永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動力系統(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，縮短動力傳遞距離，提高動力傳遞效率；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)明適用于汽車動力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于電動機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域時，能夠有效增加電動汽車的續(xù)航里程，為汽車的安全形勢和高效運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)明投入實際生產(chǎn)將提高汽車的能源利用率，節(jié)約能耗，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。
【專利說明】
永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及汽車動力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，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題已經(jīng)受到世界各國的關(guān)注和重視， 這也給汽車產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)和考驗。眼下，各國政府和汽車企業(yè)都在尋求新的發(fā)展戰(zhàn)略，以應(yīng)對當(dāng)前面臨的問題。電動汽車以電能作為驅(qū)動能源，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)能特性的電動汽車動力系統(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)計成本，提高動力傳輸效率，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)的動力經(jīng)過變速器換擋后再進(jìn)行輸出，縮短動力傳遞距離，提高動力傳遞效率。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)變速器集成動力系統(tǒng)，其目的在于將應(yīng)用了直驅(qū)技術(shù)的自動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，減輕動力系統(tǒng)的質(zhì)量與體積；電機(jī)輸出后的動力經(jīng)過變速器換擋之后輸出，縮短動力傳遞路線，提高動力傳遞效率的同時也使系統(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)變速器集成動力系統(tǒng)，包括:殼體、第一傳動軸、永磁同步電機(jī)、第一隔磁環(huán)、電磁直驅(qū)變速器、第二傳動軸、常嚙合齒輪副和動力輸出軸;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)為永磁無刷直流電動機(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軸上，且固定于第二傳動軸上;所述常嚙合齒輪副同時固定于第二傳動軸和動力輸出軸上;所述接合套僅有沿第一傳動軸軸線方向自由度，且與花鍵轂相連，且接合套上空套有電磁直線執(zhí)行器動子；共同驅(qū)動第一傳動軸的永磁同步電機(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)，而是通過電磁直線執(zhí)行器直接驅(qū)動接合套完成自動換擋。
[0008]所述永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動力系統(tǒng)，其特征在于:所述電磁直線執(zhí)行器動子為動圈式結(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)行器動子與電源之間采用無線電力傳輸技術(shù)。
[0010]本專利發(fā)明的永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動力系統(tǒng)，通過把永磁同步電機(jī)與電磁直驅(qū)變速器集成起來，縮短動力傳遞距離，具有結(jié)構(gòu)緊湊、動力傳遞效率高等優(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)式變速器對電機(jī)輸出的動力進(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，通過控制電流就可以控制運(yùn)動和換擋，響應(yīng)時間短，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)變速器集成動力系統(tǒng)適用于汽車動力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是應(yīng)用于電動機(jī)車技術(shù)領(lǐng)域時，能夠有效增加電動汽車的續(xù)航里程， 為汽車的安全形勢和高效運(yùn)行奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。本發(fā)明投入實際生產(chǎn)將提高汽車的能源利用率，節(jié)約能耗，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的一種永磁同步電機(jī)與雙速自動變速器高度集成動力系統(tǒng)?！揪唧w實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[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)變速器集成動力系統(tǒng)，包括:殼體1、第一傳動軸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、第二傳動軸6、常嚙合齒輪副7和動力輸出軸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為永磁無刷直流電動機(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空套在第一傳動軸2上，且固定于第二傳動軸6上;常嚙合齒輪副7同時固定于第二傳動軸6和動力輸出軸8上;接合套54僅有沿第一傳動軸軸線方向自由度，且與花鍵轂53相連，且接合套54上空套有電磁直線執(zhí)行器動子55;共同驅(qū)動第一傳動軸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)，而是通過電磁直線執(zhí)行器55直接驅(qū)動接合套54完成自動換擋。[0〇16]電磁直線執(zhí)行器動子55為動圈式結(jié)構(gòu)。
[0017]定子繞組31和電磁直線執(zhí)行器動子55與電源之間采用無線電力傳輸技術(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，帶動第一傳動軸2 旋轉(zhuǎn)；電磁直線執(zhí)行器動子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，直接驅(qū)動接合套54沿第一傳動軸2軸線方向運(yùn)動，完成換擋;接合套54位于中間位置時為空擋，與一擋嗤合齒輪副51和二擋嗤合齒輪副58嗤合時分別為一擋和二擋； 當(dāng)電磁直驅(qū)變速器5處于掛擋狀態(tài)時，動力依次通過第二傳動軸6、常嚙合齒輪副7,由動力輸出軸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)用于純電動汽車技術(shù)領(lǐng)域時，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)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.永磁同步電機(jī)與雙速電磁直驅(qū)變速器集成動力系統(tǒng)，包括:殼體(1)、第一傳動軸 (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)、第二傳動軸(6)、常嚙合齒輪 副(7)和動力輸出軸(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)為永磁無刷直流電 動機(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)空套在第一傳動軸(2)上，且固定于第二傳動軸(6)上;所述常嚙合齒輪副 (7)同時固定于第二傳動軸(6)和動力輸出軸(8)上;所述接合套(54)僅有沿第一傳動軸軸 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)行器動子(55);共同驅(qū)動第一傳動軸(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)，而是通過電磁直線執(zhí)行器(55)直接驅(qū)動接合套(54)完成自動換擋。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)變速器集成動力系統(tǒng)，其特 征在于:所述電磁直線執(zhí)行器動子(55)為動圈式結(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)行器動子(55)與電源之間采用無線電力傳輸技 術(shù)。
【文檔編號】F16H61/32GK106015560SQ201610328291
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】李波, 俞瀟, 葛文慶
【申請人】山東理工大學(xué)