一体化电机和变速器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种新的电机和变速器一体化的结构，电机采用空心转子，变速器采用行星排结构，将变速器置于该空心转子内部，这样大大减小了轴向尺寸，结构更加紧凑，而且电机和变速器一体化节省了材料、减轻了整体重量。
【专利说明】一体化电机和变速器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电机和变速器一体化结构。
技术背景
[0002]现如今对车辆轻型化、小型化的要求越来越高，特别是对于混合动力车辆，由于其在传统燃油车或天然气车的基础上增加了电机、控制器，以及很多电辅件，这就造成了混合动力车辆的轻型化和小型化难度更大；对于客车而言，特别是公交车，由于车辆的整体空间有限，车辆驱动系统占用空间过多就必然导致可供人员使用的空间缩小，这显然不利于人们出行。
[0003]现有的解决电机和变速器轴向尺寸大的问题的方法大多是将电机和变速器的连接轴尽量缩短，有的甚至做到让电机和变速器共轴，但是这样能减小的尺寸有限，而且电机与变速器的径向尺寸不一致会导致一定空间的浪费。
[0004]为了解决上述问题，本发明提出一种新的电机和变速器一体化的结构，电机采用空心转子，变速器采用行星排结构，将变速器置于该空心转子内部，电机与变速器共轴，这样大大减小了轴向尺寸，结构更加紧凑，而且电机和变速器一体化节省了材料、减轻了整体重量。
【发明内容】
[0005]本发明出于解决现有汽车空间有限及电机、变速器轴向尺寸大的问题，电机采用空心转子，变速器采用行星排结构，将变速机构置于所述电机空心转子内部，大大减小了电机和变速器轴向尺寸，并且电机和变速器一体化结构节省了材料，减轻了整体重量，有利于整车轻型化和小型化发展。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]—种一体化电机和变速器,包括电机和变速器,所述电机包括电机定子、电机转子、动力输出轴，所述电机转子与所述动力输出轴固定连接；所述变速器为行星排结构，包括太阳轮、行星架、齿圈、动力输入轴、离合装置；所述电机转子为空心结构，所述变速器置于所述空心结构内部，所述离合装置与所述动力输入轴及太阳轮连接，用以连接和分离动力输入轴与太阳轮，所述行星架与所述动力输出轴连接，所述齿圈固定，动力经动力输入轴、离合装置、太阳轮、行星架、动力输出轴输出。
[0008]所述变速器包括至少2组行星齿轮结构。
[0009]所述离合装置为双向离合器，包括第一连接部、第二连接部、中间连接部、滑套，所述第一连接部、第二连接部分别与所述两个不同太阳轮连接，所述中间连接部与所述动力输入轴连接，所述滑套与所述中间连接部连接，通过向左滑动连接第一连接部与中间连接部、向右滑动连接第二连接部与中间连接部。
[0010]所述动力输出轴靠近动力输入轴一端为空心结构，所述动力输入轴一端置于所述动力输出轴内，所述动力输入轴与动力输出轴连接端设置轴间轴承。
[0011]所述动力输入轴靠近动力输出轴一端为空心结构，所述动力输出轴一端置于所述动力输入轴内，所述动力输入轴与动力输出轴连接端设置轴间轴承。
[0012]所述电机还设置有机壳，所述机壳远离动力输出轴一端设置延伸部，所述延伸部与所述电机转子之间设置轴承。
[0013]一种混合动力系统，包括发动机、发电机、电机、变速器，所述变速器、电机采用上述的一体化电机和变速器，所述发动机与所述发电机直连，所述发电机连接所述动力输入轴，所述发动机动力由所述动力输入轴输入、由动力输出轴输出。
[0014]相比现有的电机和变速器结构，本发明有显著优点和有益效果，具体体现为:
[0015]1、使用本发明的一体化电机和变速器，大大减小了电机和变速器的轴向尺寸。
[0016]2、使用本发明的一体化电机和变速器，节省了材料，减轻了电机和变速器整体重量。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明一体化电机和变速器轴向剖面不意图；
[0018]图2为本发明一体化电机和变速器输入轴与输出轴连接局部示意图。
【具体实施方式】
[0019]本发明的具体实施方法如下:
[0020]现在很多的汽车都向小型化、轻型化发展，希望在保证车辆的性能的同时减小车辆体积，而且尽可能留出更多的可供使用的空间，这就对车载装置、设备的体积大小要求越来越高，为解决该问题，本发明采用一种新的电机、变速器一体化结构，电机采用空心转子，变速器采用行星排结构，将变速器置于该空心转子内部，实现电机和变速器一体化的结构，这样就能够大大减小电机和变速器的轴向尺寸，减小整个体积，而且减少了材料，有利于整车轻量化、小型化。
[0021]下面结合附图具体说明本发明电机控制器一体化结构:
[0022]如图1所示，本发明的一体化电机和变速器包括电机和变速机构，所述电机包括电机定子1、电机转子2、电机壳3、动力输入轴4、动力输出轴5,所述动力输入轴4与所述电机壳3之间设置第一轴承61,所述动力输出轴5与所述电机壳3之间设置第二轴承62,所述电机转子2为空心转子并与所述动力输出轴5连接，且所述电机转子2与所述电机壳3之间设置第三轴承63,所述动力输出轴5靠近动力输入轴4 一端为空心结构,所述动力输入4轴一端置于所述动力输出轴5空心结构内部且连接处设置第四轴承64 ;所述变速器置于所述空心转子内部，包括第一离合装置7、第二离合装置8、第一太阳轮9、第二太阳轮10、第三太阳轮11、第一行星轮12、第二行星轮13、第三行星轮14，所述第一太阳轮9与所述第一行星轮12啮合，所述第二太阳轮10与所述第二行星轮13啮合，所述第三太阳轮11与所述第三行星轮14啮合，所述第一行星轮12的行星架、第二行星轮13的行星架、第三行星轮14的行星架均与所述动力输出轴5连接，所述第一行星轮齿圈、第二行星轮齿圈、第三行星轮齿圈固定，所述离合装置包括第一连接部、第二连接部、中间连接部、滑套，所述滑套与所述中间连接部活动连接，所述第一离合装置7的第一连接部与所述第一太阳轮9固定连接，所述第一离合装置7的第二连接部与所述第二太阳轮10固定连接，所述第二离合装置8的第一连接部与所述第三太阳轮11固定连接，所述第二离合装置8的第二连接部与所述动力输出轴5固定连接，所述第一离合装置7及第二离合装置8的中间部均与所述动力输入轴固定连接，所述滑套为两端可以移动的带有齿槽的齿轮套结构，用以左右滑动来连接及断开中间连接部与第一连接部、第二连接部。
[0023]上述动力输入轴4可与发动机等提供动力的动力源连接，当发动机给动力输入轴4输送动力时，通过控制第一离合装置7和第二离合装置8来实现动力传输和变速的目的，当第一离合装置7滑向左边、第二离合装置8不动作时，第一离合装7的中间连接部与第一连接部连接，此时动力输入轴4通过第一离合装置7与第一行星齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第一档变速；当第一离合装置7滑向右边、第二离合装置8不动作时，第一离合装7的中间连接部与第二连接部连接，此时动力输入轴4通过第一离合装置7与第二行星齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第二档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8滑向左边时，第二离合装8的中间连接部与第一连接部连接，此时动力输入轴4通过第二离合装置8与第三星形齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第三档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8滑向右边时，第二离合装8的中间连接部与第二连接部连接，此时动力输入轴4通过第二离合装置8直接将动力传输给动力输出轴5，实现第四档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8不动作时，实现空档。
[0024]下面以搭载本发明一体化电机和变速器的混合动力客车为例来进行说明。混合动力客车动力系统包括发动机、一体化电机和变速器、发电机、动力电源等，动力电源为电池或电容等可以为电机供电的装置，发动机与一体化电机和变速器连接，发电机与发动机、动力电源连接，利用发动机给动力电源充电，电机与动力电源连接，由动力电源给电机提供动力。
[0025]当车辆起步时，发动机不启动，由电源给一体化电机和变速器供电，一体化电机和变速器将动能传递给车身后桥，图1中由电机转子2直接将动能传递给动力输出轴5，实现纯电驱动模式。
[0026]当车速达到一定限值时，发动机启动，由发动机提供车辆行驶所需动能，此时发动机将动能传递给一体化电机和变速器，由一体化电机和变速器将动能传递给车身后桥，当图1中当第一离合装置7滑向左边、第二离合装置8不动作时，第一离合装7的中间连接部与第一连接部连接，此时动力输入轴4通过第一离合装置7与第一行星齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第一档变速；当第一离合装置7滑向右边、第二离合装置8不动作时，第一离合装7的中间连接部与第二连接部连接，此时动力输入轴4通过第一离合装置7与第二行星齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第二档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8滑向左边时，第二离合装8的中间连接部与第一连接部连接，此时动力输入轴4通过第二离合装置8与第三星形齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第三档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8滑向右边时，第二离合装8的中间连接部与第二连接部连接，此时动力输入轴4通过第二离合装置8直接将动力传输给动力输出轴5，实现第四档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8不动作时，实现空档。通过上述一体化电机和变速器能够实现多档变速，拓宽发动机高效区，有效提高发动机工作效率，继而提高整车工作效率。
[0027]当车辆上坡或加速时，发动机和电源共同为车辆提供动力，此时，发动机和电源提高的动力在一体化电机和变速器处耦合后传递给车身后桥，当图1中当第一离合装置7滑向左边、第二离合装置8不动作时，第一离合装7的中间连接部与第一连接部连接，此时动力输入轴4通过第一离合装置7与第一行星齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第一档变速；当第一离合装置7滑向右边、第二离合装置8不动作时，第一离合装7的中间连接部与第二连接部连接，此时动力输入轴4通过第一离合装置7与第二行星齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第二档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8滑向左边时，第二离合装8的中间连接部与第一连接部连接，此时动力输入轴4通过第二离合装置8与第三星形齿轮组将动力传输给动力输出轴5，实现第三档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8滑向右边时，第二离合装8的中间连接部与第二连接部连接，此时动力输入轴4通过第二离合装置8直接将动力传输给动力输出轴5，实现第四档变速；当第一离合装置7不动作、第二离合装置8不动作时，实现空档。通过此一体化电机和变速器能够实现多档变速，提高发动机的工作效率。
[0028]当车辆滑行或刹车时，由一体化电机和变速器实现动能回收,将回收动能储存在电源中供后续车辆行驶。
[0029]通过所述一体化电机和变速器，实现发动机和电机的工作效率的提高，从而提高整车的工作效率，节约能源；一体化的电机和变速器结构，大大减小了体积，而且节省了材料，减轻了重量，对于增加车辆使用空间及整车轻量化有明显的有益效果。
[0030]对于为本发明的示范性实施例，应当理解为是本发明的权利要求书的保护范围内其中的某一种示范性示例，具有对本领域技术人员实现相应的技术方案的指导性作用，而非对本发明的限定。
【权利要求】
1.一种一体化电机和变速器，包括电机和变速器，所述电机包括电机定子、电机转子、动力输出轴，所述电机转子与所述动力输出轴固定连接；所述变速器为行星排结构，包括太阳轮、行星架、齿圈、动力输入轴、离合装置；其特征在于:所述电机转子为空心结构，所述变速器置于所述空心结构内部，所述离合装置与所述动力输入轴及太阳轮连接，用以连接和分离动力输入轴与太阳轮，所述行星架与所述动力输出轴连接，所述齿圈固定，动力经动力输入轴、离合装置、太阳轮、行星架、动力输出轴输出。
2.根据权利要求1所述的一体化电机和变速器，其特征在于:所述变速器包括至少2组行星齿轮结构。
3.根据权利要求3所述的一体化电机和变速器，其特征在于:所述离合装置为双向离合器，包括第一连接部、第二连接部、中间连接部、滑套，所述第一连接部、第二连接部分别与所述两个不同太阳轮连接，所述中间连接部与所述动力输入轴连接，所述滑套与所述中间连接部连接，通过向左滑动连接第一连接部与中间连接部、向右滑动连接第二连接部与中间连接部。
4.根据权利要求3所述的一体化电机和变速器，其特征在于:所述动力输出轴靠近动力输入轴一端为空心结构，所述动力输入轴一端置于所述动力输出轴内，所述动力输入轴与动力输出轴连接端设置轴间轴承。
5.根据权利要求3所述的一体化电机和变速器，其特征在于:所述动力输入轴靠近动力输出轴一端为空心结构，所述动力输出轴一端置于所述动力输入轴内，所述动力输入轴与动力输出轴连接端设置轴间轴承。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的一体化电机和变速器，其特征在于:所述电机还设置有机壳，所述机壳远离动力输出轴一端设置延伸部，所述延伸部与所述电机转子之间设置轴承。
7.一种混合动力系统，包括发动机、发电机、电机、变速器，其特征在于:所述变速器、电机采用权利要求1?6所述的一体化电机和变速器，所述发动机与所述发电机直连，所述发电机连接所述动力输入轴，所述发动机动力由所述动力输入轴输入、由动力输出轴输出。
【文档编号】B60K6/40GK104309468SQ201410508313
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】赵建虎, 张德星, 高小二 申请人:天津市松正电动汽车技术股份有限公司