取消机械传动装置的主动转向系统及车辆

本公开涉及车辆转向，尤其涉及一种取消机械传动装置的主动转向系统及车辆。

背景技术：

1、转向系统是车辆的核心执行系统，其性能严重影响车辆的操纵稳定性，为了进一步提升车辆的操纵稳定性，主动转向系统得到快速发展。其中，主动转向系统是在传统转向系统的基础上，叠加一个主动转向模块，进而保障车辆在复杂工况下的操纵稳定性。

2、目前，现有的主动转向系统方案主要采用电机和机械传动装置组合的方式，如单级行星齿轮、双级行星齿轮等，然而，机械传动装置不可避免的会造成机械功率损耗，导致主动转向系统效率较低；机械传动装置固有的摩擦、磨损、老化、卡死等特性也会影响主动转向系统的性能，导致其可靠性降低；另外，机械传动装置需要定期的检查、保养和维护，增加了使用成本。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本公开的目的在于提供一种取消机械传动装置的主动转向系统及车辆。

3、为达到上述目的，本公开第一方面提供一种取消机械传动装置的主动转向系统，包括：主动转向模块，所述主动转向模块包括：第一定子、外转子、第一内转子和第一磁齿轮组件；其中，所述外转子转动设置在所述第一定子的内侧，且所述外转子和所述第一定子之间设置有第一间隙，所述第一内转子转动设置在所述外转子的内侧，所述第一磁齿轮组件转动设置在所述外转子和所述第一内转子之间，且所述第一磁齿轮组件和所述外转子之间设置有第二间隙，所述第一磁齿轮组件和所述第一内转子之间设置有第三间隙；所述第一内转子用于输入第一转向力，所述外转子用于输出第二转向力，所述第一磁齿轮组件用于将所述第一转向力的转角和所述第二转向力的转角按照第一设定比例叠加后输出第三转向力。

4、可选的，所述第一定子包括：第一定子铁芯和第一定子绕组，所述第一定子绕组沿所述第一定子铁芯的周向设置在所述第一定子铁芯的内侧；所述外转子包括：外转子铁芯、第一永磁阵列和第二永磁阵列，所述外转子铁芯转动设置在所述第一定子铁芯的内侧，且所述外转子铁芯和所述第一定子铁芯之间设置有所述第一间隙，所述第一永磁阵列沿所述外转子铁芯的周向设置在所述外转子铁芯的外侧，所述第二永磁阵列沿所述外转子铁芯的周向设置在所述外转子铁芯的内侧；所述第一内转子包括：第一内转子铁芯和第三永磁阵列，所述第一内转子铁芯转动设置在所述外转子铁芯的内侧，且所述第一内转子铁芯用于输入所述第一转向力，所述第一磁齿轮组件转动设置在所述外转子铁芯和所述第一内转子铁芯之间，所述第一磁齿轮组件和所述外转子铁芯之间设置有所述第二间隙，所述第一磁齿轮组件和所述第一内转子铁芯之间设置有所述第三间隙，所述第三永磁阵列沿所述第一内转子铁芯的周向设置在所述第一内转子铁芯的外侧；其中，所述第一永磁阵列、所述第二永磁阵列和所述第三永磁阵列的磁极方向位于所述第一内转子铁芯的径向上，且所述第一永磁阵列、所述第二永磁阵列和所述第三永磁阵列中的相邻磁极之间磁性相反，所述第一永磁阵列的磁极和所述第二永磁阵列的磁极相对设置且磁性相反。

5、可选的，所述第一磁齿轮组件包括：第一调磁转子，所述第一调磁转子包括：第一调磁转子铁芯和第一调磁环，所述第一调磁转子铁芯转动设置在所述外转子铁芯和所述第一内转子铁芯之间，且所述第一调磁转子铁芯用于输出所述第三转向力，所述第一调磁转子铁芯和所述外转子铁芯之间设置有所述第二间隙，所述第一调磁转子铁芯和所述第一内转子铁芯之间设置有所述第三间隙，所述第一调磁环沿所述第一调磁转子铁芯的周向设置在所述第一调磁转子铁芯上；其中，所述第一调磁环的极对数等于所述第一永磁阵列的极对数与所述第三永磁阵列的极对数之和。

6、可选的，所述第一磁齿轮组件包括：第一行星转子，所述第一行星转子包括：第一行星架和多个第一行星轮，所述第一行星架转动设置在所述外转子铁芯和所述第一内转子铁芯之间，且所述第一行星架用于输出所述第三转向力，所述第一行星架和所述外转子铁芯之间设置有所述第二间隙，所述第一行星架和所述第一内转子铁芯之间设置有所述第三间隙，所述第一行星轮包括：第一行星轮铁芯和第四永磁阵列，多个所述第一行星轮铁芯沿所述第一行星架的周向设置在所述第一行星架上，所述第四永磁阵列沿所述第一行星轮铁芯的周向设置在所述第一行星轮铁芯上；其中，所述第四永磁阵列的磁极方向位于所述第一行星轮铁芯的径向上，且所述第四永磁阵列中的相邻磁极之间磁性相反；所述第三永磁阵列的极对数与所述第四永磁阵列极对数的2倍之和等于所述第一永磁阵列的极对数；所述外转子铁芯的半径和所述第一永磁阵列的极对数之比、所述第一内转子铁芯的半径和所述第三永磁阵列的极对数之比以及所述第一行星轮铁芯的半径和所述第四永磁阵列的极对数之比相等。

7、可选的，所述第一磁齿轮组件包括：外齿圈，所述外齿圈包括：外齿圈铁芯和第五永磁阵列，所述第一内转子铁芯转动设置在所述外齿圈铁芯的内侧，所述第五永磁阵列沿所述外齿圈铁芯的周向设置在所述外齿圈铁芯的内侧；第二行星转子，所述第二行星转子包括：第二行星架和多个第二行星轮，所述第二行星架转动设置在所述外齿圈铁芯和所述第一内转子铁芯之间，所述第二行星架和所述外齿圈铁芯之间设置有第四间隙，所述第二行星架和所述第一内转子铁芯之间设置有所述第三间隙，所述第二行星轮包括：第二行星轮铁芯和第六永磁阵列，多个所述第二行星轮铁芯沿所述第二行星架的周向设置在所述第二行星架上，所述第六永磁阵列沿所述第二行星轮铁芯的周向设置在所述第二行星轮铁芯上；太阳转子，所述太阳转子包括：太阳转子铁芯和第七永磁阵列，所述太阳转子铁芯转动设置在所述外转子铁芯的内侧，且所述太阳转子铁芯用于输出所述第三转向力，所述第七永磁阵列沿所述太阳转子铁芯的周向设置在所述太阳转子铁芯的外侧；第三行星转子，所述第三行星转子包括：第三行星架和多个第三行星轮，所述第三行星架和所述第二行星架同轴相连，且所述第三行星架转动设置在所述外转子铁芯和所述太阳转子铁芯之间，所述第三行星架和所述外转子铁芯之间设置有所述第二间隙，所述第三行星架和所述太阳转子铁芯之间设置有第五间隙，所述第三行星轮包括：第三行星轮铁芯和第八永磁阵列，多个所述第三行星轮铁芯沿所述第三行星架的周向设置在所述第三行星架上，所述第八永磁阵列沿所述第三行星轮铁芯的周向设置在所述第三行星轮铁芯上；其中，所述第五永磁阵列、所述第六永磁阵列、所述第七永磁阵列和所述第八永磁阵列的磁极方向位于所述第一内转子铁芯的径向上，且所述第五永磁阵列、所述第六永磁阵列、所述第七永磁阵列和所述第八永磁阵列中的相邻磁极之间磁性相反；所述第五永磁阵列的极对数等于第六永磁阵列极对数的2倍和第三永磁阵列的极对数之和；所述第一永磁阵列的极对数等于第八永磁阵列极对数的2倍和第七永磁阵列的极对数之和；所述外齿圈铁芯的半径和所述第五永磁阵列的极对数之比、所述第二行星轮铁芯的半径和所述第六永磁阵列的极对数之比以及所述第一内转子铁芯的半径和所述第三永磁阵列的极对数之比相等；所述外转子铁芯的半径和所述第一永磁阵列的极对数之比、所述第三行星轮铁芯的半径和所述第八永磁阵列的极对数之比以及所述太阳转子铁芯的半径和所述第七永磁阵列的极对数之比相等；所述第一永磁阵列的极对数等于所述第五永磁阵列的极对数，所述第三永磁阵列的极对数等于所述第七永磁阵列的极对数，所述第六永磁阵列的极对数等于所述第八永磁阵列的极对数，所述外转子铁芯的半径等于所述外齿圈铁芯的半径，所述第二行星轮铁芯的半径等于所述第三行星轮铁芯的半径，所述第一内转子铁芯的半径等于所述太阳转子铁芯的半径。

8、可选的，所述主动转向模块还包括：第一壳体，所述第一定子铁芯设置在所述第一壳体内，所述外转子铁芯转动设置在所述第一壳体内，所述第一内转子铁芯转动设置在所述第一壳体内，且所述第一内转子铁芯的一端延伸出所述第一壳体的一端并用于输入所述第一转向力，所述第一磁齿轮组件转动设置在所述第一壳体内，且所述第一磁齿轮组件的一端延伸出所述第一壳体的另一端并用于输出所述第三转向力；电磁离合器，所述电磁离合器设置在所述外转子铁芯和所述第一壳体之间。

9、可选的，所述主动转向系统还包括：助力转向模块，所述助力转向模块包括：第二定子、第二内转子和第二磁齿轮组件；其中，所述第二定子包括：第二定子铁芯、第二定子绕组和第九永磁阵列，所述第二定子绕组和所述第九永磁阵列分别设置在所述第二定子铁芯的内侧；所述第二内转子包括：第二内转子铁芯和第十永磁阵列，所述第二内转子铁芯转动设置在所述定子铁芯的内侧，且所述第二内转子铁芯用于输出第四转向力，所述第二内转子铁芯和所述第一磁齿轮组件的输出端同轴相连，所述第十永磁阵列沿所述第二内转子铁芯的周向设置在所述第二内转子铁芯的外侧；所述第二磁齿轮组件包括：第二调磁转子铁芯和第二调磁环，所述第二调磁转子铁芯转动设置在所述第二定子铁芯和所述第二内转子铁芯之间，所述第二调磁转子铁芯和所述第二定子铁芯之间设置有第六间隙，所述第二调磁转子铁芯和所述第二内转子铁芯之间设置有第七间隙，所述第二调磁环沿所述第二调磁转子铁芯的周向设置在所述第二调磁转子铁芯上；所述第二磁齿轮组件用于将所述第四转向力的力矩按照第二设定比例放大并和所述第三转向力的力矩叠加后输出第五转向力；所述第九永磁阵列和所述第十永磁阵列的磁极方向位于所述第二内转子铁芯的径向上，且所述第九永磁阵列和所述第十永磁阵列中的相邻磁极之间磁性相反；所述第二调磁环的极对数等于所述第十永磁阵列的极对数与所述第九永磁阵列的极对数之和。

10、可选的，所述主动转向系统还包括：换向模块，所述换向模块包括：换向转子、调磁组件和换向动子；其中，所述换向转子包括：换向转子铁芯和第十一永磁阵列，所述换向转子铁芯和所述第一磁齿轮组件的输出端同轴相连，所述第十一永磁阵列沿所述换向转子铁芯的周向设置在所述换向转子铁芯的外侧；所述换向动子包括：换向动子铁芯和第十二永磁阵列，所述换向动子铁芯沿所述换向转子铁芯的切向滑动设置，所述第十二永磁阵列沿所述换向动子铁芯的滑动方向设置在所述换向动子铁芯上；所述调磁组件包括：多个调磁铁块和多个非导磁介质，多个所述调磁铁块和多个所述非导磁介质沿所述换向动子铁芯的滑动方向交替设置在所述换向转子铁芯和所述换向动子铁芯之间；所述第十一永磁阵列的磁极方向位于所述换向转子铁芯的径向上，所述第十二永磁阵列的磁极方向位于所述换向动子铁芯的径向上，且所述第十一永磁阵列和所述第十二永磁阵列中的相邻磁极之间磁性相反；所述调磁组件的极对数等于所述第十一永磁阵列的极对数与所述第十二永磁阵列的极对数之和。

11、可选的，所述主动转向系统还包括：转向柱，所述转向柱和所述第一内转子同轴相连；转向盘，所述转向盘设置在所述转向柱远离所述第一内转子的一端；传感器，所述传感器的检测端靠近所述转向柱设置，且所述传感器用于检测所述转向柱的转角和/或力矩。

12、本公开第二方面提供一种车辆，包括：如本公开第一方面提供的取消机械传动装置的主动转向系统。

13、本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：

14、由于外转子、第一磁齿轮组件和第一内转子之间采用磁力矩耦合传输的方式实现第一转向力到第三转向力的转角放大，且外转子和第一定子之间设置有第一间隙，第一磁齿轮组件和外转子之间设置有第二间隙，第一磁齿轮组件和第一内转子之间设置有第三间隙，使得第一定子、外转子、第一内转子和第一磁齿轮组件之间构成了非接触式传动结构，从而取消了主动转向系统中的机械传动装置，进而消除了由机械传动装置中传动间隙导致的转向冲击问题；由此，避免了机械传动装置造成的不必要功率损耗，从而大幅提升了主动转向系统的效率；从根本上消除了机械传动装置固有摩擦、磨损、老化、卡死等特性导致的可靠性低的问题，从而大幅提升了主动转向系统的可靠性；避免了机械传动装置定期的机械检查、保养和维护，从而大幅降低了主动转向系统的使用成本。

15、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。