CN108916374A - 一种电磁变速混动系统 - Google Patents

Abstract

一种电磁变速混动系统，设有初级转子，次级转子，发电线圈，其中初级转子与次级转子为转动部件，发电线圈为定子，其中初级转子与次级转子之间构成传动系统，初级转子与发电线圈之间构成发电系统，其中初级转子连接于动力源轴，初级转子与次级转子之间有电磁耦合，次级转子连接负载轴，初级转子与次级转子至少其一饶有线圈，两者通过电磁耦合实现扭矩传递，发电线圈为定子线圈，不转动，初级转子、发电线圈与次级转子三者同轴线，初级转子在发电线圈和次级转子之间做轴向线性区间直线运动，设有驱动装置驱动初级转子在发电线圈和次级线圈轴线上的直线运动，改变动力源输入功率在次级转子和发电线圈之间的功率分配。

Description

一种电磁变速混动系统

技术领域

本申请属于新能源汽车变速器领域。

背景技术

现有混动系统主要是丰田的THS行星齿轮混动系统、本田的i-MMD电驱动+CVT变速箱双离合的混动系统、增程式混动系统、插电式混动系统等。这些系统普遍存在各种问题。比如充电麻烦，发动机长期低热效率工作，系统复杂，非线性，在切换时有动力冲击，油门不线性、低速蠕动不良、变速系统成本高等。

发明内容

为了解决以上问题，本申请提出一种电磁变速混动系统。

设有初级转子，次级转子，发电线圈，其中初级转子与次级转子为转动部件，发电线圈为定子，

其中初级转子与次级转子之间构成传动系统，

初级转子与发电线圈之间构成发电系统，

其中初级转子连接于动力源轴，

初级转子与次级转子之间有电磁耦合，两者使用电磁耦合进行动力传递，

次级转子连接负载轴，初级转子与次级转子至少其一饶有线圈，两者通过电磁耦合实现扭矩传递，

发电线圈为定子线圈，不转动，

初级转子、发电线圈与次级转子三者同轴线，

发电线圈与次级转子在轴线方向依次排列，

初级转子在发电线圈和次级转子之间做轴向线性区间直线运动，

设有驱动装置驱动初级转子在发电线圈和次级线圈轴线上的直线运动，改变动力源输入功率在次级转子和发电线圈之间的功率分配。

任何可以实现初级转子在轴线方向直线移动的机械装置、驱动装置都可以作为本申请的现有技术。本申请重点不在这些现有机械装置。

在初级转子和次级转子之间设有离合器或锁紧装置，在高速运动时锁死两转子之间的传动。

轴线方向上，发电线圈排布在靠近动力源一端，次级转子排布在靠近负载一端。

初级转子排布在发电线圈和次级转子的线圈绕组的内圆桶内。

所述动力源举例如发动机、电动机、蒸汽轮机等。

所述负载举例如车轮、风机、水轮机等。

典型的应用是混动新能源汽车。

所述动力源是发动机，所述负载是车轮传动轴。

所述发动机内设有与输出轴轴向同向的直线区间运动驱动装置。

所述传动轴包括减速装置。也既，次级线圈经过减速箱后连接车轮也属于负载范畴。

所述动力源与初级转子之间的“连接”当然也包括通过减速装置进行连接。

本系统还包括电池和电动机。

发电线圈所产生的电能通过电压变换装置连接并存储于电池。

电池的电能通过电机驱动模块连接和驱动电机。

所述的电压变换装置包括所有能将发电机所产生的感应电动势存储于电池的装置，如变压器、DC-DC等。

所述的电机驱动模块则是现有技术中，各个电机厂家为驱动电机所配套的驱动器。

初级转子轴线方向的宽度与次级转子轴线方向的宽度相同。

初级转子轴线方向的宽度与发电线圈轴线方向的宽度相同。

初级转子设有强磁，成为永磁初级转子，次级转子饶有线圈，动力源带动初级转子转动，其磁力线切割次级转子线圈，在次级转子线圈中产生电流，从而次级转子线圈产生磁场，与初级转子耦合，实现传动。

此传动效率最高95%左右。

初级转子饶有线圈，为电磁转子，次级转子饶有线圈，初级转子线圈通电后产生磁场，动力源带动初级转子转动，其磁力线切割次级转子线圈，在次级转子线圈中产生电流，从而次级转子线圈产生磁场，与初级转子耦合，实现传动。

初级转子轴线位置完全处于发电线圈轴线位置时，系统为发电模式，动力分配给发电线圈，不对负载进行传动；初级转子轴线位置完全处于次级转子轴线位置时，系统处于传动模式，动力源分配给负载，初级转子轴线位置位于次级转子轴线位置和发电线圈轴线位置之间时，系统依比例传动和发电。

初级转子连接有轴向运动驱动装置，此驱动装置连接于控制装置（所述控制装置比如油门踏板、行车电脑等），依需要驱动初级转子在次级转子和发电线圈轴线位置之间改变轴线位置。

一种混动新能源汽车，含有以上任一权利要求所述的装置。

附图说明

图1是本申请核心系统的剖面构成图；

图2是本申请核心系统的透视图；

图3是本申请典型应用中的立体图；

图中有初级转子1、次级转子2、发电线圈3、轴承4、啮合齿轮101、动力轴102、负载轴201、发动机5、发动机出轴501、直线伺服电机502、线性拨叉503、车轮6。

具体实施方式

如图1、2所示，初级转子和次级转子被轴承固定。其中初级转子和轴承之间可以轴向滑动，如花轴连接、滑动等。从而使初级转子在轴向方向还有一个直线运动的自由度。次级转子与轴承之间只具有转动约束，不具有轴线方向的运动的自由度。初级转子连接有啮合齿轮，这个是从动力源获取动力的。图中可以看到初级转子的轴线位置处于发电线圈和次级转子之间。此时既传动，又发电。还可以看到初级转子深入次级转子多一点，也就是传动的部分更多。

初级转子采用镶嵌汝铁硼等强磁材料成为永磁初级转子。次级转子中绕有闭合的线圈。当初级转子运动时，初级转子上的磁铁所带有的磁力线切割次级转子上的线圈，引起线圈内磁通量的变化，使次级转子上的线圈产生感应电流，和感应磁场，就能够带动次级转子运转。

发电线圈在系统内是固定于基座的。当初级转子运转时，其磁力线切割发电线圈，就能够产生电动势。这个电能经过转换，存储于电池之中或者用来驱动电机。

此实施例采用初级转子的啮合齿轮被拨叉驱动在轴线运动的方式。也可以采用初级转子中心设置花键，并设置花键轴，让初级转子在花键轴上轴线方向移动的方式。

此图还可以看到，发电线圈、初级转子、次级转子的宽度是差不多的。因为这样能够实现完全发电、或者完全传动这两种模式。

当初级转子相对于途中左右方向直线移动时，发电线圈和次级转子线圈所切割的磁通量会产生变化，从而改变本系统在发电与传动之间的动力分配，产生变速与发电的效果，也就是混动新能源汽车所要达到的效果。

而动力源，则可以一直以最高效率的转速运动。至于负载端的变速功能，由本系统实现。这样会大大提高动力源，比如发动机的热效率。让其一直工作在最佳转速，并且能够同时无极调节车速。

如图3所示，这是一个立体图。图中初级转子被发电线圈掩盖住了，只能看到一面。此图中能够看到发动机出轴。这个发动机出轴上设有很长的齿轮。初级线圈的啮合齿轮能够在很长的轴线方向上与其啮合。从而实现初级线圈相对于图1中左右的运动。本实施例采用在发动机端设置直线伺服电机连接线性拨叉的方式调节初级转子在次级转子和发电线圈轴向位置的技术方案。直线伺服电机，是能够依照私服信号而准确地做出直线运动的电机。而拨叉的使用，则能够改变相互啮合的两个齿轮的轴线方向的相对位置。在变速箱中也有应用。

图3在次级转子的输出端还示意性的连接了车轮。图3是典型的新能源混动汽车的系统构成。

本实施例的发电线圈，还应当连接变电装置，如变压器、ACDC\DCDC等，将发出的电能存储到电池中。本申请所述的变电装置与现有发电机的变电装置并无差异。

此外，如果设置电动机，则能更好的使用初级线圈与发电线圈相互作用所产生的电能。

设置电池、电动机，是为了配合发挥本系统能够在发电和传动两者之间任意变换的优势，而且还具有低速増扭的作用。

车辆起步时，系统控制直线伺服电机驱动拨叉将初级转子由发电线圈位置往次级转子位置推，同时利用发电线圈所产生的电能驱动电动机输出扭矩。

高速状态下，初级转子与次级转子组成传动系统，传动效率可达95%。此时也可以在初级转子与次级转子之间设置离合器或曰锁紧装置，使其锁死，实现发动机到车轮的100%效率的直接传动。

基于本发明所明示的技术启示，利用本发明所指明的现有技术领域，所组合出的任何技术方案，都在本发明的公开之列。

Claims (10)

1.一种电磁变速混动系统，其特征是，设有初级转子，次级转子，发电线圈，其中初级转子与次级转子为转动部件，发电线圈为定子，其中初级转子与次级转子之间构成传动系统，初级转子与发电线圈之间构成发电系统，其中初级转子连接于动力源轴，初级转子与次级转子之间有电磁耦合，两者使用电磁耦合进行动力传递，次级转子连接负载轴，初级转子与次级转子至少其一饶有线圈，两者通过电磁耦合实现扭矩传递，发电线圈为定子线圈，不转动，初级转子、发电线圈与次级转子三者同轴线，发电线圈与次级转子在轴线方向依次排列，初级转子在发电线圈和次级转子之间做轴向线性区间直线运动，设有驱动装置驱动初级转子在发电线圈和次级线圈轴线上的直线运动，改变动力源输入功率在次级转子和发电线圈之间的功率分配。

2.根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，在初级转子和次级转子之间设有离合器或锁紧装置，在高速运动时锁死两转子之间的传动；进一步的，根据权利要求1，轴线方向上，发电线圈排布在靠近动力源一端，次级转子排布在靠近负载一端，初级转子排布在发电线圈和次级转子的线圈绕组的内圆桶内。

3.所述动力源是发动机，所述负载是车轮传动轴；进一步的，所述发动机内设有与输出轴轴向同向的直线区间运动驱动装置。

4.根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，本系统包括电池和电动机。

5.根据权利要求3所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，发电线圈所产生的电能通过电压变换装置连接并存储于电池；进一步的，根据权利要求3，电池的电能通过电机驱动模块连接和驱动电机。

6.根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，初级转子轴线方向的宽度与次级转子轴线方向的宽度相同；进一步的，根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，初级转子轴线方向的宽度与发电线圈轴线方向的宽度相同。

7.根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，所述电磁耦合是：一，初级转子设有强磁，成为永磁初级转子，次级转子饶有线圈，动力源带动初级转子转动，其磁力线切割次级转子线圈，在次级转子线圈中产生电流，从而次级转子线圈产生磁场，与初级转子耦合，实现传动；

二，初级转子饶有线圈，为电磁转子，次级转子饶有线圈，初级转子线圈通电后产生磁场，动力源带动初级转子转动，其磁力线切割次级转子线圈，在次级转子线圈中产生电流，从而次级转子线圈产生磁场，与初级转子耦合，实现传动。

8.根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，初级转子轴线位置完全处于发电线圈轴线位置时，系统为发电模式，动力分配给发电线圈，不对负载进行传动；初级转子轴线位置完全处于次级转子轴线位置时，系统处于传动模式，动力源分配给负载，初级转子轴线位置位于次级转子轴线位置和发电线圈轴线位置之间时，系统依比例传动和发电。

9.根据权利要求1所述的一种电磁变速混动系统，其特征是，初级转子连接有轴向运动驱动装置，此驱动装置连接于控制装置，依需要驱动初级转子在次级转子和发电线圈轴线位置之间改变轴线位置。

10.一种混动新能源汽车，其特征是，含有以上任一权利要求所述的装置。