用液冷，即在电机定子转子中设置冷却腔，以流道和外部管路连接，强制液冷。盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，其特点是利用行星滚柱丝杠组件使旋转运动转变为直线运动。图5所示为a型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，图6所示为b型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，图7所示为c型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，图8所示为d型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机。图中标号2为电机定子，1为电机转子，3为行星滚柱丝杠型调节机构，6为高速回转导电接头或电动调速专用高速回转接头，盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机因行星滚柱丝杠型调节机构3的结构变化而区分为a型、b型、c型和d型，其高速回转导电接头或电动调速专用高速回转接头6既可置于中心传动轴上，也可置于调节机构驱动电机上。

图9所示为a型行星滚柱丝杠型调节机构，由调节机构驱动电机直接驱动行星滚柱丝杠组件使旋转运动转变为直线运动。图中标号3-7为定子，3-6为转子，3-1为行星滚柱丝杠组件(由螺母、丝杠和滚柱等关键零件组成)，其丝杠和调节机构驱动电机外壳同体，3-5为调节机构驱动电机中心轴(做成空心轴，固定在行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的中心轴上，也可将二中心轴做成一体)。

图10所示为b型行星滚柱丝杠型调节机构，由调节机构驱动电机直接驱动行星滚柱丝杠组件使旋转运动转变为直线运动，与图9中的区别是它使用一对左右旋行星滚柱丝杠组件。图中标号3-7为定子，3-6为转子，3-1为行星滚柱丝杠组件，其丝杠和调节机构驱动电机外壳同体，3-5为调节机构驱动电机中心轴(做成空心轴，固定在行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的中心轴上，也可将二中心轴做成一体)。

图11所示为c型行星滚柱丝杠型调节机构，由调节机构驱动电机经过齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件使旋转运动转变为直线运动。图中标号3-15为定子，3-16为转子，3-1为行星滚柱丝杠组件，3-6、3-7为齿轮，其中齿轮3-7和调节机构驱动电机外壳同体，图中调节机构驱动电机和行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的中心轴做成一体，调节机构驱动电机的中心轴也可做成空心轴，固定在行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的中心轴上。

图12所示为d型行星滚柱丝杠型调节机构，由调节机构驱动电机经过齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件使旋转运动转变为直线运动，与图11中的区别是它使用几对左右旋行星滚柱丝杠组件。图中标号3-15为定子，3-16为转子，3-1为行星滚柱丝杠组件，3-6、3-7为齿轮，其中齿轮3-7和调节机构驱动电机外壳同体，图中调节机构驱动电机和行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的中心轴做成一体，调节机构驱动电机的中心轴也可做成空心轴，固定在行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的中心轴上。

图13所示为a-a视图。

图14、图15所示为高速回转导电接头，采用模块化结构，滑环的数量根据需要确定，图中所示为三个滑环(可为六个或任意个)，连通三根导线，中间环6-3、防护层6-4采用电绝缘材料，6-5为电刷，6-6为滑环(镶嵌于中间环6-3内)，6-7为微调弹簧(用来平衡接触压力)，6-8为导线，6-9为右端盖，6-1为左端盖，6-11为轴承，6-15为支架。滑环内接电刷，外接外部电源。电刷装配于中心传动轴6-14上，与中心传动轴同步旋转。滑环6-6镶嵌在中间环6-3内部形成静止部件，固定在支架6-15上，依靠轴承6-11隔离中心传动轴高速旋转的影响。高速回转导电接头以电刷和滑环作为动态接触，也可以将电刷和滑环反装，由电刷内接滑环，外接外部电源。图15中将防护层6-4扩大到圆周面，增强绝缘防护，并去除了左右端盖以简化结构。

图16、图17、图18、图19所示为电动调速专用高速回转接头，采用模块化串联结构，可串联任意通道，图16、图17中所示为三通道，其内转子由螺栓6-29联结各部分，然后和回转接头的外转子装配组成一个整体，其内转子高速转动，其外转子静止不动，以连接外部电源。两端密封环6-20、6-21可采用碳化钨、石墨等材料，中间有电线进出部分的6-5、6-7、6-8、6-24、6-25可采用电绝缘材料，6-22采用电接触材料，6-23采用电绝缘材料镶嵌电接触材料的组合结构，6-14为弹簧，用来平衡接触压力，弹簧处的导向销6-15对弹簧起导向限位作用，防止高速回转时弹簧在离心力作用下失效。电动调速专用高速回转接头可用来取代高速回转导电接头，电动调速专用高速回转接头比高速回转导电接头具有更好的防水、防尘和防爆性能，但其结构复杂，制造困难，经济性差。

图20所示为a型筒式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，使用a型行星滚柱丝杠型调节机构。同理，b型筒式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机使用b型行星滚柱丝杠型调节机构，c型筒式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机使用c型行星滚柱丝杠型调节机构，d型筒式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机使用d型行星滚柱丝杠型调节机构。筒式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的各种结构类型和盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的各种结构类型类似，仅仅是绕组的装配位置不同，筒式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的绕组装配于径向。盘式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机和筒式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机可以融合而形成混合式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，混合式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的定子或转子在径向和轴向同时装配有绕组，调节机构与盘式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机和筒式行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的调节机构一样，调节时同时调节磁场耦合间隙和磁场耦合面积。

图21所示为a型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机将调节机构的驱动电机改为手轮的结构方案，手动调节，其它类型的盘式、筒式和混合式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机也可采用手动调节的方案。图中标号3-4为手轮，手轮可改用齿轮、带轮或链轮，以便远程机械操控。

图22所示为a型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的高速回转导电接头6置于调节机构驱动电机上的结构方案，当调节机构驱动电机的外形为薄盘形状时，高速回转导电接头6可置于调节机构驱动电机的端面上，其相应表现形式略有变化，高速回转导电接头6强调的是电刷和滑环的匹配组合，所以它的设计比较随意。电动调速专用高速回转接头则不能随意设计，它必须保证优良的密封性能(两转子之间的微小间隙密封机理)。各种类型的z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的高速回转导电接头6都可置于调节机构驱动电机上。

图23所示为高速回转导电接头6的成组装配结构示意图，以便于专业化生产。图中所示为三个滑环(可为六个或任意个)，连通三根导线，中间环6-2、防护层6-7、防护层6-1采用电绝缘材料，6-5为电刷，6-4为滑环(镶嵌于防护层6-1内)，6-8为微调弹簧(用来平衡接触压力)，6-3为导线，6-9为轴承。电刷内接滑环，外接外部电源.滑环6-4镶嵌在防护层6-1内部。电刷6-5装配在绝缘材料内部与支架保持相对静止，依靠轴承6-9隔离高速旋转的影响。高速回转导电接头以电刷和滑环作为动态接触，也可以将电刷和滑环反装，由滑环内接电刷，外接外部电源。

图24所示为a型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机去除其定子和转子之间定位支承零部件(轴承和挡圈等)的结构方案，其它类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机也可以根据需要采用此种方案。

图25所示为a型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机去除其定子和转子之间定位支承零部件(轴承和挡圈等)的结构方案。

图26所示为a型盘式d型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机加装外壳55的结构方案，以便增强防护，其它类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机也可以根据需要采用此种方案，相应的外壳设计根据行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的具体结构而相应灵活设计。

图27所示为a型盘式z型行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机采用间隙密封的结构方案，以便增强防护。

各种类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机，都包含如下几个部分：图中标号2为电机定子，1为电机转子，3为行星滚柱丝杠型调节机构。行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机中，电机定子和电机转子其中之一使用电枢绕组，另一个使用具备优良导电性能的材料(如铜板、铝板或钢板等)制成的感应盘或感应筒，电枢绕组用来产生相对旋转磁场，感应盘或感应筒用来产生感应磁场(由变化的感应涡流激发)，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合使电能转变为机械能，磁力耦合面为相对旋转磁场和感应磁场的理论假设中性面，位于电枢绕组和感应盘之间或电枢绕组和感应筒之间，也就是位于电机定子和电机转子之间。在行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的转子中使用感应盘或感应筒，定子中使用电枢绕组，定子电枢绕组连接外部电源，转子输出动力，这是一种简单的方案，可以避免使用电刷和滑环，从而简化电机结构。行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的行星滚柱丝杠型调节机构的驱动电机的引出电线连接外部电源，双向开关控制进入调节机构驱动电机的电流方向，从而改变调节机构驱动电机的转向。调节机构驱动电机的转子直接或经过齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件，调节行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机的电机定子和电机转子之间的磁场耦合间隙或磁场耦合面积，从而达到改变电机动力输出功率极大值的目的。说明书附图中所示行星滚柱丝杠型调节机构的驱动电机均为外转子电机，也可以采用内转子电机，相应的调节机构的结构略有改变，稍微复杂点。

具体实施方式

行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。行星滚柱丝杠、电机、轴承、齿轮均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调感应式电机作为一种动设备，其成品要想成功应用，必须具备以下两个条件：(1)功率标定——建立完备的测试台架(各功率扭矩区间)，以完成系列化产品的标定。(2)动平衡检测——旋转设备必须达到相关标准规定的动平衡要求，以达到必要的安全可靠性。