具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種純電動(dòng)汽車領(lǐng)域中具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)及工作方法，內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸固定套在第一傳動(dòng)軸右段上，第一傳動(dòng)軸左段穿過永磁體支架左端和左側(cè)殼體，第一傳動(dòng)軸通過永磁體支架左支撐軸承與永磁體支架左端連接、通過左側(cè)殼體支撐軸承與左側(cè)殼體連接；第一傳動(dòng)軸的右側(cè)是第二傳動(dòng)軸，第二傳動(dòng)軸的中間段與右側(cè)殼體固定連接，第二傳動(dòng)軸的左端通過永磁體支架右支撐軸承與永磁體支架右端連接；第一傳動(dòng)軸右端和永磁體支架右端之間是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸固定連接永磁體支架；第一傳動(dòng)軸左端與汽車的左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪相連，第二傳動(dòng)軸右端與右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪相連，實(shí)現(xiàn)汽車的驅(qū)動(dòng)、緩速和差速功能。
【專利說明】
具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)及工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車領(lǐng)域，具體是一種用于純電動(dòng)汽車的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)一般只有一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，無論是直流電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)還是異步電動(dòng)機(jī)，都只有一個(gè)機(jī)械端口。近年來出現(xiàn)的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)具有兩個(gè)機(jī)械軸，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)機(jī)械軸能量的獨(dú)立傳遞，這種新型電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、布置簡(jiǎn)單、控制靈活、成本低等優(yōu)點(diǎn)，通過內(nèi)、外兩個(gè)電機(jī)的協(xié)調(diào)工作，在純電動(dòng)汽車上可以取代變速箱、起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，減小了動(dòng)力傳動(dòng)部分的體積和重量，提高了傳動(dòng)效率，較好地改善車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。
[0003]緩速器是一種商用汽車行車制動(dòng)的安全輔助裝置，它將制動(dòng)力作用到車輛傳動(dòng)部件上，起到降低汽車行駛速度的作用。目前使用廣泛的緩速器是電渦流緩速器，它是利用電磁學(xué)原理把汽車行駛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)掉，從而實(shí)現(xiàn)減速和制動(dòng)作用。電渦流緩速器具有響應(yīng)時(shí)間短、工作時(shí)噪聲很小、制動(dòng)力矩大且制動(dòng)力矩的大小可以通過控制勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、故障率低、維修方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，但其具有體積大、重量大、耗電量大、散熱差、持續(xù)工作時(shí)制動(dòng)力矩衰退嚴(yán)重等缺點(diǎn)。
[0004]差速器在車輛直線行駛時(shí)，通過車輪轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量速度，將速度信號(hào)送入微機(jī)控制ECU系統(tǒng)，微機(jī)控制ECU系統(tǒng)比較左右兩輪的轉(zhuǎn)速，并通知電機(jī)控制器使左右車輪速度一致，且保證左右兩車輪滾過相同的距離。車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，欲使輪胎不發(fā)生滑移，需要保證驅(qū)動(dòng)車輪相對(duì)旋轉(zhuǎn)中心的角速度相等，根據(jù)方向盤給定的轉(zhuǎn)角、路面狀況和車輪實(shí)際轉(zhuǎn)速，由微機(jī)控制ECU系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算，將兩輪所需的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳送給電機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)左右兩車輪的差速控制。
[0005]雙轉(zhuǎn)子電機(jī)由一個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子同軸心布置而成，定子固定在內(nèi)外轉(zhuǎn)子之間，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子可以獨(dú)立的繞定子轉(zhuǎn)動(dòng)，由電機(jī)控制器分別給內(nèi)、外轉(zhuǎn)子獨(dú)立提供驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)現(xiàn)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)動(dòng)模式。現(xiàn)有的這種雙轉(zhuǎn)子電機(jī)只是實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)功能，目前還沒有出現(xiàn)將緩速功能及差速功能集成在雙轉(zhuǎn)子電機(jī)當(dāng)中的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不足，提供一種具有緩速和差速功能的純電動(dòng)汽車用的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、具有可調(diào)性。本發(fā)明同時(shí)還提供該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的工作方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛進(jìn)行驅(qū)動(dòng)功能的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛具有的輔助制動(dòng)和差速的功能。
[0007]本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)所采用的技術(shù)方案是:包括左側(cè)殼體和右側(cè)殼體，在左側(cè)殼體和右側(cè)殼體之間設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈、外轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈、永磁體以及永磁體支架，內(nèi)轉(zhuǎn)子、永磁體和外轉(zhuǎn)子由內(nèi)向外以同軸嵌套的形式布置，永磁體的左右兩端固定連接永磁體支架;外轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)纏繞著外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，外轉(zhuǎn)子左端與左側(cè)殼體固定連接、右端與右側(cè)殼體固定連接；內(nèi)轉(zhuǎn)子外側(cè)纏繞著內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，內(nèi)轉(zhuǎn)子同軸固定套在第一傳動(dòng)軸右段上，第一傳動(dòng)軸左段穿過永磁體支架左端和左側(cè)殼體，第一傳動(dòng)軸通過永磁體支架左支撐軸承與永磁體支架左端連接、通過左側(cè)殼體支撐軸承與左側(cè)殼體連接;第一傳動(dòng)軸的右側(cè)是第二傳動(dòng)軸，第一傳動(dòng)軸與第二傳動(dòng)軸的中心軸共線，第二傳動(dòng)軸的中間段與右側(cè)殼體固定連接，第二傳動(dòng)軸的左端通過永磁體支架右支撐軸承與永磁體支架右端連接;第一傳動(dòng)軸右端和永磁體支架右端之間是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸固定連接永磁體支架；內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈及旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別通過導(dǎo)線與電機(jī)控制器相連;第一傳動(dòng)軸左端通過左側(cè)驅(qū)動(dòng)橋與純電動(dòng)汽車的左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪相連，第二傳動(dòng)軸右端通過右側(cè)驅(qū)動(dòng)橋與右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪相連。
[0008]本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的工作方法所采用的技術(shù)方案是包括:
A、電機(jī)控制器給旋轉(zhuǎn)電機(jī)通入電流，外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈不通入電流，旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)永磁體支架轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子在永磁體產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)固定連接的第一傳動(dòng)軸、第二傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪及右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)汽車；
B、電機(jī)控制器給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈通入電流，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體磁場(chǎng)方向相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流變小，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之降低，通過作用于第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸對(duì)汽車輔助制動(dòng)；
C、直線行駛時(shí)，電機(jī)控制器通過控制內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈和外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈中電流的大小，保證左右車輪速度一致;車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)、兩前從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和車輪直徑獲得兩前從動(dòng)輪的線速度，計(jì)算出實(shí)時(shí)車速，由電機(jī)控制器進(jìn)行調(diào)速控制，對(duì)左右兩驅(qū)動(dòng)車輪進(jìn)行差速控制。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有的用于純電動(dòng)汽車的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的不同之處在于:
1、本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)安裝在純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)橋的中部，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)永磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的作用下，固定在永磁體支架上的永磁體旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)汽車行駛，保證了車輛基本的驅(qū)動(dòng)功能。同時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子和永磁體組成內(nèi)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子和永磁體組成外電機(jī)，通過控制通入內(nèi)、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈中電流的大小和方向，可使內(nèi)、夕卜電機(jī)產(chǎn)生變化的轉(zhuǎn)矩，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈在通電的情況下產(chǎn)生與永磁體磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，消弱了永磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從來降低了內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，這樣安裝的好處是即使兩側(cè)驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力矩大小有所差別，但它們只承受部分的制動(dòng)力矩，即只占整個(gè)制動(dòng)力矩的很小部分，能夠有效抑制因制動(dòng)器的差異而形成制動(dòng)跑偏的問題。同時(shí)，通過對(duì)車輛行駛過程中的轉(zhuǎn)角信號(hào)、車速信號(hào)等各個(gè)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，由差速原理計(jì)算得到各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪所需的理論轉(zhuǎn)速，與電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的車輪實(shí)際轉(zhuǎn)速相比較后，通過車輛的控制系統(tǒng)ECU輸入到電機(jī)控制器，電機(jī)控制器通過控制內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈與外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈中電流的大小和方向，對(duì)各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)左右兩驅(qū)動(dòng)車輪的差速控制，使車輛順利轉(zhuǎn)向。
[0010]2、本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)采用可與轉(zhuǎn)子同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的冷卻風(fēng)扇散熱，節(jié)約能源的同時(shí)解決了熱衰退問題。
[0011]3、本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中的勵(lì)磁線圈為轉(zhuǎn)動(dòng)件，直接纏繞在雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)、外轉(zhuǎn)子上，轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈受力均勻，易于動(dòng)平衡，減少了裝配的麻煩;輔助制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量較少，改善了電渦流緩速和差速器散熱差，持續(xù)工作時(shí)制動(dòng)力矩衰退嚴(yán)重等缺點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制示意圖；
圖2是圖1所示雙轉(zhuǎn)子電機(jī)在純電動(dòng)汽車中的安裝位置示意圖；
圖3是圖1中永磁體增磁原理示意圖(以外電機(jī)為例)；
圖4是圖1中永磁體弱磁原理示意圖(以外電機(jī)為例)。
[0013]圖中:1-第一傳動(dòng)軸，2-止推墊圈，3-左側(cè)殼體支撐軸承，4-左側(cè)殼體，5-內(nèi)轉(zhuǎn)子，
6-內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，7-第一連接鍵，8-內(nèi)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁板，9-第一螺釘，10-冷卻風(fēng)扇，11-右側(cè)殼體，12-第二傳動(dòng)軸，13-第二連接鍵，14-右側(cè)通風(fēng)口，15-永磁體支架右支撐軸承，16-永磁體支架，17-外轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁板，18-永磁體導(dǎo)磁板，19-旋轉(zhuǎn)電機(jī)，20-外轉(zhuǎn)子，21-外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈，22-永磁體，23-第二螺釘，24-外層殼體，25-左側(cè)通風(fēng)口，26-階梯軸，27-第三螺釘，28-電機(jī)控制器，29-永磁體支架左支撐軸承，30-左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪，31-右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參見圖1，本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括左側(cè)殼體4和右側(cè)殼體11，左側(cè)殼體4及右側(cè)殼體11的最外層是外層殼體24，外層殼體24米用磁屏蔽材料。
[0015]在左側(cè)殼體4和右側(cè)殼體11之間設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子5、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6、外轉(zhuǎn)子20、夕卜轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21、永磁體22以及永磁體支架16。內(nèi)轉(zhuǎn)子5、永磁體22和外轉(zhuǎn)子20由內(nèi)向外以同軸嵌套的形式布置，永磁體22的左右兩端均通過第三螺釘27固定在永磁體支架16上。
[0016]外轉(zhuǎn)子20內(nèi)側(cè)纏繞著外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21。外轉(zhuǎn)子20左端通過第二螺釘23與左側(cè)殼體4固定連接，外轉(zhuǎn)子20右端通過第一螺釘9與右側(cè)殼體11固定連接。外轉(zhuǎn)子20的外徑、左側(cè)殼體4和右側(cè)殼體11的外徑均相等。
[0017]內(nèi)轉(zhuǎn)子5外側(cè)纏繞著內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6，內(nèi)轉(zhuǎn)子5同軸固定套在第一傳動(dòng)軸I右段上，通過第一連接鍵7與第一傳動(dòng)軸I連接。第一傳動(dòng)軸I左段穿過永磁體支架16左端和左側(cè)殼體4，第一傳動(dòng)軸I通過永磁體支架左支撐軸承29與永磁體支架16左端連接、通過左側(cè)殼體支撐軸承3與左側(cè)殼體4連接。
[0018]第一傳動(dòng)軸I的左端上設(shè)有一個(gè)外徑大于第一傳動(dòng)軸I外徑的階梯軸26，階梯軸26位于左側(cè)殼體4的左側(cè)，在階梯軸26和左側(cè)殼體支撐軸承3之間安裝止推墊圈2，止推墊圈2套在第一傳動(dòng)軸I上。
[0019]在第一傳動(dòng)軸I的右側(cè)同軸布置第二傳動(dòng)軸12，第一傳動(dòng)軸I與第二傳動(dòng)軸12的中心軸共線。第二傳動(dòng)軸12的中間段通過第二連接鍵13與右側(cè)殼體11固定連接。第二傳動(dòng)軸12的左端通過永磁體支架右支撐軸承15與永磁體支架16右端連接。
[0020]在第一傳動(dòng)軸I右端和永磁體支架16右端之間具有間隙，在該間隙處安裝旋轉(zhuǎn)電機(jī)19，旋轉(zhuǎn)電機(jī)19的輸出軸固定連接永磁體支架16，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)19的輸出軸與永磁體支架16同軸固定，旋轉(zhuǎn)電機(jī)19工作時(shí)帶動(dòng)永磁體支架16旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)永磁體22旋轉(zhuǎn)。
[0021]將內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21及旋轉(zhuǎn)電機(jī)19分別通過導(dǎo)線與電機(jī)控制器28相連。電機(jī)控制器28分別通過導(dǎo)線控制著給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6及旋轉(zhuǎn)電機(jī)19通入電流，根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)信號(hào)來控制電流的大小和方向，實(shí)現(xiàn)該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)所具有的驅(qū)動(dòng)功能(電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài))、輔助制動(dòng)功能(緩速器工作狀態(tài))、差速功能(差速器工作狀態(tài))。
[0022]在永磁體支架16右端和右側(cè)殼體11之間安裝冷卻風(fēng)扇10，將冷卻風(fēng)扇10固定裝在第二傳動(dòng)軸12上。第二傳動(dòng)軸12的右端上設(shè)有一個(gè)外徑大于第一傳動(dòng)軸12外徑的階梯軸，該階梯軸位于右側(cè)殼體11的右側(cè)，在該階梯軸和右側(cè)殼體11之間安裝墊圈。
[0023]在內(nèi)轉(zhuǎn)子5及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6外部安裝有內(nèi)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁板8，在永磁體22外部安裝有永磁體導(dǎo)磁板18，在外轉(zhuǎn)子20及外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21外部安裝有外轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁板17。在左側(cè)殼體4上均勻分布左側(cè)通風(fēng)口 25，右側(cè)殼體11上均勻分布右側(cè)通風(fēng)口 14。
[0024]永磁體22共有8個(gè)，沿第一傳動(dòng)軸1、第二傳動(dòng)軸12圓周方向均勻設(shè)置。永磁體支架16共有8對(duì)，左右對(duì)稱，8對(duì)永磁體支架16沿第一傳動(dòng)軸1、第二傳動(dòng)軸12圓周方向均勻設(shè)置，每對(duì)永磁體支架16的外邊緣處通過第三螺釘27固定連接一個(gè)永磁體22。
[0025]參見圖2，圖1所示的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)安裝在純電動(dòng)汽車中時(shí)，將第一傳動(dòng)軸I左端通過左側(cè)驅(qū)動(dòng)橋與純電動(dòng)汽車的左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪30相連，第二傳動(dòng)軸12右端通過右側(cè)驅(qū)動(dòng)橋與純電動(dòng)汽車的右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31相連。電機(jī)控制器28通過控制連接純電動(dòng)汽車的微機(jī)控制ECU系統(tǒng)，微機(jī)控制ECU系統(tǒng)接收汽車的轉(zhuǎn)角信號(hào)和車速信號(hào)，經(jīng)處理后獲得驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)信號(hào)，將該驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)信號(hào)輸入電機(jī)控制器28，根據(jù)接收到的驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)信號(hào)來控制外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6及旋轉(zhuǎn)電機(jī)19。
[0026]本發(fā)明具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)工作時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)、緩速和差速功能，驅(qū)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)，緩速時(shí)處于輔助制動(dòng)工作狀態(tài)、差速時(shí)處于差速器工作狀態(tài)。具體如下:
本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)現(xiàn)其驅(qū)動(dòng)功能(電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài))時(shí):車輛驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)控制器28給旋轉(zhuǎn)電機(jī)19通入電流，此時(shí)外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6不通入電流，旋轉(zhuǎn)電機(jī)19轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)永磁體支架16轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體22隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，內(nèi)轉(zhuǎn)子5、外轉(zhuǎn)子20在永磁體22產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)固定連接的第一傳動(dòng)軸1、第二傳動(dòng)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的第一傳動(dòng)軸1、第二傳動(dòng)軸12通過左側(cè)及右側(cè)驅(qū)動(dòng)橋帶動(dòng)與之剛性連接的左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪30及右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31，給車輛提供基本的驅(qū)動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)的效果可以通過調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21和內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6的電流的大小來控制。如圖3所示，以外電機(jī)為例，假設(shè)永磁體22的磁場(chǎng)方向從左向右，當(dāng)加速踏板發(fā)出加速信號(hào)時(shí)，電機(jī)控制器28控制給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21通入如圖3所示方向電流，使外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體22磁場(chǎng)方向相同，起到增強(qiáng)永磁體22磁場(chǎng)的作用，外轉(zhuǎn)子20的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流增大，外電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨之增大，通過作用于第二傳動(dòng)軸12，為車輛提供更大的驅(qū)動(dòng)力。同理，內(nèi)電機(jī)工作時(shí)，由電機(jī)控制器28控制內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6通入電流的原理與外電機(jī)工作原理雷同。
[0027]本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)現(xiàn)其緩速功能(輔助制動(dòng)工作狀態(tài))時(shí):車輛制動(dòng)時(shí)，電機(jī)控制器28給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6通入電流，通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體22磁場(chǎng)方向相反，永磁體22的磁場(chǎng)強(qiáng)度被消弱，內(nèi)轉(zhuǎn)子5、外轉(zhuǎn)子20的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流變小，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之降低，通過作用第一傳動(dòng)軸I和第二傳動(dòng)軸12對(duì)汽車產(chǎn)生輔助制動(dòng)作用。輔助制動(dòng)的效果可以通過調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6電流的大小來控制。如圖4所示，以外電機(jī)為例，假設(shè)永磁體22的磁場(chǎng)方向從左向右，制動(dòng)時(shí)，電機(jī)控制器28控制給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21通入如圖4所示方向電流，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體22磁場(chǎng)方向相反，消弱了永磁體22的磁場(chǎng)，外轉(zhuǎn)子20的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流減小，外電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩隨之降低，通過作用于第二傳動(dòng)軸12，起到輔助制動(dòng)的作用。
[0028]本發(fā)明雙轉(zhuǎn)子電機(jī)實(shí)現(xiàn)其差速功能(差速器工作狀態(tài))時(shí):車輛直線行駛時(shí)，通過車輪轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量速度，將車速信號(hào)送入微機(jī)控ffjljECU系統(tǒng)，微機(jī)控ffjljECU系統(tǒng)比較左右兩輪的轉(zhuǎn)速，并控制電機(jī)控制器28工作，電機(jī)控制器28通過控制內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈6和外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21中電流的大小，保證左右車輪速度一致;車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，欲使輪胎不發(fā)生滑移，需要保證驅(qū)動(dòng)車輪相對(duì)旋轉(zhuǎn)中心的角速度相等，方向盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)以及兩前從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速可以通過相應(yīng)位置的轉(zhuǎn)向角度傳感器和電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器獲得，再與車輪直徑結(jié)合即可獲得兩前從動(dòng)輪的線速度，進(jìn)而可以計(jì)算出實(shí)時(shí)車速。微機(jī)控制ECU系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)信號(hào)按照既定的控制策略和差速計(jì)算公式計(jì)算出對(duì)各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪要求的速度值，作為驅(qū)動(dòng)輪輪轂電機(jī)的速度指令，送入電機(jī)控制器28進(jìn)行調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)左右兩驅(qū)動(dòng)車輪的差速控制。
[0029]車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，以右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31為例，以外電機(jī)差速控制原理為例，微機(jī)控制ECU系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速與差速計(jì)算得到的理論轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較:若右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31的實(shí)際轉(zhuǎn)速小于理論轉(zhuǎn)速，保持該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不變，同時(shí)通過電機(jī)控制器28控制給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21通入電流，保證通電的外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與永磁體22磁場(chǎng)方向相同(如圖3所示)，起到增強(qiáng)永磁體22磁場(chǎng)的作用，進(jìn)而增大外電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，提高車輛的外電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過第二傳動(dòng)軸12提高右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31的轉(zhuǎn)速，使其接近差速計(jì)算得到的理論轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)車輛的順利轉(zhuǎn)向；若右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31的實(shí)際轉(zhuǎn)速等于理論轉(zhuǎn)速，僅保持該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不變，不做其他變化;若右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31的實(shí)際轉(zhuǎn)速大于理論轉(zhuǎn)速，保持該雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)不變，同時(shí)通過電機(jī)控制器28控制給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21通入電流，保證通電的外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈21產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與永磁體2 2磁場(chǎng)方向相反(如圖4所示)，起到消弱永磁體22磁場(chǎng)的作用，進(jìn)而減小外電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，降低車輛的外電機(jī)轉(zhuǎn)速，通過第二傳動(dòng)軸12降低右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪31的轉(zhuǎn)速，使其接近差速計(jì)算得到的理論轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)車輛的順利轉(zhuǎn)向。內(nèi)電機(jī)差速控制原理與外電機(jī)差速控制原理類似。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，包括左側(cè)殼體(4)和右側(cè)殼體(11)，其特征是:在左側(cè)殼體(4)和右側(cè)殼體(11)之間設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)、外轉(zhuǎn)子(20)、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)、永磁體(22)以及永磁體支架(16)，內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)、永磁體(22)和外轉(zhuǎn)子(20)由內(nèi)向外以同軸嵌套的形式布置，永磁體(22)的左右兩端固定連接永磁體支架(16);外轉(zhuǎn)子(20)內(nèi)側(cè)纏繞著外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)，外轉(zhuǎn)子(20)左端與左側(cè)殼體(4)固定連接、右端與右側(cè)殼體(11)固定連接；內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)外側(cè)纏繞著內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)，內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)同軸固定套在第一傳動(dòng)軸(I)右段上，第一傳動(dòng)軸(I)左段穿過永磁體支架(16)左端和左側(cè)殼體(4)，第一傳動(dòng)軸(I)通過永磁體支架左支撐軸承(29)與永磁體支架(16)左端連接、通過左側(cè)殼體支撐軸承(3)與左側(cè)殼體(4)連接;第一傳動(dòng)軸(I)的右側(cè)是第二傳動(dòng)軸(12)，第一傳動(dòng)軸(I)與第二傳動(dòng)軸(12)的中心軸共線，第二傳動(dòng)軸(12)的中間段與右側(cè)殼體(I I)固定連接，第二傳動(dòng)軸(12)的左端通過永磁體支架右支撐軸承(15)與永磁體支架(16)右端連接;第一傳動(dòng)軸(I)右端和永磁體支架(16)右端之間是旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)的輸出軸固定連接永磁體支架(16);內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)、外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)及旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)分別通過導(dǎo)線與電機(jī)控制器(28)相連;第一傳動(dòng)軸(I)左端通過左側(cè)驅(qū)動(dòng)橋與純電動(dòng)汽車的左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪(30)相連，第二傳動(dòng)軸(12)右端通過右側(cè)驅(qū)動(dòng)橋與右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪(31)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征是:在永磁體支架(16)右端和右側(cè)殼體(11)之間裝有冷卻風(fēng)扇(10)，冷卻風(fēng)扇(10)固定裝在第二傳動(dòng)軸(12)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征是:內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)外部裝有內(nèi)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁板(8)，永磁體(22)外部裝有永磁體導(dǎo)磁板(18)，外轉(zhuǎn)子(20)及外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)外部裝有外轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁板(17)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征是:左側(cè)殼體(4)上均勻分布有左側(cè)通風(fēng)口(25)，右側(cè)殼體(11)上均勻分布有右側(cè)通風(fēng)口( 14)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征是:有8個(gè)永磁體(22)沿第一傳動(dòng)軸(1)、第二傳動(dòng)軸(12)的圓周方向均勻設(shè)置;永磁體支架(16)共有8對(duì)，左右對(duì)稱，8對(duì)永磁體支架(16 )沿第一傳動(dòng)軸(I)、第二傳動(dòng)軸(12 )圓周方向均勻設(shè)置，每對(duì)永磁體支架(16 )的外邊緣處固定連接一個(gè)永磁體(22 )。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，其特征是:第一傳動(dòng)軸(I)左端上設(shè)有一個(gè)外徑大于第一傳動(dòng)軸(I)外徑的階梯軸(26)，階梯軸(26)位于左側(cè)殼體(4)的左側(cè)，在階梯軸(26)和左側(cè)殼體支撐軸承(3)之間裝有套在第一傳動(dòng)軸(I)上的止推墊圈(2)。7.—種如權(quán)利要求1所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的工作方法，其特征是包括: A、電機(jī)控制器(28)給旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)通入電流，外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)、內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)不通入電流，旋轉(zhuǎn)電機(jī)(19)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)永磁體支架(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，永磁體(22)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)、外轉(zhuǎn)子(20)在永磁體(22)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)固定連接的第一傳動(dòng)軸(I)、第二傳動(dòng)軸(12)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左側(cè)驅(qū)動(dòng)輪(30)及右側(cè)驅(qū)動(dòng)輪(31)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)汽車； B、電機(jī)控制器(28)給外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)通入電流，線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與永磁體(22)磁場(chǎng)方向相反，內(nèi)轉(zhuǎn)子(5)、外轉(zhuǎn)子(20)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流變小，電磁轉(zhuǎn)矩也隨之降低，通過作用于第一傳動(dòng)軸(I)和第二傳動(dòng)軸(12)對(duì)汽車輔助制動(dòng)； C、直線行駛時(shí)，電機(jī)控制器(28)通過控制內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)和外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)中電流的大小，保證左右車輪速度一致;車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)角信號(hào)、兩前從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和車輪直徑獲得兩前從動(dòng)輪的線速度，計(jì)算出實(shí)時(shí)車速，由電機(jī)控制器28進(jìn)行調(diào)速控制，對(duì)左右兩驅(qū)動(dòng)車輪進(jìn)行差速控制。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述具有緩速和差速功能純電動(dòng)汽車用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的工作方法，其特征是:步驟A中，通過調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)和內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)的電流的大小來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)力;步驟B中，通過調(diào)節(jié)外轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(21)及內(nèi)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線圈(6)電流的大小來控制輔助制動(dòng)的效果。
【文檔編號(hào)】H02K16/02GK105846622SQ201610203808
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】何仁, 李夢(mèng)琪
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)