CN105978218B - 开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统 - Google Patents

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Abstract

本专利发明的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将开关磁阻电机与电磁直驱变速器集成为一体，采用同一根轴作为驱动轴，取消了换挡操纵机构，使系统具有工作高效、结构紧凑等优势；开关磁阻电机工作效率高、可靠性好的特点，使系统可以在不同工况下平稳工作；电机和变速器利用“电—磁—力”原理，将电能转换为机械能，通过控制电流精度实现对电机和变速器的控制，使控制更加精准高效。本发明适用于电动汽车动力系统技术领域，特别是应用在纯电动汽车技术领域时，能够有效延长纯电动汽车的续航里程，为智能汽车的高效运行奠定了良好的技术基础。本发明投入实际生产使用之后，将降低车辆驱动装置能耗，带来较大的经济效益。

Description

开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统
技术领域
本发明涉及汽车动力系统技术领域，更具体地说，涉及一种开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统。
背景技术
当今社会，电动汽车逐渐受到消费者的关注，市场份额逐年增加；另一方面，环境问题使得人们越来越重视节能汽车。因此，开发一种高效节能的适用于电动汽车的汽车动力系统将成为主要的研究方向之一。目前市场上的电动汽车动力系统大部分还是采用传统的形式，将电机作为动力输出原件，动力通过变速器进行减速增扭，经过一系列的传递最终到达车轮，这种形式的动力系统结构和工作效率均有待改进。本专利将发明一种开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，集成后的系统将缩短电机与变速器之间的距离，不仅可以提高动力传递效率，也能有效提高结构的紧凑性，实现动力系统乃至电动汽车的整体优化设计，进一步提高能源的利用效率。
关于电机与变速器的集成研究已经开始，此前的研究成果大部分是将电机轴同时作为变速器的动力输入轴，变速器采用传统的换挡机构进行换挡，虽然已经有效降低了整个系统的制作成本，提高了工作效率，但集成程度尚且不足，仍有较大的提升空间。
本专利发明的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将开关磁阻电机与电磁直驱式变速器集成起来，电磁直驱式变速器由电磁直线执行器直接驱动接合套做直线运动完成换挡。集成后的系统中采用同一根轴作为驱动轴，电机内部完成换挡后输出动力，可以有效提高系统的工作效率和结构紧凑性。同时，开关磁阻电机结构简单，制造成本低，工作效率高，可靠性高，能够保证集成后的动力系统具有较大的适用性。
发明内容
本专利将发明一种开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将变速器集成到开关磁阻电机中，可以使结构更加紧凑，工作效率更高，降低能耗，提高资源利用率。将电磁直驱技术运用到变速器中，可以有效提高换挡效率，同时电磁直驱装置代替传统的换挡操纵机构，可以使变速器整体结构紧凑性更好；开关磁阻电机的工作特性可以保证集成后的动力系统具有较好的工作适应性。集成化的动力系统控制精度更好，协调性能更强，具有较高的研究和实用价值。
本发明提出的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，包括：壳体、第一传动轴、开关磁阻电机、第一隔磁环、电磁直驱变速器、第二传动轴、常啮合齿轮副和动力输出轴；所述开关磁阻电机包括电机定子绕组、电机定子铁芯和转子铁芯；所述电磁直驱变速器包括一挡啮合齿轮副、第二隔磁环、花键毂、接合套、电磁直线执行器动子、电磁直线执行器定子、第三隔磁环和二挡啮合齿轮副。其特征在于：
所述开关磁阻电机为双凸极开关磁阻电机；所述电机定子绕组、电机定子铁芯、第一隔磁环、第二隔磁环、电磁直线执行器定子和第三隔磁环固定在壳体上；所述转子铁芯、花键毂固定在第一传动轴上；所述一挡啮合齿轮副和二挡啮合齿轮副空套在第一传动轴上，且固定于第二传动轴上；所述常啮合齿轮副同时固定于第二传动轴和动力输出轴上；所述接合套仅有沿第一传动轴轴线方向自由度，且与花键毂相连，且接合套上空套有电磁直线执行器动子；
共同驱动第一传动轴的开关磁阻电机和电磁直驱变速器集成于壳体中，所述开关磁阻电机和电磁直驱变速器之间设有防止电磁干扰的第一隔磁环；所述电磁直线执行器定子两边设有防止漏磁的第二隔磁环和第三隔磁环。
所述电磁直驱变速器不包含换挡拨叉、换挡拨叉轴、换挡拨指和换挡轴等选换挡执行机构，而是通过电磁直线执行器直接驱动接合套完成自动换挡。
所述电磁直线执行器动子为动圈式结构。
所述电机定子绕组和电磁直线执行器动子与电源之间采用无线电力传输技术。
本专利发明的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将开关磁阻电机与电磁直驱式变速器高度集成，具有结构紧凑、工作高效、控制精准等优点，运用在电动汽车上能够实现高效节能、一体化控制的结果；集成后的系统可以充分发挥开关磁阻电机工作效率高、可靠性好的特点，使系统可以在不同工况下平稳工作；当用于对于挡位数要求较小的电动汽车时，可以最大程度上简化动力系统结构、提高传动效率；电磁直驱变速器取消了拨叉等换挡机构，采用电磁感应原理，由电磁直线执行器直接驱动接合套做直线运动，完成换挡，是结构更加紧凑，能源利用率更高；开关磁阻电机和电磁直驱变速器电路均由“电—磁—力”原理提供电流，控制系统工作的实质即为控制装置内部的电流，使控制更加精准高效。
本专利发明的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统适用于电动汽车动力系统技术领域，特别是应用在纯电动汽车技术领域时，能够有效延长纯电动汽车的续航里程，为智能汽车的高效运行奠定了良好的技术基础。本发明投入实际生产使用之后，将较大程度降低车辆驱动装置能耗，带来较大的经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种开关磁阻电机与双速自动变速器高度集成动力系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明提出的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，包括：壳体1、第一传动轴2、开关磁阻电机3、第一隔磁环4、电磁直驱变速器5、第二传动轴6、常啮合齿轮副7和动力输出轴8；开关磁阻电机3包括电机定子绕组31、电机定子铁芯32和转子铁芯33；电磁直驱变速器5包括一挡啮合齿轮副51、第二隔磁环52、花键毂53、接合套54、电磁直线执行器动子55、电磁直线执行器定子56、第三隔磁环57和二挡啮合齿轮副58。其特征在于：
开关磁阻电机3为双凸极开关磁阻电机；电机定子绕组31、电机定子铁芯32、第一隔磁环4、第二隔磁环52、电磁直线执行器定子56和第三隔磁环57固定在壳体1上；转子铁芯33、花键毂53固定在第一传动轴2上；一挡啮合齿轮副51和二挡啮合齿轮副58空套在第一传动轴2上，且固定于第二传动轴6上；常啮合齿轮副7同时固定于第二传动轴6和动力输出轴8上；接合套54仅有沿第一传动轴轴线方向自由度，且与花键毂53相连，且接合套54上空套有电磁直线执行器动子55；
共同驱动第一传动轴2的开关磁阻电机3和电磁直驱变速器5集成与壳体1中，开关磁阻电机3和电磁直驱变速器5之间设有防止电磁干扰的第一隔磁环4；电磁直线执行器定子56两边设有防止漏磁的第二隔磁环52和第三隔磁环57。
本发明的进一步优选方案是：
电磁直驱变速器5不包含换挡拨叉、换挡拨叉轴、换挡拨指和换挡轴等选换挡执行机构，而是通过电磁直线执行器动子55直接驱动接合套54完成自动换挡。
电磁直线执行器动子55为动圈式结构。
电机定子绕组31和电磁直线执行器动子55与电源之间采用无线电力传输技术。
本发明的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，如图1所示，电机定子绕组31和电机定子铁芯32利用“电—磁—力”原理使转子铁芯33产生旋转力矩，带动第一传动轴2旋转；电磁直线执行器动子55利用“电—磁—力”原理与电磁直线执行器定子56相互作用，产生直线运动，直接驱动接合套54沿第一传动轴2轴线方向运动，完成换挡；接合套54位于中间位置时为空挡，与一挡啮合齿轮副51和二挡啮合齿轮副58啮合时分别为一挡和二挡；当电磁直驱变速器5处于挂挡状态时，动力依次通过第二传动轴6、常啮合齿轮副7，由动力输出轴8输出。在开关磁阻电机3与电磁直驱变速器5之间设有第一隔磁环4，用于避免电磁干扰；在电磁直线执行器定子56两侧设有第二隔磁环52和第三隔磁环57，防止漏磁。开关磁阻电机3和电磁直驱变速器5电路均由“电—磁—力”原理提供电流，控制系统工作的实质即为控制装置内部的电流，使控制更加精准高效；运用于纯电动汽车技术领域时，能够有效增加车辆的续航里程，提高车辆行驶安全性，为智能汽车的高效运行奠定基础。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，包括：壳体（1）、第一传动轴（2）、开关磁阻电机（3）、第一隔磁环（4）、电磁直驱变速器（5）、第二传动轴（6）、常啮合齿轮副（7）和动力输出轴（8）；所述开关磁阻电机（3）包括电机定子绕组（31）、电机定子铁芯（32）和转子铁芯（33）；所述电磁直驱变速器（5）包括一挡啮合齿轮副（51）、第二隔磁环（52）、花键毂（53）、接合套（54）、电磁直线执行器动子（55）、电磁直线执行器定子（56）、第三隔磁环（57）和二挡啮合齿轮副（58），其特征在于： 所述开关磁阻电机（3）为双凸极开关磁阻电机；所述电机定子绕组（31）、电机定子铁芯（32）、第一隔磁环（4）、第二隔磁环（52）、电磁直线执行器定子（56）和第三隔磁环（57）固定在壳体（1）上；所述转子铁芯（33）、花键毂（53）固定在第一传动轴（2）上；所述一挡啮合齿轮副（51）和二挡啮合齿轮副（58）空套在第一传动轴（2）上，且固定于第二传动轴（6）上；所述常啮合齿轮副（7）同时固定于第二传动轴（6）和动力输出轴（8）上；所述接合套（54）仅有沿第一传动轴轴线方向自由度，且与花键毂（53）相连，且接合套（54）上空套有电磁直线执行器动子（55）； 共同驱动第一传动轴（2）的开关磁阻电机（3）和电磁直驱变速器（5）集成于壳体（1）中，所述开关磁阻电机（3）和电磁直驱变速器（5）之间设有防止电磁干扰的第一隔磁环（4）；所述电磁直线执行器定子（56）两边设有防止漏磁的第二隔磁环（52）和第三隔磁环（57）；所述电磁直线执行器动子（55）为动圈式结构，所述电机定子绕组（31）和电磁直线执行器动子（55）与电源之间采用无线电力传输技术。
2.根据权利要求1所述的开关磁阻电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，其特征在于：所述电磁直驱变速器（5）不包含换挡拨叉、换挡拨叉轴、换挡拨指和换挡轴，而是通过电磁直线执行器动子（55）直接驱动接合套（54）完成自动换挡。
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