永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，將永磁同步電機(jī)與電磁直驅(qū)變速器高度集成為一體，縮短動(dòng)力傳遞距離，提高動(dòng)力傳遞效率；利用永磁同步電機(jī)工作高效、高控制精度、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，集成后系統(tǒng)的可靠性和控制精度也得以保證；電磁直驅(qū)變速器可以提高換擋效率和換擋控制精度，集成后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊型更好，控制更加精準(zhǔn)，對(duì)于今后智能汽車研究與控制具有較大的幫助。本發(fā)明適用于汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域時(shí)，能夠有效增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程，為汽車的安全形勢(shì)和高效運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)明投入實(shí)際生產(chǎn)將提高汽車的能源利用率，節(jié)約能耗，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說(shuō)明】
永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]能源短缺、環(huán)境惡化等日益突出的全球性問(wèn)題已經(jīng)受到世界各國(guó)的關(guān)注和重視， 這也給汽車產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。眼下，各國(guó)政府和汽車企業(yè)都在尋求新的發(fā)展戰(zhàn)略，以應(yīng)對(duì)當(dāng)前面臨的問(wèn)題。電動(dòng)汽車以電能作為驅(qū)動(dòng)能源，能夠有效降低污染物排放， 因此各方都在關(guān)注和研究，具有高效節(jié)能特性的電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的研究也成為研究的熱點(diǎn)。本專利旨在發(fā)明永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，將永磁同步電機(jī)與電磁直驅(qū)式變速器集成為一體，最大程度上縮短動(dòng)力傳輸距離，采用電磁直驅(qū)式變速器替代傳統(tǒng)變速器換擋裝置以提高換擋效率，同時(shí)集成后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，控制精度高，可以減小汽車的質(zhì)量與體積，為汽車的整體設(shè)計(jì)與優(yōu)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
[0003]目前已有的電機(jī)與變速器集成的研究中，大部分處理方法是用同一根中作為電機(jī)軸和變速器的動(dòng)力輸入軸，仍然采用傳統(tǒng)的換擋機(jī)構(gòu)應(yīng)用于變速器上。雖然能夠節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高動(dòng)力傳輸效率，但集成程度尚有提高的空間。
[0004]本專利發(fā)明的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，將永磁同步電機(jī)與電磁直驅(qū)變速器高度集成為一體，電機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速器換擋后再進(jìn)行輸出，縮短動(dòng)力傳遞距離，提高動(dòng)力傳遞效率。利用永磁同步電機(jī)工作高效、高控制精度、工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，集成后系統(tǒng)的可靠性和控制精度也得以保證。電磁直驅(qū)變速器可以提高換擋效率和換擋控制精度，集成后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊型更好，工作效率更高，控制更加精準(zhǔn)，對(duì)于今后智能汽車研究與控制具有較大的幫助。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本專利發(fā)明的永磁直流電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，其目的在于將應(yīng)用了直驅(qū)技術(shù)的自動(dòng)變速器和永磁直流電機(jī)高度集成，變速器采用電磁直驅(qū)裝置取代傳統(tǒng)的選換擋結(jié)構(gòu)，換擋效率和精度都將得到提高，并有效減小變速器的結(jié)構(gòu)尺寸，減輕動(dòng)力系統(tǒng)的質(zhì)量與體積；電機(jī)輸出后的動(dòng)力經(jīng)過(guò)變速器換擋之后輸出，縮短動(dòng)力傳遞路線，提高動(dòng)力傳遞效率的同時(shí)也使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊型更好;永磁同步電機(jī)控制精度高，工作平穩(wěn)性好，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，有助于集成后的系統(tǒng)平穩(wěn)高效工作。將專利發(fā)明的系統(tǒng)應(yīng)用于電動(dòng)汽車，可以節(jié)約能源，降低能耗，為今后汽車集成化和一體化的研究奠定基礎(chǔ)。
[0006]永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，包括:殼體、第一傳動(dòng)軸、永磁同步電機(jī)、第一隔磁環(huán)、電磁直驅(qū)變速器、第二傳動(dòng)軸、常嚙合齒輪副和動(dòng)力輸出軸;所述永磁同步電機(jī)包括定子繞組、定子鐵芯、永磁體和轉(zhuǎn)子鐵芯;所述電磁直驅(qū)變速器包括一擋嚙合齒輪副、第二隔磁環(huán)、花鍵轂、接合套、電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子、電磁直線執(zhí)行器定子、第三隔磁環(huán)和二擋嚙合齒輪副。其特征在于:所述永磁同步電機(jī)為永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī);所述定子繞組、定子鐵芯、第一隔磁環(huán)、第二隔磁環(huán)、電磁直線執(zhí)行器定子和第三隔磁環(huán)固定在殼體上;所述轉(zhuǎn)子鐵芯、花鍵轂固定在第一傳動(dòng)軸上;所述永磁體貼合在轉(zhuǎn)子鐵芯上;所述一擋嚙合齒輪副和二擋嚙合齒輪副空套在第一傳動(dòng)軸上，且固定于第二傳動(dòng)軸上;所述常嚙合齒輪副同時(shí)固定于第二傳動(dòng)軸和動(dòng)力輸出軸上;所述接合套僅有沿第一傳動(dòng)軸軸線方向自由度，且與花鍵轂相連，且接合套上空套有電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子；共同驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸的永磁同步電機(jī)和電磁直驅(qū)變速器集成于殼體中，所述永磁同步電機(jī)和電磁直驅(qū)變速器之間設(shè)有防止電磁干擾的第一隔磁環(huán);所述電磁直線執(zhí)行器定子兩邊設(shè)有防止漏磁的第二隔磁環(huán)和第三隔磁環(huán)。
[0007]所述永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁直驅(qū)變速器不包含換擋撥叉、換擋撥叉軸、換擋撥指和換擋軸等選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是通過(guò)電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動(dòng)接合套完成自動(dòng)換擋。
[0008]所述永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子為動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)。
[0009]所述永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器動(dòng)力集成系統(tǒng)，其特征在于:所述定子繞組和電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子與電源之間采用無(wú)線電力傳輸技術(shù)。
[0010]本專利發(fā)明的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)把永磁同步電機(jī)與電磁直驅(qū)變速器集成起來(lái)，縮短動(dòng)力傳遞距離，具有結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)力傳遞效率高等優(yōu)點(diǎn);永磁同步電機(jī)具有良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性，并且控制精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)，運(yùn)用在集成后的系統(tǒng)中有利于一體化控制，使系統(tǒng)能夠平穩(wěn)工作;采用電磁直驅(qū)式變速器對(duì)電機(jī)輸出的動(dòng)力進(jìn)行減速增扭，由電磁直線執(zhí)行器直接控制換擋，取代了傳統(tǒng)的選換擋機(jī)構(gòu)，縮小整體尺寸，提高了換擋效率;永磁同步電機(jī)和電磁直驅(qū)變速器的電路均采用“電一磁一力”原理，通過(guò)控制電流就可以控制運(yùn)動(dòng)和換擋，響應(yīng)時(shí)間短，控制精度高。
[0011]本專利發(fā)明的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)適用于汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域時(shí)，能夠有效增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程， 為汽車的安全形勢(shì)和高效運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)明投入實(shí)際生產(chǎn)將提高汽車的能源利用率，節(jié)約能耗，帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益?！靖綀D說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)與雙速自動(dòng)變速器高度集成動(dòng)力系統(tǒng)。【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明提出的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，包括:殼體1、第一傳動(dòng)軸2、永磁同步電機(jī)3、第一隔磁環(huán)4、電磁直驅(qū)變速器5、第二傳動(dòng)軸6、常嚙合齒輪副7和動(dòng)力輸出軸8;永磁同步電機(jī)3包括定子繞組31、定子鐵芯32、永磁體33和轉(zhuǎn)子鐵芯34;電磁直驅(qū)變速器5包括一擋嚙合齒輪副51、第二隔磁環(huán)52、花鍵轂53、接合套54、 電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子55、電磁直線執(zhí)行器定子56、第三隔磁環(huán)57和二擋嗤合齒輪副58。其特征在于:永磁同步電機(jī)3為永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī);定子繞組31、定子鐵芯32、第一隔磁環(huán)4、第二隔磁環(huán)52、電磁直線執(zhí)行器定子56和第三隔磁環(huán)57固定在殼體1上;轉(zhuǎn)子鐵芯34、花鍵轂53 固定在第一傳動(dòng)軸2上;永磁體33貼合在轉(zhuǎn)子鐵芯34上;一擋嚙合齒輪副51和二擋嚙合齒輪副58空套在第一傳動(dòng)軸2上，且固定于第二傳動(dòng)軸6上;常嚙合齒輪副7同時(shí)固定于第二傳動(dòng)軸6和動(dòng)力輸出軸8上;接合套54僅有沿第一傳動(dòng)軸軸線方向自由度，且與花鍵轂53相連，且接合套54上空套有電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子55;共同驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸2的永磁同步電機(jī)3和電磁直驅(qū)變速器5集成于殼體1中，永磁同步電機(jī)3和電磁直驅(qū)變速器5之間設(shè)有防止電磁干擾的第一隔磁環(huán)4;電磁直線執(zhí)行器定子56 兩邊設(shè)有防止漏磁的第二隔磁環(huán)52和第三隔磁環(huán)57。[〇〇15]本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案是:電磁直驅(qū)變速器5不包含換擋撥叉、換擋撥叉軸、換擋撥指和換擋軸等選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是通過(guò)電磁直線執(zhí)行器55直接驅(qū)動(dòng)接合套54完成自動(dòng)換擋。[0〇16]電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子55為動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)。
[0017]定子繞組31和電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子55與電源之間采用無(wú)線電力傳輸技術(shù)。
[0018]本發(fā)明的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，如圖1所示，定子繞組31和定子鐵芯32利用“電一磁一力”原理使轉(zhuǎn)子鐵芯34產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，帶動(dòng)第一傳動(dòng)軸2 旋轉(zhuǎn)；電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子55利用“電一磁一力”原理與電磁直線執(zhí)行器定子56相互作用， 產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)接合套54沿第一傳動(dòng)軸2軸線方向運(yùn)動(dòng)，完成換擋;接合套54位于中間位置時(shí)為空擋，與一擋嗤合齒輪副51和二擋嗤合齒輪副58嗤合時(shí)分別為一擋和二擋； 當(dāng)電磁直驅(qū)變速器5處于掛擋狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力依次通過(guò)第二傳動(dòng)軸6、常嚙合齒輪副7,由動(dòng)力輸出軸8輸出。在永磁同步電機(jī)3與電磁直驅(qū)變速器5之間設(shè)有第一隔磁環(huán)4,用于避免電磁干擾;在電磁直線執(zhí)行器定子56兩側(cè)設(shè)有第二隔磁環(huán)52和第三隔磁環(huán)57，防止漏磁。永磁同步電機(jī)3和電磁直驅(qū)變速器5電路均由“電一磁一力”原理提供電流，控制系統(tǒng)工作的實(shí)質(zhì)即為控制裝置內(nèi)部的電流，使控制更加精準(zhǔn)高效;運(yùn)用于純電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域時(shí)，能夠有效增加車輛的續(xù)航里程，提高車輛行駛安全性，為智能汽車的高效運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。[〇〇19]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，包括:殼體(1)、第一傳動(dòng)軸 (2)、永磁同步電機(jī)(3)、第一隔磁環(huán)(4)、電磁直驅(qū)變速器(5)、第二傳動(dòng)軸(6)、常嚙合齒輪 副(7)和動(dòng)力輸出軸(8);所述永磁同步電機(jī)(3)包括定子繞組(31)、定子鐵芯(32)、永磁體 (33)和轉(zhuǎn)子鐵芯(34);所述電磁直驅(qū)變速器(5)包括一擋嚙合齒輪副(51)、第二隔磁環(huán) (52)、花鍵轂(53)、接合套(54)、電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子(55)、電磁直線執(zhí)行器定子(56)、第三 隔磁環(huán)(57)和二擋嚙合齒輪副(58);其特征在于:所述永磁同步電機(jī)(3)為永磁無(wú)刷直流電 動(dòng)機(jī);所述定子繞組(31)、定子鐵芯(32)、第一隔磁環(huán)(4)、第二隔磁環(huán)(52)、電磁直線執(zhí)行 器定子(56)和第三隔磁環(huán)(57)固定在殼體(1)上;所述轉(zhuǎn)子鐵芯(34)、花鍵轂(53)固定在第 一傳動(dòng)軸(2)上;所述永磁體(33)貼合在轉(zhuǎn)子鐵芯(34)上;所述一擋嗤合齒輪副(51)和二擋 嚙合齒輪副(58)空套在第一傳動(dòng)軸(2)上，且固定于第二傳動(dòng)軸(6)上;所述常嚙合齒輪副 (7)同時(shí)固定于第二傳動(dòng)軸(6)和動(dòng)力輸出軸(8)上;所述接合套(54)僅有沿第一傳動(dòng)軸軸 線方向自由度，且與花鍵轂(53)相連，且接合套(54)上空套有電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子(55);共同驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸(2)的永磁同步電機(jī)(3)和電磁直驅(qū)變速器(5)集成于殼體(1)中， 所述永磁同步電機(jī)(3)和電磁直驅(qū)變速器(5)之間設(shè)有防止電磁干擾的第一隔磁環(huán)(4);所 述電磁直線執(zhí)行器定子(56)兩邊設(shè)有防止漏磁的第二隔磁環(huán)(52)和第三隔磁環(huán)(57)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，其特征 在于:所述電磁直驅(qū)變速器(5)不包含換擋撥叉、換擋撥叉軸、換擋撥指和換擋軸等選換擋 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而是通過(guò)電磁直線執(zhí)行器(55)直接驅(qū)動(dòng)接合套(54)完成自動(dòng)換擋。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動(dòng)力系統(tǒng)，其特 征在于:所述電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子(55)為動(dòng)圈式結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器動(dòng)力集成系統(tǒng)，其 特征在于:所述定子繞組(31)和電磁直線執(zhí)行器動(dòng)子(55)與電源之間采用無(wú)線電力傳輸技 術(shù)。
【文檔編號(hào)】F16H61/32GK106015560SQ201610328291
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】李波, 俞瀟, 葛文慶
【申請(qǐng)人】山東理工大學(xué)