專利名稱：電驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及權(quán)利要求1前序部分所述的一種具有一個(gè)雙轉(zhuǎn)子的電驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
一種已知的、具有一個(gè)雙轉(zhuǎn)子的電驅(qū)動(dòng)裝置(DE 41 18 678 A1)用于汽車的所謂混合驅(qū)動(dòng)，以便汽車有選擇地用內(nèi)燃機(jī)或用電動(dòng)機(jī)或用兩者同時(shí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。配有一個(gè)永久磁鐵系統(tǒng)的外轉(zhuǎn)子與內(nèi)燃機(jī)的輸出軸連接，而支承一個(gè)三相轉(zhuǎn)子繞組的內(nèi)轉(zhuǎn)子則與汽車的傳動(dòng)軸連接。該轉(zhuǎn)子繞組的內(nèi)轉(zhuǎn)子則與汽車的傳動(dòng)軸連接。該轉(zhuǎn)子繞組連接在三個(gè)裝在該傳動(dòng)軸上的滑環(huán)上，在這些滑環(huán)上，分別裝一個(gè)炭刷。這些炭刷通過一個(gè)功率控制電子裝置和一個(gè)直流/交流變換器與一個(gè)蓄電池連接。雙轉(zhuǎn)子表示一臺(tái)滑環(huán)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)—和在永久磁鐵系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)—，該滑環(huán)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)作為變矩器和/或發(fā)動(dòng)機(jī)工作。在轉(zhuǎn)子繞組無負(fù)荷時(shí)，通過功率控制電子裝置把內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過滑環(huán)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)傳遞到驅(qū)動(dòng)軸上。隨著轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)荷通過電子控制裝置例如借助相位交點(diǎn)控制的不斷增加，內(nèi)燃機(jī)的功率的一部分被抽出并通過電壓互感器饋入蓄電池中。在純粹電驅(qū)動(dòng)時(shí)，即在內(nèi)燃機(jī)停止時(shí)，雙轉(zhuǎn)子由蓄電池通過電壓互感器、功率電子控制裝置和滑環(huán)供給交流電壓并作為驅(qū)動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)工作。

發(fā)明內(nèi)容
具有權(quán)利要求1所述特征的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)裝置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，無須為起動(dòng)進(jìn)行特殊考慮，即可滿足驅(qū)動(dòng)裝置的要求的短的起動(dòng)時(shí)間，在起動(dòng)時(shí)，增加的加速功率由一個(gè)機(jī)械儲(chǔ)能器提供，不需要用電來實(shí)現(xiàn)。作為儲(chǔ)能器在這里可用作為飛輪動(dòng)作的可由一個(gè)初級(jí)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子為了完成驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行準(zhǔn)備被加速到這樣高的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速超過稍后力求達(dá)到的運(yùn)行轉(zhuǎn)速。所以驅(qū)動(dòng)裝置只需按額定運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)，同樣電源電壓和電子控制裝置也只需按驅(qū)動(dòng)裝置的額定功率設(shè)計(jì)即可。在快速起動(dòng)時(shí)，也避免了電網(wǎng)負(fù)荷的高峰以及電子控制裝置的過負(fù)荷。
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)裝置特別適用于這類運(yùn)行狀況要求快速起動(dòng)，緊接著為短的運(yùn)行時(shí)間，例如電動(dòng)輔助壓縮機(jī)就是這種情況。現(xiàn)在不用按起動(dòng)設(shè)計(jì)導(dǎo)致額定運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)裝置的過大尺寸，而按額定運(yùn)行的設(shè)計(jì)可使這種電動(dòng)輔助壓縮機(jī)直接在汽車用電網(wǎng)上運(yùn)行，而不需要附加費(fèi)用。在這里，電子控制裝置只按額定運(yùn)行的設(shè)計(jì)還降低了成本。
通過在其他各項(xiàng)權(quán)利要求中列出的措施可實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述驅(qū)動(dòng)裝置的有利方案和改進(jìn)。
兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合的控制可用機(jī)械的或電的方式來實(shí)現(xiàn)。為此，需要轉(zhuǎn)子的合適造型。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方案，一個(gè)轉(zhuǎn)子支承一個(gè)磁場激勵(lì)系統(tǒng)，例如一個(gè)永久磁鐵系統(tǒng)，而另一個(gè)轉(zhuǎn)子則支承一個(gè)鼠籠式繞組。一個(gè)轉(zhuǎn)子，最好第二個(gè)轉(zhuǎn)子可進(jìn)行軸向位移，以便通過軸向位移引起轉(zhuǎn)子的磁耦合。在第一轉(zhuǎn)子起動(dòng)后，如果所連接負(fù)載的自身驅(qū)動(dòng)裝置起動(dòng)，第二個(gè)轉(zhuǎn)子便軸向移入第一個(gè)轉(zhuǎn)子中，所以第一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場通過鼠龍式繞組。這就導(dǎo)致了第二轉(zhuǎn)子的非同步的起動(dòng)，這類似于在電網(wǎng)上傳統(tǒng)的異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。這時(shí)，從第一轉(zhuǎn)子抽出能量，于是，第一轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不斷下降，直至在進(jìn)行起動(dòng)后，在穩(wěn)定的工作點(diǎn)的額定轉(zhuǎn)速為止。在穩(wěn)定工作點(diǎn)內(nèi)，整個(gè)在第二轉(zhuǎn)子上要求的負(fù)載力矩由第一轉(zhuǎn)子和例如由第一轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的初級(jí)驅(qū)動(dòng)器施加。
如果為了實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場耦合不用結(jié)構(gòu)上稍微復(fù)雜的轉(zhuǎn)子的機(jī)械移動(dòng)，而用電方式實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場耦合，則根據(jù)本發(fā)明一個(gè)有利實(shí)施方案，第一轉(zhuǎn)子可配置勵(lì)磁線圈，該線圈通過滑環(huán)與直流電壓源進(jìn)行連接。在切斷勵(lì)磁電流時(shí)，兩個(gè)轉(zhuǎn)子退耦，并通過勵(lì)磁電流的接通實(shí)現(xiàn)耦合。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方案，具有轉(zhuǎn)子繞組的第一轉(zhuǎn)子的特別有利的實(shí)現(xiàn)是通過使用具有爪極裝置的環(huán)形繞組來達(dá)到的。為了避免有磨損的炭刷，該爪極裝置與第一轉(zhuǎn)子固定連接，而且該環(huán)形線圈是固定布置的。該環(huán)形線圈最好布置在外面并由一個(gè)磁導(dǎo)環(huán)包圍。
無需轉(zhuǎn)子移動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場的耦合和退耦也可通過在輸出側(cè)的第二轉(zhuǎn)子上的操作來實(shí)現(xiàn)，而且既可用機(jī)械的方式又可用電的方式。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方案，第二轉(zhuǎn)子的鼠籠式繞組通常具有嵌入轉(zhuǎn)子槽中的鼠籠式棒和在前端上有兩個(gè)電連接鼠籠式棒的短路環(huán)，其中，一個(gè)短路環(huán)布置在可軸向移動(dòng)的支座上并通過該支座的軸向移動(dòng)放在鼠籠式棒的自由前端上。該支座的移動(dòng)可用電磁方式來實(shí)現(xiàn)，即該支座設(shè)計(jì)成磁環(huán)，該套環(huán)位于一個(gè)環(huán)形線圈中，該環(huán)形線圈最好固定布置。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，第二個(gè)轉(zhuǎn)子支承一個(gè)多相轉(zhuǎn)子繞組，在這種轉(zhuǎn)子繞組中，繞組相在一個(gè)相端上相互連接并在另一個(gè)相端上分別連接在一個(gè)設(shè)置在轉(zhuǎn)子端面上的接觸面上，全部接觸面都位于一個(gè)分度圓上。一個(gè)軸向移動(dòng)的支座支承一個(gè)圓環(huán)形的接觸面，該接觸面安放在這些接觸面上并使之短路，從而在轉(zhuǎn)子之間建立旋轉(zhuǎn)磁場耦合。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方案，上述繞組也可用其一個(gè)相端分別連接在一個(gè)抗扭布置在輸出軸的滑環(huán)上。炭刷在這些滑環(huán)上滑動(dòng)，在其上設(shè)置有炭刷之間產(chǎn)生短路的裝置。隨著這些炭刷的短路，便在轉(zhuǎn)子之間建立了旋轉(zhuǎn)磁場耦合。
雙轉(zhuǎn)子既可設(shè)計(jì)成徑向磁通結(jié)構(gòu)，又可設(shè)計(jì)成軸向磁通結(jié)構(gòu)。為了驅(qū)動(dòng)第一轉(zhuǎn)子，可用各種初級(jí)驅(qū)動(dòng)器，例如直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)，但也可用非電的驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明的電驅(qū)動(dòng)裝置還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即第一轉(zhuǎn)子可做成表示初級(jí)驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)的集成部分。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第一轉(zhuǎn)子構(gòu)成電動(dòng)機(jī)尤指同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，并在其外側(cè)支承一個(gè)永久磁鐵系統(tǒng)，該永久磁鐵系統(tǒng)與一個(gè)布置在該同步電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)的勵(lì)磁線圈共同作用。
下面結(jié)合附圖所示的一些實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1具有雙轉(zhuǎn)子的驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)縱剖面；圖2至4分別表示圖1驅(qū)動(dòng)裝置的電特性的曲線；圖5一種改型的驅(qū)動(dòng)裝置的圖1相同的圖示；圖6從圖5箭頭VI方向內(nèi)的內(nèi)轉(zhuǎn)子的俯視圖；圖7圖5相反箭頭VI方向的磁環(huán)的俯視圖；
圖8至12分別表示另一種實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)縱剖面；圖13圖12驅(qū)動(dòng)裝置中的平面極盤的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1用縱斷面示意畫出的電驅(qū)動(dòng)裝置具有一個(gè)雙轉(zhuǎn)子10，這個(gè)雙轉(zhuǎn)子由一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)子11和一個(gè)由該第一轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)子12組成。在圖1所示實(shí)施例中，在留有一個(gè)帶徑向氣隙寬度的氣隙13的情況下，第一轉(zhuǎn)子11同心包圍第二轉(zhuǎn)子12。第一轉(zhuǎn)子11通過一根傳動(dòng)軸14與一個(gè)初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15抗扭連接，而第二轉(zhuǎn)子12則通過一根輸出軸16連接到一個(gè)要驅(qū)動(dòng)的負(fù)載17上。當(dāng)然，兩個(gè)轉(zhuǎn)子11、12也可交換，這樣，被驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)子為位于里面的轉(zhuǎn)子，而與負(fù)載17連接的轉(zhuǎn)子則為位于外面的轉(zhuǎn)子。
罩形的第一轉(zhuǎn)子11在其面向第二轉(zhuǎn)子12的里面有一個(gè)永久磁鐵系統(tǒng)，該永久磁鐵系統(tǒng)由多個(gè)相互錯(cuò)開相同圓周角布置的永久磁鐵18組成，這些永久磁鐵依次在徑向內(nèi)反方向磁化。在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)成鼠籠式轉(zhuǎn)子的第二轉(zhuǎn)子12具有一個(gè)帶鼠籠式繞組20的轉(zhuǎn)子本體19。鼠籠式繞組20按公知的方式由多根鼠籠式棒23和兩個(gè)短路環(huán)21、22組成。鼠籠式棒23嵌入軸向槽中，這些軸向槽按相同的圓周角相互錯(cuò)開沖制在轉(zhuǎn)子本體19內(nèi)，而短路環(huán)21、22則布置在轉(zhuǎn)子本體19的兩個(gè)端側(cè)上并在該處電連接鼠籠式棒23的全部棒端。第二轉(zhuǎn)子12保持軸向移動(dòng)，所以它可通過軸向移動(dòng)從其在圖1中用虛線畫出的、相對(duì)于永久磁鐵18同心的位置移入圖1實(shí)線所示的移動(dòng)位置，在永久磁鐵內(nèi)，轉(zhuǎn)子11、12的旋轉(zhuǎn)磁場相互耦合，而在上述移動(dòng)位置內(nèi)，旋轉(zhuǎn)磁場耦合斷開。按此方式，第二轉(zhuǎn)子12可選擇地由第一轉(zhuǎn)子11進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或不驅(qū)動(dòng)。初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15可以是一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)或別的電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)成非電的驅(qū)動(dòng)同樣是可能的。
為了實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行準(zhǔn)備，以便負(fù)載17快速起動(dòng)并隨即以預(yù)定的運(yùn)行轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)負(fù)載17，初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15在圖1實(shí)線所示的、雙轉(zhuǎn)子10的退耦位置接通，這個(gè)初級(jí)驅(qū)動(dòng)器把第一轉(zhuǎn)子11加速到一個(gè)大大超過負(fù)載17的運(yùn)行轉(zhuǎn)速或額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速，然后通過第二轉(zhuǎn)子12在其圖1虛線所示移動(dòng)位置內(nèi)的軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)轉(zhuǎn)子11、12的旋轉(zhuǎn)磁場的磁耦合。這就導(dǎo)致第二轉(zhuǎn)子12的異步快速加速，這時(shí)第一轉(zhuǎn)子11的轉(zhuǎn)速下降，因?yàn)樗哪芰勘怀槌?。過一定時(shí)間后，出現(xiàn)穩(wěn)定的工作點(diǎn)，在此工作點(diǎn)內(nèi)，負(fù)載17由初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15在額定轉(zhuǎn)速的情況下以額定力矩進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而且整個(gè)驅(qū)動(dòng)功率都由初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15施加。
在圖2至4的曲線圖中示出了驅(qū)動(dòng)裝置的系統(tǒng)特性。這里假定一個(gè)與轉(zhuǎn)速成平方的負(fù)載力矩，例如在驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、渦輪增壓器或葉輪泵時(shí)就是這種情況。在圖2的曲線圖中，示出了20秒時(shí)間與第一轉(zhuǎn)子11的角速度ω1和第二轉(zhuǎn)子12的角速度ω2的關(guān)系。到時(shí)間點(diǎn)t＝10秒時(shí)，通過第二轉(zhuǎn)子12的軸向移動(dòng)在轉(zhuǎn)子11、12之間實(shí)現(xiàn)磁耦合，并從這個(gè)時(shí)間點(diǎn)起，負(fù)載17加速。圖3分別用虛線畫出了初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15的轉(zhuǎn)矩MP和用實(shí)線畫出了負(fù)載17的轉(zhuǎn)矩ML以及由第一轉(zhuǎn)子11傳遞到第二轉(zhuǎn)子12上的轉(zhuǎn)矩Masy。圖4用虛線示出初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15的功率PP、負(fù)載17的功率消耗PL以及由第一轉(zhuǎn)子11傳遞到第二轉(zhuǎn)子12上的功率Pasy。從圖2曲線圖中可清楚看出，在時(shí)間點(diǎn)t＝10秒時(shí)，第一轉(zhuǎn)子11內(nèi)存儲(chǔ)的能量是怎樣轉(zhuǎn)換來加速與負(fù)載17連接的第二轉(zhuǎn)子12的。在圖3和4的曲線比較中，可看出轉(zhuǎn)矩的傳遞情況，由初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15只需施加運(yùn)行所需的功率，而又轉(zhuǎn)子10則提供快速加速用的大轉(zhuǎn)矩，亦即該雙轉(zhuǎn)子從第一轉(zhuǎn)子11的動(dòng)能中獲得它的功率。初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15消耗的功率不大于穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)所消耗的功率。所以，最大的電流消耗也不大于穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的電力消耗。在所示例子中，在第一次起動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置需要5～10秒來在第一轉(zhuǎn)子11內(nèi)存儲(chǔ)所需的能量。而在其他起動(dòng)時(shí)，這個(gè)時(shí)間則少2～3秒，因?yàn)榈谝晦D(zhuǎn)子11不再從停止?fàn)顟B(tài)快速加速。在第二轉(zhuǎn)子12接通后，負(fù)載17加速的時(shí)間約為0.3秒。
在圖5所示驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場的耦合和退耦不用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)子11的機(jī)械移動(dòng)，而且第二轉(zhuǎn)子12軸向不可移動(dòng)地固定在輸出軸16上。第二轉(zhuǎn)子12的鼠籠式繞組20只作了這樣的修改，第二短路環(huán)22離開轉(zhuǎn)子本體12的一個(gè)端面和單根鼠籠式棒23單獨(dú)地從轉(zhuǎn)子本體19凸出一些(圖6)。第二短路環(huán)22放在一個(gè)用導(dǎo)磁材料或永磁材料制成的環(huán)形支座上，簡稱磁環(huán)24(圖7)，該磁環(huán)保持旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)。磁環(huán)24被一個(gè)環(huán)形線圈25包圍，該環(huán)形線圈是這樣設(shè)計(jì)的，即在環(huán)形線圈25通電時(shí)，磁環(huán)24軸向移動(dòng)這樣遠(yuǎn)，使短路環(huán)22放到鼠籠式棒23的自由端上并使之短路。
不用鼠籠式繞組，第二轉(zhuǎn)子12也可支承一個(gè)多相的轉(zhuǎn)子繞組，在這種轉(zhuǎn)子繞組時(shí)，繞組相的一個(gè)相端相互連接，而繞組相的另一端則分別連接在一個(gè)位于轉(zhuǎn)子本體端面上的接觸面上。繞組相的數(shù)目與位于一個(gè)共同的分度圓上的接觸面的數(shù)目一致。在一個(gè)與圖5和7的磁環(huán)24相同的、可旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)的支座上，布置了一個(gè)與圖5和7的短路環(huán)22一致的接觸環(huán)。通過該支座的軸向移動(dòng)，該接觸環(huán)被放在該接觸面上，于是，轉(zhuǎn)子繞組短路，并由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子11、12的旋轉(zhuǎn)磁場的磁耦合。磁性比相當(dāng)于鼠籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)。
圖8所示的電驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例在第二轉(zhuǎn)子12的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了修改。第二轉(zhuǎn)子12具有一個(gè)多相的轉(zhuǎn)子繞組26，該轉(zhuǎn)子繞組按公知的方式嵌入轉(zhuǎn)子本體19的軸向槽中。在圖8的實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)成三相的，且每個(gè)繞組相的相端都連接在三個(gè)抗扭地裝在輸出軸16上的滑環(huán)27至29之一上。三個(gè)繞組相的其他相端則相互連接在一個(gè)中性點(diǎn)內(nèi)。在滑環(huán)27至29上，各裝一個(gè)固定的炭刷31至33，其上連接炭刷31至33的短路裝置30。在本實(shí)施例中，這種裝置30具有一塊機(jī)械操作的、電動(dòng)或氣動(dòng)的接觸板34，該接觸板可放在三根分別與一個(gè)炭刷31至33連接的觸針35至37上并由此在炭刷31至33之間形成短路。這樣，轉(zhuǎn)子繞組26產(chǎn)生短路并在兩個(gè)轉(zhuǎn)子11、12之間產(chǎn)生與鼠籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)相同的磁性比。當(dāng)接觸板34重新從觸針35、36、37抬起時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組26被隔離，于是消除了轉(zhuǎn)子11、12之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合。當(dāng)然，也象圖5所示實(shí)施例那樣，在這里由于第二轉(zhuǎn)子12內(nèi)的鐵損耗，在斷開轉(zhuǎn)子繞組26時(shí)也可傳遞很小的轉(zhuǎn)矩，但這樣小的轉(zhuǎn)矩可忽略不計(jì)。
在圖9所示的電驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例中，第二轉(zhuǎn)子12象在圖1時(shí)所述的那樣，也是設(shè)計(jì)成鼠籠式轉(zhuǎn)子，所以相同的零件仍沿用相同的附圖標(biāo)記。而第一轉(zhuǎn)子11則進(jìn)行了這樣的修改，磁場勵(lì)磁系統(tǒng)通過一個(gè)具有線圈41的爪極結(jié)構(gòu)40來實(shí)現(xiàn)。為了避免電刷磨損，固定設(shè)置了一個(gè)帶磁導(dǎo)環(huán)42的環(huán)形線圈41，而且爪極43與轉(zhuǎn)子11抗扭連接。通過線圈41通直流電流，建立轉(zhuǎn)子11和12的旋轉(zhuǎn)磁場耦合。在取消環(huán)形線圈41的通電時(shí)，第一轉(zhuǎn)子11通過第二轉(zhuǎn)子12自由旋轉(zhuǎn)離去。
當(dāng)然，第一轉(zhuǎn)子11可設(shè)計(jì)成具有轉(zhuǎn)子繞組和滑環(huán)的常規(guī)滑環(huán)轉(zhuǎn)子。但這樣勢必忍受帶磨損的炭刷。象在爪極結(jié)構(gòu)40那樣，這里也可方便地通過接通直流電流來建立轉(zhuǎn)子11、12之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合，該直流電流通過滑環(huán)加到轉(zhuǎn)子繞組上。
圖10所示電驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例與圖1所示驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例的區(qū)別在于，雙轉(zhuǎn)子10設(shè)計(jì)成軸向磁通結(jié)構(gòu)，而且每個(gè)轉(zhuǎn)子11、12都設(shè)計(jì)成盤式轉(zhuǎn)子。第二轉(zhuǎn)子12又是保持軸向可移動(dòng)并通過第二轉(zhuǎn)子12的移動(dòng)進(jìn)入圖10虛線所示的移動(dòng)位置，在這個(gè)位置內(nèi)，轉(zhuǎn)子11、12之間保留軸向氣隙13’，并建立轉(zhuǎn)子11、12之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合。轉(zhuǎn)子本體19’呈環(huán)形狀并可例如通過帶鋼卷繞成疊片結(jié)構(gòu)。鼠籠式繞組20’的鼠籠式棒23’徑向定位并在包圍轉(zhuǎn)子本體19’的外短路環(huán)21’的外端上和在內(nèi)短路環(huán)22’的內(nèi)端上分別進(jìn)行電連接。
在圖11所示電驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例中，取消了第一轉(zhuǎn)子11的初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15的驅(qū)動(dòng)軸14，并把第一轉(zhuǎn)子11設(shè)計(jì)成同步電動(dòng)機(jī)15’的轉(zhuǎn)子。圖11示意示出的同步電動(dòng)機(jī)15’的定子45按公知的方式具有一個(gè)空心圓柱形或環(huán)形的疊片定子本體46，這個(gè)定子本體支承一個(gè)多相的、最好三相的定子繞組47。具有一根轉(zhuǎn)子軸111的、支承在一個(gè)軸承44內(nèi)的、罩形第一轉(zhuǎn)子11在其面向轉(zhuǎn)子本體46的外側(cè)有一個(gè)由多個(gè)按相同圓周角相互錯(cuò)開布置的永久磁鐵48組成的永久磁鐵系統(tǒng)，所以轉(zhuǎn)子11在其外側(cè)為同步電動(dòng)機(jī)15的功能配有永久磁鐵48并在其內(nèi)側(cè)為仍設(shè)計(jì)成短路轉(zhuǎn)子的第二轉(zhuǎn)子12的異步功能配有永久磁鐵18。在脫離負(fù)載17的情況下(圖11中轉(zhuǎn)子12的實(shí)線位置)，第一轉(zhuǎn)子11的起動(dòng)象同步電動(dòng)機(jī)時(shí)那樣進(jìn)行。在兩個(gè)轉(zhuǎn)子11、12的磁耦合通過第二轉(zhuǎn)子12在圖11箭頭方向內(nèi)的移動(dòng)建立后，發(fā)生前述的情況。
圖12和13所示的電驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)施例—象圖10所示實(shí)施例那樣—設(shè)計(jì)成軸向磁通結(jié)構(gòu)。但轉(zhuǎn)子11、12之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合或退耦在這里不是以機(jī)械的方式通過轉(zhuǎn)子11、12之一的移動(dòng)，而是以電的方式來實(shí)現(xiàn)的。第一轉(zhuǎn)子11設(shè)計(jì)成平面極盤50，該極盤具有若干由布置在一個(gè)支承圓盤53的圓盤面上的、用非磁性材料制成的、導(dǎo)磁的面積形極段51、52。從圖13可清楚看出，三個(gè)按相同旋轉(zhuǎn)角相互錯(cuò)開布置的極段51或52分別相互導(dǎo)磁連接，即極段51通過一個(gè)內(nèi)環(huán)54和極段52通過一個(gè)外環(huán)55連接。在保留一個(gè)軸向氣隙13’的情況下，平面極盤50對(duì)應(yīng)布置一個(gè)具有一個(gè)中心的整體磁導(dǎo)棒57的固定的罐形磁導(dǎo)軛鐵56。在磁導(dǎo)棒57和磁導(dǎo)軛鐵56的罐壁之間的空腔內(nèi)繞入一個(gè)環(huán)形線圈58。環(huán)形線圈58通過一個(gè)開關(guān)59連接在一個(gè)直流電壓源60上。
第二轉(zhuǎn)子12做成與圖10的第二轉(zhuǎn)子12相同，所以參看該圖的說明即可。圖10和12的相同的零件用相同的附圖標(biāo)記表示。在開關(guān)59接通時(shí)，環(huán)形線圈58激勵(lì)并在轉(zhuǎn)子11、12之間建立旋轉(zhuǎn)磁場耦合。在開關(guān)59斷開時(shí)，環(huán)形線圈58去激勵(lì)并消除旋轉(zhuǎn)磁場耦合，于是第一轉(zhuǎn)子11脫離負(fù)載17，并由初級(jí)驅(qū)動(dòng)器15加速到一個(gè)超過額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速。隨著開關(guān)59的接通并由此以電方式實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子11、12的旋轉(zhuǎn)磁場耦合，就會(huì)出現(xiàn)上述的情況。
本發(fā)明不局限于上述的單個(gè)實(shí)施例。例如轉(zhuǎn)子11和轉(zhuǎn)子12的單個(gè)實(shí)施方式可按不同的方式相互組合，而且第一轉(zhuǎn)子11和第二轉(zhuǎn)子12也可相互交換布置。
權(quán)利要求
1.電驅(qū)動(dòng)裝置，具有一個(gè)雙轉(zhuǎn)子(10)，這個(gè)雙轉(zhuǎn)子由一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的第一轉(zhuǎn)子(11)和一個(gè)由該第一轉(zhuǎn)子(11)驅(qū)動(dòng)的、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的第二轉(zhuǎn)子(12)組成，這兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間有一個(gè)氣隙(13)并通過它們的旋轉(zhuǎn)磁場相互耦合，其特征為，旋轉(zhuǎn)磁場的耦合是可控的并這樣進(jìn)行控制，即只有在第一轉(zhuǎn)子(11)加速到一個(gè)超過第二轉(zhuǎn)子的額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速時(shí)才建立耦合。
2.按權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，兩個(gè)轉(zhuǎn)子(11、12)相互同心布置，且旋轉(zhuǎn)磁場耦合的控制可用機(jī)械或電方式來進(jìn)行。
3.按權(quán)利要求2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)支承一個(gè)磁場激勵(lì)系統(tǒng)，而另一個(gè)轉(zhuǎn)子(12)則支承一個(gè)鼠籠式繞組(20)，且一個(gè)轉(zhuǎn)子(12)可相對(duì)于另一轉(zhuǎn)子(11)進(jìn)行軸向移動(dòng)。
4.按權(quán)利要求2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)支承一個(gè)磁場激勵(lì)系統(tǒng)，另一轉(zhuǎn)子(12)支承一個(gè)鼠籠式繞組(20)，后者具有鼠籠式棒(23)和兩個(gè)在端面上相互電連接鼠籠式棒(23)的短路環(huán)(21、22)，且一個(gè)短路環(huán)(22)布置在一個(gè)可軸向移動(dòng)的支座(24)上并通過軸向移動(dòng)可放到鼠籠式棒(23)的自由前端上。
5.按權(quán)利要求2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)支承一個(gè)磁場激勵(lì)系統(tǒng)，而另一個(gè)轉(zhuǎn)子(12)則支承一個(gè)多相的轉(zhuǎn)子繞組(26)，其繞組相在一個(gè)相端上相互連接并在另一個(gè)相端上分別連接在一個(gè)滑環(huán)(27～29)上，且設(shè)置用于滑環(huán)(27～29)短路的裝置。
6.按權(quán)利要求2的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)支承一個(gè)磁場激勵(lì)系統(tǒng)，而另一個(gè)轉(zhuǎn)子(12)則支承一個(gè)多相的轉(zhuǎn)子繞組(26)，其一個(gè)繞組端相互連接，而其另一繞組端則分別連接在一個(gè)設(shè)置在一個(gè)分圓上的接觸面上，且軸向移動(dòng)的接觸環(huán)可放到接觸面上。
7.按權(quán)利要求3～6任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，該磁場激勵(lì)系統(tǒng)具有永久磁鐵(18)或一個(gè)勵(lì)磁線圈，該勵(lì)磁線圈通過滑環(huán)(27～29)可連接在直流電壓源上。
8.按權(quán)利要求3至6任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，該磁場激勵(lì)系統(tǒng)具有一個(gè)與轉(zhuǎn)子(11)一起旋轉(zhuǎn)的爪極裝置(40)和一個(gè)帶磁導(dǎo)環(huán)(42)的固定環(huán)形線圈(41)。
9.按權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，兩個(gè)轉(zhuǎn)子(11、12)設(shè)計(jì)成其間具有一個(gè)軸向氣隙(13’)的盤形轉(zhuǎn)子，且轉(zhuǎn)子(11、12)之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合的控制可用機(jī)械的或電的方式來進(jìn)行。
10.按權(quán)利要求9的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)支承一個(gè)永久磁鐵系統(tǒng)，而另一個(gè)轉(zhuǎn)子(12)則支承一個(gè)鼠籠式繞組(20’)，且一個(gè)轉(zhuǎn)子(12)可相對(duì)于另一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)進(jìn)行軸向移動(dòng)。
11.按權(quán)利要求9的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，一個(gè)轉(zhuǎn)子(11)設(shè)計(jì)成平面極盤(50)，具有扇形布置的磁導(dǎo)極段(51、52)，而另一轉(zhuǎn)子(12)則支承一個(gè)鼠籠式繞組(20’)；平面極盤(50)在留有一個(gè)軸向氣隙的情況下，對(duì)應(yīng)一個(gè)具有中心磁導(dǎo)棒(57)的固定的罐形磁導(dǎo)軛鐵(56)；在磁導(dǎo)軛鐵(56)中嵌入一個(gè)環(huán)形線圈(58)；設(shè)置有開關(guān)裝置(59)來把環(huán)形線圈(58)連接到一個(gè)直流電壓源(60)上。
12.按權(quán)利要求1至11任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，第一轉(zhuǎn)子(11)連接在一個(gè)初級(jí)驅(qū)動(dòng)器(15)上。
13.按權(quán)利要求12的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，初級(jí)驅(qū)動(dòng)器(15)是一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)或別的電動(dòng)機(jī)或非電的馬達(dá)。
14.按權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，第一轉(zhuǎn)子(11)為一種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。
15.按權(quán)利要求14的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征為，該電動(dòng)機(jī)為一同步電動(dòng)機(jī)，其第一轉(zhuǎn)子(11)在其外側(cè)上支承一個(gè)永久磁鐵系統(tǒng)(48)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種具有一個(gè)雙轉(zhuǎn)子(10)的電驅(qū)動(dòng)裝置，該雙轉(zhuǎn)子由一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)子(11)和一個(gè)由第一轉(zhuǎn)子(11)驅(qū)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)子(12)組成，這兩個(gè)轉(zhuǎn)子通過它們的旋轉(zhuǎn)磁場磁場相互耦合。為了在只按額定運(yùn)行設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)到短的起動(dòng)時(shí)間，轉(zhuǎn)子(11，12)之間的旋轉(zhuǎn)磁場耦合設(shè)計(jì)成可控的并可這樣進(jìn)行控制，即只有在第一轉(zhuǎn)子(11)加速到一個(gè)超過第二轉(zhuǎn)子第二轉(zhuǎn)子(12)的額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速時(shí)才進(jìn)行旋轉(zhuǎn)磁場耦合。
文檔編號(hào)H02K49/10GK1551463SQ200410044569
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者E·尼普, E 尼普 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司