CN113437848A - 多盘式轴向电机及多盘式轴向电机单盘取力的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及盘式电机领域，具体涉及多盘式轴向电机及多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，包括用于驱动车辆行驶的传动轴，所述传动轴通过单向传动装置连接有组合驱动装置，所述组合驱动装置用于驱动转向助力器和气泵，所述组合驱动装置上还设置有第一转子，第一定子用于驱动第一转子带动组合驱动装置转动及用于配合直驱传动轴的主驱动装置共同带动传动轴转动；通过单个电机为行驶驱动、转向助力驱动、气泵机驱动三大系统提供驱动动力，降低了车载空间，也减小了车辆制造成本。

Description

多盘式轴向电机及多盘式轴向电机单盘取力的工作方法

技术领域

本发明涉及盘式电机领域，具体涉及多盘式轴向电机及多盘式轴向电机单盘取力的工作方法。

背景技术

在重型卡车上面，最基本有三大动力系统，即汽车的行驶驱动、转向助力驱动、气泵机驱动；

但是现有的车辆上，这三大系统都是通过三个单独的电机来提供驱动动力，这样的方式一方面占用了大量的车载空间，另一方面也增大了车辆制造成本，不符合节能环保的需求；

所以如何将三大动力系统，通过单个电机来提供驱动动力，是目前卡车制造领域一个亟待解决的问题。

发明内容

在针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供多盘式轴向电机及多盘式轴向电机单盘取力的工作方法来解决上述问题。

一种多盘式轴向电机，包括用于驱动车辆行驶的传动轴，所述传动轴通过单向传动装置连接有组合驱动装置，所述组合驱动装置用于驱动转向助力器和气泵，所述组合驱动装置上还设置有第一转子，第一定子用于驱动第一转子，第一转子用于带动组合驱动装置转动及用于配合直驱传动轴的主驱动装置共同带动传动轴转动；

所述组合驱动装置包括相连接的一级传动件与二级传动件，所述第一转子为环盘式结构，第一转子的内周与所述单向传动装置连接，第一转子的外周与一级传动件连接，二级传动件通过连接件传动转向助力器和气泵。

所述一级传动件为大齿轮，所述二级传动件为小齿轮，大齿轮与小齿轮相啮合。

所述单向传动装置为超越离合，所述超越离合的外圈盘与第一转子固定连接，所述超越离合的内圈盘与传动轴同轴固定连接。

所述主驱动装置包括第二定子、第三定子、第二转子，第二转子同轴连接所述传动轴，第二定子与第三定子用于驱动第二转子转动。

一种多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，包括上述任意一条中所提到的多盘式轴向电机。

当传动轴的转速为零时，第一定子通电驱动第一转子转动，用于向转向助力器和气泵提供动力。

当需要传动轴正向转动时，第二定子与第三定子通电驱动第二转子转动，当第二转子转速大于第一转子转速时，第一转子进入转矩模式，与第二转子共同驱动传动轴转动。

当传动轴反向转动时，第一转子通过超越离合不跟随传动轴反向转动。

与现有技术相比，本发明设备的有益效果是：

本发明设备，在车辆不启动时，第一定子通电驱动第一转子转动，为转向助力器和气泵提供动力；当车辆启动时，第二定子与第三定子通电驱动第二转子转动，并且第一转子进入转矩模式，与第二转子共同驱动传动轴转动，而且在此过程中传动轴带动大齿轮与小齿轮转动，还可以为转向助力器和气泵提供动力；当传动轴反向转动时，第二转子受到超越离合的作用，不跟随传动轴反转，依然单向转动，持续为转向助力器和气泵提供动力；通过单个电机为行驶驱动、转向助力驱动、气泵机驱动三大系统提供驱动动力，降低了车载空间，也减小了车辆制造成本。

附图说明

图1为多盘式轴向电机的结构示意图。

图2为多盘式轴向电机的内部结构示意图。

附图中：传动轴1、大齿轮2、小齿轮3、超越离合4、第一定子5、第一转子6、第二定子7、第三定子8、第二转子9、连接轴10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，一种多盘式轴向电机，包括用于驱动车辆行驶的传动轴1，即用于驱动车辆行驶的输出主轴，所述传动轴1上通过单向传动装置连接有组合驱动装置，所述组合驱动装置用于驱动转向助力器和气泵，即传动轴1驱动车辆行驶时，还可以通过单向传动装置带动组合驱动装置运行，进而通过组合驱动装置为转向助力器和气泵提供动力；

需要说明的是现有技术中，转向助力器和气泵的驱动动力源，只能是单向传动的动力源，即现有技术中采用的驱动电机在驱动转向助力器和气泵时只能是单向转动，这是现有的转向助力器和气泵技术所限定的，所以本设备中，组合驱动装置也必须只能单向转动，以此来驱动转向助力器和气泵；

也就说是当传动轴1正向转动（车辆启动时），传动轴1可以同步为转向助力器和气泵提供动力，但是当传动轴1反向转动，传动轴1需要停止为转向助力器和气泵提供动力，所以本设备中通过单向传动装置连接有组合驱动装置，

当传动轴1反转时，不带动组合驱动装置转动，也就不为转向助力器和气泵提供动力。

请参照图1和图2，具体的，那么当传动轴1反向转动时，组合驱动也就需要新的动力源，所以本设备在所述组合驱动装置上还设置有第一转子6，并通过为第一定子5通电，驱动第一转子6转动，也就是当传动轴1反向转动或者不转动时，第一定子5通电，进而使第一转子6带动组合驱动装置转动，由于传动轴1上通过单向传动装置连接有组合驱动装置，所以第一转子6转动时也就不会带动传动轴1反转。

具体的，所述组合驱动装置包括相连接的一级传动件与二级传动件，所述第一转子6为环盘式结构，第一转子6的内周与所述单向传动装置连接，第一转子6的外周与一级传动件连接，二级传动件通过连接件传动转向助力器和气泵；

由于采用的是盘式电机，可以为主驱动装置和第一定子5分开供电，当直驱传动轴1的主驱动装置驱动传动轴1反转时，第一转子6在单向传动装置的作用下不会发生反转，并通过第一定子5的驱动可以继续使第一转子6保持正转，并通过一级传动件连接二级传动件，二级传动件通过连接件传动转向助力器和气泵，满足倒车时对转向助力器和气泵的使用需求；

而当主驱动装置驱动传动轴1正转时，第一转子6可以与主驱动装置一起为输出轴提供动力，满足车辆在非倒车行驶状态下对助力器和气泵的使用的同时，还增加了传动轴1的动力性能；

而当主驱动装置不驱动传动轴1转动时，可以单独通过第一定子5驱动第一转子6保持正转，满足在车辆不行驶时，对助力器和气泵的使用需求。

具体的，请参照图1和图2，所述一级传动件为大齿轮2，所述二级传动件为小齿轮3，所述连接件为连接轴10，第一转子6的外周与大齿轮2内周固定连接，第一转子6的内周与所述单向传动装置连接，大齿轮2啮合小齿轮3，小齿轮3转动安装在齿轮壳内，小齿轮3同轴固定连接有连接轴10，通过连接轴10驱动齿轮传动转向助力器和气泵，即连接轴10通过现有技术的的一些传动组件（齿轮等）传动转向助力器和气泵。

当然，一级传动件和二级传动件还可以采用大链轮和小链轮或者大皮带轮和小皮带轮等，即可以套装在第一转子6外部实现传动的装置。

请参照图1和图2，具体的，所述单向传动装置为超越离合4，所述超越离合4的外圈盘与第一转子6固定连接，所述超越离合4的内圈盘与传动轴1同轴固定连接；

采用超越离合4的目的在于，考虑到车辆有超低速行驶的状态，即传动轴1低速转动，那么这个状态下，大齿轮2与小齿轮3的转速较慢，可能无法保持驱动转向助力器和气泵的最低转速，即在转速过低时转向助力器无法工作，气泵打不进气，那么在这个过程中，可以通电第一定子5，通过第一定子5带动第一转子6转动，第一转子6通过超越离合4可以不影响传动轴1的低速转动状态，还可以维持驱动转向助力器和气泵的最低转速。

具体的，请参照图1和图2，具体的，用于直驱传动轴1的主驱动装置包括第二定子7、第三定子8、第二转子9，第二转子9同轴连接所述传动轴1，第二定子7与第三定子8用于驱动第二转子9转动，本设备中，第一定子5、第二定子7、第三定子8皆固定在电机内部，在通电后通过电磁感应原理带动第一转子6或者第二转子9转动。

请参照图1和图2，当传动轴1不转动时，即车辆处于停止状态，第一定子5通电驱动第一转子6转动，第一转子6带动大齿轮2转动，大齿轮2啮合连接小齿轮3转动，小齿轮3通过连接轴10传动转向助力器和气泵，车辆未启动状态下，也可以为转向助力器和气泵提供动力。

请参照图1和图2，当第二定子7与第三定子8通电，驱动第二转子9转动时，第二转子9带动传动轴1转动，传动轴1一方面驱动车辆行驶，一方面通过超越离合4带动大齿轮2转动，大齿轮2啮合连接小齿轮3转动，小齿轮3通过连接轴10传动转向助力器和气泵；而且第一转子6还可以加快转速，配合第二转子9一起为车辆提供动力。

请参照图1和图2，当第二转子9反向转动时，传动轴1一方面驱动车辆倒行，一方面受到超越离合4作用，无法带动与超越离合4外圈盘固定连接的第一转子6转动，那么第一转子6继续按原方向转动，也就是继续带动大齿轮2按原方向转动，大齿轮2啮合连接小齿轮3转动，小齿轮3通过连接轴10传动转向助力器和气泵，在车辆倒行时，第一转子6带动大齿轮2转动，为转向助力器和气泵提供动力。

具体的，为了避免当第二定子7通电带动第二转子运转时，第二定子7影响到相邻的第一转子6的转动，可采用以下实施方式；

方式一：第一转子6磁场内部经过处理，第一转子6面向第二定子7的磁场内部已经封闭，第一转子6只能单面的受到第一定子5的驱动。

方式二：第二定子7与第一转子6间设置有阻磁片，阻隔第二定子7对第一转子6的影响，或第二定子7与第一转子6相对应的端面上，套装有阻磁外壳。

方式三：第二定子7与第一转子6间留有较大距离。

下面提供一种多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，包括上述任意一所提到的多盘式轴向电机。

具体的，当传动轴1的转速为零时，第一定子5通电驱动第一转子6转动，用于向转向助力器和气泵提供动力。

具体的，当需要传动轴1正向转动时，第二定子7与第三定子8通电驱动第二转子9转动，当第二转子9转速大于第一转子6转速时，第一转子6进入转矩模式，与第二转子9共同驱动传动轴1转动；

因为第一转子6仅为转向助力器和气泵提供动力时，转向助力器和气泵所需要的转速不需要达到驱动车辆时的转速，所以在第一转子6仅为转向助力器和气泵提供动力时，第一转子6是低速转动状态，仅需要满足转向助力器和气泵的转速即可，当第二转子9转速大于第一转子6转速时，也就是传动轴1的转速变大，车辆处于高速行驶状态，此时第一转子6进入转矩模式，在转矩模式下，电流环路控制电机控制器，转矩与电流成正比，因此伺服系统的控制器会从驱动器中获得实际电机的电流，并以此来确定实际电机转矩，达到为第一转子6提速的目的，配合第二转子9共同为传动轴1提供动力；

转矩模式为，当第一转子6的转速大于第二转子9的转速时，第二转子9低速转动，车辆低速行驶，第一定子5对第一转子6的控制是以控制转速为目的，以此来维持驱动转向助力器和气泵的最低转速，当第二转子9的转速继续上升并达到第一转子6的转速时，第一定子5不再控制第一转子6的转速，而是控制第一转子6的扭矩，使第一转子6配合第二转子9共同为传动轴1提供动力。

现有技术中，对转矩模式的解释为：转矩模式是指变频器是以控制电机的输出力矩为目的，速度大小和外部负载有关，与转矩无关。此时变频器一般无速度环，只有电流环，外部给定直接给电流环作为力矩设定。为防止超速，许多高档变频器都带速度外环限制超速，这是一种增强型的转矩模式，此时速度环只起一个限制最大速度的作用，电流环依然起主导作用。开环转矩在响应和精度方面比闭环要差，原因和速度模式是一样的。

当传动轴1反向转动时，第一转子6通过超越离合4不跟随传动轴1反向转动；第二转子9继续带动大齿轮2转动，为转向助力器和气泵提供动力。

由于本设备是通过第一转子6为转向助力器和气泵提供动力，所以叫做单盘取力的工作方法。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (8)

1.一种多盘式轴向电机，其特征在于，包括用于驱动车辆行驶的传动轴（1），所述传动轴（1）通过单向传动装置连接有组合驱动装置，所述组合驱动装置用于驱动转向助力器和气泵，所述组合驱动装置上还设置有第一转子（6），第一定子（5）用于驱动第一转子（6），第一转子（6）用于带动组合驱动装置转动及用于配合直驱传动轴（1）的主驱动装置共同带动传动轴（1）转动；

所述组合驱动装置包括相连接的一级传动件与二级传动件，所述第一转子（6）为环盘式结构，第一转子（6）的内周与所述单向传动装置连接，第一转子（6）的外周与一级传动件连接，二级传动件通过连接件传动转向助力器和气泵。

2.根据权利要求1所述的一种多盘式轴向电机，其特征在于，所述一级传动件为大齿轮（2），所述二级传动件为小齿轮（3），大齿轮（2）与小齿轮（3）啮合连接。

3.根据权利要求2所述的一种多盘式轴向电机，其特征在于，所述单向传动装置为超越离合（4），所述超越离合（4）的外圈盘与第一转子（6）固定连接，所述超越离合（4）的内圈盘与传动轴（1）同轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种多盘式轴向电机，其特征在于，所述主驱动装置包括第二定子（7）、第三定子（8）、第二转子（9），第二转子（9）同轴连接所述传动轴（1），第二定子（7）与第三定子（8）用于驱动第二转子（9）转动。

5.一种多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，其特征在于，包括权利要求1至权利要求4中任意一项权利要求中所提到的多盘式轴向电机。

6.根据权利要求5所述的一种多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，其特征在于，当传动轴（1）的转速为零时，第一定子（5）通电驱动第一转子（6）转动，用于向转向助力器和气泵提供动力。

7.根据权利要求6所述的一种多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，其特征在于，当需要传动轴（1）正向转动时，第二定子（7）与第三定子（8）通电驱动第二转子（9）转动，当第二转子（9）转速大于第一转子（6）转速时，第一转子（6）进入转矩模式，与第二转子（9）共同驱动传动轴（1）转动。

8.根据权利要求7所述的一种多盘式轴向电机单盘取力的工作方法，其特征在于，当传动轴（1）反向转动时，第一转子（6）通过超越离合（4）不跟随传动轴（1）反向转动。

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