[發明專利]一種機電復合無級變速裝置

有效

• 申請號: 201510817096.5
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105605166B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 楊富春
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16H3/46
• 分類號: F16H3/46;F16H57/021
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明涉及的是一種機電復合無級變速裝置。

背景技術

變速裝置是機械傳動中的重要部件，如汽車變速器、機器人關節減速器等。目前使用的變速器有定軸齒輪變速器、行星齒輪變速器、RV減速器、諧波變速器等，其中行星齒輪變速器具有傳動比大、功率密度高、結構緊湊、重量輕、承載能力高、使用壽命長、運轉平穩、噪聲低等優點，且具有功率分流、多齒嚙合獨用的特性，在實際中獲得廣泛應用。

目前變速裝置一般結構是電機加變速器的形式，這種形式具有一定的缺點，一方面，為了避免電機在低速下發熱和振動，一般變速裝置輸出端的速度不能太低，且系統的速度范圍需要由電機的性能保證，因此在一些場合無法滿足寬速度范圍的使用需求；另一方面，由于電機和變速器分別制造，然后進行組裝，導致整個裝置體積和重量較大，限制了其使用范圍，增加了系統的轉動慣量。

發明內容

為克服目前變速裝置的缺點，本發明提出一種具有寬速度范圍、結構緊湊的機電復合無級變速裝置，該裝置具有重要的工程價值和應用前景。

為達到上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種機電復合無級變速裝置，包括大電機和小電機，所述大電機的定子安裝在機架上，大電機的轉子內圈與輸入行星輪的外圈嚙合，輸入行星輪的內圈又與轉子太陽輪嚙合，小電機定子也安裝在機架上，且小電機定子與大電機的定子中軸線重合，所述輸入行星輪通過連接桿與輸出行星輪連接在一起，輸出行星輪的內圈與輸出太陽輪嚙合，所述的輸出太陽輪通過支撐軸承安裝在機架和小電機定子上，且與小電機定子是同軸安裝；通過調節大電機定子和小電機定子上的電流、電壓、頻率實現系統的無級變速。

上述裝置采用級聯行星傳動，且通過兩個電機分別控制行星傳動的齒圈和太陽輪可實現系統的無級調速，使得系統功重比高、承載能力強、轉速范圍寬，傳動比大；

進一步的，所述的輸入行星輪外圈的輪齒與大電機的轉子齒圈嚙合。

進一步的，所述的輸入行星輪內圈的輪齒與轉子太陽輪嚙合。

進一步的，所述的輸入行星輪和輸出行星輪的輪齒具有相位差。

進一步的，所述的輸出太陽輪通過支撐軸承安裝在機架和小電機定子上。

進一步的，所述的大電機定子為大電機的鐵芯和繞組線圈，其安裝在機架上，轉子齒圈外部結構為大電機動子的永磁體，內部結構為行星齒輪內齒圈。

進一步的，所述的小電機包括小電機定子和轉子太陽輪；小電機定子為小電機的鐵芯和繞組線圈，其安裝在機架上，轉子太陽輪內部結構為小電機轉子的永磁體，外部結構為行星齒輪太陽輪。

進一步的，所述的轉子齒圈、輸入行星輪、輸出行星輪、轉子太陽輪、輸出太陽輪的輪齒兩側均為光滑圓柱面。由于各個齒輪輪齒兩側為光滑圓柱面，使得行星輪相當于滾動軸承的滾子，太陽輪和齒圈相當于滾動軸承的內圈和外圈，省去了行星傳動中的行星架和部分軸承，減少了系統零件數量。

本發明有益效果在于：

1、由于各個齒輪輪齒兩側為光滑圓柱面，使得行星輪相當于滾動軸承的滾子，太陽輪和齒圈相當于滾動軸承的內圈和外圈，省去了行星傳動中的行星架和部分軸承，減少了系統零件數量；此外，本發明將行星傳動的齒圈、太陽輪分別與兩個電機的動子復合，使得系統結構簡單、緊湊，大大減小了系統體積和重量；

2、由于系統采用級聯行星傳動，且通過兩個電機分別控制行星傳動的齒圈和太陽輪可實現系統的無級調速，使得系統功重比高、承載能力強、轉速范圍寬，傳動比大；

3、通過控制級聯行星輪兩個齒輪的相位差，可以消除系統的回差，提高系統的傳動精度。

附圖說明

圖1為本發明的總體結構圖。

圖2為總體結構圖的A-A視圖。

其中：1、機架，2大電機定子，3、轉子齒圈，4、輸入行星輪，5、轉子太陽輪，6、小電機定子，7、光滑圓柱面，8、連接桿，9、輸出行星輪，10、輸出太陽輪，11、支撐軸承

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。

圖1中，本發明的大電機定子2安裝在機架1上，轉子齒圈3與輸入行星輪4通過輪齒嚙合，輸入行星輪4的輪齒與轉子齒圈3接觸，輸入行星輪4與轉子太陽輪5通過輪齒嚙合，輸入行星輪4的輪齒與轉子太陽輪5接觸，小電機定子6安裝在機架1上，輸入行星輪4通過連接桿8與輸出行星輪9連接在一起，輸入行星輪4和輸出行星輪9的輪齒具有一定的相位差，通過控制級聯行星輪兩個齒輪的相位差，可以消除系統的回差，提高系統的傳動精度。