专利名称：汽车馈电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车馈电机，特别是一种电机的改进。
这种汽车馈电机(图4)，由行星齿轮组合(
图1)和双向交(直)流发电机(图2)及其连接件组成。行星齿轮组合由一个内齿轮，一～三个行星轮，一个太阳轮相互啮合组成；内齿轮、行星轮、太阳轮同在一个平面上，内齿轮与太阳轮同心同轴，行星轮的大小一样；太阳轮外缘是齿轮，内环是滚动轴承，无中心轴；内齿轮是主动轮，带动行星轮转动，行星轮带动太阳轮转动，太阳轮是输出轮；内齿轮与行星轮转动方向相同；行星轮分单自转型和自转公转型两种，视设计不同而定，行星轮与太阳轮的转动方向相反；内齿轮的齿数是行星轮的倍数，行星轮的齿数是太阳轮的倍数。
双向交(直)流发电机的线圈与行星齿轮组合中的内齿轮相连，随内齿轮转动；定子与行星齿轮组合中的太阳轮相连，随太阳轮转动；线圈和定子作相对转动；线圈和定子同心同轴；定子的内环是滚动轴承，无中心轴。
电动汽车一个最为关键的技术是供给电动机电能的蓄电池生产技术问题。当前的各种各样的蓄电池都没有能够很好地解决大储电容量、高放电密度以及长寿命的技术难题。在采用蓄电池发展电动汽车这个问题上也存在不同的说法，有的人认为，发展电动汽车必然要大量生产蓄电池，生产蓄电池还会引起第二次污染，排放污染物的总量还比原内燃机汽车多，顾此而失彼，得不偿失。现在看来，要生产出真正意义上的环保型电动汽车，单从研究开发高密度、大容量、长寿命的蓄电池是不能够完全解决问题的。
如何发展电动汽车，目前的研究方向有两种，一是继续在生产大容量、高密度、长寿命、体积小的蓄电池上做文章，也相继诞生了象氢——氧燃料电池等一些高性能的蓄电池；一种是采用混合动力系统，即内燃机与电动机同时使用。这二种研究领域中的研究都有突破性进展，但也仍然存在许多问题，比如蓄电池的体积还是很大，一次充电续程还是有限等；采用混合动力系统如何解决电能的转化效率，以及转化器的体积大的问题等等。
首先解决电机发电能力、蓄电池技术问题、二次污染问题的技术改进方案是行星齿轮组合和双向交(直)流发电机及其连接件。行星齿轮组合由一个内齿轮(图1-1)，三(或二，或一)个行星齿轮(图1-2)，一个太阳轮(图1-3)互相啮合而成。内齿轮与传动源(中心轴)相连为主传动轮，内齿轮带动行星轮转动，行星轮带动太阳轮转动，太阳轮为输出轮；内齿轮的转动方向与行星轮同，与太阳轮方向相反。太阳轮的外缘是齿轮，内环是滚动轴承，可绕从中心轴向穿过的车轴转动(图2-4)。内齿轮的齿数N内是行星轮的齿数N行的倍数，行星轮的齿数是太阳轮的齿数N太的倍数。那么它们的角速度ω的关系用下列表达式ω内∶ω行＝N行∶N内ω行∶ω太＝N太∶N行因为太阳轮与内齿轮作相对运动，所以ω太＝(N内/N太)*ω内+ω内从上式可知，只要选择内齿轮、行星轮、太阳轮的齿数，使之满足成倍数关系，太阳轮的角速率就可以足够大。双向交(直)流发电机由线圈(图2-5)和定子(图2-6)组成，所不同的是线圈与行星齿轮组合中的内齿轮相连接(图2-7)，定子与行星齿轮组合中的太阳轮相连接(图2-8)。线圈随内齿轮转动，定子随太阳轮转动，角速度的方向相反。定子的角速度ω转ω转＝ω太线圈的角速率ω线＝ω内。电机的输出功率的一个重要参数是线圈切割磁力线的频率，也就是线圈的转动角速度(定子转动角速度)。经过这种改进的电机其线圈转动角速度在同等条件下已成倍提高，从而达到提高电机发电能力的目的。
其次是解决蓄电池和汽车馈电机占据电动汽车的有效体积问题的技术改进方案是将汽车馈电机安装在汽车轮子的钢圈内，汽车轮子的传动轴穿过汽车馈电机的中心轴。汽车馈电机的内齿轮可以固定在汽车的传动轴上，也可以与钢圈相连接。汽车轮子的传动功率通过行星齿轮组合传到汽车馈电机，使汽车馈电机运转。
汽车馈电机和传统电机相比较，有如下技术特征。传统电机定子和线圈有一方是固定的，而汽车馈电机的定子和线圈作相对转动；传统电机机械传动是直接作用于电机的定子，汽车馈电机是通过行星齿轮组合将机械传动分别传递给电机的定子和线圈；汽车馈电机的中心轴转子不属于汽车馈电机的构件，而是外部构件，或者叫做传动源，带动汽车馈电机工作的源动力就是从这里传递过来的。行星齿轮组合是传动源与汽车馈电机之间连接的桥梁，它的作用是将源动力的角速度放大，就好比是汽车机械传动的行星齿轮组合，但又有所不同，汽车馈电机的行星齿轮组合的行星轮比太阳轮大，行星轮可以与内齿轮同步转动，也可以不动。因为汽车馈电机应用了行星齿轮组合，使得汽车馈电机的定子和线圈作高速相对运动，这就为汽车馈电机输出高功率创造了条件。
图2是馈电机的平面解剖图，或各构件的相对位置图。图中1是内齿轮、2是行星轮、3是太阳轮、4是传动轴、5是双向交(直)流发电机的线圈、6是双向交(直)流发电机的定子(或转子)、7是内齿轮与双向交(直)流发电机的线圈的连接件、8是行星齿轮组合与双向交直流发电机定子的连接件。
图4是汽车馈电机的立体外观图。图中1是内齿轮、2是行星轮、3是太阳轮、4是传动轴、7是连接件。
图3是减震垫圈的立体解剖图。图中9是垫圈的上表面、10是下表面、11是滚珠槽和滚珠、12是弹簧。
汽车馈电机的生产制造必须与汽车轮子的生产制造结合起来，尤其是钢圈的生产制造工艺的改进。如图2，汽车馈电机由行星齿轮组合图2中的1、2、3和双向交(直)流发电机图2中的5、6及其连接件图2中7、8构成。电动汽车的传动轴从汽车馈电机的中心轴向位置穿过去，带动汽车轮子转动；汽车馈电机上的连接件图4中的7要固定在汽车轮子的钢圈上，从而带动行星齿轮组合的内齿轮转动，传动力传到汽车馈电机并使之运转起来，产生电能。汽车馈电机不装在汽车轮子的钢圈内，就会使电动汽车的结构变得复杂，生产工艺也变得复杂，增加了电动汽车生产的难度。将汽车馈电机与汽车轮子的结构结合起来，可使电动汽车结构变得简单、严谨，只涉及汽车轮子的钢圈的生产工艺的改变，而原来汽车的整体构造还可以继续使用，这就为将现有汽车改装成电动汽车创造了条件。另一方面也很重要，采用这种结构的汽车馈电机，它可以利用惯性力来带动汽车馈电机运转，从而实现能量的回收利用，也使采用混合动力的电动汽车创造了条件，从而实现节能降耗，减少污染之最终目的。
要将汽车馈电机安装在汽车的轮子的钢圈内，就必须考虑馈电机的耐震问题，这个技术问题由减震垫圈来解决。减震垫圈是作为汽车馈电机的附属配件使用的，是环绕汽车馈电机的弹簧垫(图3)，用于防震。它安装在钢圈与汽车馈电机之间；它是一个长四方体的带子，上表面是橡胶皮(图3-9)，下表面是不锈钢皮(图3-10)，中间镶缀四排滚珠(图3-11)，橡胶皮和不锈钢皮之间隔着多排弹簧(图3-12)；上表面紧贴钢圈内表面固定，下表面的滚珠贴住汽车馈电机表面。这样汽车馈电机随传动轴起伏震动时，不致于与钢圈发生挤压而变形，损坏。
权利要求1.一种汽车馈电机是电机的改进型，由行星齿轮组合、双向交直流发电机及其连接件组成，其特征是行星齿轮组合由一个内齿轮，行星轮，一个太阳轮相互啮合组成；内齿轮、行星轮、太阳轮同在一个平面上，内齿轮与太阳轮同心同轴，行星轮的大小一样；太阳轮外缘是齿轮，内环是滚动轴承，无中心轴；内齿轮是主动轮，带动行星轮转动，行星轮带动太阳轮转动，太阳轮是输出轮；内齿轮与行星轮转动方向相同；行星轮与太阳轮的转动方向相反；内齿轮的齿数是行星轮的倍数，行星轮的齿数是太阳轮的倍数；双向交直流发电机的线圈与行星齿轮组合中的内齿轮相连，随内齿轮转动；定子与行星齿轮组合中的太阳轮相连，随太阳轮转动；线圈和转子作相对转动；线圈和定子同心同轴；定子的内环是滚动轴承，无中心轴。
2.根据权利要求1中所述的汽车馈电机，其特征是行星轮可以是一个、二个或三个。
专利摘要汽车馈电机是一种电机的改进型，由行星齿轮组合、双向交(直)流发电机及其连接件组成，通过这种改进使电机的发电能力成倍增强。外力通过行星齿轮组合作用于双向交(直)发电机的定子和线圈，使以不同的速度相向运转从而增强发电能力。可将汽车馈电机安装于采用混合动力系统的电动汽车上，利用电动汽车在加速过程中的惯性力带动汽车馈电机工作产生的电流，通过特定的集成电路进行整流、稳压、电流增益反馈给电动机以驱动汽车前进。应用汽车馈电机实现能量的回收循环利用，将汽车耗能和尾气污染降低到最低程度，克服采用蓄电池的电动汽车所产生的体积大、寿命短、放电密度低和因生产蓄电池产生的二次污染等技术问题。
文档编号H02K7/116GK2552241SQ01265049
公开日2003年5月21日 申请日期2001年10月16日 优先权日2001年10月16日
发明者谢美洪 申请人:谢美洪