心调速片是不同形状、不同重量的单元片a、b、c、…，选择单元片的组合对离心力函数曲线Tl进行分段补偿或校正，使与弹簧特性K最佳匹配地调节磁场相位，参见图4和图5。涡旋弹簧13置于弹簧室11内，涡旋弹簧最内圈固定在凸轮轴套尾端的槽口 6-1中，涡旋弹簧最外圈与外壳10相连固定，其旋向使弹簧作用力方向与离心力作用的旋向相反，力图使离心调速片组和调速转子3回到原位。
[0019]稳态时调速转子相对于驱动转子的磁相位差Φ (图4)是由弹簧反力矩和离心调速片产生的转矩通过凸轮达成平衡来确定的)，驱动转子磁通和调速转子磁通的矢量之和等于总磁通，磁相位差Φ越大，合成磁通越少，合成磁通的减少产生增速调速。
[0020]考虑到离心力同转速η的平方成正比，同有效单元片质量之和m成正比，同质心到回转中心的半径R成正比，因此离心力F是一个非线性的函数，而弹簧特性是线性的，难以达成多个稳定平衡点，为此，采用由多个单元片组合的方法来使离心力函数线性化。
[0021]下面就本专利离心调速片组构建线性离心力-转速函数和低速锁定机构之功能实现进行重点说明:
[0022]设离心力为F=0.105Rmn'2=0.105 (Rmn) Xn
[0023]只要使Rmn的积不变，则F随η线性变化，如果在变速过程中，在R和η增大的同时，相应减少有效作用单元片的数量，则相当于m减少，可使Rmn的乘积不变，使F随η线性变化。
[0024]本实施例的离心调速片组由a、b、c、d单元片组成，它们的区别是具有不同长短的限位凸9-2，单元片甩开时，长限位凸的单元片先到达离心室边沿被限位，其齿部9-1退出与凸轮齿6-1的啮合，不再贡献离心力，等于减少了离心调速片组9的总质量，其效果参见图5。其中Tl是原非线性的离心力函数曲线，K是弹簧特性曲线，T2是线性化矫正后的曲线。
[0025]低速锁止机构的作用，一是依据汽车设计理论，车辆需要的动力特性是设定转速以下恒扭矩，设定转速以上恒功率的机械特性。永磁无刷直流电机扭矩分别与电流和磁通成正比，如上所诉在设定转速以上可通过弱磁提高转速减少扭矩实现恒功率变速，而在设定转速以下则希望锁定调速器从而锁定磁通，同时设定电流限值，则电机输出恒定扭矩。因此本专利设置了低速机构。包括本实例凸轮轴套中段的楔形槽6-2，和弹簧7、棘齿8，棘齿8在弹簧7的作用下卡在楔形槽中，棘齿上的离心力和弹簧7的反力平衡点在设定转速ne附近，在设定转速以下低速锁止机构锁止，防止起动阶段较大力矩作用于弹簧导致调速片组自行开闭，产生抖动；同时因调速转子被锁定到零，相位差Φ=0，保持最大磁通，输出最大恒定扭矩，参见图3。
[0026]上述优选实施例只是众多细化方案之一，业内技术人员受本专利启发，结合自身经验和知识不难设计出实用的具体产品或商品。
【主权项】
1.一种具有多离心片组合式调速器的永磁无刷电机，包括定子及绕组、驱动转子和调速转子、调速器、电机轴、机壳等，其中驱动转子与电机轴固定连接，通过电机轴输出机械力矩；其特征在于所述调速转子和调速器相连，而调速器包括壳体，壳体内有对称配置的两组离心片组和凸轮轴套以及弹簧，从而构成转速感应调节机构、低速锁止机构以及力矩机构；所述壳体内有中间隔板，将壳体分为调速片室和弹簧室，隔板中间有孔，凸轮轴套一端位于调速片室，与调速片组构成转速感应调节机构；另一尾端构成弹簧轴，弹簧轴穿过中间孔进入弹簧室与涡旋弹簧构成力矩机构。2.根据权利要求1所述一种具有多离心片组合式调速器的永磁无刷电机，其特征在于所述感应调节机构包括一对销轴(15)，离心调速片(9)装在销轴(15)上，可绕其转动；离心调速片上有齿(9-1)，且与凸轮轴套的齿(6-3)相啮合，因此蹄块转动时将带动凸轮轴套(6)旋转，可在设定转速ne以上改变调速转子(3)的相位Φ ;离心调速片组由至少两片以上离心调速片组成，离心调速片是不同形状、不同重量的单元片(a、b、c、d)，选择单元片的组合对离心力函数曲线Tl进行分段补偿或校正，使与弹簧特性K最佳匹配地调节磁场相位。3.根据权利要求1所述一种具有多离心片组合式调速器的永磁无刷电机，其特征在于所述力矩机构包括凸轮轴套(6)和涡旋弹簧(13)，涡旋弹簧置于弹簧室(11)内，涡旋弹簧最内圈固定在凸轮轴套尾端即弹簧轴的槽口(6-1)中，涡旋弹簧最外圈与外壳(10)相连固定，其旋向使弹簧作用力方向与离心力作用的旋向相反，力图使离心调速片组和调速转子(3)回到原位。4.根据权利要求1所述一种具有多离心片组合式调速器的永磁无刷电机，其特征在于所述低速锁止机构，包括凸轮轴套上的楔形槽(6-2 )，和弹簧(7 )、棘齿(8 )，棘齿在弹簧(7 )的作用下卡在楔形槽中，棘齿上的离心力和弹簧(7)的反力平衡点在设定转速ne附近，在设定转速以下低速锁止机构锁止，防止起动阶段较大力矩作用于弹簧导致调速片组自行开闭抖动，设定转速以下不产生弱磁变速，输出恒扭矩。5.根据权利要求1所述一种具有多离心片组合式调速器的永磁无刷电机，其特征在于所述调速器的壳体(10)的一端同调速转子(3)的轭(3.1)固定相连，轭的外面是磁极(3.2)，其极性的分布和驱动转子(2)的极性相匹配。
【专利摘要】一种具有多离心片组合式调速器的永磁无刷电机，包括定子及绕组、驱动转子和调速转子、调速器、电机轴、机壳等，其中驱动转子占据定子气隙的大部分面积，承担能量转换主要功能，与电机轴固定连接，通过电机轴输出机械力矩；其特征在于所述调速转子和调速器相连，而调速器包括壳体，壳体内有对称配置的离心片组和凸轮轴套以及弹簧，从而构成转速感应调节机构、低速锁止机构以及力矩机构，这种调速器利用离心力和弱磁调速原理，自适应无极变速，使永磁无刷电机不仅低速时输出稳定的大扭矩，也能在中高速输出稳定高效的功率。
【IPC分类】H02P6/08, H02K1/27, H02K16/02
【公开号】CN204906032
【申请号】CN201520419671
【发明人】杨世国, 杨荷
【申请人】杨世国
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年6月17日