一种带电机的变速箱的制作方法

本发明涉及变速器应用领域，具体是一种带电机的变速箱。

背景技术：

变速箱主要指的是汽车的变速箱，它分为手动、自动两种，手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而自动变速箱AT是由液力变扭器、行星齿轮、液压变距系统和液压操纵系统组成。通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。

现阶段，电动车辆运行的速度单纯靠电机转速来控制，但电机有一个特性，当电机功率达到最大后，随着电机转速的增加，电机扭矩随着电机转速增加而变小；此时，电机工作效率变低，如图1所示。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种带电机的变速箱，该电机结构能够通过控制转速配合，达到输出轴转速相对于电机转速增大或减小调节，从而打破电动机因转速增加，电动机扭矩变小，进而导致电机效率变低问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种带电机的变速箱，包括第一电动机以及和所述第一电动机连接的第二电动机；

所述第一电动机包括第一太阳齿轮，以及以环形阵列方式设置且与所述第一太阳齿轮相互啮合的第一行星齿轮，以及与所述第一行星齿轮相互啮合的第一内齿轮转子，以及设置在所述第一内齿轮转子外侧的第一壳体，以及设置在所述第一行星齿轮左侧且用于定位所述第一行星齿轮的后端盖，及设置在所述第一行星齿轮右侧且用于定位所述第一行星齿轮的前端盖；

所述第二电动机包括与第一太阳齿轮同轴且一体设置的第二太阳齿轮，以及以环形阵列方式设置且与第二太阳齿轮相互啮合的第二行星齿轮，以及与所述第二行星齿轮相互啮合的第二内齿轮转子，及设置在第二内齿轮转子外侧的第二壳体，以及设置在所述第二行星齿轮左端且通过轴承与第二行星齿轮连接的后行星架，以及设置在所述第二行星齿轮右端且通过轴承与第二行星齿轮连接的前行星架，及设置第二壳体两端的输出轴端盖，以及前行星架上一体设置的输出轴；

所述第一壳体、后端盖、前端盖、第二壳体及输出轴端盖均通过螺栓依次固定连接。

进一步的，所述第一行星齿轮与第二行星齿轮的数量一致，且至少为3个。

进一步的，所述第一行星齿轮与后端盖及前端盖之间均通过轴承连接。

进一步的，所述第一电动机、第二电动机均外接有用于控制调整第一内齿轮转子及第二内齿轮转子的控制器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过第一电动机的第一内齿轮转子为第一行星齿轮提供动力，带动第一行星齿轮转动，第一行星齿轮转动带动第一太阳齿轮及同轴的第二太阳齿轮转动，从而为第二太阳齿轮提供动力，第二太阳齿轮转动带动第二行星齿轮转动，同时，第二电动机的第二内齿轮转子转动也带动第二行星齿轮运转，第二行星齿轮在自转的同时发生公转，第二行星齿轮公转带动后行星架及前行星架转动，前行星架转动带动输出轴转动，最终带动与其连接的电动车运行；本发明通过控制第一电动机的第一内齿轮转子与第二电动机的第二内齿轮转子的转速配合，达到输出轴转速相对于电机转速增大或减小调节；而且，本发明的减速器用于电动车不需要离合器，因此不会出现卡顿现象；并且，在传动比范围内可以调节两个电动机的转速达到无极变速；变速器的结构简单，全部为齿轮传动，传动效率高。而且，本发明能够将变速箱通过变速后达到在相同功率下实现输出转速降低或增加的作用，达到汽车变速箱的效果，让电动车高速行驶时，使电机始终工作在高效率的范围内。同时，使电动车起步时输出的扭矩大于电机本身的最大扭矩，使电动车更容易启动。

附图说明

图1为现有技术中电机转速、扭矩及功率之间的关系曲线图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为本发明第一电动机的结构示意图；

图5为本发明第二太阳齿轮的连接结构示意图；

图6为本发明第二太阳齿轮的位置结构示意图；

图7为本发明的第二电动机的内部结构示意图；

图8为本发明的第二电动机的连接结构示意图。

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。

请参照图2-图8，本发明的一种带电机的变速箱，包括第一电动机1以及和所述第一电动机1连接的第二电动机2；设置两个电动机主要是便于配合，便于改变电动机扭矩随着电动机转速增加而变小，最终导致电动机效率变低的问题，实际设计时可以设置三个甚至更多个电动机。

所述第一电动机1包括第一太阳齿轮3，以及以环形阵列方式设置且与所述第一太阳齿轮3相互啮合的第一行星齿轮4，以及与所述第一行星齿轮4相互啮合的第一内齿轮转子5，以及设置在所述第一内齿轮转子5外侧的第一壳体6，以及设置在所述第一行星齿轮4左侧且用于定位所述第一行星齿轮4的后端盖7，及设置在所述第一行星齿轮4右侧且用于定位所述第一行星齿轮4的前端盖8；第一内齿轮转子5主要是用于为第一行星齿轮4提供动力，便于带动第一行星齿轮4转动，第一行星齿轮4转动带动第一太阳齿轮3及第二太阳齿轮9转动，便于为第二太阳齿轮9提供动力；第一壳体6、后端盖7及前端盖8，主要是用于保护第二电动机2的内部，保证人员及设备运行的安全，并且，后端盖7及前端盖8还具有定位第一太阳齿轮3及第一行星齿轮4的作用；而第一壳体6具有通过螺栓固定后端盖7及前端盖8的作用，从而保证第一电动机1运行时的稳定性。

所述第二电动机2包括与第一太阳齿轮3同轴且一体设置的第二太阳齿轮9，以及以环形阵列方式设置且与第二太阳齿轮9相互啮合的第二行星齿轮10，以及与所述第二行星齿轮10相互啮合的第二内齿轮转子11，及设置在第二内齿轮转子11外侧的第二壳体12，以及设置在所述第二行星齿轮10左端且通过轴承（图中未示出）与第二行星齿轮10连接的后行星架13，以及设置在所述第二行星齿轮10右端且通过轴承与第二行星齿轮10连接的前行星架14，及设置第二壳体12两端的输出轴端盖15，以及前行星架14上一体设置的输出轴16；

第二内齿轮转子11主要是用于为第二行星齿轮10提供动力，使第二行星齿轮10受到来至第二太阳齿轮9及第二内齿轮转子11同时作用，从而带动第二行星齿轮10做自转及公转运动，随后带动后行星架13、前行星架14及输出轴16运动，最终带动与其连接设置的电动车运行。

后行星架13、前行星架14主要是用于固定第二行星齿轮10及输出轴16；第二壳体12及输出轴端盖15主要是用于保护第二电动机2的内部，保证人员及设备运行的安全。

所述第一壳体6、后端盖7、前端盖8、第二壳体12及输出轴端盖15均通过螺栓（图中未示出）依次固定连接。该设置主要是便于保证装置的的整体性。

所述第一行星齿轮4与第二行星齿轮10的数量一致，且至少为3个，该设置主要是便于对第一太阳齿轮3及第二太阳齿轮9的支撑，避免第一太阳齿轮3及第二太阳齿轮9因受力不均而出现歪斜，保证第一太阳齿轮3及第二太阳齿轮9的正常运转。

所述第一行星齿轮4与后端盖7及前端盖8之间均通过轴承（图中未示出）连接。

所述第一电动机1、第二电动机2均外接有用于控制调整第一内齿轮转子5及第二内齿轮转子11的控制器（图中未示出），该设置主要是用于控制第一内齿轮转子5与第二内齿轮转子11的转速，从而便于调节电动车运转时的速度，控制器为现市面上出现的常用控制器，可直接从市面上购买。

本发明的运行原理如下：第一电动机1的第一内齿轮转子5为第一行星齿轮4提供动力，带动第一行星齿轮4转动，第一行星齿轮4转动带动第一太阳齿轮3及同轴的第二太阳齿轮9转动，从而为第二太阳齿轮9提供动力，第二太阳齿轮9转动带动第二行星齿轮10转动，同时，第二电动机2的第二内齿轮转子11转动也带动第二行星齿轮10运转，第二行星齿轮10在自转的同时发生公转，第二行星齿轮10公转带动后行星架13及前行星架14转动，前行星架14转动带动输出轴16转动，最终带动与其连接的电动车运行；本发明通过控制第一电动机1的第一内齿轮转子5与第二电动机2的第二内齿轮转子11的转速配合，达到输出轴16转速相对于电机转速增大或减小调节。

由本发明上述所述结构可以知道，行星架14转速与输出轴16转速相同，即输出轴16转速由第一太阳齿轮3或第二太阳齿轮9的转速和第二电动机2的第二内齿轮转子11转速决定。

同时，设定第一太阳齿轮1转速为n太1，第一电动机1的转速为n电1，第一内齿轮转子5齿数与第一太阳齿轮3齿数比为a1，且a1>1，根据以上结构，第一太阳齿轮3的转速n太1=n电1*a1。

并且，根据行星减速机公式可得：n太2+a*n电2-(1+a)n3=0，其中n太2为第二太阳齿轮9转速，n电2为第二电动机2的转速，即第二内齿轮转子11的转速，n3为行星架转速，及输出轴16的转速，a为第二内齿轮转子11齿数与第二太阳齿轮9齿数之比，且a>1输出轴转速n3=(n太2+a*n电2)／（1+a）。

由于第一太阳齿轮3与第二太阳齿轮9同轴，所以n太1=n太2，所以n3=(n电1*a1+a*n电2)／（1+a）。

上述公式中，a1与a为常数，要改变输出轴转速n3，只需要相应改变第一电动机1转速n电1和第二电动机2转速n电2，就可以达到调速目的。

本发明主要用于电动汽车领域。

在使用时，其具体控制方法如下：在启动通电后，当档位设置在D档时，踩踏油门的情况下，变速箱的输出速度由油门踏板控制，设定油门的行程为x,那么，油门踏板位置位于0-x之间，设定踏板瞬时位置为xs。设定输出轴16的转速为n3s，xs、n3s由传感器测量得出。设定第二电动机2在恒定扭矩转速区间额定功率为Pd，此时，设定第二电动机2输出功率为Pd*xs／x,设定第一电动机1的转速为n3s*m，m为系统设定常数，当n3s*m小于等于第一电动机额定扭矩转速时，设定第一电动机转速为n3s*m，当n3s*m大于第一电动机额定扭矩转速时，设定第一电动机输出转速为额定扭矩转速。此控制方法能根据加速踏板的瞬时位置提供加速扭矩的控制，提高加速性能，又能控制两电机始终工作在额定扭矩转速区间，提高电动车电机效率，相应提高电动车里程。

并且，通过公式：

n3=(n电1*a1+a*n电2)／（1+a）

=n电1*a1／（1+a）+a*n电2／（1+a）

由于P=T*ω=T*180π*n,（其中，P为电动机功率，T为扭矩，ω为角速度，n为转速，单位为转每分钟）；

n=P/（T*180π）

可以看出，当n电2→0时，n3≈n电1*a1／（1+a）=n电1*a1／（1+a）=P1*a1/[（T*180π）（1+a）]；（其中，P1为第一电动机1的功率）；，同时，传动比为a1／（1+a）

当n电1→0时，n3≈a*n电2／（1+a）=P2*a/[（T*180π）（1+a）]；（其中，P2为第二电动机2的功率）；同时，传动比为a／（1+a）。

在实际应用过程中，a1>a，从而使得运行过程中的传动比：

a1／（1+a）<i≤（a1+a）／（1+a）；（i为传动比）。

从上述传动比可以看出，本发明的减速器用于电动车不需要离合器，因此不会出现卡顿现象；并且，在传动比范围内可以调节两个电动机的转速达到无极变速；变速器的结构简单，全部为齿轮传动，传动效率高。而且，本发明能够将电动机通过变速后达到在相同功率下实现输出转速降低或增加的作用，达到汽车变速箱的效果，让电动车高速行驶时，使电机始终工作在高效率的范围内。同时，使电动车起步时输出的扭矩大于电机本身的最大扭矩，使电动车更容易启动。