智能换挡变矩调速电的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种智能换挡变矩调速电机，由调速电机、变速箱以及控制器组成，变速箱输出轴处设置有与控制器的输入端连接的转速传感器，电机的调速控制与变速箱的换挡控制由同一个控制器实施控制，进行换挡与调速，增大电机的最大输出扭矩，实现增加电机输出扭矩最大值，保证电机具有足够宽的调速范围。本实用新型具有结构简单、成本低、易安装、输出扭矩大、转速高、重量和体积小的特点，系统的可靠性和效率高。
【专利说明】智能换挡变矩调速电机
【技术领域】
[0001]本实用新型属于特种电机【技术领域】，涉及一种智能换挡变矩调速电机。
【背景技术】
[0002]随着节能环保型新能源汽车不断发展以及特种工业设备的需要，具有调速范围宽、扭矩可变范围大、效率高的新型节能电机正日益受到用户的热捧。目前，为了满足汽车启动时的大扭矩需要，现有的新能源汽车用直驱电机一般只能选择具有更大功率等级的电机，这样既不节约成本，也无法更好的发挥电机的高效节能作用，更无法降低电机的体积和重量；而即使这样，现有电机也还难以满足汽车运行速度所需要的宽调速范围。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构简单、体积小、使用方便、系统可根据负载变化的需要提高电机的输出扭矩适应范围并同时满足负载对电机输出转速宽范围调速需求的智能换挡变矩调速电机。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的实现方案是这样的:
[0005]一种智能换挡变矩调速电机，由调速电机、与调速电机输出端配装的带有换挡机构的变速箱以及控制器组成，变速箱输出轴处设置有转速传感器，转速传感器的转速信号输出端与控制器的信号输入端连接，控制器的换挡控制端与变速箱的换挡控制端连接，控制器的调速控制端与调速电机的控制端连接。调速电机的调速和变速箱的换挡，均由控制器检测到的负载变化情况及控制指令自动换挡调速来适应负载所需要的扭矩和转速。
[0006]本实用新型的技术方案还包括:变速箱与调速电机为一体化直接连接构成。
[0007]本实用新型的技术方案还包括:控制器与变速箱及调速电机为一体化直接连接构成。
[0008]本实用新型的技术方案还包括:控制器与调速电机及变速箱为各自独立体设计结构。
[0009]本实用新型的技术方案还包括:调速电机的调速和变速箱的换挡均由控制器根据负载变化情况及控制指令自动调速、换档来适应负载所需要的扭矩和转速。
[0010]本实用新型的技术方案还包括:调速电机启动或低速运行时，变速箱处于减速比等于N的减速挡位，N为> I的任意数；当变速箱的负载所需的转速高于换档设定值时，由控制器向变速箱发出换档指令，换档机构自动将档位转换到变速比等于M的高速档位，M为(I的任意数。
[0011]上述智能换挡变矩调速电机结构在中，变速箱内部设有高、低速转换的空挡位而没有离合器，变速箱内部可以设置锁止位或不设置锁止位
[0012]实际工作中，控制器接收上级系统管理指令并反馈信息，并对自身系统工作状态信息进行采样以控制调速电机的输出扭矩和转速，同时控制变速箱的换挡。具体操作过程如下:[0013]一、当控制器检测到负载转矩大于系统设定的重负载换档扭矩，且变速箱输出转速低于重负载换档转速设定值时，变速箱执行由高速到低速的换档动作，其换档过程如下:控制器控制调速电机使输出为空载状态，再使变速箱脱离高速档位进入空档位，然后控制器将调速电机的转速调控到与变速箱的输出转速相匹配的转速，控制器再控制变速箱从空档位变换到低速档位，电机进入正常运行模式；
[0014]二、当控制器检测到负载扭矩小于系统设定的轻负载换档扭矩，且变速箱输出转速高于轻负载换档转速设定值时，变速箱执行由低速到高速的换档动作，换档过程如下:控制器控制调速电机使其输出为空载状态，再使变速箱脱离低速档位进入空档位，然后控制器将调速电机的转速调控到与变速箱的输出转速相匹配的转速，控制器再控制变速箱从空档位变换到高速档位，电机进入正常运行模式。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是:
[0016]1、本实用新型的调速电机和变速箱均由同一个控制器进行控制，调速和转矩变换自适应调节，可以根据负载需要提高电机的输出转矩，同时满足负载对电机输出转速调速范围宽的需求，成本低，外控信号简单；
[0017]2、本实用新型采用调速电机与变速箱一体化设计，安装简单、重量轻、对外接口少、使用方便、故障率低；
[0018]3、本实用新型中的变速箱不需要离合器，完全由控制器根据系统设定的换挡扭矩或换挡转速值自动控制完成换挡动作，挡位少、体积小、系统的可靠性和效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的一个具体实施例一一智能换挡变矩调速电机的变速箱在减速挡位的结构示意图。
[0020]图2是该智能换挡变矩调速电机中的变速箱在空挡位的结构示意图。
[0021]图3是该智能换挡变矩调速电机中的变速箱在直接输出挡位的结构示意图(变速箱在速比为1:1时的直接输出位)。
[0022]图中各数字标号名称分别是:1 一调速电机，2 —变速箱,21—换挡机构,22—输出轴，3—控制器，4一转速传感器。
【具体实施方式】
[0023]参见附图，本实用新型所述的智能换挡变矩调速电机由调速电机1、带有换挡机构21的变速箱2及控制器3等组成。调速电机I的输出轴端设置与电机一体化的变速箱2，变速箱2的输出轴22处设置有转速传感器4，转速传感器4的信号输出端与控制器3的输入端连接，控制器3的换挡控制端与变速箱2的换挡控制端连接，控制器3的调速控制端与调速电机的控制端连接。实际结构中，变速箱直接安装于电机的输出端，与电机构成一体化结构，电机的调速控制与变速箱的换挡控制由同一个控制器实施控制，进行换挡与调速，增大电机的最大输出扭矩，同时还可以扩展电机的调速范围。
[0024]本实用新型的具体应用例中，调速电机I采用永磁同步电机，调速电机I的供电、转子的位置信号、输出扭矩及转速均在控制器3根据上级管理系统的控制指令进行工作；变速箱2采用三挡两级行星齿轮变速箱，三挡即直接输出挡、空挡和减速挡，两级即直接输出级和减速级，调速电机I启动或低速运行时，变速箱2处于减速比等于N(N为> I的任意数)的减速挡位，当变速箱2的负载所需的转速高于换档设定值时，由控制器3向变速箱2发出换档指令，换档机构21自动将档位转换到变速比等于M(MS< I的任意数)的高速档位；控制器3则可采用型号为90YCQD-M35520A的控制器。
[0025]本应用例中，图1提供了一种由调速电机1、变速箱2、控制器3和转速传感器4组成的新能源汽车用动力驱动系统，其中变速箱2与调速电机I为一体化直接连接设计。变速箱2的外壳与电机外壳连接固定，调速电机I的输出轴与变速箱2的太阳轮直接连接。变速箱2为三挡两级的行星齿轮变速箱，变速箱的内齿圈固定不动，分别为:输出轴22与太阳轮直接连接的高速挡位，输出轴22与太阳轮及行星轮支架完全脱离的空挡位，以及输出轴22与行星轮支架连接的减速挡位。当车辆在初始启动或低速爬坡需要电机输出低速大扭矩时，变速箱的挡位处于减速挡位(图1)，调速电机也在控制器的控制下，根据负载的转速和扭矩经变速后匹配到相应的转速和扭矩，保证车辆平稳的运行。当车辆在平坦的路面行驶达到一定速度，负载达到换挡设定的高速小扭矩状态时，控制器根据传感器检测到的负载扭矩和转速信息，控制器先控制调速电机处于空载状态，然后控制换挡机构使变速箱转换到空挡位(图2)，此时控制器迅速将电机的转速调控到与变速箱的输出转速相匹配的转速值，这时再次使电机处于空载状态，控制器立刻将挡位转换到直接连接的高速挡位，此时车辆的行驶速度和负载扭矩由控制器控制电机使其输出转速和扭矩相匹配。当车辆的行驶速度降低到一定程度达到换挡条件时，与上述步骤相反，控制器控制变速箱自动变换到减速挡位，满足车辆的运行需要。这样做的目的就可以实现为满足车辆启动或爬坡时需要的低速大扭矩而不必过大的选择更大功率的驱动电机，同时解决了电机难于保证车辆高速度行驶时所需要电机的最高转速不至于过高。
[0026]另外，变速箱也可以根据不同用户的需要增加一个驻车锁止挡位，防止在车辆驻车时溜滑。
[0027]上述描述对本实用新型进行了示例性的描述，因为文章撰写的非穷举性，所述的实施方式，诸如调速电机的类型变速箱的结构形式，有无锁止挡位，以及挡位数和变速级数，传感器的类型及安装位置，换挡机构的结构形式及安装位置，电机输出轴线与变速箱的输出轴线是否在同一位置，都不对本实用新型具体实施的类似变体构成限制。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在【具体实施方式】及应用范围上的改变不应认为偏离了本实用新型保护的范围，任何在权利要求保护范围内的变形均落入本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种智能换挡变矩调速电机，其特征在于:由调速电机(I)、与调速电机(I)输出端配装的带有换挡机构(21)的变速箱(2)以及控制器(3)组成，变速箱(2)输出轴处设置有转速传感器(4)，转速传感器(4)的转速信号输出端与控制器(3)的信号输入端连接，控制器(3)的换挡控制端与变速箱(2)的换挡控制端连接，控制器(3)的调速控制端与调速电机的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的智能换挡变矩调速电机，其特征在于:变速箱(2)与调速电机(I)为一体化直接连接构成。
3.根据权利要求1所述的智能换挡变矩调速电机，其特征在于:控制器(3)与变速箱(2)及调速电机(I)为一体化直接连接构成。
4.根据权利要求1所述的智能换挡变矩调速电机，其特征在于:控制器(3)与调速电机(I)及变速箱(2)为各自独立体设计结构。
5.根据权利要求1所述的智能换挡变矩调速电机，其特征在于:调速电机(I)的调速和变速箱(2)的换挡均由控制器(3)根据负载变化情况及控制指令自动调速、换档来适应负载所需要的扭矩和转速。
6.根据权利要求1所述的智能换挡变矩调速电机，其特征在于:调速电机(I)启动或低速运行时，变速箱(2)处于减速比等于N的减速挡位，N为〉I的任意数；当变速箱(2)的负载所需的转速高于换档设定值时，由控制器(3)向变速箱(2)发出换档指令，换档机构(21)自动将档位转换到变速比等于M的高速档位，M为< I的任意数。
【文档编号】H02K11/00GK203537153SQ201320573662
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2013年9月16日
【发明者】焦耀峰, 白晓军, 冯超 申请人:陕西捷普控制技术有限公司