永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型所述永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将永磁同步电机与电磁直驱变速器高度集成为一体，缩短动力传递距离，提高动力传递效率；利用永磁同步电机工作高效、高控制精度、工作平稳等优点，集成后系统的可靠性和控制精度也得以保证；电磁直驱变速器可以提高换挡效率和换挡控制精度，集成后的系统结构紧凑型更好，控制更加精准，对于今后智能汽车研究与控制具有较大的帮助。本实用新型适用于汽车动力系统技术领域，特别是应用于电动机车技术领域时，能够有效增加电动汽车的续航里程，为汽车的安全形势和高效运行奠定了技术基础。本实用新型投入实际生产将提高汽车的能源利用率，节约能耗，带来较大的经济效益。
【专利说明】
永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及汽车动力系统技术领域，更具体地说，涉及一种永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统。
【背景技术】
[0002]能源短缺、环境恶化等日益突出的全球性问题已经受到世界各国的关注和重视，这也给汽车产业带来了巨大的挑战和考验。眼下，各国政府和汽车企业都在寻求新的发展战略，以应对当前面临的问题。电动汽车以电能作为驱动能源，能够有效降低污染物排放，因此各方都在关注和研究，具有高效节能特性的电动汽车动力系统的研究也成为研究的热点。本专利旨在提出一种永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将永磁同步电机与电磁直驱式变速器集成为一体，最大程度上缩短动力传输距离，采用电磁直驱式变速器替代传统变速器换挡装置以提高换挡效率，同时集成后的系统结构紧凑，控制精度高，可以减小汽车的质量与体积，为汽车的整体设计与优化奠定了技术基础。
[0003]目前已有的电机与变速器集成的研究中，大部分处理方法是用同一根中作为电机轴和变速器的动力输入轴，仍然采用传统的换挡机构应用于变速器上。虽然能够节约设计成本，提高动力传输效率，但集成程度尚有提高的空间。
[0004]本实用新型所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，将永磁同步电机与电磁直驱变速器高度集成为一体，电机的动力经过变速器换挡后再进行输出，缩短动力传递距离，提高动力传递效率。利用永磁同步电机工作高效、高控制精度、工作平稳等优点，集成后系统的可靠性和控制精度也得以保证。电磁直驱变速器可以提高换挡效率和换挡控制精度，集成后的系统结构紧凑型更好，工作效率更高，控制更加精准，对于今后智能汽车研究与控制具有较大的帮助。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于将应用了直驱技术的自动变速器和永磁直流电机高度集成，变速器采用电磁直驱装置取代传统的选换挡结构，换挡效率和精度都将得到提高，并有效减小变速器的结构尺寸，减轻动力系统的质量与体积；电机输出后的动力经过变速器换挡之后输出，缩短动力传递路线，提高动力传递效率的同时也使系统的结构紧凑型更好;永磁同步电机控制精度高，工作平稳性好，具有较强的适应性，有助于集成后的系统平稳高效工作。将本实用新型的系统应用于电动汽车，可以节约能源，降低能耗，为今后汽车集成化和一体化的研究奠定基础。
[0006]永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，包括:壳体、第一传动轴、永磁同步电机、第一隔磁环、电磁直驱变速器、第二传动轴、常啮合齿轮副和动力输出轴;所述永磁同步电机包括定子绕组、定子铁芯、永磁体和转子铁芯;所述电磁直驱变速器包括一挡啮合齿轮副、第二隔磁环、花键毂、接合套、电磁直线执行器动子、电磁直线执行器定子、第三隔磁环和二挡啮合齿轮副。其特征在于:所述永磁同步电机为永磁无刷直流电动机;所述定子绕组、定子铁芯、第一隔磁环、第二隔磁环、电磁直线执行器定子和第三隔磁环固定在壳体上;所述转子铁芯、花键毂固定在第一传动轴上;所述永磁体贴合在转子铁芯上;所述一挡啮合齿轮副和二挡啮合齿轮副空套在第一传动轴上，且固定于第二传动轴上;所述常啮合齿轮副同时固定于第二传动轴和动力输出轴上;所述接合套仅有沿第一传动轴轴线方向自由度，且与花键毂相连，且接合套上空套有电磁直线执行器动子；
[0007]共同驱动第一传动轴的永磁同步电机和电磁直驱变速器集成于壳体中，所述永磁同步电机和电磁直驱变速器之间设有防止电磁干扰的第一隔磁环;所述电磁直线执行器定子两边设有防止漏磁的第二隔磁环和第三隔磁环。
[0008]所述电磁直驱变速器不包含换挡拨叉、换挡拨叉轴、换挡拨指和换挡轴等选换挡执行机构，而是通过电磁直线执行器直接驱动接合套完成自动换挡。
[0009]所述电磁直线执行器动子为动圈式结构。
[0010]所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器动力集成系统，其特征在于:所述定子绕组和电磁直线执行器动子与电源之间采用无线电力传输技术。
[0011]本实用新型所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，通过把永磁同步电机与电磁直驱变速器集成起来，缩短动力传递距离，具有结构紧凑、动力传递效率高等优点；永磁同步电机具有良好的转矩平稳性，并且控制精度高、结构简单、抗干扰能力强，运用在集成后的系统中有利于一体化控制，使系统能够平稳工作;采用电磁直驱式变速器对电机输出的动力进行减速增扭，由电磁直线执行器直接控制换挡，取代了传统的选换挡机构，缩小整体尺寸，提高了换挡效率;永磁同步电机和电磁直驱变速器的电路均采用“电一磁一力”原理，通过控制电流就可以控制运动和换挡，响应时间短，控制精度高。
[0012]本实用新型所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统适用于汽车动力系统技术领域，特别是应用于电动机车技术领域时，能够有效增加电动汽车的续航里程，为汽车的安全形势和高效运行奠定了技术基础。本实用新型投入实际生产将提高汽车的能源利用率，节约能耗，带来较大的经济效益。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的一种永磁同步电机与双速自动变速器高度集成动力系统。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
[0015]如图1所示，本实用新型提出的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，包括:壳体1、第一传动轴2、永磁同步电机3、第一隔磁环4、电磁直驱变速器5、第二传动轴6、常啮合齿轮副7和动力输出轴8;永磁同步电机3包括定子绕组31、定子铁芯32、永磁体33和转子铁芯34;电磁直驱变速器5包括一挡啮合齿轮副51、第二隔磁环52、花键毂53、接合套54、电磁直线执行器动子55、电磁直线执行器定子56、第三隔磁环57和二挡嗤合齿轮副58。其特征在于:
[0016]永磁同步电机3为永磁无刷直流电动机;定子绕组31、定子铁芯32、第一隔磁环4、第二隔磁环52、电磁直线执行器定子56和第三隔磁环57固定在壳体I上;转子铁芯34、花键毂53固定在第一传动轴2上;永磁体33贴合在转子铁芯34上;一挡啮合齿轮副51和二挡啮合齿轮副58空套在第一传动轴2上，且固定于第二传动轴6上;常啮合齿轮副7同时固定于第二传动轴6和动力输出轴8上;接合套54仅有沿第一传动轴轴线方向自由度，且与花键毂53相连，且接合套54上空套有电磁直线执行器动子55;
[0017]共同驱动第一传动轴2的永磁同步电机3和电磁直驱变速器5集成于壳体I中，永磁同步电机3和电磁直驱变速器5之间设有防止电磁干扰的第一隔磁环4;电磁直线执行器定子56两边设有防止漏磁的第二隔磁环52和第三隔磁环57。
[0018]本实用新型的进一步优选方案是:
[0019]电磁直驱变速器5不包含换挡拨叉、换挡拨叉轴、换挡拨指和换挡轴等选换挡执行机构，而是通过电磁直线执行器55直接驱动接合套54完成自动换挡。
[°02°]电磁直线执行器动子55为动圈式结构。
[0021]定子绕组31和电磁直线执行器动子55与电源之间采用无线电力传输技术。
[0022]本实用新型所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，如图1所示，定子绕组31和定子铁芯32利用“电一磁一力”原理使转子铁芯34产生旋转力矩，带动第一传动轴2旋转；电磁直线执行器动子55利用“电一磁一力”原理与电磁直线执行器定子56相互作用，产生直线运动，直接驱动接合套54沿第一传动轴2轴线方向运动，完成换挡;接合套54位于中间位置时为空挡，与一挡嗤合齿轮副51和二挡嗤合齿轮副58嗤合时分别为一挡和二挡；当电磁直驱变速器5处于挂挡状态时，动力依次通过第二传动轴6、常啮合齿轮副7，由动力输出轴8输出。在永磁同步电机3与电磁直驱变速器5之间设有第一隔磁环4，用于避免电磁干扰;在电磁直线执行器定子56两侧设有第二隔磁环52和第三隔磁环57，防止漏磁。永磁同步电机3和电磁直驱变速器5电路均由“电一磁一力”原理提供电流，控制系统工作的实质即为控制装置内部的电流，使控制更加精准高效;运用于纯电动汽车技术领域时，能够有效增加车辆的续航里程，提高车辆行驶安全性，为智能汽车的高效运行奠定基础。
[0023]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，包括:壳体(I)、第一传动轴(2)、永磁同步电机(3)、第一隔磁环(4)、电磁直驱变速器(5)、第二传动轴(6)、常啮合齿轮副(7)和动力输出轴(8);所述永磁同步电机(3)包括定子绕组(31)、定子铁芯(32)、永磁体(33)和转子铁芯(34);所述电磁直驱变速器(5)包括一挡啮合齿轮副(51)、第二隔磁环(52)、花键毂(53)、接合套(54)、电磁直线执行器动子(55)、电磁直线执行器定子(56)、第三隔磁环(57)和二挡啮合齿轮副(58);其特征在于:所述永磁同步电机(3)为永磁无刷直流电动机;所述定子绕组(31)、定子铁芯(32)、第一隔磁环(4)、第二隔磁环(52)、电磁直线执行器定子(56)和第三隔磁环(57)固定在壳体(I)上;所述转子铁芯(34)、花键毂(53)固定在第一传动轴(2)上;所述永磁体(33)贴合在转子铁芯(34)上;所述一挡嗤合齿轮副(51)和二挡啮合齿轮副(58)空套在第一传动轴(2)上，且固定于第二传动轴(6)上;所述常啮合齿轮副(7)同时固定于第二传动轴(6)和动力输出轴(8)上;所述接合套(54)仅有沿第一传动轴轴线方向自由度，且与花键毂(53)相连，且接合套(54)上空套有电磁直线执行器动子(55); 共同驱动第一传动轴(2)的永磁同步电机(3)和电磁直驱变速器(5)集成于壳体(I)中，所述永磁同步电机(3)和电磁直驱变速器(5)之间设有防止电磁干扰的第一隔磁环(4);所述电磁直线执行器定子(56)两边设有防止漏磁的第二隔磁环(52)和第三隔磁环(57)。2.根据权利要求1所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，其特征在于:所述电磁直线执行器动子(55)为动圈式结构。3.根据权利要求1或2所述的永磁同步电机与双速电磁直驱变速器集成动力系统，其特征在于:所述定子绕组(31)和电磁直线执行器动子(55)与电源之间采用无线电力传输技术。
【文档编号】H02K7/10GK205663868SQ201620450839
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】俞潇, 李波, 葛文庆
【申请人】山东理工大学