电动汽车用集中式自适应差速电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别是指一种电动汽车用集中式自适应差速电机。

背景技术：

传统汽车多采用机械差速器，它位于驱动桥的中间并通过齿轮向两边半轴传递动力，允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。以确保汽车驱动桥两侧车轮在行程不等时，具有不同旋转速度的可能性。轮毂电机驱动的电动车，去除了机械差速器，其差速功能主要由软件完成，即电子差速控制，这种控制方式是将转向盘转角信号传送到电动机调速器，以此来控制两侧电动轮的速度和滚过的距离。与传统的机械差速器控制方式相比，电子差速控制的体积与质量大大减小，效率明显提高。但是，这种方式需要对一系列减速器的减速比进行复杂计算，控制系统复杂、成本高。如何克服机械式差速器和电子差速控制的上述缺陷，达到与上述两种控制方式一样的控制效果，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

为解决以上现有技术的不足，本发明提出了一种电动汽车用集中式自适应差速电机。

本发明的技术方案是这样实现的：一种电动汽车用集中式自适应差速电机，包括左变速变矩装置、右变速变矩装置和三相同步电动机，三相同步电动机的左输出轴与左变速变矩装置的外转子连接，三相同步电动机的右输出轴与右变速变矩装置的外转子连接；

三相同步电动机包括定子、转子和轴承，左变速变矩装置和右变速变矩装置均设有内转子，内转子外圆周上分布有永久磁极，左变速变矩装置的外转子与右变速变矩装置的外转子上都均布有绕组。

优选的，左变速变矩装置的外转子与右变速变矩装置的外转子上都均布有三相绕组，左变速变矩装置与右变速变矩装置均为内外转子组成的三相永磁同步发电机结构。

本发明提出的电动汽车用集中式自适应差速电机具有如下优点：

1、控制简单、可靠，不需要建立复杂的控制模型的控制过程，在实现对电动汽车速度和载荷控制时，只要按照频压比控制三相同步电动机的转速即可对电动汽车进行启动、加速、匀速、转向、制动等控制；

2、重量轻、体积小，安装在驱动桥的中间，减轻了车轮的负重，使车轮能适应复杂的路面，当三相同步电动机工作转速在8000-15000/min，三相同步电动机和电磁变速变矩装置的体积都可减小，实现大功率驱动；

3、效率高，启动时可产生低速大转矩，高速时可输出高速低转矩，制动时可提供超强的制动力矩，电磁变速变矩装置就如一台可改变速比的无级减速机，当低速输出时在输入转速不变时加大减速比，即可输出低速大转矩，需要高速输出时在不提高输入转速而减小速比，即可输出高速低转矩，由此带来了高效率的驱动和速度与转矩的自动调节；

4、自适应差速控制，去掉了机械式差速器，简化了电动汽车转弯时的计算机控制程序，使其更简单可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的立体图；

图2为图1的正视图；

图3为图2的a-a剖面图。

图中：1、外转子；2、左输出轴；3、轴承；4、三相同步电动机；5、转子；6、定子；7、前端盖；8、内转子；9、右输出轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示：一种电动汽车用集中式自适应差速电机，包括左变速变矩装置、右变速变矩装置和三相同步电动机4，三相同步电动机4的左输出轴2与左变速变矩装置的外转子1连接，三相同步电动机4的右输出轴9与右变速变矩装置的外转子连接；

三相同步电动机4包括前端盖7、定子6、转子5和轴承3，左变速变矩装置和右变速变矩装置均设有内转子8，内转子8外圆周上分布有永久磁极，左变速变矩装置的外转子1与右变速变矩装置的外转子上都均布有绕组。

工作原理：

(1)启动过程

三相同步电动机4启动，转子5带动左变速变矩装置和右变速变矩装置的外转子旋转，外转子上均布有绕组，内转子外圆周上分布有永久磁极，外转子与内转子通过磁场连接。外转子的旋转使得其上的绕组开始切割由内转子外圆周上的永久磁极建立起来的励磁磁场，进而产生三相感应电势，三相感应电势经整流后加到三相同步电动机4磁力绕组上，从而产生励磁电流。另外，左变速变矩装置和右变速变矩装置外转子上的绕组内也产生电流，因此产生了磁转矩作用到内转子上。当外转子转速继续提高而产生的转矩克服了内转子的阻力后，内转子开始旋转。三相同步电动机4的励磁电流是变速变矩装置的外转子提供的，外转子的动能又是三相同步电动机4提供的，当励磁电流增加时三相同步电动机的电枢绕组电流也跟随增加，通过检测绕组电流即可控制同步电机的转速(改变三相逆变的频率)。

三相同步电动机4带动左变速变矩装置和右变速变矩装置的外转子旋转而产生了励磁电流，该励磁电流又促使绕组电流的增加，再根据绕组电流的变化，继续提高三相同步电动机4的转速，该转速又促使左变速变矩装置和右变速变矩装置输出更高的电压，周而复始左变速变矩装置和右变速变矩装置的内转子在连续增大的转矩控制下，转速从零快速提升到所需速度上，完成了启动和加速过程。

(2)匀速过程

启动后当车速达到给定速度时，保持供给三相同步电动机的电压(输入功率)在一定范围内，集中式自适应差速电机进入匀速控制过程。

当汽车上坡行走阻力加大时，内转子转速下降，从而又拉大了与外转子的速差，其速差的加大又提高了对内转子的转矩，也就提高了汽车的驱动能力。当汽车下坡行驶时，由于内外转子速差的减小，外转子控制内转子的转矩也变小，三相同步电动机4的励磁电流降低使左变速变矩装置和右变速变矩装置的绕组电流也降低，从而降低了从电源吸取的功率。

三相同步电动机4的励磁电流与左变速变矩装置和右变速变矩装置的内外转子速差成比例，速差越大转矩越大，反之速差越小产生的转矩越小，当速差为零时转矩为零。

(3)制动过程

当外转子转速小于内转子时产生制动转矩(反速差)，这个速差越大制动转矩也越大，甚至当外转子反转时可提供更大的制动转矩。

(4)自适应差速过程

差速控制是靠左变速变矩装置和右变速变矩装置自动实现的。由于左变速变矩装置和右变速变矩装置的内外转子是靠磁场建立连接的，左右轮可工作在不同的转速上，它受控于外转子对其转矩的影响又受控于外部对左右轮阻力的影响。

当左右车轮阻力相同时，两车轮转速转矩相同，外转子产生的感应电势相同，它将同时向三相同步电动机4的励磁绕组供电，并在变速变矩装置内转子上产生相同的转矩；

当转弯时，内轮速度不变或降低，外轮速度提高并大于内伦转速。自适应原理：带动内车轮变速变矩装置的外转子的感应电势大于外车轮变速装置外转子的感应电势。当同时作用到三相同步电动机4励磁绕组上时，其运动特性关系和转矩分配关系将符合对称式锥齿轮差速器特性。当内侧轮转矩加大时外侧轮减少，内外轮转速正好相反。变速变矩装置的外转子转速远大于内转子转速，内转子旋转是靠外转子远大于内转子转速而形成的力矩克服了内转子阻力使其旋转的，如果用外力推动外侧轮顺向旋转，就等于用外力克服了车轮阻力，使外力轮加速旋转。这也就是转弯时外轮会自动跟随转弯半径自动调整转速的作用；

当进入泥泞路面时，它与行星齿轮差速器的效果相反，当一边车轮在泥中，另一车轮在坚实路面上，本发明可直接驱动阻力大的车轮，而行星齿轮差速器是做不到的，它只能使在泥泞中的车轮打滑而停止行走。

本发明可以直接产生双轮驱动力，提供了启动、匀速、减速、制动和差速控制。速度控制器将根据左右车轮速度将直流逆变成三相交流电驱动三相同步电机旋转，控制三相同步电动机的转速，即可控制电动汽车的速度和驱动力，因此在针对通用型电动汽车而言只采用开环控制即可。

本发明重量轻、体积小，控制过程简单、可靠，启动时可产生低速大转矩，高速时可输出高速低转矩，制动时可提供较强的制动力矩。

本发明核心技术就是自适应差速控制，它在不采用机械式差速器和电子差速控制技术的前提下即可实现性能极高的差速控制，为电动汽车差速控制提供了极为简单而又可靠的一种新方法。

作为一种优选的技术方案，本发明的再一实施例，左变速变矩装置的外转子1与右变速变矩装置的外转子上都均布有三相绕组，左变速变矩装置与右变速变矩装置均为内外转子组成的三相永磁同步发电机结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。