CN212447094U - 一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统 - Google Patents

Abstract

一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，包括外壳、齿圈、行星轮、行星架、支撑臂、后轴承及油封、后输出轴、后空心轴内支撑轴承、支撑臂轴承、齿圈架、空心轴、空心轴外支撑轴承、前输出轴、前轴承及油封、前空心轴内支撑轴承、ISG电机转子、ISG电机定子、主驱电机转子、主驱电机定子。主驱电机定子与主驱电机转子组成主驱电机，ISG电机转子与ISG电机定子组成ISG电机。ISG电机转子安装在圆筒形ISG电机定子内部。ISG电机定子在圆筒形主驱电机转子内部，主驱电机定子、ISG电机定子分别与外壳固定。本实用新型结构紧凑、功率密度大、系统效率高。

Description

一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统

技术领域

本实用新型属于汽车零部件技术领域，具体涉及一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，“节能”“减排”已成为汽车工业发展的主旋律。混合动力系统作为传统动力向新能源动力过渡的一种中间产物，其节能效果突出，同时兼顾使用便利性和驾驶者习惯，已成为当前汽车发展的既要技术方案。混合动力按照其结构原理分为串联式混合动力、并联式混合动力、混联式混合动力三种，其中混联式混合动力原理性兼顾串联式混合动力、并联式混合动力优点，可实现发动机转速及扭矩的较为充分双解耦，具有燃油经济性高、控制灵活、动力性强等特点，受到相关零部件厂家及整车厂家的重视。混联式混合动力系统一般有电动发电一体机、主驱电机、耦合系统等组成，根据耦合系统的结构类型，分为开关混联式、行星混联式两种，其中行星混联式混合动力系统利用行星排运动特性，通过发动机、电动发电一体机、主驱电机的协调控制，在满足驾驶动力请求的基础上实现发动机转速及扭矩的充分解耦，使发动机运行于经济区间以达到较高的燃油经济性。丰田公司的行星混联系统已成为当前世界上普及率最高的混合动力系统。基于行星排的电控无级变速机电一体化系统是行星混联式混合动力系统的核心部件，其性能优劣直接关系混合动力整车的燃油经济系、动力性及舒适性。

常规的行星混联无级变速机电一体化系统中的双电机通常为并排或者旁轴布置，其中双电机并排布置时，系统轴向尺寸较长、体积较大、功率密度相对较轻；双电机旁轴布置时旁轴电机通常使用齿轮或者皮带传递，系统径向尺寸大、功率密度低、传递效率较低、存在径向不平衡力等。

为进一步提升混联式混合动力的系统效率、满足更为紧凑的车辆布置需求、满足车辆轻量化需求、提升整车NVH特性及零部件可靠性，迫切需求一种结构紧凑、效率高、功率密度高、轻量化的基于行星排的电控无级变速机电一体化系统。

实用新型内容

针对现有技术中基于行星排的电控无级变速机电一体化系统存在尺寸较大、功率密度较低、系统效率相对较低等问题，本实用新型提供一种结构紧凑、功率密度大、系统效率高的基于行星排的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统。

为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，包括外壳、齿圈、行星轮、行星架、支撑臂、后轴承及油封、后输出轴、后空心轴内支撑轴承、支撑臂轴承、齿圈架、空心轴、空心轴外支撑轴承、前输出轴、前轴承及油封、前空心轴内支撑轴承、ISG电机转子、ISG电机定子、主驱电机转子、主驱电机定子。

所述主驱电机定子与主驱电机转子组成主驱电机，所述 ISG电机转子与ISG电机定子组成ISG电机。优选主驱电机、 ISG电机为永磁同步电机。

所述ISG电机转子安装在圆筒形ISG电机定子内部。所述 ISG电机定子在圆筒形主驱电机转子内部，所述主驱电机定子、ISG电机定子分别与外壳固定。

所述主驱电机的定子一侧与支撑臂相连，所述支撑臂与齿圈相连，所述齿圈经齿圈架与后输出轴相连。

所述行星轮通过行星架与细长型前输出轴相连。

所述外壳内部部件通过内部油液的搅油飞溅实现冷却及润滑。

所述后输出轴与壳体连接通过后轴承及油封支撑及连接。

所述前输出轴与壳体通过前轴承及油封支撑、密封及连接。

所述前输出轴穿过空心轴，内部布置有后空心轴内支撑轴承、前空心轴内支撑轴承。

所述空心轴与壳体通过空心轴外支撑轴承支撑及相连。

所述支撑臂与空心轴通过支撑臂轴承支撑及连接。

进一步地，所述主驱电机定子内包括但不局限于相线绕组、定子铁芯、定子冷却水道。

进一步地，所述主驱电机和ISG电机的一端分别设置有旋转编码器，所述旋转编码器的运动部件与其转子部分固定，所述旋转编码器的固定端与其定子部分固定。

进一步地，所述主驱电机定子、主驱电机转子为圆筒形结构，所述ISG电机定子为圆筒形结构，所述ISG电机转子为圆柱形结构。

进一步地，所述主驱电机转子安装在主驱电机定子内部，两者之间径向间隙为主驱电机气隙间隙。

进一步地，所述主驱电机转子圆筒形结构内部空间径向尺寸大于ISG电机定子的外径。

进一步地，所述主驱电机、ISG电机各自相线经外壳到系统外部，与适配的逆变器相连。

进一步地，本实用新型还包括太阳轮，所述齿圈、行星轮、太阳轮组成行星排。所述太阳轮通过空心轴与ISG电机转子相连。

进一步地，所述外壳上还包括油液加注口、油液进口、油液出口，优选使用外部滤清器及机油泵进行油液过滤及循环。

本实用新型的有益效果为：

1.主驱电机为圆筒形结构，ISG电机嵌套在其内部，较双电机并排布置方式大大缩短了轴向尺寸；

2.主驱电机、ISG电机、行星排共用一套壳体，结构紧凑，轻量化，提高系统级别功率密度；

3.主驱电机、ISG电机通过壳体内部油液进行冷却，接触面积大，冷却效率高；

4.主驱电机、ISG电机还可在定子内部布置有水道，使用循环冷却液进行冷却；

5.心轴与前输出轴嵌套结构内部的前后端设置有支承轴承，保证传动轴及其相互连接的部件的同轴度，提高部件 NVH特性及可靠性；

6.主驱电机转子及齿圈之间有支架臂结构，支架臂通过支撑轴承与空心轴连接，同时起到轴向限位作用，同时保证主驱电机气隙尺寸。

附图说明

图1为本实用新型一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统剖面结构示意图；

图2为本实用新型一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统实施例结构示意图。

附图标记：1-外壳、2-齿圈、3-行星轮、4-行星架、5- 支撑臂、6-后轴承及油封、7-后输出轴、8-后空心轴内支撑轴承、9-支撑臂轴承、10-齿圈架、11-空心轴、12-空心轴外支撑轴承、13-前输出轴、14-前轴承及油封、15-前空心轴内支撑轴承、16-ISG电机转子、17-ISG电机定子、18-主驱电机转子、19-主驱电机定子、20-太阳轮、21-扭转减震器输入端、22-扭转减震器输出端、23-发动机、24-飞轮输出端、25- 传动轴、26-主减速器、27-驱动桥、28-动力电池、29-高压配电单元、30-主驱电机逆变器、31-ISG电机逆变器、32-高压线束。

具体实施方式

为了便于理解，下面结合附图，通过实施例，对本实用新型技术方案作进一步具体描述：

如图1和图2所示，一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，包括外壳1、齿圈2、行星轮3、行星架4、支撑臂5、后轴承及油封6、后输出轴7、后空心轴内支撑轴承8、支撑臂轴承9、齿圈架10、空心轴11、空心轴外支撑轴承12、前输出轴13、前轴承及油封14、前空心轴内支撑轴承15、ISG电机转子16、ISG电机定子17、主驱电机转子18、主驱电机定子19、太阳轮20、扭转减震器输入端21、扭转减震器输出端22、发动机23、飞轮输出端24、传动轴25、主减速器26、驱动桥27、动力电池28、高压配电单元29、主驱电机逆变器30和ISG电机逆变器31。

主驱电机定子19与主驱电机转子18组成主驱电机，ISG 电机转子16与ISG电机定子17组成ISG电机。优选主驱电机和ISG电机为永磁同步电机。

主驱电机定子19内包括但不局限于相线绕组、定子铁芯、定子冷却水道等。

主驱电机和ISG电机一端设置有各自的旋转编码器，旋转编码器的运动部件与其转子部分固定，旋转编码器的固定端与其定子部分固定。

主驱电机定子19和主驱电机转子18为圆筒形结构，ISG 电机定子17为圆筒形结构，ISG电机转子16为圆柱形结构。

主驱电机转子18安装在主驱电机定子内部，两者之间径向间隙为主驱电机气隙间隙；主驱电机转子18圆筒形结构内部空间径向尺寸大于ISG电机定子17的外径。

ISG电机转子16安装在圆筒形ISG电机定子17内部；ISG 电机定子17在圆筒形主驱电机转子18内部。

主驱电机定子19、ISG电机定子17分别与外壳固定1。

主驱电机、ISG电机各自相线经外壳到系统外部，与适配的逆变器相连；其中齿圈2、行星轮3、太阳轮20组成行星排。主驱电机定子19一侧与支撑臂5相连，支撑臂5与齿圈 2相连，齿圈2经齿圈架10与后输出轴7相连。

后输出轴7与壳体1通过后轴承及油封6相连接；行星轮3经行星架4与细长型前输出轴13相连。

前输出轴13与壳体1通过前轴承及油封14支撑并连接；太阳轮20经空心轴11与ISG电机转子16相连。

前输出轴13穿过空心轴11，空心轴11内部布置有后空心轴内支撑轴承8和前空心轴内支撑轴承15；空心轴11与壳体1通过空心轴外支撑轴承12支撑及相连。

支撑臂5与空心轴11通过支撑臂轴承9支撑及连接。

外壳1内部部件通过内部油液的搅油飞溅实现冷却及润滑；外壳1上还可包括但不局限于油液加注口、油液进口、油液出口；优选使用外部滤清器及机油泵进行油液过滤及循环。

发动机23的飞轮输出端24与扭矩减震器输入端21相连，扭转减震器输出端22与系统的前输出轴13相连，扭转减震器可吸收及过滤发动机震动，将动力平顺的传递至系统的前输入端。

系统的后输出轴7与传动轴25相连，传动轴25与驱动桥27的主减速器输入端相连；传动轴25还包括但不局限于万向节、花键等，优选使用球笼式等速万向节、十字节式万向节。

动力电池28的正负极端与高压配电单元29的正负极使用高压线束连接；高压配电单元29内部包括但不局限于高压接触器、高压熔断器、高压控制单元、绝缘监测模块、电流传感器等。高压接触器及高压熔断器组成高压配电分路。

动力电池28电能经高压配电单元29内部对应的高压配电分路，输出主驱动电机逆变器直流供电至主驱动电机逆变器30、输出ISG电机逆变器直流供电至ISG电机逆变器31；ISG电机逆变器31与ISG电机定子17的绕组通过三相高压线高压线束32相连，ISG电机的旋转编码器、温度传感器等通过低压线束与ISG电机逆变器31相连，ISG电机逆变器31接收到外部控制指令，通过三相高压线控制ISG电机响应外部指令，同时通过旋转编码器、温度传感器等反馈ISG电机运行状态。

主驱动电机逆变器30与主驱动电机定子19的绕组通过三相高压线相连，主驱动电机的旋转编码器、温度传感器等通过低压线束与主驱动电机逆变器30相连，主驱动电机逆变器30接收到外部控制指令，通过三相高压线控制主驱动电机响应外部指令，同时通过旋转编码器、温度传感器等反馈主驱动电机运行状态。

上述实施例只是对本实用新型技术方案的举例说明或解释，而不应理解为对本实用新型技术方案的限制，显然，本领域的技术人员可对本实用新型进行各种修改和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些修改和变型在内。

Claims (9)

1.一种双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：包括外壳、齿圈、行星轮、行星架、支撑臂、后轴承及油封、后输出轴、后空心轴内支撑轴承、支撑臂轴承、齿圈架、空心轴、空心轴外支撑轴承、前输出轴、前轴承及油封、前空心轴内支撑轴承、ISG电机转子、ISG电机定子、主驱电机转子、主驱电机定子。

2.根据权利要求1所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述ISG电机转子安装在ISG电机定子内部，所述ISG电机定子在主驱电机转子内部，所述主驱电机定子、ISG电机定子分别与外壳固定；

所述主驱电机的定子一侧与支撑臂相连，所述齿圈与所述主驱电机转子连接，所述支撑臂与齿圈相连，所述齿圈经齿圈架与后输出轴相连；

所述行星轮通过行星架与前输出轴相连，所述前输出轴与外壳通过前轴承及油封支撑、密封及连接，所述后输出轴与外壳通过后轴承及油封支撑及连接；

所述前输出轴设于空心轴内部，所述前输出轴前、后两端分别布置有所述前空心轴内支撑轴承和后空心轴内支撑轴承，所述空心轴与外壳通过空心轴外支撑轴承支撑及相连，所述支撑臂与空心轴通过支撑臂轴承支撑及连接。

3.根据权利要求2所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述主驱电机定子和ISG电机定子内部包括相线绕组、定子铁芯、定子冷却水道。

4.根据权利要求3所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述主驱电机和ISG电机的一端分别设置有旋转编码器，所述旋转编码器的运动部件与其转子部分固定，所述旋转编码器的固定端与其定子部分固定。

5.根据权利要求4所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述主驱电机定子和主驱电机转子为圆筒形结构，所述主驱电机转子设于所述主驱电机定子内部。

6.根据权利要求5所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述主驱电机转子圆筒形结构内部空间径向尺寸大于ISG电机定子的外径。

7.根据权利要求6所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述主驱电机、ISG电机各自相线经外壳到系统外部，与适配的逆变器相连。

8.根据权利要求7所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：还包括太阳轮，所述齿圈、行星轮、太阳轮组成行星排，所述太阳轮通过空心轴与ISG电机转子相连。

9.根据权利要求8所述的双电机嵌套式电动无级变速机电一体化系统，其特征在于：所述外壳上还包括油液加注口、油液进口、油液出口。

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