一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器

摘要

本发明公开的一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器，包括变速器外壳和设置在变速器外壳内的输入主轴、离合器模块、制动器模块、行星轮系模块、输出轴，输入主轴将离合器模块、制动器模块和行星轮系模块依次串接，输出轴与行星轮系模块连接，其在通电状态下，离合器模块工作，制动器模块处于松开状态，输入主轴通过行星轮系模块驱动输出轴实现等速输出；在失电状态下，离合器模块不工作，制动器处于制动状态，输入主轴通过行星轮系模块驱动输出轴实现变速输出。本发明的变速器在变速过程中不需要给离合器模块与制动器模块通电，因此离合器模块和制动器模块在长时间工作过程中不发热，也不消耗电能，符合环保节能要求，具有长期使用安全可靠的优点。

权利要求

1.一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器，包括变速器外壳和设置在所述变速器外壳内的输入主轴、离合器模块、制动器模块、行星轮系模块、输出轴，所述输入主轴将所述离合器模块、制动器模块和行星轮系模块依次串接，所述输出轴与所述行星轮系模块连接，其特征在于，在通电状态下，离合器模块工作，制动器模块处于松开状态，输入主轴通过行星轮系模块驱动输出轴实现等速输出；在失电状态下，离合器模块不工作，制动器处于制动状态，输入主轴通过行星轮系模块驱动输出轴实现变速输出；

所述离合器模块包括离合器定子和离合器转子，所述离合器定子固定在所述变速器外壳上，所述离合器转子通过键连接于所述输入主轴上且位于所述输入主轴与所述离合器定子之间，在所述离合器转子的内端面上配置有摩擦盘；所述制动器模块包括制动器、摩擦片连接座和衔铁，所述制动器固定在所述变速器外壳内，所述摩擦片连接座具有轴套部分和法兰部分，法兰部分位于轴套部分的输入端，摩擦片连接座的轴套部分套装在所述输入主轴上，所述衔铁通过弹簧片安装在所述摩擦片连接座的法兰部分上且与所述摩擦盘相对，所述制动器将所述摩擦片连接座抱紧或松开；所述行星轮系模块包括太阳轮、若干行星轮、行星轮架、输入齿圈和输出齿圈，所述输入齿圈和输出齿圈同轴轴设于所述变速器外壳内，在所述输出齿圈上设置与输入主轴同轴的输出轴，所述太阳轮键设在所述输入主轴上，所述行星轮架轴设于所述输入主轴上，太阳轮通过若干行星轮驱动所述行星轮架，所述行星轮与所述输入齿圈和输出齿圈的内齿啮合，所述输入齿圈与所述摩擦片连接座的轴套部分输出端之间键连接；所述输入齿圈的内齿齿数少于输出齿圈的内齿齿数。

2.如权利要求1所述的节能环保型行星轮式两级电磁变速器，其特征在于，所述输入齿圈的内齿齿数少于输出齿圈内齿齿数3个齿。

说明书

一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器

技术领域

[0001] 本发明涉及行星轮式两级电磁变速器，具体地说是一种基于行星轮减速器基础之上，通过电磁和制动机构实现输出两级切换输出的变速器，属于机电传动装置领域。

背景技术

[0002] 在各种机械装置中，电机配减速器的转速输出不能满足机器正常运行的实际需求，变速器是一种常用的机械装置；目前常用的行星轮变速器包括太阳轮、行星架、行星轮，通过机械的滑移齿轮达到变速的目的，则操控比较复杂。在某些小型设备中，机械自重会极大的增加机器的运行负载，这样的设备对机械零部件的尺寸及其重量有非常严格的控制要求，现有的变速器已不能满足这些需求。

[0003] 目前，在直拉式硅单晶炉中使用的变速箱，为了实现输入与输出之间的大变速比的需求，客户一般要求两级变速，采用图1所示的结构，使用两台伺服电机10、20，其中一台伺服电机10通过联轴器30与行星齿轮减速器装置40的输入端连接，行星齿轮减速器装置40的输出端通过离合器50与输出大齿轮60联接，输出大齿轮60与输出端80连接；另一台伺服电机20通过联轴器70与输出小齿轮90联接，输出小齿轮80与输出大齿轮60啮合。
其依靠两台伺服电机10、20和离合器来实现输入与输出之间的快速和慢速两级变速。该变速箱成本较高，故障率也较高。

[0004] 中国专利公开号CN101349337公开的行星轮式两级电磁变速器，包括动力输入部分、电磁切换部分和弹簧复位部分。通过动摩擦片切换将输入轴的动力分别传递到一级行星架或一级太阳轮,来实现变速器输出的高、低转速两级调节。动摩擦片可沿输入轴上的导向键轴向滑动,其驱动力为电磁吸力和复位弹簧力,电磁线圈通电后,动摩擦片切换动力传递至一级行星架,动力输出轴为高转速级输出;电磁线圈断电后,复位弹簧驱动动摩擦片切换动力传递至太阳轮盘,动力输出轴为低转速级输出。该专利的行星轮式两级电磁变速器工作在高转速输出状态时，电磁线圈通电，即这类电磁变速器需要通电才能实现长期的变速工作状态，故电磁线圈容易发热，因此需要在电磁变速器的外壳上考虑散热结构设计，造成成本偏高。而且这类电磁变速器也不节能。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对现有行星轮式两级电磁变速器所存在的问题而提供一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器，该节能环保型行星轮式两级电磁变速在通电状态下实现等速输出，而在失电长期工作状态下，实现变速，具有长期使用安全可靠的优点。

[0006] 本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器，包括变速器外壳和设置在所述变速器外壳内的输入主轴、离合器模块、制动器模块、行星轮系模块、输出轴，所述输入主轴将所述离合器模块、制动器模块和行星轮系模块依次串接，所述输出轴与所述行星轮系模块连接，其特征在于，在通电状态下，离合器模块工作，制动器模块处于松开状态，输入主轴通过行星轮系模块驱动输出轴实现等速输出；在失电状态下，离合器模块不工作，制动器处于制动状态，输入主轴通过行星轮系模块驱动输出轴实现变速输出。

[0008] 在本发明的一个优选实施例中，所述离合器模块包括离合器定子和离合器转子，所述离合器定子固定在所述变速器外壳上，所述离合器转子通过键连接于所述输入主轴上且位于所述输入主轴与所述离合器定子之间，在所述离合器转子的内端面上配置有摩擦盘；

[0009] 所述制动器模块包括制动器、摩擦片连接座和衔铁，所述制动器固定在所述变速器外壳内，所述摩擦片连接座具有轴套部分和法兰部分，法兰部分位于轴套部分的输入端，摩擦片连接座的轴套部分套装在所述输入主轴上，所述衔铁通过弹簧片安装在所述摩擦片连接座的法兰部分上且与所述摩擦盘相对，所述制动器将所述摩擦片连接座抱紧或松开；

[0010] 所述行星轮系模块包括太阳轮、若干行星轮、行星轮架、输入齿圈和输出齿圈，所述输入齿圈和输出齿圈同轴轴设于所述变速器外壳内，在所述输出齿圈上设置与输入主轴同轴的输出轴，所述太阳轮键设在所述输入主轴上，所述行星轮架轴设于所述输入主轴上，太阳轮通过若干行星轮驱动所述行星轮架，所述行星轮架与所述输入齿圈和输出齿圈的内齿啮合，所述输入齿圈与所述摩擦片连接座的轴套部分输出端之间键连接；所述输入齿圈的内齿齿数少于输出齿圈的内齿齿数。

[0011] 在本发明的一个优选实施例中，所述输出齿圈的内齿齿数少于输出齿圈内齿齿数3个齿。

[0012] 由于采用了上述技术方案，本发明当离合器模块与制动器模块同时处于通电状态时，实现等速输出；而当离合器模块与制动器模块同时处于断电状态时，实现变速输出。由于本发明是在离合器模块与制动器模块同时处于断电状态时，实现变速输出，故本发明的变速器在变速过程中不需要给离合器模块与制动器模块通电，因此离合器模块和制动器模块在长时间工作过程中不发热，也不消耗电能，符合环保节能要求，具有长期使用安全可靠的优点。

附图说明

[0013] 图1为直拉式硅单晶炉中使用的现有变速箱原理示意图。

[0014] 图2为本发明节能环保型行星轮式两级电磁变速器处于等速变速状态的结构示意图。

[0015] 图3为本发明节能环保型行星轮式两级电磁变速器处于减速变速状态的结构示意图。

具体实施方式

[0016] 以下结合附图和具体实施方式来进一步描述本发明。

[0017] 参见图2和图3，图中给出一种节能环保型行星轮式两级电磁变速器，包括变速器外壳100和设置在变速器外壳100内的输入主轴200和离合器模块300、制动器模块400和行星轮系模块500。输入主轴200由输入端向输出端依次将离合器模块300、制动器模块400和行星轮系模块500串接。

[0018] 离合器模块300包括离合器定子310和离合器转子320，离合器定子310固定在变速器外壳100内，离合器转子320通过键连接于输入主轴200上且位于输入主轴200与离合器定子310之间，在离合器转子320的内端面上配置有摩擦盘330。在离合器定子310上设置有离合器线圈311，离合器线圈311的引出线引出变速器外壳100。

[0019] 制动器模块400包括制动器410、摩擦片连接座420和衔铁430，制动器410固定在变速器外壳100内，制动器410内的制动器线圈411的引出线引出变速器外壳100。摩擦片连接座420具有轴套部分421和法兰部分422，法兰部分422位于轴套部分421的输入端，摩擦片连接座420的轴套部分421套装在输入主轴200上，在制动器410不通电时，制动器410抱紧摩擦片连接座420，而制动器410通电时，制动器410松开摩擦片连接座420。衔铁
430通过弹簧片440安装在摩擦片连接座420的法兰部分422上且与摩擦盘330相对。

[0020] 行星轮系模块500包括太阳轮510、若干行星轮520、行星轮架530、输入齿圈540和输出齿圈550，输入齿圈540和输出齿圈550同轴轴设于所变速器外壳100内，在输出齿圈550上设置与输入主轴200同轴的输出轴600。太阳轮510键设在输入主轴200上，行星轮架530轴设于输入主轴200上，太阳轮510通过若干行星轮520驱动行星轮架530，行星轮架530与输入齿圈540和输出齿圈550的内齿啮合，输入齿圈540与摩擦片连接座420的轴套部分421输出端之间键连接；输入齿圈540的内齿齿数少于输出齿圈550的内齿齿数3个齿，例如输入齿圈540的内齿齿数为60个齿，输出齿圈540的内齿齿数为63个齿。

[0021] 本发明节能环保型行星轮式两级电磁变速器工作原理是：当需要长时间减速运行时，离合器线圈311和制动器线圈411均处于断电状态，这时离合器模块300不工作，衔铁430在弹簧片440作用下处于贴在摩擦片连接座420的法兰部分422端面状态，同时制动器
410处于制动状态，将摩擦片连接座420抱紧，由于输入齿圈540与摩擦片连接座420的轴套部分421输出端之间键连接，因此此时输入齿圈540被锁死不转动。

[0022] 伺服电机驱动输入主轴200转动时，离合器转子320与输入主轴200同步旋转，而摩擦片连接座420和衔铁430不随输入主轴200转动，输入齿圈540被锁死也不转动。

[0023] 输入主轴200驱动太阳轮510主动，太阳轮510通过若干行星轮520驱动行星轮架530转动，而行星轮架530又驱动输出齿圈550转动，由于输入齿圈540的内齿齿数少于输出齿圈550的内齿齿数3个齿，而这时输入齿圈540相对于行星轮架530是被锁死的，故行星轮架530只驱动输出齿圈550减速输出，故可在输出轴600上得到减速输出，配合太阳轮510、若干行星轮520、行星轮架530、输入齿圈540和输出齿圈550的齿数设计，输入主轴200与输出轴600之间的转速比为1:0.81。

[0024] 当需要等速输出时，离合器线圈311和制动器线圈411均处于通电状态，这时离合器模块300工作，制动器410处于松开状态，离合器线圈311所产生的电磁力会将衔铁430在克服弹簧片440的阻力后吸附在离合器转子320的摩擦盘330，伺服电机驱动输入主轴200转动时，离合器转子320、摩擦片连接座420和衔铁430与输入主轴200同步旋转，由于输入齿圈540与摩擦片连接座420的轴套部分421输出端之间是键连接的，因此输入齿圈
540会跟随摩擦片连接座420同步转动。由于输入齿圈540的内齿齿数少于输出齿圈550的内齿齿数3个齿，输入主轴200驱动太阳轮510转动时，太阳轮510通过若干行星轮520是无法驱动行星轮架530转动，因此输入主轴200通过离合器转子320、衔铁430、摩擦片连接座420、输入齿圈540、行星轮架530带动输出齿圈550同步等速转动，输入主轴200与输出轴600之间的转速比为1:1。

[0025] 当需要恢复到减速输出时，关闭离合器线圈311和制动器线圈411的电源即可。