一種具有多離心片組合式調速器的永磁無刷電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種永磁無刷電機，尤其涉及電動車輛驅動用的永磁無刷電機。
【背景技術】
[0002]近年來，電動車輛驅動技術迅速發(fā)展，驅動電機作為其心臟具有十分重要的作用。各種技術方案不斷推出，其中永磁無刷電機由于結構緊湊，比功率大，效率高，技術成熟，因此，在現(xiàn)有的電動車輛中獲得了廣泛的應用。
[0003]但是，普通的永磁無刷電機難以調整電機磁通量，難以具備車輛驅動所需的等功率調速特性，其機械特性的高效區(qū)域不能滿足實際使用工況的變化范圍，這是很不經(jīng)濟的。上世紀80年代以來，先后提出了許多技術方案，主要是由智能電子開關實現(xiàn)弱磁調速控制，另一類方案則是實時改變磁路結構來達到減小定子磁鏈實現(xiàn)弱磁調速。本人設計過的專利2012102840118《一種永磁無刷自適應變速驅動電機》已經(jīng)提及過這類國內外專利實例。
[0004]在本人參與的上述專利的實施過程中由對原設計由做出了許多必要的改進設計和重要的創(chuàng)造。如原有設計的不足在于彈簧的線性特性和離心力的非線性特性的匹配只能產(chǎn)生兩個交叉點，其余之處偏離較大。另外在重載起動時，變速轉子會抖動，產(chǎn)生異常噪聲。

【發(fā)明內容】

[0005]為了克服原有設計的不足，I使離心力曲線線性化，能與彈簧更好匹配；2解決重載起動時離心甩塊抖動問題；3便于裝配；本發(fā)明提出了一種新的設計《多離心片組合式調速器及無刷電機》:包括定子及繞組、驅動轉子和調速轉子、調速器、電機軸、機殼等，其中驅動轉子占據(jù)定子氣隙的大部分面積，承擔能量轉換主要功能，與電機軸固定連接，通過電機軸輸出機械力矩；其特征在于所述調速轉子和調速器相連，而調速器包括殼體，殼體內有對稱配置的離心片組和凸輪軸套，從而構成轉速感應調節(jié)機構、低速鎖止機構、以及由凸輪軸套和彈簧組成的力矩機構；所述調速器殼體10內有中間隔板14，將殼體分為調速片室12和彈簧室11，隔板中間有孔，凸輪軸套6齒端位于調速片室，與調速片組構成轉速感應調節(jié)機構；其尾端構成彈簧軸，彈簧軸穿過中間孔進入彈簧室與渦旋彈簧13構成力矩機構。
[0006]所述感應調節(jié)機構包括一對銷軸15，離心調速片9裝在銷軸15上，可繞其轉動；離心調速片上有齒9-1，且與凸輪軸套的齒6-3相嚙合，因此蹄塊轉動時將帶動凸輪軸套6旋轉，可在設定轉速ne以上時改變調磁轉子3的相位，參見圖4，離心調速片組由至少兩片以上離心調速片組成，離心調速片是不同形狀、不同重量的單元片a、b、c、…，選擇單元片的組合對離心力函數(shù)曲線Tl進行分段補償或校正，使與彈簧特性K最佳匹配地調節(jié)磁場相位，參見圖4和圖5。
[0007]所述力矩機構包括凸輪軸套6和渦旋彈簧13，渦旋彈簧置于彈簧室11內，渦旋彈簧最內圈固定在凸輪軸套尾端用作彈簧軸的槽口 6-1中，渦旋彈簧最外圈與外殼10相連固定，其旋向使彈簧作用力方向與離心力作用的旋向相反，力圖使離心調速片組和調速轉子3回到原位。
[0008]所述低速鎖止機構，包括凸輪軸套上的楔形槽6-2，和彈簧7、棘齒8，棘齒8在彈簧7的作用下卡在楔形槽中，棘齒上的離心力和彈簧7的反力平衡點在設定轉速ne附近，在設定轉速以下低速鎖止機構鎖止，防止起動階段較大力矩作用于彈簧導致調速片組自行開閉，產(chǎn)生抖動。設定轉速以下不產(chǎn)生弱磁變速，輸出恒扭矩，參見圖3。
[0009]所述調速器外殼10的一端同調速轉子3的軛3.1固定相連，軛的外面是磁極3.2，其極性的分布和驅動轉子2的極性相匹配。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點在于:使用多個不同單元片組合成離心調速片組的方法實現(xiàn)了離心力特性的線性化，改善了調速效果，使整個調速區(qū)間均衡高效。第二，本發(fā)明增加了低速鎖止機構，改進了起動性能和低速性能，第三，本發(fā)明工藝性好，適于大批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本專利應用于無刷電機的一個設計實例，圖中編號I電機定子及繞組，2驅動轉子，2-1磁鐵，3調速轉子，4調速器，5電機軸。
[0012]圖2是調速轉子+調速器一體化設計的剖視圖，圖中編號3-1軛，3-2磁鐵，6凸輪軸套，6-1尾端的槽，6-2凸輪軸套中段的棘輪盤，7是棘齒彈簧，8是棘輪齒，9是離心調速片組，10是外殼，11彈簧室，12調速片室，13是渦旋彈簧，14中間隔板。
[0013]圖3顯示低速鎖止機構和離心片組在設定轉速以下時的鎖止狀態(tài)。
[0014]圖4顯示設定轉速以上弱磁調速時磁極錯位Φ角度的情形。
[0015]圖5是離心力-轉速曲線的線性化補償效果，Tl是離心片總質量為常數(shù)時的離心力一一轉速曲線，T2是不同調速片分段組合線性化補償后離心曲線，K是彈簧特性曲線。
[0016]圖6是不帶調速轉子的調速器設計，可由用戶設計師靈活匹配更多規(guī)格的電機，但比較一體化結構，需要占用電機內部更多的空間。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1和圖2，這是一個無極變速內轉子永磁無刷電機:定子、機殼、端蓋、同普通無刷電機一樣，驅動轉子2置于電機軸之輸出端，調速轉子2和調速器3置于驅動轉子之后。驅動轉子2周向設置永久磁鐵2-1，使極性按N、S成周期性分布，驅動轉子2占據(jù)定子氣隙的大部分面積，承擔能量轉換主要功能，與轉子軸I固定連接，通過轉子軸I輸出機械力矩；調速轉子3的軛上3-1上沿周向設置永久磁鐵3-2，極性按N、S成周期性分布，它們的磁通對應定子氣隙的剩余部分。調速轉子3與調速器4連接后成為一體化總成。
[0018]調速器殼體10內有中間隔板14，將殼體分為調速片室12和彈簧室11，隔板中間有孔。凸輪軸套分3段，齒端位于調速片室，與調速片組構成轉速感應調節(jié)機構；中段有楔形槽盤，用于構成低速機構，其尾端用作彈簧的芯軸；尾端穿過中間孔進入彈簧室與渦旋彈簧13構成力矩機構。銷軸15對稱位于調速片室內邊沿，離心調速片9裝在銷軸15上，可繞其轉動；離心調速片上有齒9-1，且與凸輪軸套的齒6-3相嚙合，因此蹄塊轉動時將帶動凸輪軸套6旋轉，可適時改變調速轉子3的相位，產(chǎn)生相位差Φ，參見圖4，離心調速片組由至少兩片以上離心調速片組成，離