CN114337078B - 一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，包括双转子电机、第一行星轮系、第二行星轮系、第一电磁离合器、第二电磁离合器、变速箱、轮毂及轮辋等。所述双转子电机的内转子通过第一行星轮系与所述变速箱的驱动轴相连实现减速增扭传动，将动力传递至所述轮毂和轮辋；所述双转子电机的外转子通过可控的第二行星轮系与所述变速箱驱动轴相连，且所述第一电磁离合器及第二电磁离合器用于控制第二行星轮系的运动状态从而实现所述直驱和低速挡两个挡位转矩叠加传动。本发明具有内转子独立驱动模式与内外转子转矩耦合驱动模式两种工作模式；通过控制电磁离合器的工作状态，所述双转子电机变速系统能在两种工作模式间切换。

Description

一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统

技术领域

本发明属于电动汽车传动领域，特别涉及一种基于双电磁离合器 的双转子轮毂电机的两挡变速系统。

背景技术

汽车工业的快速发展在很大程度上改变了人们的生活方式，提高 了人们的生活质量。汽车在给人们带来诸多便利的同时，也大量消耗 了石油、天然气等不可再生能源，排放多种有毒有害气体以及二氧化 碳等温室效应气体，产生大量噪声等，给人们的生活环境带来了很大 的危害。如今，世界范围内的能源危机与环境问题日益严重，开发有别于传统汽车的新能源汽车已然成为了时代的必然选择。电动汽车是 新能源汽车最主要的形式，其所消耗的电能为二次能源，可通过多种 方式获得，避免了对一次能源的过度消耗。同时，电动汽车具有舒适 干净、噪声低、不污染环境、操作简单可靠及使用费用低等优点，被 称为绿色汽车。因此，电动汽车是经济可持续发展趋势下的必然产物， 也是汽车发展的最终趋势。

根据电机驱动车轮方式的不同，电动汽车又可分为集中式驱动形 式和分布式驱动形式；集中式驱动形式的动力传递一般需经过变速器 或减速器、差速器、万向传动装置等传递到驱动轮，驱动形式结构复 杂，传动效率不高，车轮不能独立控制；而采用分布式驱动形式的汽 车，则可将电机直接安装在驱动轮上或驱动轮附近，驱动系统简单，结构紧凑，占用空间少，传动效率高，而且可以对各电动轮进行独立 的动力学控制，在追求节能环保的同时，也最大限度地提高了车辆的 综合性能。因此，采用分布式驱动的电动轮汽车是电动汽车的未来主 流发展趋势之一。目前，电动轮驱动形式的电动汽车普遍没有变速器， 一般是通过轮毂电机直接驱动车轮，或者在轮边或轮内驱动电机与车 轮之间设减速器减速增扭后驱动车轮，但减速器的速比是固定的。因此，无论是轮毂电机驱动，还是轮边电机驱动，电动轮系统只有一个 固定的速比，而不能根据电动汽车的实际行驶工况合理切换速比，以 满足电动轮驱动形式的电动汽车对动力性和经济性的要求。因此，为 了兼顾电动汽车不同工况下的动力性和经济性，为电动轮驱动电动汽 车匹配变速器就显得十分必要。

发明内容

本发明提出了一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变 速系统，本发明目的是通过采用双电磁离合器进行换挡操作，满足驾 驶员根据电动汽车的实际行驶工况，将变速器在不同挡位之间进行切 换，同时其响应速度迅速，换挡过程瞬间完成，克服了现有电动轮驱 动电动汽车变速器换挡过程复杂、响应特性差的技术缺陷。

本发明具有内转子独立驱动模式与内外转子转矩耦合驱动模式 两种工作模式。通过控制离合器的工作状态，所述双转子电机变速系 统能在两种工作模式间切换。

在内转子独立驱动模式下，仅内转子电机输出转矩，可提供转速 较高，但输出力矩较小，适合于中高车速巡航。

在内外转子转矩耦合驱动模式下，外转子起到助力作用，与内转 子输出转矩耦合，共同驱动汽车行驶，使汽车具有更好的加速或爬坡 动力性和驾驶乐趣。

为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征 在于，包括：

双转子电机，用于在不同的工况需求下，输出相应的转矩，驱动 汽车行驶；

轮胎，用于和路面接触产生作用力；

轮辋，用于固定支撑所述轮胎，并传递所述轮胎与路面作用力至 车身；

轮毂，通过轮辋螺栓与螺母连接所述轮辋；

驱动轴；

第一行星轮系，用于将传递其上的转矩增大后传递至所述驱动轴 上；

第二行星轮系，其受控具备锁止和减速传动两种工作状态，其中 在减速传动工作状态时用于将传递其上的转矩转化为施加到所述驱 动轴上与所述第一行星轮系传递至所述驱动轴同向的转矩；

第一电磁离合器，通过控制其主从动部分的分离与结合来释放或 固定所述第二行星轮系的输入端；

第二电磁离合器，通过控制其主从动部分的分离与结合来释放或 连接所述第二行星轮系的输出端；

变速箱壳体，用于容置所述双转子电机及其壳体、所述第一行星 轮系、所述第二行星轮系、所述第一电磁离合器、所述第二电磁离合 器和所述驱动轴。

1.作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子 轮毂电机两挡变速系统，其特征还在于，所述双转子电机，是一个双 转子对转永磁电机，其包括：

外转子电机轴，为一空心轴，并通过滚针轴承可旋转的支撑在所 述驱动轴内侧轴径上；

内转子电机轴，为一空心轴，并通过滚针轴承可旋转的支撑在所 述驱动轴外侧轴径上；

内转子，与所述内转子电机轴通过花键连接；

外转子，空套在所述内转子外侧，并保留气隙；

双转子电机壳体，其包括：左壳体与右壳体；

所述左壳体通过轴承可旋转的支撑在所述内转子电机轴上，且其 内腔与所述外转子固定连接；

所述右壳体与所述外转子电机轴通过花键连接，且其通过螺钉固 连所述左壳体并与所述左壳体形成内部空腔用于容置所述外转子和 所述内转子。

作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子轮 毂电机两挡变速系统，其特征还在于，所述第一行星轮系是一个单排 行星轮系，其包括第一太阳轮、第一行星轮组、第一行星架、第一行 星架盖及第一内齿圈；所述第一太阳轮与所述内转子电机轴通过花键连接；所述第一行星轮组与所述第一太阳轮外啮合；所述第一行星架 及所述第一行星架盖螺栓连接并共同旋转支撑所述第一行星轮组，并 可旋转的支撑在所述内转子电机轴上，并且所述第一行星架盖与所述 驱动轴通过花键连接；所述第一内齿圈与所述第一行星轮组内啮合， 并且所述第一内齿圈与所述变速箱壳体固定连接。

作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子轮 毂电机两挡变速系统，其特征还在于，所述第二行星轮系是一个单排 行星轮系，其包括第二太阳轮、第二行星轮组、第二行星架及第二行 星架盖、第二内齿圈；所述第二太阳轮与所述外转子电机轴通过花键 连接；所述第二行星轮组与所述第二太阳轮外啮合；所述第二行星架 及第二行星架盖螺栓连接并共同旋转支撑所述第二行星轮组，并可旋 转的支撑在所述外转子电机轴上，并且所述第二行星架盖与所述变速 箱壳体通过螺钉固定连接，且所述第二行星架盖延伸端的内腔容置所述第一电磁离合器；所述第二内齿圈与所述第二行星轮组内啮合，且 所述第二内齿圈延伸端的内腔容置所述第二电磁离合器。

2.作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子 轮毂电机两挡变速系统，其特征还在于，所述第一电磁离合器，包括：

第一电磁离合器外壳体，其与所述第二行星架盖延伸端制为一体， 其内壁制有均布轴向贯通凹槽；

第一电磁离合器内壳体，其设置于所述第一电磁离合器外壳体内， 且与所述外转子电机轴通过花键连接，其外壁制有均布轴向贯通凹槽；

第一摩擦片组，其设置于所述第一电磁离合器外壳体及所述第一 电磁离合器内壳体内部间隙，包括第一外摩擦片组与第一内摩擦片组， 所述第一外摩擦片组与所述第一内摩擦片组相互间隔布置，且分别与 所述第一电磁离合器外壳体及第一电磁离合器内壳体的凹槽相配合；

第一压盘，其布置于所述第一摩擦片组一侧，其轴肩支撑在所述 第一电磁离合器内壳体轴径上可轴向相对移动；

第一弹簧，其设置于所述第一电磁离合器内壳体沉孔内，并与所 述第一压盘相接触使其远离所述第一摩擦片组。

第一励磁线圈及铁芯，其布置于所述第一电磁离合器外壳体与所 述第一电磁离合器内壳体径向间隙内，并位于所述第一摩擦片组另一 侧，且与所述第一电磁离合器外壳体固定连接；对所述第一励磁线圈 及铁芯通电即可吸引所述第一压盘把所述第一摩擦片组压紧，实现所 述第一电磁离合器的主从动部分的结合。

3.作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子 轮毂电机两挡变速系统，其特征还在于，所述第二电磁离合器，包括：

第二电磁离合器外壳体，其与所述第二内齿圈延伸段制为一体， 其内壁制有均布轴向贯通凹槽；

第二电磁离合器内壳体，其设置于所述第二电磁离合器外壳体内， 其与所述驱动轴通过花键连接，其外壁制有均布轴向贯通凹槽；

第二摩擦片组，其设置于所述第二电磁离合器外壳体及所述第二 电磁离合器内壳体内部间隙，包括第二外摩擦片组与第二内摩擦片组， 所述第二外摩擦片组与所述第二内摩擦片组相互间隔布置，且分别与 所述第二电磁离合器外壳体及第二电磁离合器内壳体的凹槽相配合；

第二压盘，其布置于所述第二摩擦片组一侧，其轴间支撑在所述 第二电磁离合器内壳体轴径上可轴向相对移动；

第二弹簧，其设置于所述第二电磁离合器内壳体沉孔内，并与所 述第二压盘相接触使其远离所述第二摩擦片组；

第二励磁线圈及铁芯，其布置于所述第二电磁离合器外壳体与所 述第二电磁离合器内壳体径向间隙内，并位于所述第二摩擦片组另一 侧，且与所述第二电磁离合器外壳体固定连接；对所述第二励磁线圈 及铁芯通电即可吸引所述第二压盘把所述第二摩擦片组压紧，实现所 述第二电磁离合器的主从动部分的结合。

作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子轮 毂电机两挡变速系统，其特征还在于，所述驱动轴，其为中间粗两端 细的阶梯实心轴，其从中间向外分别是套设有滚针轴承的轴径、花键 轴、放置球轴承的轴肩；所述驱动轴可旋转的从所述内转子电机轴、 所述外转子电机轴及所述变速箱壳体中穿出；所述驱动轴外端伸出端加工有外花键，并与所述轮毂内孔花键连接，并通过轴端螺母对所述 轮毂进行轴向固定。

作为一种优选，本发明所述的一种基于双电磁离合器的双转子轮 毂电机两挡变速系统，其特征还在于，当所述第一电磁离合器断电脱 开，所述第二电磁离合器通电接合时，所述一种基于双电磁离合器的 双转子轮毂电机两挡变速系统工作在内外转子转矩耦合模式；当所述 第一电磁离合器通电接合，所述第二电磁离合器断电脱开时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作在内转子 独立驱动模式。

一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征 在于，包括：

双转子电机，用于在不同的工况需求下，输出相应的转矩，驱动 汽车行驶，其包括外转子、内转子、外转子电机轴、内转子电机轴及 双转子电机壳体；

轮胎，用于和路面接触产生作用力；

轮辋，用于固定支撑所述轮胎，并传递所述轮胎与路面作用力至 车身；

轮毂，通过轮辋螺栓与螺母连接所述轮辋；

变速箱壳体，用于容置所述双转子电机和其他齿轮传动部件；

驱动轴，其为阶梯实心轴，并可旋转的从所述内转子电机轴、所 述外转子电机轴及所述变速箱壳体中穿过，并将动力传递给所述轮毂；

第一行星轮系，其包括第一太阳轮、第一行星轮组、第一行星架、 第一行星架盖及第一内齿圈，所述第一行星架与所述变速箱壳体固定 连接，所述第一太阳轮与所述内转子电机轴花键连接，所述第一内齿 圈与所述驱动轴通过花键固定连接；

第二行星轮系，包括第二太阳轮、第二行星轮组、第二行星架、 第二行星架盖及第二内齿圈，所述第二太阳轮与所述外转子电机输出 轴固定连接，所述第二内齿圈与所述变速箱壳体固定连接；

第一电磁离合器，其主动部分与所述外转子电机轴通过花键连接， 其从动部分与所述变速箱壳体通过花键连接；通过控制主从动部分的 分离与结合来释放或固定所述第二行星轮系的输入端；

第二电磁离合器，其主动部分与所述第二行星架固定连接，其从 动部分与所属驱动轴通过花键连接，通过控制主从动部分的分离与结 合来释放或连接所述第二行星轮系的输出端；

当所述第一电磁离合器断电脱开，所述第二电磁离合器通电接合 时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作 在内外转子转矩耦合模式；

当所述第一电磁离合器通电接合，所述第二电磁离合器断电脱开 时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作 在内转子独立驱动模式。

如果包括所述双转子电机反向旋转或自由空转两种工作状态，所 述的一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统共有四 种工作模式：前进一挡状态；前进二挡状态；空挡滑行状态；倒挡状 态。转速关系方面，设定电动汽车前进时车轮的旋转方向为正方向， 倒退时车轮旋转方向为负方向；

当第一电磁离合器断开，第二电磁离合器接合，外转子通过右侧 壳体、外转子电机轴、第二行星轮系将动力传递至驱动轴，与此同时 内转子通过内转子电机轴、第一行星轮系将动力传递至驱动轴，此时 电动汽车处于前进一挡状态。设内转子此时输出一个正向转矩T和一个正向转速n₁，则由于相互作用力的原因，外转子输出一个等大反向 转矩T和转速n₂。设第一行星轮系的特征常数为k₁，第二行星轮系的 特征常数为k₂，且两者均大于1。当采用固定第二行星架与第一内齿 圈的实施例方案时，则由第二太阳轮输入通过第二内齿圈输出至驱动 轴的正向转矩为k₂T,输出转速为与此同时，驱动轴受到第一 行星架输出的正向转矩(1+k₁)T和转速/>观察受力状态以及机 械结构可以发现，此时驱动轴受到叠加转矩(k₁+k₂+1)T,而转速则 应该满足/>此时实现转矩耦合功能。当采用固定第一 行星架与第二内齿圈的另一实施例方案时，驱动轴仍受到叠加转矩(k₁+k₂+1)T,而转速则应该满足/>

当第一电磁离合器接合，第二电磁离合器断开，此时外转子被锁 止不输出动力，内转子通过内转子电机轴、第一行星轮系将动力传递 至驱动轴，此时电动汽车处于前进二挡状态。当采用固定第二行星架 与第一内齿圈的实施例方案时，驱动轴受到第一行星架输出的正向转 矩(1+k₁)T和转速当采用固定第一行星架与第二内齿圈的另 一实施例方案时，驱动轴则受到第一行星架输出的正向转矩k₁T和转 速/>

当需要处于空挡滑行状态时，此时双转子电机不通电，第二电磁 离合器断电脱开驱动轴，不向外输出动力，内转子受到外界负载反拖 自由旋转，为避免产生反拖电动势和能量消耗，此时要求第一电磁离 合器也需要断开，此时电动汽车可以确保无电耗损失空挡滑行状态。

当电动汽车处于倒挡状态时，只需使双转子轮毂电机内转子输出 负向转矩即可，其余工作状态与前进一挡状态和前进二挡状态完全相 同。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本发明提供的一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统，其轴向尺寸小，占用空间小，结构简单，布局紧凑合理， 方便在车轮内部或车轮附近的布置；

2、本发明提供的一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统，其换挡过程只需通过控制两个电磁离合器的通断即可自动 完成，换挡过程短，反应迅速，响应特性好；

3、当汽车所需驱动力矩较小时，所述一种基于双电磁离合器的 双转子轮毂电机两挡变速系统切换至内转子单独驱动模式，内转子单 独驱动汽车行驶，可有效提高电机的负载率，使电机工作在高效区间， 提高汽车的经济性。当汽车所需驱动力矩较大时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统切换至转矩耦合模式，内外 转子输出转矩耦合，共同驱动汽车行驶，使汽车具有更好的动力性。

附图说明

图1为本发明所述的基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统实施例1的结构原理简图。

图2为本发明所述的基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统实施例2的结构原理简图。

图3为本发明所述的基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统实施例1的机械结构示意图。

图4为本发明所述的基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统处于前进一挡状态时的动力传递路线示意图。

图5为本发明所述的基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡 变速系统处于前进二挡状态时的动力传递路线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人 员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种基于双电磁离合器的双转子轮毂 电机两挡变速系统，该双转子轮毂电机两挡变速系统搭配一个双转子 轮毂电机作为动力源，通过两个电磁离合器进行换挡，使驾驶员可以 根据电动汽车的实际行驶工况，将变速器在不同挡位之间进行切换，以适应电动汽车不同的行驶工况，同时其响应速度迅速，换挡过程瞬 间完成，克服了现有电动轮驱动电动汽车两挡变速器换挡过程复杂、 响应特性差的技术缺陷；在换挡时电机工作点不发生明显变化，工作 状态更加稳定，满足了电动汽车对动力性、经济性等多方面的需求， 提高了电动汽车的综合性能。

如图3所示，本发明所提供的基于双电磁制动器的双转子轮毂电 机两挡变速系统主要由双转子轮毂电机100、第一电磁离合器200、第二行星轮系300、第二电磁离合器400、第一行星轮系500、变速 箱600、轮胎701、轮辋702和轮毂705构成。

双转子轮毂电机100包括左侧壳体101、外转子102、右侧壳体 103、外转子垫片104、内转子105、内转子垫片106、第一电机轴承 107、第二电机轴承108、螺钉109、螺钉垫片110、轴套111、内转 子电机轴112、外转子电机轴113。

其中，外转子102通过花键与右侧壳体103相连，并通过外转子 垫片卡在左侧壳体101内，左侧壳体101与右侧壳体103通过周布螺 母109连接，使三者固连为一体；内转子105通过内转子垫片106与 左侧壳体101及右侧壳体103接触，并通过花键与内转子电机轴112连接；右侧壳体则通过花键与外转子电机轴113连接；内转子105与 第一电机轴承107通过轴套111进行轴向限位，右侧壳体103与第二 电机轴承108通过内转子105进行轴向限位，并通过外转子电机轴 113轴肩定位。

第一电磁离合器200位于双转子轮毂电机100右侧，包括第一电 磁离合器内壳体201、第一电磁离合器外壳体202、第一压盘203、 第一励磁线圈及铁芯204、第一弹簧205、第一摩擦片组206、第一 电磁离合器轴承207、紧固螺钉208、螺钉垫片209、压盘垫片210、 线圈垫片211。

其中，第一电磁离合器内壳体201通过花键与外转子电机轴113 连接；第一电磁离合器外壳体202与第二行星轮系行星架盖制为一 体，在外侧与变速箱壳体608通过周布紧固螺钉208连接；第一摩擦 片组206安装在第一电磁离合器内壳体201与第一电磁离合器外壳体 202内表面制出的凹槽内；第一压盘203装于第一电磁离合器内壳体 201与第一电磁离合器外壳体202的间隙内，并在余隙加装压盘垫片 210压紧进行径向定位并防止轴向滑磨；第一励磁线圈及铁芯204装 于第一电磁离合器内壳体201与第一电磁离合器外壳体202的间隙 内，与第一电磁离合器外壳体202粘接，并在余隙加装垫片211压紧 进行径向定位并防止轴向滑磨；第一励磁线圈及铁芯204相对于第一 压盘203安装在第一摩擦片组206异侧；第一弹簧205安装于第一电 磁离合器内壳体201与第一压盘203形成的间隙内；第一电磁离合器 内壳体201与第一电磁离合器轴承207通过外转子电机轴113轴肩定 位。

第二行星轮系300为单排行星轮系，位于第一电磁离合器200右 侧，主要包括第二太阳轮301、第二行星轮组302、第二内齿圈303、 第二行星架304、第二卡环305以及第二行星架紧固螺钉306。

其中，第二太阳轮301与外转子电机轴113通过花键连接，并通 过第二卡环305对太阳轮301进行轴向限位，行星轮组302向两侧伸 出圆柱轴，并伸入行星架盖201和行星架304的径向外侧圆孔内且可 自由转动，行星架盖201和行星架304之间通过行星架紧固螺钉306 固定连接；第二内齿圈303向右侧延伸形成空心轴，作为第二电磁离 合器的内壳体。

第二电磁离合器400位于第二行星轮系300右侧，包括第二压盘 401、第二电磁离合器内壳体402、第二励磁线圈及铁芯403、第二弹 簧404、第二摩擦片组405、压盘垫片406、线圈垫片407。

其中，第二电磁离合器外壳体与第二行星轮系内齿圈303制为一 体；第二电磁离合器内壳体402通过花键与驱动轴603连接；第二摩 擦片组405分别安装在第二电磁离合器外壳体与第二电磁离合器内 壳体402表面制出的凹槽内；第二压盘401装于第二电磁离合器外壳体与第二电磁离合器内壳体402的间隙内，并在余隙加装压盘垫片 406压紧进行径向定位并防止轴向滑磨；第二励磁线圈及铁芯403装 于第二电磁离合器外壳体与第二电磁离合器内壳体402的间隙内，与 第二电磁离合器内壳体602粘接，并在余隙加装垫片407压紧进行径 向定位并防止轴向滑磨；第二励磁线圈及铁芯403相对于第二压盘 401安装在第二摩擦片组405异侧；第二弹簧404安装于第二电磁离 合器外壳体与第二电磁离合器内壳体402形成的间隙内；第二电磁离 合器内壳体402与变速箱壳体右轴承606通过变速箱壳体608轴向定 位。

第一行星轮系500为单排行星轮系，位于双转子轮毂电机左侧， 主要包括第一太阳轮501、第一行星轮组502、第一行星架503、第 一行星架盖504、第一行星轮系轴承505、第一卡环506以及第二行 星架紧固螺钉507。

其中，第一太阳轮501与内转子电机轴112通过花键连接，并通 过第一卡环506对太阳轮501进行轴向限位，第一行星轮组502向两 侧伸出圆柱轴，并伸入第一行星架盖504和行星架503的径向外侧圆 孔内且可自由转动，第一行星架盖504和第一行星架503之间通过行 星架紧固螺钉507固定连接；第一行星架503向左侧延伸形成空心轴， 并在内侧与驱动轴603通过花键连接。

变速箱壳体及传动零件600包含变速箱壳体盖601、变速箱壳体 左轴承602、驱动轴603、紧固螺钉604、螺钉垫片605、变速箱壳体 右轴承606、无内圈滚针轴承607、变速箱壳体608。

变速箱壳体盖601与变速箱壳体608通过紧固螺钉604固定连 接，变速箱壳体盖601与变速箱壳体左轴承602通过第一行星架503 轴向定位；内转子电机轴112与外转子电机轴通过无内圈滚针轴承 607与驱动轴603配合，且通过驱动轴603轴肩轴向定位。

驱动轴603左端加工有外花键，并与轮毂705内孔花键连接；轮 毂705的空心轴伸入轮辋702中心孔内，轮辋螺栓703和轮辋螺母 704将轮毂705与轮辋702固连，轮辋702又与轮胎701固连；驱动 轴603左端加工有螺纹孔，轴端螺栓706旋入螺纹孔，且轴端螺栓 706的右端面与轮毂705的左端面接触，从而对轮毂705进行轴向固 定。

实施例2

除实施例1外，另有一种方案与实施例1结构与实现功能类似， 如图2所示。在实施例1的基础上，内转子通过第一行星轮系的齿圈 将动力输出至驱动轴，并将行星架与机体固连；与此同时，外转子通 过第二行星轮系的行星架将动力传递给第二电磁离合器，并将齿圈与 机体固连；实施例2其他零件连接方式保证与实施例1的机械连接方 式完全相同。经计算，实施例2在一挡时亦可输出与实施例1相同大 小的转矩，而在二挡时输出略小于实施例1的k₁T的转矩。

图1与图2所示的结构简图均为本发明所述的实施方案，但是考 虑到传动比、结构布置等因素，图1所示的实施例1方案为最佳优选 方案；具体实施时，可根据实际要求选择适合布置的实施例进行布置。

下面以实施例1对本方案的工作原理进行说明。所述的一种基于 双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统共有三种工作模式：前 进一挡状态；前进二挡状态；倒挡状态。转速关系方面，设定电动汽车前进时车轮的旋转方向为正方向，倒退时车轮旋转方向为负方向；

1.前进一挡状态：当电动汽车处于前进一挡状态时，第一励磁线 圈204断电，第二励磁线圈403通电；此时，第一电磁离合器 200断开，动力从外转子102通过右侧壳体103、外转子电机轴 113传递至第二行星轮系300。第二励磁线圈403吸引位于摩擦 片异侧的第二压盘401，从而压紧摩擦片，使得第二电磁离合器 400接合，使得动力从第二太阳轮301通过第二内齿圈303将动 力传递至驱动轴603。设内转子105此时输出一个正向转矩T和 一个正向转速n₁，则由于相互作用力的原因，外转子102输出一 个等大反向转矩T和转速n₂。设第一行星轮系500的特征常数为 k₁，第二行星轮系300的特征常数为k₂，且两者均大于1。由于 第二行星架304固定，则由第二太阳轮301输入通过第二内齿圈 303输出至驱动轴603的正向转矩为k₂T,输出转速为与此 同时，内转子105通过内转子电机轴112将动力传至第一行星轮 系500。由于第一内齿圈与变速箱壳体608固定，因此驱动轴603 受到第一行星架503输出的正向转矩(1+k₁)T和转速/>观 察受力状态以及机械结构可以发现，此时驱动轴603受到叠加转 矩(k₁+k₂+1)T,而转速则应该满足/>则轮毂705、 轮辋702和轮胎701的转矩及转速均为(k₁+k₂+1)T和/>其动力传递路线图如图4所示。

2.前进二挡状态：当电动汽车处于前进二挡状态时，第一励磁线 圈204通电，第二励磁线圈403断电，此时第一励磁线圈204吸 引位于摩擦片异侧的第一压盘203，从而压紧摩擦片，使得第一 电磁离合器200接合，从而将外转子电机轴113锁止，此时外转 子102不输出动力。与此同时，内转子105通过内转子电机轴 112将动力传至第一行星轮系500。由于第一内齿圈与变速箱壳 体608固定，因此驱动轴603受到第一行星架503输出的正向转 矩(1+k₁)T和转速此时动力只由内转子105提供，则轮 毂705、轮辋702和轮胎701的转矩及转速均为(1+k₁)T和/>其动力传递路线图如图5所示。

3.空挡滑行状态：当电机不通电且第一电磁离合器与第二电磁离 合器均断开时，此时电机不向外输出动力，内转子受到外界负载 反拖逐渐减速最终停止，由于外转子无外界负载，其有保持原有 运动状态的趋势，相对于内转子的超越速度产生的阻尼最终使得外转子在内转子停止一段时间后也最终停止，此时电动汽车处于 空挡滑行状态。

4.倒挡状态：当电动汽车处于倒挡状态时，只需使双转子轮毂电 机100输出负向转矩即可，其余工作原理与前进一挡状态和前进 二挡状态完全相同，在此不再复述。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实 施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对 于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离 权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，包括：

双转子电机，用于在不同的工况需求下，输出相应的转矩，驱动汽车行驶；

轮胎，用于和路面接触产生作用力；

轮辋，用于固定支撑所述轮胎，并传递所述轮胎与路面作用力至车身；

轮毂，通过轮辋螺栓与螺母连接所述轮辋；

驱动轴；

第一行星轮系，用于将传递其上的转矩增大后传递至所述驱动轴上；

第二行星轮系，其受控具备锁止和减速传动两种工作状态，其中在减速传动工作状态时用于将传递其上的转矩转化为施加到所述驱动轴上与所述第一行星轮系传递至所述驱动轴同向的转矩；

第一电磁离合器，通过控制其主从动部分的分离与结合来释放或固定所述第二行星轮系的输入端；

第二电磁离合器，通过控制其主从动部分的分离与结合来释放或连接所述第二行星轮系的输出端；

变速箱壳体，用于容置所述双转子电机及其壳体、所述第一行星轮系、所述第二行星轮系、所述第一电磁离合器、所述第二电磁离合器和所述驱动轴。

2.如权利要求1所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，所述双转子电机，是一个双转子对转永磁电机，其包括：

外转子电机轴，为一空心轴，并通过滚针轴承可旋转的支撑在所述驱动轴内侧轴径上；

内转子电机轴，为一空心轴，并通过滚针轴承可旋转的支撑在所述驱动轴外侧轴径上；

内转子，与所述内转子电机轴通过花键连接；

外转子，空套在所述内转子外侧，并保留气隙；

双转子电机壳体，其包括：左壳体与右壳体；

所述左壳体通过轴承可旋转的支撑在所述内转子电机轴上，且其内腔与所述外转子固定连接；

所述右壳体与所述外转子电机轴通过花键连接，且其通过螺钉固连所述左壳体并与所述左壳体形成内部空腔用于容置所述外转子和所述内转子。

3.如权利要求2所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，所述第一行星轮系是一个单排行星轮系，其包括第一太阳轮、第一行星轮组、第一行星架、第一行星架盖及第一内齿圈；所述第一太阳轮与所述内转子电机轴通过花键连接；所述第一行星轮组与所述第一太阳轮外啮合；所述第一行星架及所述第一行星架盖螺栓连接并共同旋转支撑所述第一行星轮组，并可旋转的支撑在所述内转子电机轴上，并且所述第一行星架盖与所述驱动轴通过花键连接；所述第一内齿圈与所述第一行星轮组内啮合，并且所述第一内齿圈与所述变速箱壳体固定连接。

4.如权利要求2所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，所述第二行星轮系是一个单排行星轮系，其包括第二太阳轮、第二行星轮组、第二行星架及第二行星架盖、第二内齿圈；所述第二太阳轮与所述外转子电机轴通过花键连接；所述第二行星轮组与所述第二太阳轮外啮合；所述第二行星架及第二行星架盖螺栓连接并共同旋转支撑所述第二行星轮组，并可旋转的支撑在所述外转子电机轴上，并且所述第二行星架盖与所述变速箱壳体通过螺钉固定连接，且所述第二行星架盖延伸端的内腔容置所述第一电磁离合器；所述第二内齿圈与所述第二行星轮组内啮合，且所述第二内齿圈延伸端的内腔容置所述第二电磁离合器。

5.如权利要求4所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，所述第一电磁离合器，包括：

第一电磁离合器外壳体，其与所述第二行星架盖延伸端制为一体，其内壁制有均布轴向贯通凹槽；

第一电磁离合器内壳体，其设置于所述第一电磁离合器外壳体内，且与所述外转子电机轴通过花键连接，其外壁制有均布轴向贯通凹槽；

第一摩擦片组，其设置于所述第一电磁离合器外壳体及所述第一电磁离合器内壳体内部间隙，包括第一外摩擦片组与第一内摩擦片组，所述第一外摩擦片组与所述第一内摩擦片组相互间隔布置，且分别与所述第一电磁离合器外壳体及第一电磁离合器内壳体的凹槽相配合；

第一压盘，其布置于所述第一摩擦片组一侧，其轴肩支撑在所述第一电磁离合器内壳体轴径上可轴向相对移动；

第一弹簧，其设置于所述第一电磁离合器内壳体沉孔内，并与所述第一压盘相接触使其远离所述第一摩擦片组；

第一励磁线圈及铁芯，其布置于所述第一电磁离合器外壳体与所述第一电磁离合器内壳体径向间隙内，并位于所述第一摩擦片组另一侧，且与所述第一电磁离合器外壳体固定连接；对所述第一励磁线圈及铁芯通电即可吸引所述第一压盘把所述第一摩擦片组压紧，实现所述第一电磁离合器的主从动部分的结合。

6.如权利要求4所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，所述第二电磁离合器，包括：

第二电磁离合器外壳体，其与所述第二内齿圈延伸段制为一体，其内壁制有均布轴向贯通凹槽；

第二电磁离合器内壳体，其设置于所述第二电磁离合器外壳体内，其与所述驱动轴通过花键连接，其外壁制有均布轴向贯通凹槽；

第二摩擦片组，其设置于所述第二电磁离合器外壳体及所述第二电磁离合器内壳体内部间隙，包括第二外摩擦片组与第二内摩擦片组，所述第二外摩擦片组与所述第二内摩擦片组相互间隔布置，且分别与所述第二电磁离合器外壳体及第二电磁离合器内壳体的凹槽相配合；

第二压盘，其布置于所述第二摩擦片组一侧，其轴间支撑在所述第二电磁离合器内壳体轴径上可轴向相对移动；

第二弹簧，其设置于所述第二电磁离合器内壳体沉孔内，并与所述第二压盘相接触使其远离所述第二摩擦片组；

第二励磁线圈及铁芯，其布置于所述第二电磁离合器外壳体与所述第二电磁离合器内壳体径向间隙内，并位于所述第二摩擦片组另一侧，且与所述第二电磁离合器外壳体固定连接；对所述第二励磁线圈及铁芯通电即可吸引所述第二压盘把所述第二摩擦片组压紧，实现所述第二电磁离合器的主从动部分的结合。

7.如权利要求2所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，所述驱动轴，其为中间粗两端细的阶梯实心轴，其从中间向外分别是套设有滚针轴承的轴径、花键轴、放置球轴承的轴肩；所述驱动轴可旋转的从所述内转子电机轴、所述外转子电机轴及所述变速箱壳体中穿出；所述驱动轴外端伸出端加工有外花键，并与所述轮毂内孔花键连接，并通过轴端螺母对所述轮毂进行轴向固定。

8.如权利要求1所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，

当所述第一电磁离合器断电脱开，所述第二电磁离合器通电接合时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作在内外转子转矩耦合模式；

当所述第一电磁离合器通电接合，所述第二电磁离合器断电脱开时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作在内转子独立驱动模式。

9.一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统，其特征在于，包括：

双转子电机，用于在不同的工况需求下，输出相应的转矩，驱动汽车行驶，其包括外转子、内转子、外转子电机轴、内转子电机轴及双转子电机壳体；

轮胎，用于和路面接触产生作用力；

轮辋，用于固定支撑所述轮胎，并传递所述轮胎与路面作用力至车身；

轮毂，通过轮辋螺栓与螺母连接所述轮辋；

变速箱壳体，用于容置所述双转子电机和其他齿轮传动部件；

驱动轴，其为阶梯实心轴，并可旋转的从所述内转子电机轴、所述外转子电机轴及所述变速箱壳体中穿过，并将动力传递给所述轮毂；

第一行星轮系，其包括第一太阳轮、第一行星轮组、第一行星架、第一行星架盖及第一内齿圈，所述第一行星架与所述变速箱壳体固定连接，所述第一太阳轮与所述内转子电机轴花键连接，所述第一内齿圈与所述驱动轴通过花键固定连接；

第二行星轮系，包括第二太阳轮、第二行星轮组、第二行星架、第二行星架盖及第二内齿圈，所述第二太阳轮与所述外转子电机输出轴固定连接，所述第二内齿圈与所述变速箱壳体固定连接；

第一电磁离合器，其主动部分与所述外转子电机轴通过花键连接，其从动部分与所述变速箱壳体通过花键连接；通过控制主从动部分的分离与结合来释放或固定所述第二行星轮系的输入端；

第二电磁离合器，其主动部分与所述第二行星架固定连接，其从动部分与所属驱动轴通过花键连接，通过控制主从动部分的分离与结合来释放或连接所述第二行星轮系的输出端；

当所述第一电磁离合器断电脱开，所述第二电磁离合器通电接合时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作在内外转子转矩耦合模式；

当所述第一电磁离合器通电接合，所述第二电磁离合器断电脱开时，所述一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统工作在内转子独立驱动模式。