一种多电机轮系系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多电机轮系系统，具体地说，是涉及一种通过优化配置多电机轮 系系统中的交流发电机，提高系统整体寿命的应用于机动车辆领域的多电机轮系系统。
【背景技术】
[0002] 随着汽车行业的技术发展和人们生活水平的提升，机动车辆在舒适性、安全性方 面的需求日益强烈，最终导致车辆用电需求也越来越高。车辆排放标准的日益提升，也促使 车辆发动机仓的空间日益紧凑。为了满足车辆用电需求，汽车交流发电机在提升输出功率 前提下，紧凑性设计方案达成也成为了越来越多技术人员研究的目标。然而，当汽车交流发 电机额定功率达5KW以上时，传统励磁交流发电机体积和重量均对发动机驱动轮系的布置 提出了很大的挑战。目前，综合车辆大用电需求、紧凑的应用环境空间，发动机厂家及机动 车辆厂家开始越来越多的采用多电机并联应用来实现紧凑空间、大用电需求矛盾的解决方 案，并且多电机并联轮系应用开始呈现推广性趋势展开。通常从零件标准化角度出发，为了 保证交流发电机的输出均衡，轮系设计和配置通常选择功率规格相同、电子电压调节控制 系统相同的交流发电机进行配置。或者为了达到负载的更加均衡，通常采用配置有与车辆 ECU通讯控制功能的多功能电子电压调节控制系统。
[0003] 多电机轮系，因为轮系拖动的负载更大，为保证带传动轮系的稳定性，往往会选择 多楔带带轮及较大的皮带张紧力。从轮系旋转方向及带传动顺序看，靠近驱动轮的交流发 电机其皮带轮承受的径向力，较远离驱动轮的交流发电机皮带轮要大。
[0004] 轮系中的交流发电机，实际工作过程中，主要承受径向载荷作用，该载荷需要与交 流发电机所配置的轴承额定载荷相匹配才可以达到预计使用寿命目标。
[0005] 轴承理论寿命计算公式：
[0006]
[0007] 基本额定寿命（H)
[0008]η-工作转速（RPM)
[0009] ft 一温度系数
[0010] C一基本额定动载荷
[0011] P一当量动载荷
[0012] ε-寿命指数（球轴承ε= 3,滚子轴承ε= 3.333)
[0013] 从上面公式可知，发电机皮带轮所受径向力的差异将导致发电机轴承寿命出现指 数3倍关系的寿命变化。
[0014] 以该轮系中具有交流发电机210'和交流发电机210"为例来进行说明，如图1中， 即如果靠近主动轮100的交流发电机210'的皮带力为远离主动轮交流发电机210"的皮带 力的1. 2倍时，假设交流发电机210'和交流发电机210"均采用深沟球轴承，则交流发电机 210'轴承寿命为交流发电机210"轴承寿命的58%。此时，整个轮系的可靠运行寿命等于 交流发电机210'的轴承寿命时间，轮系的寿命提升将直接受制于交流发电机的承载力。
[0015] 为提升和保证轮系可靠运行寿命目标，在轮系中所有交流发电机采用完全相同交 流发电机的前提下，需要将交流发电机用轴承的基本额定动载荷进行提升，常规情况下即 同时提升交流发电机210'和交流发电机210"的轴承的规格档位，而轴承规格档位的提升 也使得轴承外形尺寸变得更大，在交流发电机安装空间一定的情况下，进一步压缩了交流 发电机冷却风道的设计空间，会使得交流发电机耐温可靠性的降低，进而导致交流发电机 首次故障点转移到热敏感零部件，进而导致产品的早期失效。不利于轮系可靠运行寿命的 提升和保证。因此同步提升交流发电机轴承承载力提升轮系可靠寿命的方法实现受到很大 挑战。
【发明内容】
[0016] 本发明的目的是解决现有多电机轮系整体可靠运行寿命低的问题，提供一种应用 于机动车辆的多电机轮系系统，方案简单易行，有效提升和保证多电机轮系的可靠运行寿 命，稳定性更高。
[0017] 为了实现上述目的，本发明的多电机轮系系统，包括主动轮，发电机轮系和负载 轮，所述主动轮通过皮带传动依次带动所述发电机轮系和所述负载轮运转，所述发电机轮 系为多个，每一所述发电机轮系均包括交流发电机、前支撑轴承和传动轴，所述交流发电机 通过所述前支撑轴承连接在所述传动轴上，其中，多个所述发电机轮系的前支撑轴承的额 定动载荷不相同，且所有所述发电机轮系中沿皮带传动的方向上距离所述驱动轮最近的发 电机轮系的前支撑轴承具有最高的额定动载荷。
[0018] 上述的多电机轮系系统，其中，所述发电机轮系为两组，分别为第一发电机轮系和 第二发电机轮系，所述第一发电机轮系沿皮带传动的方向与所述主动轮的距离小于所述第 二发电机轮系沿皮带传动的方向与所述主动轮的距离。
[0019] 上述的多电机轮系系统，其中，所述第一发电机轮系为一个，所述第二发电机轮系 为一个。
[0020] 上述的多电机轮系系统，其中，所述第一发电机轮系为一个，所述第二发电机轮系 为一个以上，所述第二发电机轮系的各前支撑轴承的额定动载荷相同。
[0021] 上述的多电机轮系系统，其中，所述第一发电机轮系的前支撑轴承和所述第二发 电机轮系的前支撑轴承分别为球轴承，所述第一发电机轮系的前支撑轴承的额定动载荷与 所述第二发电机轮系的前支撑轴承的额定动载荷的比值范围为1. 1-1. 5。
[0022] 上述的多电机轮系系统，其中，所述第一发电机轮系的前支撑轴承为球轴承，所述 第二发电机轮系的前支撑轴承为圆柱轴承，所述第一发电机轮系的前支撑轴承的额定动载 荷与所述第二发电机轮系的前支撑轴承的额定动载荷的比值范围为1. 1-2. 1。
[0023] 上述的多电机轮系系统，其中，所述发电机轮系为两组以上，每一所述发电机轮系 沿所述皮带传动的方向与所述驱动轮均具有距离Di，且其前支撑轴承的额定动载荷为Pi， 所述距离Di越大，所述额定动载荷Pi越小。
[0024] 上述的多电机轮系系统，其中，所述主动轮与所述发电机轮系之间、所述发电机轮 系与所述负载轮之间以及所述负载轮与所述主动轮之间均设置有一皮带张紧装置。
[0025] 上述的多电机轮系系统，其中，每一所述发电机轮系均包括电压调节控制单元，每 一所述电压调节控制单元均包括开关管和与所述开关管相连接的控制接口端，其中，各所 述发电机轮系的电压调节控制单元的控制接口端相连接。
[0026] 上述的多电机轮系系统，其中，各所述发电机轮系的交流发电机的设计功率相同 或不同。
[0027] 本发明的有益功效在于，应用本发明所提出多电机轮系系统，可以有效解决多电 机并联应用系统因为空间限制、相同功率配置交流发电机因为带传动轮系载荷过大所导致 的交流发电机前支撑轴承故障，进而降低轮系整体可靠运行寿命的问题。本发明针对轮系 带传动力衰减特点，发电机轮系配置具有不同额定动载荷的前支撑轴承。该轮系系统将大 张紧力载荷施加在配置更大额定动载荷轴承的交流发电机上，将较小张紧力载荷施加在配 置较小额定动载荷轴承的交流发电机上，使得轮系系统中的不同交流发电机轴承运行寿命 相近，更好的充分利用车辆有限发动机仓空间，进行轮系布置设计，从载荷合理配置角度对 交流发电机的优化配置提供解决方案。
[0028] 同时，各轮系中的交流发电机所配置的电压调节控制单元均具有控制接口端，各 控制接口端相互连接，实现各交流发电机所配置的电压调节控制单元的开关管同电位，实 现开关管开关同步，保证各交流发电机工作于相同的百分比功率输出状态，保证了不同交 流发电机热状态的一致，进而进一步保证了交流发电机的可靠寿命。
[0029] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的多电机轮系系统的第一实施例的轮系布置样例图；
[0031] 图2为本发明的多电机轮系系统的交流发电机剖面示意图；
[0032] 图3为本发明的多电机轮系系统的带电压调节控制单元的接线图；
[0033] 图4为本发明的多电机轮系系统的交流发电机的转动传动系支撑图；
[0034] 图5为本发明的多电机轮系系统的第一实施例的电压调节控制单元的接线图；
[0035]图6a为本发明的多电机轮系系统的第一实施例的两个开关管未连接时开关管工 作信号不意图（一）；
[0036]图6b为本发明的多电机轮系系统的第一实施例的两个开关管未连接时开关管工 作信号示意图（二）；
[0037]图6c为本发明的多电机轮系系统的第一实施例的两个开关管相连接时开关管工 作信号示意图；
[0038]图7为本发明的多电机轮系系统的第二实施例的轮系布置样例图；
[0039] 图8为本发明的多电机轮系系统的第二实施例的电压调节控制单元的接线图。
[0040] 其中，附图标记
[0041] 100 主动轮
[0042] 200、200'、200"、200"， 发电机轮系
[0043] 210、210'、210"、210"' 交流发电机
[0044] 110、110'、110"、110"， 电压调节控制单元
[0045] 11Γ、111"、11Γ" 自稳压功能模块
[0046] 112'、112"、112"' 励磁保护功能模块
[0047] 113'、113"、113"， 开关管