[发明专利]单极直流电磁传动机

说明书

一种在两轴之间无级变速变矩传输动力的机器，原理上是两个单极直流电机的组合。两个转子的任一个至少有一个导磁导电体(3)，静子上至少有一个直流励磁线圈(9)，至少有两个主磁路(22)，主磁路穿过转子导磁导电体(3)，有一套闭合的、连接全部转子导磁导电体的主电流回路(23)。通过调节励磁线圈的电流，调节直流主电流和每个转子的电磁转矩。现有的机械无级变速器和液力变矩器，缺乏双向传动、反转、零转速、零转矩、负转矩调节等功能，功率不能满足几百至几万千瓦的需求，效率不高，结构复杂。现有的交流变频调速传动系统，设备多，空间大，成本很高，传动效率低。本发明避免了上述问题，并且具有动力传输的主导控制功能。

所属技术领域

本发明涉及一种在两个转动轴之间无级变速变矩传递动力的装置。

背景技术

目前应用的无级变速变矩传动装置，主要有机械无级变速器和液力变矩器。

机械无级变速器基本上是摩擦式的，靠传动元件间的摩擦力或油膜的切应力传动，包括刚性定轴式、刚性动轴式(行星式)、挠性带式、挠性链式。定轴式机械无级变速器又分为无中间滚动体的和有中间滚动体的，无中间滚动体的又分为改变主动轮工作直径调速的(I型)和改变从动轮工作直径调速的(II型)，有中间滚动体的又分为同时改变主从动轮工作直径调速的(III型)和改变中间滚动体工作直径调速的(IV型)。定轴式机械无级变速器的摩擦滑动率3％～5％，I型、III型和IV型功率小于40kW，传动效率I型仅有50％，II型约85％，III型75％～95％，IV型80％～93％，变速比(输入轴转速恒定时，输出轴转速的最大值与最小值之比)I型3～5，II型小于3，III型小于16或25，IV型小于17或20，III型和IV型不可以反转。行星式机械无级变速器的基本原理与定轴式相同，并利用了行星传动原理，扩大了传递功率和变速的范围，但功率也小于75kW，变速比也小于40，零转速附近的机械特性差，滑动率较大(7％～10％)，传动效率60％～80％，只能降速调速。带式和链式无级变速器的原理与定轴式基本相同，但采用了中间挠性构件(带、链)，单变径轮带式的传动效率不大于92％，变速比不大于2.5，功率不大于25kW，只用于降速；双变径轮带式的传动效率80％～90％，其普通V带型的变速比1.6～2.5，功率不大于40kW，宽V带型的变速比3～6，功率不大于55kW，块带型的变速比2～16，功率不大于44kW。链式无级变速器比带式的传递功率大，但结构也较复杂，齿链式功率0.75～22kW，变速比3～6，传动效率90％～95％；光面轮链式功率最大175kW，变速比2～10，传动效率不大于93％。机械无级变速器仅适用于中小功率传动，变速比有限，有滑动摩擦，传动效率低，对材料、热处理、加工精度、润滑油的要求高，轴及轴承载荷大，承受过载及冲击的能力差，寿命短，多数不可在停车时变速，有的只能降速调速，有的不可反转(本节上述资料来源于《机械工程手册》(第二版)传动设计卷)。机械无级变速器目前应用并不多见，但其中的V型推块金属带无级变速器已在汽车领域展开应用。

液力变矩器具有泵轮、涡轮和导轮，工作液体在其中依次循环流动，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上，导轮与静子连接，产生变矩效果，泵轮均为离心式，涡轮有向心式、轴流式和离心式三种，导轮多为轴流式或向心式，广泛应用向心涡轮和轴流导轮结构。轴流或离心涡轮式液力变矩器具有良好的反转制动性能。在泵轮转速恒定时，泵轮转矩、涡轮转矩和传动效率均是涡轮转速的单变量函数，其中，泵轮转矩变化不大，涡轮转矩随涡轮转速的增加几乎呈线性下降，直至为零，传动效率在某一中间转速(涡轮设计转速附近，通常是右侧)处于最高值，最高效率约为85％～90％，在低转速区域和高转速区域效率下降较快，一直下降为零。在泵轮转矩恒定时，泵轮转速、涡轮转矩和传动效率也均是涡轮转速的单变量函数。由于受到上述这些关联作用的制约，液力变矩器只具有变矩作用，转速被限定只能跟随变化。为解决这个问题，增加辅助结构或措施的可调速型液力变矩器可实现无级调速，调速范围为3～5，效率为40％～85％(本节上述资料来源于《机械工程手册》(第二版)传动设计卷)。液力变矩器的主要问题是效率低，要提高其效率只能简化结构和降低变矩比(涡轮转矩与泵轮转矩之比)，将起动工况变矩比K0(涡轮转速为零时，变矩比最大值)降低到2左右，才能使效率接近90％左右。