CN108574395A - 感应式磁力差速驱动系统 - Google Patents

Abstract

感应式磁力差速驱动系统由电机定子、电机转子和半轴等组成，利用磁力耦合原理进行动力传输，两侧磁力耦合的滑差根据半轴的负荷变化而变化，可通过电力电子技术改变电机输出功率。电机定子和电机转子其中之一使用电枢绕组，另一个使用铜板、铝板或钢板等具备优良导电性能的材料制成的感应盘或感应筒，电枢绕组用来产生相对旋转磁场，感应盘或感应筒用来产生感应磁场。分为盘式、筒式和混合式三大类，根据自身发热情况可采用风冷、液冷或强制气冷方案，其安装固定可根据车辆总布置的具体情况而灵活设计。

Description

感应式磁力差速驱动系统

技术领域

动力传动、磁力驱动、车辆工程、节能减排。

背景技术

目前中国正处于技术变革、产业变革活跃期的初期，汽车工业作为一项经济支柱产业，也正在进行技术变革，淘汰老旧技术，提升汽车性能、节能减排是迫在眉睫的一项任务。

本发明为车辆驱动系统的变革给出了具体解决方案。

本人已提交和即将继续提交有关磁力差速器与极大负荷可调电机的相关发明申请，文件可从中华人民共和国国家知识产权局检索，以供参阅。

发明内容

本发明从提升车辆驱动系统的性能和汽车轻量化为出发点，提出了感应式磁力差速驱动系统的解决方案。

感应式磁力差速驱动系统是将磁力差速器与电机高度融合集成的一种解决方案，利用磁力耦合原理进行动力传输，两侧磁力耦合的滑差根据半轴的负荷变化而变化，可以通过电力电子控制技术对电机进行调节，达到改变电机动力输出节能减排的目的。

感应式磁力差速驱动系统由电机定子、电机转子和半轴等组成，根据工况的不同，可采用风冷、液冷和强制气冷以满足其自身散热需求，其安装固定可根据车辆总布置的具体情况而灵活设计。

根据磁力耦合面的位置不同，感应式磁力差速驱动系统可分为盘式感应式磁力差速驱动系统、筒式感应式磁力差速驱动系统和混合式感应式磁力差速驱动系统。

根据动力输出半轴的位置不同，感应式磁力差速驱动系统可分为A型感应式磁力差速驱动系统(盘式、筒式和混合式)、B型感应式磁力差速驱动系统(盘式、筒式和混合式)。

A型感应式磁力差速驱动系统和B型感应式磁力差速驱动系统的区别在于半轴的位置不同，也就是感应式磁力差速驱动系统能量输入与动力输出的位置不同。根据能量输入位置、磁力耦合面位置、是否采用串联方案、冷却方式等因素，A型感应式磁力差速驱动系统和B型感应式磁力差速驱动系统的结构又有所变化，具体应用时可根据整车总布置方案、具体工况和要达到的性能目标等选用合理的结构方案。

磁力耦合面为相对旋转磁场和感应磁场相互耦合的理论假设中性面，磁力耦合面位于电机定子和电机转子之间，电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力。

附图说明

图1、图2、图3、图4所示为盘式A型感应式磁力差速驱动系统。图2中将两电机定子2合二为一。图3中加装了弹簧，电机定子2可沿轴向滑动但不能转动，在弹簧的作用下作自适应调节，图中所示为钢丝卷制的弹簧，可利用板簧、空气弹簧等替代。

图5、图6、图7、图8所示为盘式B型感应式磁力差速驱动系统。图6所示的盘式B型感应式磁力差速驱动系统的两侧半轴11之间采用了轴承等零件辅助定位支承，图5、图7中去除了此定位支承，使两侧磁力差速驱动系统分别独立，其定位根据整车总布置的具体情况合理设计。图7中加装了弹簧3，电机转子可沿轴向滑动，在弹簧的作用下作自适应调节，图中所示为钢丝卷制的弹簧，可利用板簧、空气弹簧等替代，两侧半轴11之间也可加装轴承等零件辅助定位支承。

图9所示为筒式A型感应式磁力差速驱动系统。

图10所示为筒式B型感应式磁力差速驱动系统，两侧半轴11之间采用了轴承等零件辅助定位支承，也可去除此定位支承，使两侧磁力差速驱动系统分别独立，其定位根据整车总布置的具体情况合理设计。

图4所示为盘式A型感应式磁力差速驱动系统去除电机定子和电机转子之间的轴承等辅助定位支承的方案，图8所示为盘式B型感应式磁力差速驱动系统去除电机定子和电机转子之间的轴承等辅助定位支承的方案，其定位根据整车总布置的具体情况合理设计。其它类型的感应式磁力差速驱动系统也可采用相应的方案。

图11、图12、图13、图14、图15、图16所示为盘式A型感应式磁力差速驱动系统采用多组磁力耦合面的串联方案，即多组电机定子和电机转子的匹配组合串联，图中所示为两组串联，可采用任意组，根据需要确定。图11、图12、图13略有不同，图14、图15、图16所示为串联型盘式A型感应式磁力差速驱动系统加装弹簧的几种方案，使电机定子在弹簧的作用下作自适应调节，在弹簧刚度允许的情况下，可以使多个电机定子联结在一起共用一个弹簧(如图15)。串联型盘式A型感应式磁力差速驱动系统当串联组数较多时，可对电机转子增设轴承等辅助定位支承。

图17、图18、图19、图20、图21、图22、图23所示为盘式B型感应式磁力差速驱动系统采用多组磁力耦合面的串联方案，即多组电机定子和电机转子的匹配组合串联，图中所示为两组串联，可采用任意组，根据需要确定。图17、图18、图19略有不同，图20、图21、图22所示为串联型盘式B型感应式磁力差速驱动系统加装弹簧的几种方案，使电机转子在弹簧的作用下作自适应调节，在弹簧刚度允许的情况下，可以使多个电机定子联结在一起共用一个弹簧(如图21)。串联型盘式B型感应式磁力差速驱动系统当串联组数较多时，可对电机定子增设轴承等辅助定位支承。图23所示为盘式B型感应式磁力差速驱动系统的一种方案(图17所示)的两半轴之间加装轴承等辅助定位支承的方案，盘式B型感应式磁力差速驱动系统的其它方案(图18至图22所示)的两半轴之间也可加装轴承等辅助定位支承。

其它类型的感应式磁力差速驱动系统也可采用串联方案。

所有类型的感应式磁力差速驱动系统，都包括能量输入与动力输出，其关键部件有电机定子2、电机转子1和半轴11，电机定子2和电机转子1其中之一使用电枢绕组，另一个使用具备优良导电性能的材料(如铜板、铝板或钢板等)制成的感应盘或感应筒，电枢绕组用来产生相对旋转磁场，感应盘或感应筒用来产生感应磁场(由变化的感应涡流激发)，电机转子1和电机定子2的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力，当两侧半轴上所受负荷不同时，两侧磁力耦合产生不同滑差，从而使两侧半轴输出不同转速，实现差速功能，这就是感应式磁力差速驱动系统的原理。感应式磁力差速驱动系统根据自身发热情况可采用风冷、液冷或强制气冷方案。

盘式感应式磁力差速驱动系统和筒式感应式磁力差速驱动系统可以融合成混合式感应式磁力差速驱动系统，即在感应式磁力差速驱动系统的轴向和径向同时设置磁力耦合面(磁力耦合面位于电枢绕组和感应盘之间或电枢绕组和感应筒之间，也就是位于电机定子和电机转子之间)，但从性能上来说，盘式感应式磁力差速驱动系统的结构为最佳。

具体实施方式

感应式磁力差速驱动系统所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。轴承、弹簧、电机等均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。

感应式磁力差速驱动系统作为一种动力传动部件，其成品要想成功应用，必须具备以下两个条件：(1)功率标定——建立完备的测试台架，以完成系列化产品的标定从而便于匹配不同的车型。(2)动平衡检测——旋转设备必须达到相关标准规定的动平衡要求，以达到必要的安全可靠性。

Claims (5)

1.盘式感应式磁力差速驱动系统的结构方案——其特征是包括电机转子、电机定子、半轴，盘式感应式磁力差速驱动系统的磁力耦合面垂直于半轴的轴向，电机定子和电机转子其中之一使用电枢绕组，另一个使用铜板、铝板或钢板等具备优良导电性能的材料制成的感应盘，电枢绕组用来产生相对旋转磁场，感应盘用来产生感应磁场，感应磁场由变化的感应涡流激发，电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力，当两侧半轴上所受负荷不同时，两侧磁力耦合产生不同滑差，从而使两侧半轴输出不同转速，实现差速功能，可以采用多组电机定子和电机转子的匹配组合串联，盘式感应式磁力差速驱动系统根据具体工况，其冷却方式可以采用风冷、液冷或强制气冷，可以通过电力电子控制技术对电机进行调节，达到改变电机动力输出节能减排的目的。

2.筒式感应式磁力差速驱动系统的结构方案——其特征是包括电机转子、电机定子、半轴，筒式感应式磁力差速驱动系统的磁力耦合面平行于半轴的轴向，电机定子和电机转子其中之一使用电枢绕组，另一个使用铜板、铝板或钢板等具备优良导电性能的材料制成的感应筒，电枢绕组用来产生相对旋转磁场，感应筒用来产生感应磁场，感应磁场由变化的感应涡流激发，电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力，当两侧半轴上所受负荷不同时，两侧磁力耦合产生不同滑差，从而使两侧半轴输出不同转速，实现差速功能，可以采用多组电机定子和电机转子的匹配组合串联，筒式感应式磁力差速驱动系统根据具体工况，其冷却方式可以采用风冷、液冷或强制气冷，可以通过电力电子控制技术对电机进行调节，达到改变电机动力输出节能减排的目的。

3.混合式感应式磁力差速驱动系统的结构方案——其特征是包括电机转子、电机定子、半轴，混合式感应式磁力差速驱动系统的磁力耦合面同时位于平行于半轴的轴向和垂直于半轴的轴向，电机定子和电机转子其中之一使用电枢绕组，另一个使用铜板、铝板或钢板等具备优良导电性能的材料制成的感应筒，电枢绕组用来产生相对旋转磁场，感应筒用来产生感应磁场，感应磁场由变化的感应涡流激发，电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力，当两侧半轴上所受负荷不同时，两侧磁力耦合产生不同滑差，从而使两侧半轴输出不同转速，实现差速功能，可以采用多组电机定子和电机转子的匹配组合串联，混合式感应式磁力差速驱动系统根据具体工况，其冷却方式可以采用风冷、液冷或强制气冷，可以通过电力电子控制技术对电机进行调节，达到改变电机动力输出节能减排的目的。

4.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3所述的感应式磁力差速驱动系统，其特征是感应式磁力差速驱动系统在工作时其电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互耦合作用，磁力耦合面为相对旋转磁场和感应磁场相互耦合的理论假设中性面，磁力耦合面位于电枢绕组和感应盘之间或电枢绕组和感应筒之间，也就是位于电机定子和电机转子之间。

5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3所述的感应式磁力差速驱动系统，其特征是由两根半轴输出动力，在汽车领域，半轴是作为车桥的一个子零件，在感应式磁力差速驱动系统中，为了叙述其工作原理方便，把半轴看作为感应式磁力差速驱动系统的一个子零件，当感应式磁力差速驱动系统布置于轮间时，半轴输出动力至车轮，当感应式磁力差速驱动系统布置于轴间时，半轴输出动力至车桥，半轴的外形根据感应式磁力差速驱动系统实现的功能和整车总布置情况而有所变化。