CN102868252B - 增程电动机 - Google Patents

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Abstract

一种增程电动机，包括主太阳轮、从太阳轮、电机转子、行星齿轮、行星齿轮轴、定子磁极、转子锁止器、电机外壳、第一定子线圈、双向楔块超越离合和第二定子线圈；主动轴和从动轴贯穿所述增程电动机中部，从主动轴到从动轴方向依次连接有双向楔块超越离合、行星齿轮、行星齿轮轴、电机转子、行星齿轮、从太阳轮和转子锁止器。基于混合动力机械功率分离技木基础，利用电动机恒功率区与汽车动态功效区特征匹配，将发动机功率匀溢功率吸收再生电能再将电能驱动电机转变成机械能与发动机动力耦合。因此发明增程电动机技术，实现汽车混合动力耦合匹配核心关键技术，将添补我国混合动力汽车重要部件技术空白。

Description

增程电动机
技术领域
本发明涉及一种双动力耦合电机技术，特别是一种基于原动机基础上进行转速增减可控的新型增程电动机。
背景技术
汽车动力系统电动自动化控制过程是优化动力系统、节能减排提高效能发展的大趋势。目前，国内汽车工业企业在结构方案选定及混合动力机械功率分离技术方面没有成熟的自有知识产权的核心技术，其目前混动力整车试制中应用的动力耦合组件技术落后、效率低，使得国产混动力车很难达到节油指标达到25％以上等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种增程电动机。
为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：一种增程电动机，包括主太阳轮、从太阳轮、电机转子、第一行星齿轮、第二行星齿轮、行星齿轮轴、定子磁极、转子锁止器、电机外壳、第一定子线圈、双向楔块超越离合和第二定子线圈；主动轴和从动轴贯穿所述增程电动机中部，从主动轴到从动轴方向依次连接有所述双向楔块超越离合、所述第一行星齿轮、所述行星齿轮轴、所述电机转子、所述第二行星齿轮、所述从太阳轮和所述转子锁止器；所述转子锁止器打开所述电机转子带动所述行星齿轮轴旋转所述行星齿轮，输出动力叠加到所述从太阳轮后，经所述从动轴输出；所述电机转子作为差动轮系中的主动件，与所述行星齿轮轴连成一体；所述主太阳轮和所述从太阳轮为差动轮系中的从动件。
所述主太阳轮、所述从太阳轮、所述第一行星齿轮、第二行星齿轮和行星齿轮轴设置在所述电机转子内部。
所述双向楔块超越离合设置在所述主太阳轮前端，所述转子锁止器设置在所述从太阳轮后端。
本发明的积极效果是：增程电动机具较高的传动效率，更重要的是它能够基于发动机转速上转速进行二相连续和独立的调节。在动力(Power)调节方面，增程电动机可通过储能器电源驱动增程电动机与发动机增程叠加有效的补充动力轮所需的驱动动力而无需改变对内燃机的动力要求(Power demand)，从而保持内燃机的工作状态不受或少受路况影响。内燃机可始终工作在设定的最佳状态，以提高整车的效率。同时增程电动机还可回收制动时的动能，返送回储能器中。所有这些举措都大幅度地提高汽车的燃油效率。增程电动机在生产和制造方面都较目前四速自动变速器(4-Speed Automatic transmission)简单。这将为高性比价高性产品打下了良好的基础。
附图说明
图1是本发明的一个实施例所提供的增程电动机结构示意图；
图2是本发明的一个实施例所提供的增程电动机的行星齿轮公转示意图；
其中：1主太阳轮  2从太阳轮  3电机转子  4行星齿轮  5行星齿轮轴  6定子磁极  7转子锁止器  8电机外壳  9第一定子线圈10双向楔块超越离合  11第二定子线圈
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明一个实施例所提供的一种增程电动机，包括主太阳轮(1)、从太阳轮(2)、电机转子(3)、第一行星齿轮(4)、第二行星齿轮(4)、行星齿轮轴(5)、定子磁极(6)、转子锁止器(7)、电机外壳(8)、第一定子线圈(9)、双向楔块超越离合(10)和第二定子线圈(11)；主动轴和从动轴贯穿所述增程电动机中部，从主动轴到从动轴方向依次连接有双向楔块超越离合(10)、第一行星齿轮(4)、行星齿轮轴(5)、电机转子(3)、第二行星齿轮(4)、从太阳轮(2)和转子锁止器(7)。
主太阳轮(1)、从太阳轮(2)、第一行星齿轮(4)、第二行星齿轮(4)之间和行星齿轮轴(5)设置在电机转子(3)内部。双向楔块超越离合(10)设置在主太阳轮(1)前端，转子锁止器(7)设置在从太阳轮(2)后端。主动轴和从动轴的动力轴向联接全部采用插齿联接。
原动机输出模式：转子锁止器(7)锁止电机转子(3)，原动机输出动力通过主太阳轮(1)、行星齿轮(4)、从太阳轮(2)到从动轴输出。
增程模式：转子锁止器(7)打开电机转子(3)带动行星齿轮轴(5)旋转行星齿轮(4)，输出动力叠加到从太阳轮(2)后，经从动轴(13)输出。
电动机转子(3)作为差动轮系中的主动件(设其角速度为ω0)，与行星齿轮轴(5)连成一体。主太阳轮(1)和从太阳轮(2)为差动轮系中的从动件(其角速度为ω1和ω2)。
如图2所示为行星齿轮公转示意图，当行星齿轮(4)只是随同行星架绕差速器旋转轴线公转(直线行驶)时，处在同一半径r上的A、B、C三点的圆周速度都相等，其值为ω0r。于是，ω1＝ω2＝ω0，即差动轮系不起差速作用，而主从太阳轮轴角速度等于电动转子(3)的角速度。
当行星齿轮(4)除公转外，还绕行星齿轮轴(5)以角速度ω4自转时，啮合点A的圆周速度为ω1r＝ω0r+ω4r4，啮合点B的圆周速度为ω2r＝ω0r-ω4r4。于是
即ω1+ω2＝2ω0
若角速度以每分钟转数n表示，则
n1+n2＝2n0(1)
式(1)-主从太阳轮轴齿轮直径相等的对称式锥齿轮运动特性方程式。
它表明左右主从太阳轮轴齿轮的转速之和等于电动转子转速的两倍，而与行星齿轮转速无关。
由式(1)还可得知：①当任何一侧太阳轴齿轮的转速为零时，另一侧轴齿轮的转速为电动机转子转速的两倍；②当电机转子转速为零(例如用中央制动器制动时)，若一侧太阳轴齿轮受其他外来力矩而转动；则另一侧太阳轴齿轮即以相同转速反向转动。
因此：ω1恒定时调整±ω0在输出轴ω2可获得±2ω0转速增量。
ω0制动0时，ω1＝-ω2
∵ω1+ω2＝±2ω0  ∵ω2＝±2ω0-ω1
由此可推出增程电动机运动学方程式：ω2＝±f(2ω0)-ω1即采用差动轮系轮系增程电机，为PHEV的动力耦合器，在混合动力车上使用这种类型的耦合器是可行的，完全可以达到预期的目标。
以上所述，仅是用以说明本发明的具体实施案例而已，并非用以限定本发明的可实施范围，举凡本领域熟练工程技术人员在未脱离本发明所涵盖的精神与原理下所完成的一切等效改变或修饰，仍应由本发明权利要求的范围所覆盖。
增程电动机是一种创新发明电机，它通过调节电动机转速可对原动机的输出转速进行增量调整，高效实现混合动力耦合过程。增程电动机技术属于重大科技创新发明，填补了国内该专业领域空白。本技术发明在国防工业、自动化控制、机械制造工业、新能源混合动力牵引驱动等行业具有重大经济化价值和产业化前景。

Claims (3)

1.一种增程电动机，其特征在于：包括主太阳轮、从太阳轮、电机转子、第一行星齿轮、第二行星齿轮、行星齿轮轴、定子磁极、转子锁止器、电机外壳、第一定子线圈、双向楔块超越离合和第二定子线圈；主动轴和从动轴贯穿所述增程电动机中部，从主动轴到从动轴方向依次连接有所述双向楔块超越离合、所述第一行星齿轮、所述行星齿轮轴、所述电机转子、所述第二行星齿轮、所述从太阳轮和所述转子锁止器；所述转子锁止器打开所述电机转子带动所述行星齿轮轴旋转所述行星齿轮，输出动力叠加到所述从太阳轮后，经所述从动轴输出；所述电机转子作为差动轮系中的主动件，与所述行星齿轮轴连成一体；所述主太阳轮和所述从太阳轮为差动轮系中的从动件。
2.如权利要求1所述的增程电动机，其特征在于：所述主太阳轮、所述从太阳轮、所述第一行星齿轮、第二行星齿轮和行星齿轮轴设置在所述电机转子内部。
3.如权利要求1所述的增程电动机，其特征在于：所述双向楔块超越离合设置在所述主太阳轮前端，所述转子锁止器设置在所述从太阳轮后端。
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