双转子变矩式节能型车载盘式电机的制作方法

本发明涉及一种电动机，具体涉及双转子变矩式节能型车载盘式电机。

背景技术：

永磁电机的发展同永磁材料的发展密切相关，我国是世界上最早发现永磁材料的磁特性并把它应用于实践的国家，两千多年前，我国利用永磁材料的磁特性制成了指南针，在航海、军事等领域发挥了巨大的作用，成为我国古代四大发明之一，永磁电机采用永磁体生成电机的磁场，无需励磁线圈也无需励磁电流，效率高结构简单，是很好的节能电机，随着高性能永磁材料的问世和控制技术的迅速发展．永磁电机的应用将会变得更为广泛。

尽管永磁体在低速时带来了性能优势，但它们也是技术上的“致命弱点”。例如，随着永磁电机速度的增加，反电动势接近逆变器电源电压，从而无法控制绕组电流，这定义了通用永磁电机的基本速度，并且在表面磁体设计中通常代表给定电源电压的最大可能速度，进而导致永磁电机可调速的范围较窄，为此，设计一种结构巧妙、原理简单、成本低廉，可增大调速范围的采用双转子变矩式高速永磁电机显得至关重要。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构巧妙、原理简单、成本低廉，并且具备低能耗、节能的优点，可增大调速范围的采用双转子变矩式高速永磁电机。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

双转子变矩式节能型车载盘式电机，其包括安装机壳，安装机壳包括呈环状两端开口布置的中间壳，中间壳一端开口处可拆卸设置有与其匹配的前端盖、另一端开口处可拆卸设置有与其匹配的后端盖，中间壳的外圆面上设置有接线盒，接线盒设置有多个并且沿中间壳所在圆周方向阵列布置，安装机壳内设置有大定子组件、大转子组件、小定子组件、小转子组件，大定子组件与大转子组件相匹配并且小定子组件与小转子组件相匹配，安装机壳内穿设有与中间壳同轴布置的转轴，转轴与前端盖、后端盖均为转动连接配合；

大定子组件包括同轴固定安装于中间壳内圆面上的环形大定子铁芯，大定子铁芯的内圆面上设置有大定子绕组，大定子绕组设置有多个并且沿大定子铁芯所在圆周方向阵列布置，大转子组件包括同轴套设于转轴上的圆形大转子铁芯，大转子铁芯的外圆面上设置有永磁体一，永磁体一设置有多个并且沿大转子铁芯所在圆周方向阵列布置，小定子组件包括固定嵌设于前端盖上并且与转轴同轴布置的环形小定子铁芯，小定子铁芯的内圆面上设置有小定子绕组，小定子绕组设置有多个并且沿小定子铁芯所在圆周方向阵列布置，小转子组件包括同轴套设于转轴上的圆形小转子铁芯，小转子铁芯的外圆面上设置有永磁体二，永磁体二设置有多个并且沿小转子铁芯所在圆周方向阵列布置；

所述小定子铁芯与大定子铁芯相互间距布置，小转子铁芯与大转子铁芯相互贴合并且固定连接，小定子组件与小转子组件、大定子组件与大转子组件之间均设置有可相互切换的结合状态与分离状态，初始状态下，小定子组件与小转子组件为分离状态、大定子组件与大转子组件为结合状态，并且小转子组件位于小定子铁芯与大定子铁芯之间的间隙处。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述转轴与大转子铁芯、小转子铁芯之间设置有滑动导向组件，所述的滑动导向组件包括开设于大转子铁芯、小转子铁芯内圆面上的花键槽、开设于转轴外圆面并且与花键槽相匹配的滑键，滑键与花键槽沿转轴的轴向构成滑动导向配合。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述后端盖上设置有用于控制小定子组件与小转子组件切换至结合状态的自动切换装置，所述的自动切换装置包括用于推动大转子铁芯沿着转轴朝向前端盖运动的抵推构件、用于对抵推构件提供动力的驱动构件。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的抵推构件包括设置于后端盖背离中间壳一端面上的凸块并且凸块与后端盖固接为一体，凸块设置有两个并且沿转轴的轴向对称布置，两凸块之间间距布置，两凸块相互靠近一端面设置有与转轴同轴布置的弧形槽，两凸块之间设置有与弧形槽相匹配的滑筒，滑筒与弧形槽沿转轴的轴向构成滑动导向配合，滑筒的外圆面上设置有平行于自身轴向布置的齿条，齿条设置有两个并且沿滑筒的轴向对称布置，所述两凸块之间转动设置有与齿条相啮合的齿轮并且齿轮的轴向平行于转轴的轴向，齿轮同轴固定设置有转动杆并且转动杆位于凸块的一侧，转动杆背离齿轮一端活动连接有平行于转轴轴向的连杆，连杆一端活动穿过后端盖延伸至安装机壳的内部，连杆与后端盖沿平行于转轴的轴向构成滑动导向配合，两连杆的延伸端之间设置有套设于转轴外部的抵推板，并且抵推板与大转子铁芯相贴合。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述连杆背离抵推板一端开设有与其外圆面接通的卡槽，卡槽的开口处固定设置有垂直于连杆轴向的销杆，所述转动杆背离齿轮一端开设有套设于销杆的销槽，销槽沿转动杆的长度方向布置，销槽与销杆活动连接配合。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的驱动构件设置于转轴靠近后端盖的一端，驱动构件包括同轴套设于转轴上的地推盘，抵推盘与转轴沿其轴向构成滑动导向配合，抵推盘靠近后端盖一端同轴固定设置有套筒，套筒插设于转轴与滑筒之间，套筒与转轴沿其轴向构成滑动导向配合，套筒与滑筒转动连接配合，所述转轴上同轴固定设置有开口朝向抵推盘布置的安装筒体，安装筒体背离套筒一端布置，安装筒体内设置有安装槽，安装槽设置有多个并且沿安装筒体所在圆周方向阵列布置，安装槽的槽底设置成弧形斜面并且该弧形斜面与抵推盘之间距离沿安装筒体的径向向外逐渐减小，安装槽内设置有柱形离心块并且离心块的轴向平行于安装筒体所在圆周的切线方向，所述安装槽的开口处设置有与其匹配的圆形浮动板，浮动板与转轴沿其轴向构成滑动导向配合，浮动板的中部位置朝向安装筒体的外部凸起，所述安装筒体的开口处固定安装有用于对浮动板进行约束的限位环。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述转轴上同轴还套设有复位弹簧，复位弹簧的一端与前盖板抵触、另一端与小转子铁芯抵触并且复位弹簧的弹力始终由前盖板指向小转子铁芯。

本发明与现有技术相比的有益效果在于结构巧妙、原理简单、成本低廉，采用双转子、双定子并且一一匹配，当转轴的速度较低时，大转子与大定子配合并且输出较大的扭矩，当转轴的速度逐渐增大并且达到大转子的极限时，大转子与大定子自动分离并且小转子与小定子相配合，保证转轴能够继续增速并且输出较小的扭矩。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为安装壳的结构示意图。

图3为本发明的内部结构示意图。

图4为本发明的内部结构示意图。

图5为本发明小定子的安装图。

图6为本发明大定子的安装图。

图7为小转子与大转子的结构示意图。

图8为小转子、大转子与转轴的配合图。

图9为自动切换装置的结构示意图。

图10为抵推构件的结构示意图。

图11为抵推构件的结构示意图。

图12为抵推构件的局部结构示意图。

图13为驱动构件的结构示意图。

图14为驱动构件的配合图。

图中标示为：

100、安装机壳；101、中间壳；102、前端盖；103、后端盖；104、接线盒；105、防护罩；111、大定子铁芯；112、大定子绕组；113、大转子铁芯；114、永磁体一；116、小定子铁芯；117、小定子绕组；118、小转子铁芯；119、永磁体二；120、转轴；121、花键槽；122、滑键；

200、自动切换装置；210、抵推构件；211、凸块；212、滑筒；213、齿条；214、齿轮；215、转动杆；215a、销槽；216、连杆；216a、卡槽；216b、销杆；217、抵推板；220、驱动构件；221、抵推盘；222、套筒；223、安装筒体；224、限位环；225、安装槽；226、离心块；227、浮动板；230、复位弹簧。

具体实施方式

双转子变矩式节能型车载盘式电机，其包括安装机壳100，安装机壳100包括呈环状两端开口布置的中间壳101，中间壳101一端开口处可拆卸设置有与其匹配的前端盖102、另一端开口处可拆卸设置有与其匹配的后端盖103，中间壳101的外圆面上设置有接线盒104，接线盒104设置有多个并且沿中间壳101所在圆周方向阵列布置，安装机壳101内设置有大定子组件、大转子组件、小定子组件、小转子组件，大定子组件与大转子组件相匹配并且小定子组件与小转子组件相匹配，安装机壳100内穿设有与中间壳101同轴布置的转轴120，转轴120与前端盖102、后端盖103均为转动连接配合。

具体的，大定子组件包括同轴固定安装于中间壳101内圆面上的环形大定子铁芯111，大定子铁芯111的内圆面上设置有大定子绕组112，大定子绕组112设置有多个并且沿大定子铁芯111所在圆周方向阵列布置，大转子组件包括同轴套设于转轴120上的圆形大转子铁芯113，大转子铁芯113的外圆面上设置有永磁体一114，永磁体一114设置有多个并且沿大转子铁芯113所在圆周方向阵列布置，小定子组件包括固定嵌设于前端盖102上并且与转轴120同轴布置的环形小定子铁芯116，小定子铁芯116的内圆面上设置有小定子绕组117，小定子绕组117设置有多个并且沿小定子铁芯116所在圆周方向阵列布置，小转子组件包括同轴套设于转轴120上的圆形小转子铁芯118，小转子铁芯118的外圆面上设置有永磁体二119，永磁体二119设置有多个并且沿小转子铁芯118所在圆周方向阵列布置。

更为具体的，所述小定子铁芯116与大定子铁芯111相互间距布置，小转子铁芯118与大转子铁芯113相互贴合并且固定连接，小定子组件与小转子组件、大定子组件与大转子组件之间均设置有可相互切换的结合状态与分离状态，初始状态下，小定子组件与小转子组件为分离状态、大定子组件与大转子组件为结合状态，并且小转子组件位于小定子铁芯116与大定子铁芯111之间的间隙处。

为了便于小转子铁芯118朝向小定子铁芯116运动，使小定子组件与小转子组件切换至结合状态、大定子组件与大转子组件切换至分离状态，所述转轴120与大转子铁芯113、小转子铁芯118之间设置有滑动导向组件，所述的滑动导向组件包括开设于大转子铁芯113、小转子铁芯118内圆面上的花键槽121、开设于转轴120外圆面并且与花键槽121相匹配的滑键122，滑键122与花键槽121沿转轴120的轴向构成滑动导向配合。

根据电动机扭矩、功率以及转速之间的计算公式，t=9550p/n，再根据扭矩、力以及力臂的计算公式，t=f.r，可知在其他变量恒定的情况下，减小力臂，能够减小输出扭矩，从而增大输出转速，进而增大输出转速的调速范围，本方案中，力的作用点为，大定子绕组112与永磁体一114之间/小定子绕组117与永磁体二119之间，因此，力臂为大转子铁芯113的半径/小转子铁芯118的半径，通过将小定子组件与小转子组件切换至结合状态，增大转轴120的调速范围。

当转轴120在低速范围内转动时，通过调节加载在大定子绕组112上的电压，实现转轴120在低速范围内的变速，受限于额定功率的影响，当需要将转轴120的转速进一步调高时，当转轴120的转速达到低速范围与高速范围的临界转速时，小定子组件与小转子组件将自动切换至结合状态，使转轴120的转速能够达到高速范围，并且通过调节加载在小定子绕组117上的电压，实现转轴120在高速范围内的变速。

所述后端盖103上设置有用于控制小定子组件与小转子组件切换至结合状态的自动切换装置200，所述的自动切换装置200包括用于推动大转子铁芯113沿着转轴120朝向前端盖102运动的抵推构件210、用于对抵推构件210提供动力的驱动构件220。

具体的，所述的抵推构件210包括设置于后端盖103背离中间壳102一端面上的凸块211并且凸块211与后端盖103固接为一体，凸块211设置有两个并且沿转轴120的轴向对称布置，两凸块211之间间距布置，两凸块211相互靠近一端面设置有与转轴120同轴布置的弧形槽，两凸块211之间设置有与弧形槽相匹配的滑筒212，滑筒212与弧形槽沿转轴120的轴向构成滑动导向配合，滑筒212的外圆面上设置有平行于自身轴向布置的齿条213，齿条213设置有两个并且沿滑筒212的轴向对称布置，所述两凸块211之间转动设置有与齿条213相啮合的齿轮214并且齿轮214的轴向平行于转轴120的轴向，齿轮213同轴固定设置有转动杆215并且转动杆215位于凸块211的一侧，转动杆215背离齿轮213一端活动连接有平行于转轴120轴向的连杆216，连杆216一端活动穿过后端盖103延伸至安装机壳100的内部，连杆216与后端盖103沿平行于转轴120的轴向构成滑动导向配合，两连杆216的延伸端之间设置有套设于转轴120外部的抵推板217，并且抵推板217与大转子铁芯113相贴合，通过转动杆215的转动，实现抵推板217对大转子铁芯113的推动。

更为具体的，所述连杆216背离抵推板217一端开设有与其外圆面接通的卡槽216a，卡槽216a的开口处固定设置有垂直于连杆216轴向的销杆216b，所述转动杆215背离齿轮214一端开设有套设于销杆216b的销槽215a，销槽215a沿转动杆215的长度方向布置，销槽215a与销杆216b活动连接配合。

抵推构件210在工作过程中的具体表现为，当抵推构件220推动滑筒212沿着弧形槽靠近后端盖103滑动时，齿条213将随着滑筒212同步运动，齿条213带动齿轮214绕自身轴线转动，齿轮213将带动转动杆215绕着齿轮213靠近后端盖103转动，转动杆215将带动连杆216朝向安装机壳100的内部运动，连杆216将带动抵推板217同步运动，抵推板217将抵推大转子铁芯113沿着转轴120朝向前端盖102滑动，此时，大定子组件与大转子组件切换至分离状态，小定子组件与小转子组件切换至结合状态。

抵推构件210需要在转轴120的转速达到低速范围与高速范围的临界点时进行工作，为此，所述的驱动构件220设置于转轴120靠近后端盖103的一端，驱动构件220包括同轴套设于转轴120上的地推盘221，抵推盘221与转轴120沿其轴向构成滑动导向配合，抵推盘221靠近后端盖103一端同轴固定设置有套筒222，套筒222插设于转轴120与滑筒212之间，套筒222与转轴120沿其轴向构成滑动导向配合，套筒222与滑筒212转动连接配合，所述转轴120上同轴固定设置有开口朝向抵推盘221布置的安装筒体223，安装筒体223背离套筒222一端布置，安装筒体223内设置有安装槽225，安装槽225设置有多个并且沿安装筒体223所在圆周方向阵列布置，安装槽225的槽底设置成弧形斜面并且该弧形斜面与抵推盘221之间距离沿安装筒体223的径向向外逐渐减小，安装槽225内设置有柱形离心块226并且离心块226的轴向平行于安装筒体223所在圆周的切线方向，所述安装槽225的开口处设置有与其匹配的圆形浮动板227，浮动板227与转轴120沿其轴向构成滑动导向配合，浮动板227的中部位置朝向安装筒体223的外部凸起，所述安装筒体223的开口处固定安装有用于对浮动板227进行约束的限位环224。

为了便于大转子铁芯113的复位，所述转轴120上同轴还套设有复位弹簧230，复位弹簧230的一端与前盖板102抵触、另一端与小转子铁芯118抵触并且复位弹簧230的弹力始终由前盖板102指向小转子铁芯118。

驱动构件220与复位弹簧230在工作过程的具体表现为，当转轴120的转速逐渐升高并且到达低速范围与高速范围的临界点时，转轴120将带动安装筒体223同步转动，安装筒体223将带动离心块226同步转动，离心块226转动并且在自身离心力的作用下沿着安装筒体223的径向向外运动，在安装槽225弧形斜面的挤压下，离心块226将推动浮动板227沿着转轴120朝向安装筒体223的外部滑动，浮动板227将推动抵推盘221朝向后盖板103运动，套筒222将同步运动并且两动力传递至滑筒212，驱动抵推构件210开始工作，实现小定子组件与小转子组件之间的结合，在此过程中，复位弹簧230逐渐压缩并且弹性势能增大，当转轴120的转速逐渐降低并且达低速范围与高速范围的临界点时，复位弹簧230的弹性势能逐渐释放并且推动抵推构件210自动复位，小定子组件与小转子组件切换至分离状态并且大定子组件与大转子组件切换至结合状态。