行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的制作方法

磁力差速驱动系统、动力传动、磁力驱动、车辆工程、节能减排。

背景技术：

目前中国正处于技术变革、产业变革活跃期的初期，汽车工业作为一项经济支柱产业，也正在进行技术变革，淘汰老旧技术，提升汽车性能、节能减排是迫在眉睫的一项任务。

本发明为车辆驱动系统的变革给出了具体解决方案。

本人已提交和即将继续提交有关磁力差速器、极大负荷可调电机和磁力差速驱动系统的相关发明申请，文件可从中华人民共和国国家知识产权局检索，以供参阅。

技术实现要素：

本发明从提升车辆驱动系统的性能和汽车轻量化为出发点，提出了行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的解决方案。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统是将磁力差速器与极大负荷可调电机高度融合集成的一种解决方案，利用磁力耦合原理进行动力传输，两侧磁力耦合的滑差根据半轴的负荷变化而变化，通过电动调节或手动调节，直接或经过齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件，调节磁场耦合间隙或磁场耦合面积，达到改变电机动力输出节能减排的目的。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统由电机定子、电机转子、半轴和行星滚柱丝杠型调节机构等组成，根据工况的不同，可采用风冷和液冷以满足其自身散热需求，其安装固定可根据车辆总布置的具体情况而灵活设计。

根据磁力耦合面的位置不同，行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统可分为盘式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统、筒式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统和混合式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统。

根据动力输出半轴的位置不同，行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统可分为a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统(盘式、筒式和混合式)、b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统(盘式、筒式和混合式)。

a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统和b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的区别在于半轴的位置不同，也就是行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统能量输入与动力输出的位置不同。根据能量输入位置、磁力耦合面位置、是否采用串联方案、冷却方式等因素，a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统和b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的结构又有所变化，具体应用时可根据整车总布置方案、具体工况和要达到的性能目标等选用合理的结构方案。

磁力耦合面为相对旋转磁场和感应磁场相互耦合的理论假设中性面，磁力耦合面位于电机定子和电机转子之间，电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力。

附图说明

图1、图2所示为盘式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统。图1中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机内转子直接驱动行星滚柱丝杠组件，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的距离。图2中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机外转子直接驱动行星滚柱丝杠组件，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的距离，高速回转导电接头6用来连通电路。

图3、图4、图5所示为盘式ab型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统。图3、图4中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机内转子经齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的距离。图5中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机外转子经齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的距离，高速回转导电接头6用来连通电路。

图6所示为盘式b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的一种子结构类型的方案图(ba型)。图6中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机外转子直接驱动行星滚柱丝杠组件，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的距离，高速回转导电接头6用来连通电路。盘式b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的行星滚柱丝杠型调节机构也可采用电机内转子直接驱动行星滚柱丝杠组件。盘式b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的行星滚柱丝杠型调节机构也可采用电机外转子或内转子经齿轮传动间接驱动行星滚柱丝杠组件(bb型)。说明书附图中图6所示的盘式b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的两侧半轴11之间采用了轴承等零件辅助定位支承，也可以去除此定位支承，使两侧行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统分别独立，其定位根据整车总布置的具体情况合理设计。

图7所示为高速回转导电接头，采用模块化结构，滑环的数量根据需要确定，图中所示为三个滑环(可为六个或任意个)，连通三根导线，中间环6-2、防护层6-7、防护层6-1采用电绝缘材料，6-5为电刷，6-4为滑环(镶嵌于防护层6-1内)，6-8为微调弹簧(用来平衡接触压力)，6-3为导线，6-9为轴承。电刷内接滑环，外接外部电源。滑环6-4镶嵌在防护层6-1内部。电刷6-5装配在绝缘材料内部与支架保持相对静止，依靠轴承6-9隔离高速旋转的影响。高速回转导电接头以电刷和滑环作为动态接触，也可以将电刷和滑环反装，由滑环内接电刷，外接外部电源。

图8、图9、图10、图11所示为电动调速专用高速回转接头，采用模块化串联结构，可串联任意通道，图8、图9中所示为三通道，其内转子由螺栓6-29联结各部分，然后和回转接头的外转子装配组成一个整体，再用定位螺钉固定于电机转子上，其内转子和电机转子同步转动，其外转子静止不动，以连接外部电源。两端密封环6-20、6-21可采用碳化钨、石墨等材料，中间有电线进出部分的6-5、6-7、6-8、6-24、6-25可采用电绝缘材料，6-22采用电接触材料，6-23采用电绝缘材料镶嵌电接触材料的组合结构，6-14为弹簧，用来平衡接触压力，弹簧处的导向销6-15对弹簧起导向限位作用，防止高速回转时弹簧在离心力作用下失效。电动调速专用高速回转接头可用来取代高速回转导电接头，电动调速专用高速回转接头比高速回转导电接头具有更好的防水、防尘和防爆性能，但其结构复杂，制造困难，经济性差。

图12所示为筒式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统。图12中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机内转子驱动行星滚柱丝杠，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的磁力耦合面积。其它类型的筒式a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统类似相应的盘式a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统，仅仅是磁力耦合面的位置不同。

图13所示为筒式ba型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统。图13中行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机外转子驱动行星滚柱丝杠，使旋转运动转变为直线运动，调节电机定子2和电机转子1之间的磁力耦合面积。其它类型的筒式b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统类似相应的盘式b型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统，仅仅是磁力耦合面的位置不同。

图14、图15所示为盘式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统采用多组电机定子和电机转子的匹配组合串联的方案，图中所示为两组串联，可采用任意组，根据需要确定。图14和图15所示结构略有不同，图14所示的盘式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统在行星滚柱丝杠型调节机构3的驱动电机扭矩允许的情况下采用一组行星滚柱丝杠型调节机构3驱动多组电机定子沿轴向滑动，图15所示的盘式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统采用两组行星滚柱丝杠型调节机构3分别驱动一组电机定子沿轴向滑动。其它类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统也可采用串联方案。

图16所示为盘式a型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统采用手轮替代电机驱动行星滚柱丝杠型调节机构的方案，此手轮可用齿轮、链轮、带轮等代替，以便远程机械控制。其它类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统也可采用此种方案。

图17所示为盘式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统去除轴承辅助定位支承的方案，其定位根据整车总布置的具体情况合理设计。其它类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统也可采用相应的方案。

图18所示为盘式aa型行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的另一种方案，图18与图1所示方案的区别是定子止转滑动装置15的形式不同，图18采用异型孔止转滑动筒，图1采用杆，定子止转滑动装置15可根据需要及整车总布置的具体情况灵活设计，外形虽然多变，但功能都是保证定子既不能旋转，又能沿轴向滑动。

图19、图20所示为行星滚柱丝杠型调节机构3的两种基本结构形式，图19所示的行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机3-2直接驱动一对行星滚柱丝杠组件3-1，图20所示的行星滚柱丝杠型调节机构3采用电机3-2经齿轮传动间接驱动一对行星滚柱丝杠组件3-1，图中标号3-6、3-7为齿轮，标号3-3为支架。

所有类型的行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统，都包括能量输入与动力输出，其关键部件有电机定子2、电机转子1、行星滚柱丝杠型调节机构3和半轴11，电机转子和电机定子的相互作用可看作是相对旋转磁场和感应磁场的相互作用，相对旋转磁场和感应磁场相互耦合传递动力，半轴输出动力，当两侧半轴上所受负荷不同时，两侧磁力耦合产生不同滑差，从而使两侧半轴输出不同转速，实现差速功能，行星滚柱丝杠型调节机构3用来调节电机定子2和电机转子1之间的磁场耦合间隙或磁场耦合面积，从而来调节电机的输出功率极大值，这就是行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的原理。电机定子和电机转子可以都使用电枢绕组，或在其中之一中使用永磁块，比较简单的方案是电机定子采用电枢绕组和电机转子采用交替排列的永磁块，即感应磁场假设由电机定子2中的电枢绕组通电后产生，相对旋转磁场假设由电机转子1中交替排列的n极磁块和s极磁块产生。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统根据自身发热情况可采用风冷或液冷方案，说明书附图中所示均为风冷方案，液冷方案可加装外壳，强制液冷，因为发热严重散热不良的地方主要在电机定子上(由通电电枢绕组产生感应磁场的地方)，所以可以直接在电机定子上设置冷却腔，以管道通入冷却液强制冷却。

盘式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统和筒式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统可以融合成混合式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统，即在行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的轴向和径向同时设置磁力耦合面，但从性能上来说，盘式行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统的结构为最佳。

具体实施方式

行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统所包含的各组成零部件，现代工业制造技术均可加工制造。磁块、轴承、弹簧、电机、行星滚柱丝杠等均可由专业厂商配套生产，其它零部件机加工、模具成形、焊接即可。

行星滚柱丝杠型极大负荷可调磁力差速驱动系统作为一种动力传动部件，其成品要想成功应用，必须具备以下两个条件：(1)功率标定——建立完备的测试台架，以完成系列化产品的标定从而便于匹配不同的车型。(2)动平衡检测——旋转设备必须达到相关标准规定的动平衡要求，以达到必要的安全可靠性。