專利名稱：浮定子電機(jī)及混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和混合動力拖拉機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種浮定子電機(jī)及使用該電機(jī)的混合動力拖拉機(jī)和混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的快速發(fā)展，能源枯竭和環(huán)境污染等問題變得越來越突出。對于拖拉機(jī)而言其主要作用體現(xiàn)在:在農(nóng)業(yè)上，用于田間耕作，牽引和驅(qū)動農(nóng)具進(jìn)行耕作；在工業(yè)和生活中，牽引和運(yùn)輸重型設(shè)備。目前傳統(tǒng)的拖拉機(jī)多采用柴油機(jī)作為動力源，不僅排放惡劣，消耗石油資源，而且由于其牽引力要求較高，常常需要復(fù)雜的功率轉(zhuǎn)換裝置，尤其是為滿足大功率牽引下的多檔變速箱結(jié)構(gòu)，大大增加了拖拉機(jī)的研發(fā)成本和駕駛員的操作難度，并且很難保證發(fā)動機(jī)運(yùn)行在最佳功率區(qū)，燃油的經(jīng)濟(jì)性較差，本領(lǐng)域人員嘗試著使用混合動力來解決這一問題。而現(xiàn)有的混合動力系統(tǒng)如中國專利文獻(xiàn)CN101797884A公開的“雙離合器無級變速混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)”，該混合動力系統(tǒng)包括具有動力輸出軸的發(fā)動機(jī)單元及轉(zhuǎn)子傳動連接于動力輸出軸上的ISG電機(jī)，ISG電機(jī)的定子固定于ISG電機(jī)的殼體上，ISG電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與相應(yīng)行走輪傳動連接。在發(fā)動機(jī)動力單元的輸出扭矩不足時(shí)，ISG電機(jī)通電，ISG電機(jī)的轉(zhuǎn)子與發(fā)動機(jī)單元的動力輸出軸轉(zhuǎn)矩耦合，從而增加混合動力系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩。但是現(xiàn)有的這種混合動力系統(tǒng)存在的問題在于=ISG電機(jī)只能與發(fā)動機(jī)動力單元轉(zhuǎn)矩耦合，而不能進(jìn)行其它耦合模式，不能適用于像拖拉機(jī)、鉆機(jī)等有負(fù)載的工程車輛中使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合兩種動力耦合模式的浮定子電機(jī)；本發(fā)明的目的還在于提供一種使用該浮定子電機(jī)的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和混合動力拖拉機(jī)。為了解決上述問題，本發(fā)明中浮定子電機(jī)的技術(shù)方案為:
浮定子電機(jī)，包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上。所述外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明中混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的技術(shù)方案為: 混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，包括具有動力輸出軸的發(fā)動機(jī)動力單元和傳動連接于所述動力輸出軸上的浮定子電機(jī)，浮定子電機(jī)包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上，所述動力輸出軸與浮定子電機(jī)之間設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第一離合器，動力輸出軸和浮定子電機(jī)之間還設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與外轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第二離合器。所述的第一、離合器沿所述動力輸出軸的軸向間隔設(shè)置于所述動力輸出軸上，所述外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明中混合動力拖拉機(jī)的技術(shù)方案為:
混合動力拖拉機(jī)，包括設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)的車架，還包括設(shè)置于車架上的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括具有動力輸出軸的發(fā)動機(jī)動力單元和傳動連接于所述動力輸出軸上的浮定子電機(jī)，浮定子電機(jī)包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、夕卜轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上，所述動力輸出軸與浮定子電機(jī)之間設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第一離合器，動力輸出軸和浮定子電機(jī)之間還設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與外轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第二離合器。所述的第一、離合器沿所述動力輸出軸的軸向間隔設(shè)置于所述動力輸出軸上，所述外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。所述的發(fā)動機(jī)動力單元包括發(fā)動機(jī)及傳動連接于發(fā)動機(jī)的動力輸出端上的變速箱，所述的變速箱包括變速箱殼體及其上轉(zhuǎn)動設(shè)置的與發(fā)動機(jī)的動力輸出端傳動連接的變速箱第一軸，變速箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與變速箱第一軸平行設(shè)置的變速箱第二軸和與變速箱第二軸平行設(shè)置、并用于進(jìn)檔動力輸出的變速箱第三軸，所述變速箱第一、二軸通過一級齒輪傳動連接，變速箱第二軸上沿軸向同軸間隔固設(shè)有四檔齒輪、三檔齒輪、二檔齒輪和一檔齒輪，變速箱第三軸上沿軸向同軸間隔轉(zhuǎn)動套設(shè)有分別與四檔齒輪、三檔齒輪、二檔齒輪和一檔齒輪嚙合傳動的四檔配合齒輪、三檔配合齒輪、二檔配合齒輪和一檔配合齒輪，所述的變速箱第三軸上設(shè)置有可選擇與三檔配合齒輪或四檔配合齒輪傳動連接的三、四檔同步器和可選擇與二檔配合齒輪或一檔配合齒輪傳動連接的一、二檔同步器；變速箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與變速箱第二軸平行設(shè)置的變速箱惰輪軸及與變速箱惰輪軸平行設(shè)置的變速箱第四軸和用于倒檔動力輸出的倒檔軸，變速箱第四軸與倒檔軸同軸線設(shè)置，所述變速箱惰輪軸與變速箱第二軸和變速箱第四軸分別通過一級齒輪傳動，變速箱第四軸與倒檔軸之間設(shè)置有實(shí)現(xiàn)其兩者之間傳動或斷開的倒檔軸同步器，所述發(fā)動機(jī)動力單元的動力輸出軸設(shè)置于所述的變速箱上，所述變速箱第三軸和倒檔軸可選擇的單獨(dú)與動力輸出軸傳動連接。所述變速箱第三軸與變速箱第一軸同軸線設(shè)置。所述浮定子電機(jī)的動力輸出端上傳動連接有分動箱，所述的分動箱包括分動箱殼體及其上轉(zhuǎn)動設(shè)置的與浮定子電機(jī)的動力輸出端傳動連接的分動箱第一軸，所述的分動箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與分動箱第一軸平行設(shè)置的、用于向行走機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)前橋輸出動力的分動箱第二軸和用于向行走機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)后橋輸出動力的分動箱第三軸，以及與分動箱第一軸同軸線設(shè)置的分動箱第五軸，分動箱第五軸與分動箱第二、三軸分別通過各自對應(yīng)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳動連接，分動箱第一軸與分動箱第五軸之間設(shè)置有實(shí)現(xiàn)其兩者之間傳動或斷開的分動箱同步器；所述分動箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與與分動箱第三軸平行設(shè)置、并用于向相應(yīng)車載工具輸出動力的分動箱第四軸和與分動箱第四軸平行設(shè)置的分動箱惰輪軸，所述分動箱惰輪軸上固設(shè)有同時(shí)與分動箱第一軸和分動箱第四軸上相應(yīng)齒輪嚙合傳動的惰輪軸傳動齒輪，所述分動箱第三軸與所述分動箱惰輪軸同軸線設(shè)置。本發(fā)明的有益效果為:浮定子電機(jī)一方面可以利用相應(yīng)蓄電池的電能發(fā)出功率；另一方面，可以通過變換第一離合器、第二離合器與鎖止器的組合方式來選擇動力耦合模式:在低車速時(shí)，第一離合器接合，第二離合器斷開，同時(shí)鎖止器將外轉(zhuǎn)子固定于電機(jī)殼體上，浮定子電機(jī)本身為內(nèi)轉(zhuǎn)子提供一定的轉(zhuǎn)矩，此時(shí)動力輸出軸與內(nèi)轉(zhuǎn)子耦合傳動，內(nèi)轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)矩等于浮定子電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子提供的轉(zhuǎn)矩和動力輸出軸的轉(zhuǎn)矩之和，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)動力單元與浮定子電機(jī)的轉(zhuǎn)矩耦合模式，整車具有較大的牽引力；在高車速時(shí)，第一離合器斷開，第二離合器接合，同時(shí)鎖止器釋放外轉(zhuǎn)子，浮定子電機(jī)本身使內(nèi)轉(zhuǎn)子具有一個(gè)相對外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，此時(shí)動力輸出軸與外轉(zhuǎn)子耦合傳動，外轉(zhuǎn)子具有與動力輸出軸相同的轉(zhuǎn)速，內(nèi)轉(zhuǎn)子的輸出轉(zhuǎn)速為內(nèi)轉(zhuǎn)子相對外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和動力輸出軸的轉(zhuǎn)速之和，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)動力單元與浮定子電機(jī)的轉(zhuǎn)速耦合模式，從而提高當(dāng)拖拉機(jī)用于無載荷或輕載荷時(shí)的非道路行駛工況或耕作時(shí)中耕或后耕殺蟲、除草等較輕牽引負(fù)載工況的行駛速度。且可以保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速處于最佳經(jīng)濟(jì)排放區(qū)。由于動力耦合模式可以根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)矩耦合時(shí)，具有比傳統(tǒng)拖拉機(jī)更好的牽引性能；當(dāng)轉(zhuǎn)速耦合時(shí)，浮定子電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速的參與大大提高了小負(fù)荷時(shí)拖拉機(jī)的形式速度。同時(shí)使本混合動力拖拉機(jī)擺脫了傳統(tǒng)拖拉機(jī)低速大扭矩需要復(fù)雜功率轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、燃油經(jīng)濟(jì)性好。


圖1是本發(fā)明中混合動力拖拉機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，同時(shí)也是本發(fā)明中混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的使用狀態(tài) 圖2是圖1的俯視 圖3是圖1的后視 圖4是在圖1中加裝蓄電池和電池控制器后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖1中變速箱的結(jié)構(gòu)不意 圖6是圖1中浮定子電機(jī)與變速箱的動力輸出軸的配合示意圖，同時(shí)也是本發(fā)明中浮定子電機(jī)實(shí)施例的使用狀態(tài) 圖7是圖1中分動箱的結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明中混合動力拖拉機(jī)的控制結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式一種混合動力拖拉機(jī)的實(shí)施例如圖f 8所示:包括設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)的車架及設(shè)置于車架上的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，行走機(jī)構(gòu)包括拖拉機(jī)前橋2和拖拉機(jī)后橋9，拖拉機(jī)前橋上連接有前行走輪I，拖拉機(jī)后橋上連接有后行走輪8?；旌蟿恿︱?qū)動系統(tǒng)包括沿動力傳遞方向依次傳動設(shè)置的發(fā)動機(jī)3、變速箱5、浮定子電機(jī)6和用于將動力分流給拖拉機(jī)前橋、拖拉機(jī)后橋和相應(yīng)車載工具的分動箱7，發(fā)動機(jī)與變速箱構(gòu)成了發(fā)動機(jī)動力單元，發(fā)動機(jī)3與變速箱5之間設(shè)置有第三離合器4。浮定子電機(jī)包括電機(jī)殼體17及其內(nèi)同軸線轉(zhuǎn)動設(shè)置的內(nèi)轉(zhuǎn)子21和外轉(zhuǎn)子18，內(nèi)、外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸，外轉(zhuǎn)子18與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器19，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，鎖止器可以是一個(gè)制動器。浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上，外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯18-1和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體18-2，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)18-3，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于該內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。變速箱5的動力輸出軸14構(gòu)成了發(fā)動機(jī)動力單元的動力輸出軸，動力輸出軸上沿軸向間隔設(shè)置有可單獨(dú)選擇與內(nèi)轉(zhuǎn)子21上的動力輸入端傳動連接的第一離合器16和與外轉(zhuǎn)子18上的動力輸入端傳動連接的第二離合器15。圖中件20表不內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子動力輸出軸；件13表不動力傳遞軸；件10表不用于與車載工具傳動連接的分動箱動力輸出軸。本混合動力拖拉機(jī)實(shí)施例中的車架采用中梁式車架，其中電路均通過線夾固定在車架上。變速箱和浮定子電機(jī)的下方分別焊有支架，使變速箱的動力輸出軸與浮定子電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子的軸線高度相同。上述混合動力拖拉機(jī)實(shí)施例中的變速箱包括變速箱殼體及其上轉(zhuǎn)動設(shè)置的與發(fā)動機(jī)的動力輸出端傳動連接的變速箱第一軸23，變速箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與變速箱第一軸23平行設(shè)置的變速箱第二軸44和與變速箱第一軸筒軸線設(shè)置的、用于進(jìn)檔動力輸出的變速箱第三軸39，變速箱第一軸上固設(shè)有變速箱第一軸傳動齒輪22，變速箱第二軸44上固設(shè)有與變速箱第一軸傳動齒輪22嚙合傳動的變速箱第二軸傳動齒輪25，變速箱第二軸上還沿軸向同軸間隔固設(shè)有四檔齒輪30、三檔齒輪33、二檔齒輪34和一檔齒輪35，變速箱第三軸上沿軸向同軸間隔轉(zhuǎn)動套設(shè)有分別與四檔齒輪、三檔齒輪、二檔齒輪和一檔齒輪嚙合傳動的四檔配合齒輪43、三檔配合齒輪41、二檔配合齒輪40和一檔配合齒輪38，變速箱第三軸上設(shè)置有可選擇與三檔配合齒輪或四檔配合齒輪傳動連接的三、四檔同步器42和可選擇與二檔配合齒輪或一檔配合齒輪傳動連接的一、二檔同步器37。通過三、四檔同步器和一、二檔同步器的變換選擇，可使變速箱第三軸輸出不同的檔位轉(zhuǎn)速。變速箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與變速箱第二軸平行設(shè)置的變速箱惰輪軸26及與變速箱惰輪軸平行設(shè)置的變速箱第四軸29和用于倒檔動力輸出的倒檔軸36，變速箱第四軸29與倒檔軸36同軸線設(shè)置，變速箱惰輪軸與變速箱第二軸和變速箱第四軸分別通過一級齒輪傳動，件27表示設(shè)置于惰輪軸26上的惰輪，件28表示設(shè)置于變速箱第四軸29上的與惰輪27嚙合傳動惰輪配合齒輪。變速箱第四軸與倒檔軸之間設(shè)置有實(shí)現(xiàn)其兩者之間傳動或斷開的倒檔軸同步器31，倒檔軸上設(shè)置有用于與倒檔軸同步器嚙合傳動的倒檔軸端連接齒輪32，變速箱第三軸和倒檔軸可選擇的單獨(dú)與所述變速箱的動力輸出軸傳動連接。本變速箱按照1.83的比例等比排列四個(gè)檔位，可覆蓋整車的調(diào)速范圍。各軸軸端均通過軸承24裝配于變速箱殼體上，非輸出動力的軸端軸承均由相應(yīng)的墊圈與軸承端蓋密封。其中變速箱第三軸與變速箱第一軸同軸線設(shè)置減小了變速箱殼體的徑向尺寸，使整個(gè)變速箱的結(jié)構(gòu)更加緊湊。在本混合動力拖拉機(jī)的其它實(shí)施例中，變速箱第三軸與變速箱第一軸也可以不同軸線設(shè)置，變速箱的檔位還可以是三個(gè)、五個(gè)或其它數(shù)量。上述混合動力拖拉機(jī)實(shí)施例中的分動箱包括分動箱殼體及其上轉(zhuǎn)動設(shè)置的與浮定子電機(jī)的動力輸出端傳動連接的分動箱第一軸46，分動箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與分動箱第一軸平行設(shè)置的、向拖拉機(jī)前橋輸出動力的分動箱第二軸45和向拖拉機(jī)后橋輸出動力的分動箱第三軸52，以及與分動箱第一軸同軸線設(shè)置的分動箱第五軸56，分動箱第五軸與分動箱第二、三軸分別通過各自對應(yīng)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳動連接，分動箱第一軸與分動箱第五軸之間設(shè)置有實(shí)現(xiàn)其兩者之間傳動或斷開的分動箱同步器62，分動箱同步器62設(shè)置于分動箱第一軸上，分動箱第五軸上設(shè)置有用于與分動箱傳動的第五軸軸端連接齒輪60;分動箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與分動箱第三軸同軸線設(shè)置的分動箱惰輪軸49和與分動箱第三軸平行設(shè)置、并用于向相應(yīng)車載工具輸出動力的分動箱第四軸51，分動箱惰輪軸上固設(shè)有同時(shí)與分動箱第一軸和分動箱第四軸上相應(yīng)齒輪嚙合傳動的惰輪軸傳動齒輪48。分動箱第二軸向拖拉機(jī)前橋輸送動力，分動箱第三軸向拖拉機(jī)后橋輸送動力，實(shí)現(xiàn)了拖拉機(jī)的四輪驅(qū)動方式，可以使拖拉機(jī)整車的重量都用于產(chǎn)生地面附著力；分動箱第四軸會一直向車載工具傳動，同時(shí)通過分動箱同步器的使用，可以使拖拉機(jī)在停車狀態(tài)下，分動箱第四軸依然可以單獨(dú)驅(qū)動車載工具進(jìn)行工作。分動箱惰輪軸與分動箱第三軸的同軸線設(shè)置減小了整個(gè)分動箱的徑向尺寸，使得分動箱可以小型化制作，當(dāng)然在本混合動力拖拉機(jī)的其它實(shí)施例中:分動箱惰輪軸與分動箱第三軸也可以平行設(shè)置，分動箱還可以只向拖拉機(jī)前橋或拖拉機(jī)后橋傳動?；旌蟿恿ν侠瓩C(jī)的控制模式如圖8所示:混合動力拖拉機(jī)還包括整車控制器、發(fā)動機(jī)控制器、電動機(jī)控制器11、離合器控制器和蓄電池12等，其中作為動力源之一的發(fā)動機(jī)輸出功率P1，經(jīng)由變速箱的一定轉(zhuǎn)換之后，傳至浮定子電機(jī)；一方面，浮定子電機(jī)吸收來蓄電池的電能并在電機(jī)控制器的控制下發(fā)出功率P2,另一方面,浮定子電機(jī)作為傳動電機(jī)，在整車控制器的控制作用下，將發(fā)動機(jī)發(fā)出的動力與電機(jī)本身發(fā)出的動力進(jìn)行耦合，并通過調(diào)整第一、二離合器與鎖止器的開關(guān)不同組合方式控制耦合方式采用轉(zhuǎn)速耦合方式或者轉(zhuǎn)矩耦合方式。然后，經(jīng)浮定子電機(jī)匯流之后的動力輸出至分動箱，分動箱分別將動力分別傳至拖拉機(jī)前、后橋與外部的車載工具，從而完成整車的行駛與工作?？刂葡到y(tǒng)通過行走機(jī)構(gòu)上的加速踏板和制動踏板接受來自駕駛員的運(yùn)行指令，并接受來自整車其他組件的運(yùn)行可變量(車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速節(jié)氣門位置、蓄電池的荷電狀態(tài)等)。當(dāng)然上述各控制器和蓄電池也可以不是本混合動力拖拉機(jī)實(shí)施例的一部分，而是作為外購件，在使用時(shí)才會安裝。本實(shí)施例的控制策略為:控制目標(biāo)在于使動力耦合方式的選擇滿足由駕駛員給出的所需功率的指令，并同時(shí)保持蓄電池的荷電狀態(tài)為高電平。發(fā)動機(jī)為基本動力源，而蓄電池為輔助動力源。蓄電池高電平的荷電狀態(tài)可以保證車輛在任何時(shí)刻的高性能。當(dāng)車速小于標(biāo)定車速時(shí)，即整車處于牽引模式，需要較高的牽引性能，因此采用轉(zhuǎn)矩耦合模式，并由蓄電池提供一部分功率以補(bǔ)償不足。當(dāng)車速大于標(biāo)定車速時(shí)，整車處于行駛模式，當(dāng)發(fā)動機(jī)牽引功率小于發(fā)動機(jī)最佳運(yùn)行區(qū)運(yùn)行時(shí)所能提供的功率時(shí)，取決于蓄電池的荷電狀態(tài)，若蓄電池的荷電狀態(tài)低于最大荷電狀態(tài)值，則發(fā)動機(jī)運(yùn)行在全負(fù)荷狀態(tài)，驅(qū)動電機(jī)與給蓄電池充電；若蓄電池的荷電狀態(tài)處于滿荷電狀態(tài)時(shí)，則發(fā)動機(jī)提供牽引功率；當(dāng)發(fā)動機(jī)牽引功率大于發(fā)動機(jī)最佳運(yùn)行區(qū)運(yùn)行時(shí)所能提供的功率，則發(fā)動機(jī)按最佳運(yùn)行線運(yùn)行，不足的部分功率由蓄電池提供?；旌蟿恿︱?qū)動系統(tǒng)的實(shí)施例如圖1、所示:所述混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)與上述各混合動力拖拉機(jī)實(shí)施例中所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)相同，在此不再詳述。浮定子電機(jī)的實(shí)施例如圖6所示:浮定子電機(jī)的具體結(jié)果與上述各混合動力拖拉機(jī)實(shí)施例中所述的浮定子電機(jī)相同，在此不再詳述。
權(quán)利要求
1.浮定子電機(jī)，其特征在于:包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、夕卜轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮定子電機(jī)，其特征在于:所述外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。
3.混合動力驅(qū)動系統(tǒng),其特征在于:包括具有動力輸出軸的發(fā)動機(jī)動力單元和傳動連接于所述動力輸出軸上的浮定子電機(jī)，浮定子電機(jī)包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固 定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上，所述動力輸出軸與浮定子電機(jī)之間設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第一離合器，動力輸出軸和浮定子電機(jī)之間還設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與外轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第二離合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一、離合器沿所述動力輸出軸的軸向間隔設(shè)置于所述動力輸出軸上，所述外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。
5.混合動力拖拉機(jī)，包括設(shè)置有行走機(jī)構(gòu)的車架，其特征在于:還包括設(shè)置于車架上的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)，混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括具有動力輸出軸的發(fā)動機(jī)動力單元和傳動連接于所述動力輸出軸上的浮定子電機(jī)，浮定子電機(jī)包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上，所述動力輸出軸與浮定子電機(jī)之間設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第一離合器，動力輸出軸和浮定子電機(jī)之間還設(shè)置有可使動力輸出軸單獨(dú)選擇與外轉(zhuǎn)子上的動力輸入端傳動連接的第二離合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動力拖拉機(jī)，其特征在于:所述的第一、離合器沿所述動力輸出軸的軸向間隔設(shè)置于所述動力輸出軸上，所述外轉(zhuǎn)子包括外轉(zhuǎn)子芯和固設(shè)于外轉(zhuǎn)子芯外周的套狀轉(zhuǎn)子殼體，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的前端，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于內(nèi)轉(zhuǎn)子的后端，外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子殼體上設(shè)置有向后延伸至內(nèi)轉(zhuǎn)子上的動力輸入端后方的內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)，浮定子電機(jī)的另一個(gè)動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)翻沿結(jié)構(gòu)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的混合動力拖拉機(jī)，其特征在于:所述的發(fā)動機(jī)動力單元包括發(fā)動機(jī)及傳動連接于發(fā)動機(jī)的動力輸出端上的變速箱，所述的變速箱包括變速箱殼體及其上轉(zhuǎn)動設(shè)置的與發(fā)動機(jī)的動力輸出端傳動連接的變速箱第一軸，變速箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與變速箱第一軸平行設(shè)置的變速箱第二軸和與變速箱第二軸平行設(shè)置、并用于進(jìn)檔動力輸出的變速箱第三軸，所述變速箱第一、二軸通過一級齒輪傳動連接，變速箱第二軸上沿軸向同軸間隔固設(shè)有四檔齒輪、三檔齒輪、二檔齒輪和一檔齒輪，變速箱第三軸上沿軸向同軸間隔轉(zhuǎn)動套設(shè)有分別與四檔齒輪、三檔齒輪、二檔齒輪和一檔齒輪嚙合傳動的四檔配合齒輪、三檔配合齒輪、二檔配合齒輪和一檔配合齒輪，所述的變速箱第三軸上設(shè)置有可選擇與三檔配合齒輪或四檔配合齒輪傳動連接的三、四檔同步器和可選擇與二檔配合齒輪或一檔配合齒輪傳動連接的一、二檔同步器；變速箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與變速箱第二軸平行設(shè)置的變速箱惰輪軸及與變速箱惰輪軸平行設(shè)置的變速箱第四軸和用于倒檔動力輸出的倒檔軸，變速箱第四軸與倒檔軸同軸線設(shè)置，所述變速箱惰輪軸與變速箱第二軸和變速箱第四軸分別通過一級齒輪傳動，變速箱第四軸與倒檔軸之間設(shè)置有實(shí)現(xiàn)其兩者之間傳動或斷開的倒檔軸同步器，所述發(fā)動機(jī)動力單元的動力輸出軸設(shè)置于所述的變速箱上，所述變速箱第三軸和倒檔軸可選擇的單獨(dú)與動力輸出軸傳動連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的混合動力拖拉機(jī)，其特征在于:所述變速箱第三軸與變速箱第一軸同軸線設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求51任意一項(xiàng)所述的混合動力拖拉機(jī)，其特征在于:所述浮定子電機(jī)的動力輸出端上傳動連接有分動箱，所述的分動箱包括分動箱殼體及其上轉(zhuǎn)動設(shè)置的與浮定子電機(jī)的動力輸出端傳動連接的分動箱第一軸，所述的分動箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與分動箱第一軸平行設(shè)置的、用于向行走機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)前橋輸出動力的分動箱第二軸和用于向行走機(jī)構(gòu)的拖拉機(jī)后橋輸出動力的分動箱第三軸，以及與分動箱第一軸同軸線設(shè)置的分動箱第五軸，分動箱第五軸與分動箱第二、三軸分別通過各自對應(yīng)的齒輪傳動機(jī)構(gòu)傳動連接，分動箱第一軸與分動箱第五軸之間設(shè)置有實(shí)現(xiàn)其兩者之間傳動或斷開的分動箱同步器；所述分動箱殼體上還轉(zhuǎn)動設(shè)置有與與分動箱第三軸平行設(shè)置、并用于向相應(yīng)車載工具輸出動力的分動箱第四軸和與分動箱第四軸平行設(shè)置的分動箱惰輪軸，所述分動箱惰輪軸上固設(shè)有同時(shí)與分動箱第一軸和分動箱第四軸上相應(yīng)齒輪哨合傳動的惰輪軸傳動齒輪，所述分動箱第三軸與所述分動箱惰輪軸同軸線設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及浮定子電機(jī)及混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和混合動力拖拉機(jī)，浮定子電機(jī)包括電機(jī)殼體，電機(jī)殼體上轉(zhuǎn)動設(shè)置有轉(zhuǎn)動軸線沿前后方向延伸的內(nèi)、外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體之間設(shè)置有鎖止器，鎖止器具有與電機(jī)殼體固定連接的固定端和可朝外轉(zhuǎn)子方向徑向伸縮的動作端，動作端具有與外轉(zhuǎn)子擋止配合以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對固定的鎖止位和讓開外轉(zhuǎn)子以使外轉(zhuǎn)子與電機(jī)殼體相對轉(zhuǎn)動的解鎖位，浮定子電機(jī)的動力輸出端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，浮定子電機(jī)的動力輸入端設(shè)置于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子上。本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合兩種動力耦合模式的浮定子電機(jī)，同時(shí)也提供了一種能夠輸出大轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和混合動力拖拉機(jī)。
文檔編號B60K6/26GK103213489SQ20131010734
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者周志立, 劉孟楠, 徐立友, 時(shí)輝, 王偉, 王春光, 李晴 申請人:河南科技大學(xué)