CN203713556U - 用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成。包括电机、变速器和差速器；电机包括定子、转子和转子座，定子位于电机壳体的内壁上；电机壳体的内壁上还设有第一电磁制动器和第二电磁制动器，与第一电磁制动器配合设有齿圈，与第二电磁制动器配合设有行星架；行星架上还分别设有三个前排行星轮和三个后排行星轮；转子座的轴向一端设有前排太阳轮；后排太阳轮通过螺钉与差速器的壳体上的法兰盘固定连接；差速器的一端位于管状的转子座内，另一端位于电机壳体内。本实用新型不仅可通过两个电磁制动器的不同组合，实现两档切换，同时结构紧凑，体积小、重量小，符合汽车轻量化的原则。
Description
技术领域
本实用新型属于纯电动汽车技术领域，具体涉及纯电动汽车的动力总成。
背景技术
现行纯电动汽车的电驱解决方案通常由电动机、减速器以及差速器匹配而成；由于这种结构的集成度相对较低，故纯电动汽车的爬坡能力、加速性能及整车效率都受到了限制。而采用2级齿轮传动可以在较大车速范围内高效地提供车轴转矩能量，提高其爬坡性能和整车效率，延长一次充电续驶里程。现有常用的电动汽车两档变速器有AMT结构和DCT结构。采用AMT结构时，需要使用同步器，此时换挡冲击较大；而采用DCT结构时，由于变速箱只有两个档位，此时双离合器结构会使成本大大增加。
实用新型内容
为克服现有纯电动汽车的电驱技术存在的缺陷，本实用新型提供一种用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成。
具体的技术解决方案如下：
用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成，包括电机、变速器和差速器13；所述电机包括定子1、转子2和转子座3，定子1位于电机壳体4的内壁上；所述差速器13包括输入轴和输出轴，所述输出轴的两端分别连接电动汽车的左半轴18和右半轴19；
所述转子2套设在管状的转子座3上，所述转子座3和差速器13的输出轴同轴；转子座3的轴向一端设有前排太阳轮5；
所述电机壳体4的内壁上还设有第一电磁制动器11和第二电磁制动器12，与第一电磁制动器11配合设有齿圈9，与第二电磁制动器12配合设有行星架10；所述行星架10上分别设有两个以上的前排行星轮6和两个以上的后排行星轮8，两个以上的前排行星轮6和两个以上的后排行星轮8前后相互对应，且分别与齿圈9啮合；所述两个以上的前排行星轮6还同时和前排太阳轮5啮合；所述两个以上的后排行星轮8还同时和后排太阳轮7啮合，所述后排太阳轮7固定位于第一空心轮轴的一端，第一空心轮轴的另一端通过螺钉与差速器13壳体上的法兰盘固定连接；所述差速器13的一端位于管状的转子座3内，另一端位于电机壳体4内。
所述左半轴18的外端设有左主动齿轮14，与左主动齿轮14啮合传动的左从动齿轮15设于左动力输出轴20的内端；右半轴19的外端设有右主动齿轮16，与右主动齿轮16啮合传动的右从动齿轮17设于右动力输出轴21的内端。
所述行星架10上分别设有三个前排行星轮6和三个后排行星轮8。
所述前排太阳轮5固定位于第二空心轮轴的一端，第二空心轮轴的另一端通过花键和所述转子座3固定连接，且第二空心轮轴同轴套设在差速器13一侧的第一空心轮轴上。
所述差速器13的壳体一端通过轴承支撑在管状的转子座3内，另一端通过轴承支撑在电机壳体4内。
本实用新型采用国内技术较成熟的电磁制动器作为换挡元件，与AMT结构相比，换挡冲击较小；与DCT结构相比，生产成本较低。
本实用新型的有益技术效果体现在以下方面：
1.将差速器置于电机转子座内，减小了整个传动系统的空间尺寸，使整体结构更加紧凑；
2.与常用的两档变速器AMT结构和DCT结构相比，换挡冲击小于AMT结构，生产成本低于DCT结构，综合性能较好；
3.与定轴齿轮传动相比，行星齿轮传动的传递功率更大，承载能力更高、效率高，工作更为可靠；
4.齿轮布置形式结构紧凑，体积小、重量小，符合汽车轻量化的原则。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
上图中图中标号为：1定子、2转子、3转子座、4电机壳体、5前排太阳轮、6前排行星轮、7后排太阳轮、8后排行星轮、9齿圈、10行星架、11第一电磁制动器、12第二电磁制动器、13差速器、14左主动齿轮、15左从动齿轮、16右主动齿轮、17右从动齿轮、18左半轴、19右半轴、20左动力输出轴、21右动力输出轴、22左车轮、23右车轮。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步地描述。
参见图1，用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成，包括电机、变速器和差速器13；电机包括定子1、转子2和转子座3，定子1位于电机壳体4的内壁上，转子2套设在管状的转子座3上；转子座3的轴向一端设有前排太阳轮5；前排太阳轮5固定位于第二空心轮轴的一端，第二空心轮轴的另一端通过花键和所述转子座3固定连接，且第二空心轮轴同轴套设在差速器13一侧的第一空心轮轴上。电机壳体4的内壁上还设有第一电磁制动器11和第二电磁制动器12，与第一电磁制动器11配合设有齿圈9，与第二电磁制动器12配合设有行星架10；行星架10上分别设有三个前排行星轮6和三个后排行星轮8，三个前排行星轮6和三个后排行星轮8前后相互对应，且分别与齿圈9啮合；三个前排行星轮6还同时和前排太阳轮5啮合；三个后排行星轮8还同时和后排太阳轮7啮合；后排太阳轮7固定位于第一空心轮轴的一端，第一空心轮轴的另一端通过螺钉与差速器13壳体上的法兰盘固定连接。差速器13包括输入轴和输出轴，输出轴的两端分别连接电动汽车的左半轴18和右半轴19；差速器13的一端位于管状的转子座3内，另一端位于电机壳体4内；转子座3和差速器13的输出轴同轴；左半轴18的外端设有左主动齿轮14，与左主动齿轮14啮合传动的左从动齿轮15设于左动力输出轴20的内端；右半轴19的外端设有右主动齿轮16，与右主动齿轮16啮合传动的右从动齿轮17设于右动力输出轴21的内端。
本实用新型的工作原理说明如下：
当转子2顺时针以一定速度和扭矩带动转子座3旋转，第二电磁制动器12结合，第一电磁制动器11不工作时，此时行星架10固定，前、后排行星齿轮传动转化为定轴轮系传动，动力由转子座3传递至前排太阳轮5，再由齿圈9传递至后排太阳轮7，经过两个单排行星齿轮减速机构完成一级减速，动力由后排太阳轮7经差速器13传递至左半轴18及右半轴19上，再经过左主动齿轮14、左从动齿轮15及右主动齿轮16、右从动齿轮17完成二级减速，最终动力由左从动齿轮15及右从动齿轮17经左动力输出轴20及右动力输出轴21输出至左车轮22及右车轮23，此时变速器处于D1档位置。
当第一电磁制动器11接合，第二电磁制动器12不工作时，此时齿圈9固定，动力由转子座3传递至前排太阳轮5，再经行星架10传递至后排太阳轮7，经过两个单排行星齿轮减速机构完成一级减速，动力由后排太阳轮7经差速器13传递至左半轴18及右半轴19上，再经过左主动齿轮14、左从动齿轮15及右主动齿轮16、右从动齿轮17完成二级减速，最终动力由左从动齿轮15及右从动齿轮17经左动力输出轴20及右动力输出轴21输出至左车轮22及右车轮23，此时变速器处于D2档位置。
当转子2逆时针以一定速度和扭矩带动转子座3旋转，第二电磁制动器12结合，第一电磁制动器11不工作时，此时行星架10固定，前、后排行星齿轮传动转化为定轴轮系传动，动力传递路线与D1档相同，此时变速器处于R档位置。
由此，通过控制系统第一电磁制动器11和第二电磁制动器12的不同组合，从而可实现两个前进档和一个倒档。
以实际开发某型纯电动汽车为例，所选档位数为2，一档传动比为10.41，二档传动比为7.67。各齿轮齿数如表1所示。
表1 齿轮齿数表
如附图1所示，本实施例的用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成使用了两个换档执行元件：第一电磁制动器11、第二电磁制动器12 。
各个档位的执行元件如表2所示。
表2 换挡执行元件工作表
注：表中“●”表示结合，“○”表示分离；
各档动力传递路线说明，结合图1及表2。
1.D1档的实现
当第二电磁制动器12结合，第一电磁制动器11不工作时，转子2顺时针以一定速度和扭矩带动转子座3旋转，此时行星架10固定，动力由转子座3传递至前排太阳轮5，再由齿圈9传递至后排太阳轮7，经过两个单排行星齿轮减速机构完成一级减速，动力由后排太阳轮7经差速器13传递至左半轴18及右半轴19上，再经过左主动齿轮14、左从动齿轮15及右主动齿轮16、右从动齿轮17完成二级减速，最终动力由左从动齿轮15及右从动齿轮17经左动力输出轴20及右动力输出轴21输出至左车轮22、右车轮23。
2.D2档的实现
当第一电磁制动器11接合，第二电磁制动器12不工作时，转子2顺时针以一定速度和扭矩带动转子座3旋转，此时齿圈9固定，动力由转子座3传递至前排太阳轮5，再经行星架10传递至后排太阳轮7，经过两个单排行星齿轮减速机构完成一级减速，动力由后排太阳轮7经差速器13传递至左半轴18及右半轴19上，再经过左主动齿轮14、左从动齿轮15及右主动齿轮16、右从动齿轮17完成二级减速，最终动力由左从动齿轮15及右从动齿轮17经左动力输出轴20及右动力输出轴21输出至左车轮22、右车轮23。
3.R档的实现
当电动汽车处于倒档行驶时，只需提供电机转子2反向转动的动力即可。此时第二电磁制动器12结合，第一电磁制动器11不工作，动力传递路线与D1档相同，由于电机逆时针转动，最终左、右动力输出轴20、21逆时针旋转输出动力。
4.N档的实现
当第一电磁制动器11和第二电磁制动器12都不工作时，无动力输出。
Claims (4)
1.用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成，包括电机、变速器和差速器（13）；所述电机包括定子（1）和转子（2），定子（1）位于电机壳体（4）的内壁上；所述差速器（13）包括输入轴和输出轴，所述输出轴的两端分别连接电动汽车的左半轴（18）和右半轴（19），其特征在于：所述转子（2）套设在管状的转子座（3）上，所述转子座（3）和差速器（13）的输出轴同轴；转子座（3）的轴向一端设有前排太阳轮（5）；所述电机壳体（4）的内壁上还设有第一电磁制动器（11）和第二电磁制动器（12），与第一电磁制动器（11）配合设有齿圈（9），与第二电磁制动器（12）配合设有行星架（10）；所述行星架（10）上分别设有两个以上的前排行星轮（6）和两个以上的后排行星轮（8），两个以上的前排行星轮（6）和两个以上的后排行星轮（8）前后相互对应，且分别与齿圈（9）啮合；所述两个以上的前排行星轮（6）还同时和前排太阳轮（5）啮合；所述两个以上的后排行星轮（8）还同时和后排太阳轮（7）啮合，所述后排太阳轮（7）固定位于第一空心轮轴的一端，第一空心轮轴的另一端通过螺钉与差速器（13）的壳体上的法兰盘固定连接；所述差速器（13）的一端位于管状的转子座（3）内，另一端位于电机壳体（4）内；
所述左半轴（18）的外端设有左主动齿轮（14），与左主动齿轮（14）啮合传动的左从动齿轮（15）设于左动力输出轴（20）的内端；右半轴（19）的外端设有右主动齿轮（16），与右主动齿轮（16）啮合传动的右从动齿轮（17）设于右动力输出轴（21）的内端。
2.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成，其特征在于：所述行星架（10）上分别设有三个前排行星轮（6）和三个后排行星轮（8）。
3.根据权利要求1或2所述的用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成，其特征在于：所述前排太阳轮（5）固定位于第二空心轮轴的一端，第二空心轮轴的另一端通过花键和所述转子座（3）固定连接，且第二空心轮轴同轴套设在差速器（13）一侧的第一空心轮轴上。
4.根据权利要求1或2所述的用于纯电动汽车的电机和变速器一体化的动力总成，其特征在于：所述差速器（13）的壳体一端通过轴承支撑在管状的转子座（3）内，另一端通过轴承支撑在电机壳体（4）内。
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