專利名稱：無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及傳動(dòng)技術(shù)，特別涉及采用電磁耦合方式的ー種無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，混合動(dòng)カ汽車采用的無級(jí)變速傳動(dòng)方式通常包括串聯(lián)式、并聯(lián)式、以及混聯(lián)式這三種。串聯(lián)式是指將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)順序串聯(lián)為一路，并由發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋⒃儆呻妱?dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輪。并聯(lián)式是指將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)分別置為兩路，并由發(fā)動(dòng)機(jī)直接產(chǎn)生用作動(dòng)カ輸出的機(jī)械能，而電動(dòng)機(jī)則只有在發(fā)動(dòng)機(jī)需要助力時(shí)才將動(dòng)カ電池提供的電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛米鲃?dòng)カ輸出的機(jī)械能?；炻?lián)式是指由ー動(dòng)カ分配裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量分為兩路，其中一路用作動(dòng)カ輸出的機(jī)械能，另一路提供給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能、并由電動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)需要助力時(shí)再將電能轉(zhuǎn)換為用作動(dòng)カ輸出的機(jī)械能。在上述三種傳動(dòng)方式中串聯(lián)式能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間直接的機(jī)械連接，因而使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠持續(xù)在高效率點(diǎn)工作、并由電動(dòng)機(jī)依據(jù)負(fù)載狀況來調(diào)節(jié)對(duì)車輪的驅(qū)動(dòng)カ大小；但是，串聯(lián)式需要經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，因而使得能量的利用率不高，而且，串聯(lián)式無法實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)カ匯流；并聯(lián)式能夠減少能量轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，因而能夠具有相對(duì)高的能量利用率，而且，并聯(lián)式能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的動(dòng)カ匯流；但是，并聯(lián)式需要發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間存在直接的機(jī)械連接、并由發(fā)動(dòng)機(jī)來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)カ的大小，因而使得發(fā)動(dòng)機(jī)無法保持在高效率點(diǎn)工作；混聯(lián)式能夠結(jié)合串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，但是，混聯(lián)式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本過高；而且，串聯(lián)式和混聯(lián)式需要設(shè)置獨(dú)立的發(fā)電機(jī)，并聯(lián)式和混聯(lián)式需要設(shè)置動(dòng)カ匯流器，混聯(lián)式需要設(shè)置特制的動(dòng)カ分配裝置，以及，串聯(lián)式、并聯(lián)式、以及混聯(lián)式均需要設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器。可見，無論是現(xiàn)有技術(shù)中的哪ー種無級(jí)變速傳動(dòng)方式，都無法同時(shí)將發(fā)電、電動(dòng)、維持發(fā)動(dòng)機(jī)高效率點(diǎn)工作、動(dòng)カ匯流、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等多種功能集于一體，以致傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本偏高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以將發(fā)電、電動(dòng)、維持發(fā)動(dòng)機(jī)高效率點(diǎn)工作、動(dòng)カ匯流、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等多種功能集于一體，以簡化結(jié)構(gòu)并節(jié)省成本。本發(fā)明提供的一種無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括ー主定子，其兩個(gè)端面所具有的定子繞組與電機(jī)控制器電氣連接； 一內(nèi)轉(zhuǎn)軸，其穿設(shè)于主定子的內(nèi)腔、并與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接；
一外轉(zhuǎn)軸，其穿設(shè)于主定子的內(nèi)腔、并與內(nèi)轉(zhuǎn)軸同軸布置；兩個(gè)主轉(zhuǎn)子，分別于主定子的兩個(gè)端面的外側(cè)固定于外轉(zhuǎn)軸、并與減速器傳動(dòng)連接；其中，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁力線貫穿主定子、并延伸至兩個(gè)主轉(zhuǎn)子的外側(cè)；兩個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子，分別于兩個(gè)主轉(zhuǎn)子的外側(cè)固定于內(nèi)轉(zhuǎn)軸；其中，每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子具有靠近相鄰的主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子齒、 遠(yuǎn)離相鄰的主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛部、以及閉合線圈，且，該閉合線圈于轉(zhuǎn)子齒纏繞形成可通過切割磁力線使復(fù)合轉(zhuǎn)子與相鄰的主轉(zhuǎn)子電磁耦合的自勵(lì)繞組、以及在轉(zhuǎn)子軛部纏繞形成可在電磁耦合時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的初級(jí)感應(yīng)線圈；并且，在每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子的初級(jí)感應(yīng)線圈的徑向方向上還設(shè)有可匯聚感應(yīng)電流的次級(jí)感應(yīng)線圈，次級(jí)感應(yīng)線圈與初級(jí)感應(yīng)線圈同軸布置、并與整流器電氣連接；以及，電機(jī)控制器和整流器均與動(dòng)カ電池電氣連接。可選地，內(nèi)轉(zhuǎn)軸通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連?；蛘?，內(nèi)轉(zhuǎn)軸直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連?？蛇x地，每個(gè)主轉(zhuǎn)子分別與ー對(duì)應(yīng)的輸出齒圈固定連接，且每個(gè)主轉(zhuǎn)子通過其固定連接的輸出齒圈均與減速器傳動(dòng)連接?；蛘?，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子進(jìn)一歩通過ー套筒固定連接，該套筒的筒壁位于主定子和復(fù)合轉(zhuǎn)子的周面之外、并延伸至至少ー個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子的外側(cè)，且兩個(gè)主轉(zhuǎn)子均通過該套筒與減速器傳動(dòng)連接。優(yōu)選地，進(jìn)ー步包括分別位于兩個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子的外側(cè)的兩個(gè)端座；內(nèi)轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于兩個(gè)端座、且內(nèi)轉(zhuǎn)軸靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的一端伸出至端座之外與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接，外轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于內(nèi)轉(zhuǎn)軸，次級(jí)感應(yīng)線圈裝設(shè)于兩個(gè)端座。優(yōu)選地，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子產(chǎn)生往返貫穿主定子、并以復(fù)合轉(zhuǎn)子為折返邊界的磁力線回路。更優(yōu)地，每個(gè)主轉(zhuǎn)子設(shè)有多個(gè)主永久磁鐵和多個(gè)副永久磁鐵；其中，在每個(gè)主轉(zhuǎn)子中，多個(gè)主永久磁鐵沿該主轉(zhuǎn)子的周向方向排列、多個(gè)副永久磁鐵分別設(shè)于該主轉(zhuǎn)子的每兩個(gè)相鄰的主永久磁鐵之間，多個(gè)主永久磁鐵的磁極方向平行于外轉(zhuǎn)軸的延伸方向、且每兩個(gè)相鄰的主永久磁鐵的磁極方向相反，每個(gè)副永久磁鐵的兩磁極分別與其兩側(cè)的主永久磁鐵的朝向主定子一端的磁極同極對(duì)置；并且，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子彼此相對(duì)置的主永久磁鐵的磁極方向相反。優(yōu)選地，主定子的內(nèi)腔中進(jìn)ー步裝設(shè)有旋轉(zhuǎn)變壓器。更優(yōu)地，旋轉(zhuǎn)變壓器具有固定于主定子的內(nèi)腔的旋變器定子、以及固定于外轉(zhuǎn)軸的旋變器轉(zhuǎn)子，且旋變器定子所具有的旋變器定子繞組與電機(jī)控制器電氣連接。由此可見，在本申請(qǐng)所提供的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，主定子和主轉(zhuǎn)子采用的軸向間隙式結(jié)構(gòu)能夠集成發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能，并且，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子所實(shí)現(xiàn)的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能夠提高發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能的負(fù)載均衡；而且，本申請(qǐng)所提供的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠基于復(fù)合轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子的電磁耦合實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速傳動(dòng)，并且，主轉(zhuǎn)子和主定子所集成的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)維持在高效率點(diǎn)工作、并實(shí)現(xiàn)動(dòng)カ匯流和發(fā)電，以及，主轉(zhuǎn)子和主定子所集成的電動(dòng)機(jī)功能還能夠用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、主轉(zhuǎn)子和主定子所集成的發(fā)電機(jī)功能還能夠?qū)崿F(xiàn)能量回收。因此，本申請(qǐng)所提供的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無需設(shè)置相分離的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，也無需設(shè)置變速器、功率匯流器、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等元器件，從而能夠以相對(duì)簡化的結(jié)構(gòu)和相對(duì)低的成本將發(fā)電、電動(dòng)、維持發(fā)動(dòng)機(jī)高效率點(diǎn)工作、動(dòng)カ匯流、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等多種功能集于一體。


圖I為本申請(qǐng)實(shí)施例中無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖面視圖；圖2為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的原理示意圖；圖3為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于發(fā)動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的原理示意圖；圖4為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并輔以發(fā)電機(jī)發(fā)電模式時(shí)的原理示意圖；
圖5為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于純發(fā)電模式時(shí)的原理示意圖；圖6為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式時(shí)的原理示意圖；圖7為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于電動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式時(shí)的原理示意圖；圖8為如圖I所示的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在處于能量回收模式時(shí)的原理示意圖；圖9為圖I中示出的主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子磁極分布示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一歩詳細(xì)說明。圖I為本申請(qǐng)實(shí)施例中無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剖面視圖。請(qǐng)參見圖1，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一主定子11，其兩個(gè)端面所具有的定子繞組110與電機(jī)控制器(圖I中未示出)電氣連接；一內(nèi)轉(zhuǎn)軸21，其穿設(shè)于主定子11的內(nèi)腔、并與發(fā)動(dòng)機(jī)(圖I中未示出)傳動(dòng)連接；一外轉(zhuǎn)軸22，其穿設(shè)于主定子11的內(nèi)腔、并與內(nèi)轉(zhuǎn)軸21同軸布置(圖I是以外轉(zhuǎn)軸22的兩端通過軸承220支撐于內(nèi)轉(zhuǎn)軸21為例)；兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12，分別于主定子11的兩個(gè)端面的外側(cè)固定于外轉(zhuǎn)軸22的兩端、并與減速器(圖I中未示出)傳動(dòng)連接；其中，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12產(chǎn)生的磁力線貫穿主定子11、井延伸至兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12的外側(cè)；兩個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子13，分別于兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12的外側(cè)固定于內(nèi)轉(zhuǎn)軸21 ;其中，每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子13朝向其相鄰的主轉(zhuǎn)子12的一個(gè)端面具有靠近相鄰的主轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子齒13a、背向其相鄰的主轉(zhuǎn)子12的另ー個(gè)端面具有遠(yuǎn)離相鄰的主轉(zhuǎn)子12的轉(zhuǎn)子軛部13b(本實(shí)施例以該轉(zhuǎn)子軛部13b呈套筒狀為例)，每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子13還具有閉合線圈，該閉合線圈于轉(zhuǎn)子齒13a纏繞形成可通過切割磁力線使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與相鄰的主轉(zhuǎn)子12電磁耦合的自勵(lì)繞組130、以及在轉(zhuǎn)子軛部13b纏繞形成可在電磁耦合時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的初級(jí)感應(yīng)線圈131，即，當(dāng)與內(nèi)轉(zhuǎn)軸21同步的復(fù)合轉(zhuǎn)子13和與外轉(zhuǎn)軸22同步的主轉(zhuǎn)子12之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)吋，復(fù)合轉(zhuǎn)子13的自勵(lì)繞組130通過切割主轉(zhuǎn)子12產(chǎn)生的磁力線而使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與其相鄰的主轉(zhuǎn)子12耦合、并使初級(jí)感應(yīng)線圈131產(chǎn)生感應(yīng)電流；
并且，在每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子13的初級(jí)感應(yīng)線圈131的徑向方向上還設(shè)有可匯聚感應(yīng)電流的次級(jí)感應(yīng)線圈132,即，當(dāng)初級(jí)感應(yīng)線圈131產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí),次級(jí)感應(yīng)線圈132即可匯聚到該感應(yīng)電流；次級(jí)感應(yīng)線圈132與初級(jí)感應(yīng)線圈131同軸布置、并與整流器(圖I中未示出)電氣連接；其中，上述的電機(jī)控制器和整流器均與動(dòng)カ電池(圖I中未示出)電氣連接。實(shí)際應(yīng)用中，內(nèi)轉(zhuǎn)軸21與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的傳動(dòng)連接可以采用多種方式。例如，像如圖I所示的那樣，將內(nèi)轉(zhuǎn)軸21通過離 合器30 (如濕式離合器、干式的自動(dòng)或手動(dòng)離合器等)與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連。再例如，不采用離合器30、而是將內(nèi)轉(zhuǎn)軸21直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連。對(duì)于所有可能的傳動(dòng)連接方式，本文就不再一一列舉，但無論采用哪ー種傳動(dòng)連接方式，內(nèi)轉(zhuǎn)軸21都能夠在需要時(shí)接收發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力。同樣地，主轉(zhuǎn)子12與減速器的傳動(dòng)連接也可以采用多種方式。例如，像如圖I所示的那樣，將每個(gè)主轉(zhuǎn)子12分別與ー對(duì)應(yīng)的輸出齒圈40(如齒輪式、或傳送帶式、或摩擦錐環(huán)式齒圈等)固定連接，且每個(gè)主轉(zhuǎn)子12所連接的輸出齒圈40均與一減速器(圖I中未示出)傳動(dòng)連接。再例如，將兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12進(jìn)ー步通過ー套筒(圖I中未示出)連接，該套筒的筒壁位于主定子11和復(fù)合轉(zhuǎn)子13的周面之外、并延伸至至少ー個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子13的外側(cè)，且該套筒與減速器傳動(dòng)連接(可在該套筒的筒壁外表面形成可與減速齒輪嚙合的螺紋)。對(duì)于所有可能的傳動(dòng)連接方式，本文就不再一一列舉，但無論采用哪種傳動(dòng)連接方式，主轉(zhuǎn)子12都能夠通過減速器輸出動(dòng)力，井能夠在減速器的驅(qū)使下實(shí)現(xiàn)駐車或制動(dòng)狀態(tài)?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，請(qǐng)?jiān)趨⒁妶DI的同時(shí)再結(jié)合圖2至圖5 :當(dāng)負(fù)載高于發(fā)動(dòng)機(jī)在高效率點(diǎn)工作的輸出動(dòng)力吋，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖2所示的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過內(nèi)轉(zhuǎn)軸21驅(qū)動(dòng)復(fù)合轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)、并使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12電磁耦合、并帶動(dòng)主轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)，與此同吋，電機(jī)控制器向主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)輸出電能、并由主定子11驅(qū)使主轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)，從而，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)カ與主定子11和主轉(zhuǎn)子12構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力均匯聚在主轉(zhuǎn)子12，并由主轉(zhuǎn)子12通過減速器50將匯聚的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力傳動(dòng)至車輪。當(dāng)負(fù)載等于發(fā)動(dòng)機(jī)在高效率點(diǎn)工作的輸出能量時(shí)，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖3所示的發(fā)動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過內(nèi)轉(zhuǎn)軸21驅(qū)動(dòng)復(fù)合轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)、并使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12電磁耦合、并帶動(dòng)主轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)，以使?jié)M足負(fù)載的輸出動(dòng)力由主轉(zhuǎn)子11通過減速器50傳動(dòng)至車輪；在此期間內(nèi)，電機(jī)控制器既不向主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)輸出電能、也不從主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的發(fā)電機(jī)接收電能。當(dāng)負(fù)載低于發(fā)動(dòng)機(jī)在高效率點(diǎn)工作的輸出動(dòng)カ時(shí)，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖4所示的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并輔以發(fā)電機(jī)發(fā)電模式，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過內(nèi)轉(zhuǎn)軸21驅(qū)動(dòng)復(fù)合轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)、并使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12電磁耦合、并帶動(dòng)主轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)，以使?jié)M足負(fù)載的一部分動(dòng)カ由主轉(zhuǎn)子11通過減速器50傳動(dòng)至車輪，而另一部分動(dòng)カ則分為兩路被轉(zhuǎn)換為電能、并充入至動(dòng)カ電池，其中的一路依次經(jīng)過初級(jí)感應(yīng)線圈(圖4中未示出)、次級(jí)感應(yīng)線圈132、整流器到達(dá)動(dòng)カ電池，另一路依次經(jīng)過主定子11和電機(jī)控制器到達(dá)動(dòng)カ電池；在此期間內(nèi)，電機(jī)控制器并不向主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)輸出電能、但能夠從主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的發(fā)電機(jī)接收電能。另外，當(dāng)負(fù)載為O時(shí)(例如駐車狀態(tài)等情況)，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖5所示的純發(fā)電模式，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過內(nèi)轉(zhuǎn)軸21驅(qū)動(dòng)復(fù)合轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)、并使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12電磁耦合，由于主轉(zhuǎn)子12在駐車狀態(tài)下會(huì)被減速器鎖定、且無法旋轉(zhuǎn)，因而所有輸出動(dòng)力均經(jīng)過初級(jí)感應(yīng)線圈(圖5中未示出)、次級(jí)感應(yīng)線圈132、整流器到達(dá)動(dòng)カ電池；在此期間內(nèi)，電機(jī)控制器既不向主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)輸出電能、也不從主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的發(fā)電機(jī)接收電能。由此可見，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在發(fā)動(dòng)機(jī)與車輪之間沒有直接的機(jī)械連接，而是借助主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)至車輪的無級(jí)變速傳動(dòng)，因而可以通過主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)對(duì)輸出動(dòng)カ的調(diào)節(jié)而使發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)在高效率點(diǎn)工作；而且，還能夠在負(fù)載高于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力時(shí)無需動(dòng)カ匯流器即可實(shí) 現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)カ匯流，以及，在負(fù)載低于發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力、或?yàn)镺時(shí)利用主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。請(qǐng)?jiān)趨⒁妶DI的同時(shí)再結(jié)合圖6,當(dāng)需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖6所示的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)模式，此時(shí)，可先由電機(jī)控制器向主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)輸出電能，以啟動(dòng)主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)，然后，主轉(zhuǎn)子12與復(fù)合轉(zhuǎn)子13之間即產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12電磁耦合、并被主轉(zhuǎn)子12帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而，復(fù)合轉(zhuǎn)子13旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的動(dòng)カ即可通過內(nèi)轉(zhuǎn)軸21傳遞至發(fā)動(dòng)機(jī)，以使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。由此可見，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無需發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器即可啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。請(qǐng)?jiān)趨⒁妶DI的同時(shí)再結(jié)合圖7，當(dāng)需要由主定子11和主轉(zhuǎn)子12集成的電動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)，本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖7所示的電動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式，此時(shí)，電機(jī)控制器向主定子11和主轉(zhuǎn)子12所集成的電動(dòng)機(jī)輸出電能、并由主定子11驅(qū)使主轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)，并由主轉(zhuǎn)子12將電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力全部轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出至車輪。對(duì)于電動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式來說，當(dāng)負(fù)載高于電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力、或動(dòng)カ電池電力不足時(shí)，可以切換至如圖3所示的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式。另外，在電動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式下，復(fù)合轉(zhuǎn)子13也會(huì)由干與主轉(zhuǎn)子12電磁耦合而產(chǎn)生空轉(zhuǎn)損耗，因此，優(yōu)選地利用離合器30實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)軸21與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接，這樣能夠在電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)轉(zhuǎn)軸21斷開、以避免發(fā)動(dòng)機(jī)隨電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行而空轉(zhuǎn)；為了盡可能減少發(fā)動(dòng)機(jī)在非高效率點(diǎn)工作，優(yōu)選地在電動(dòng)機(jī)単獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式下運(yùn)行車輛倒檔、以及車輛怠速和制動(dòng)。當(dāng)運(yùn)行倒檔時(shí)，只需改變電機(jī)控制器的三相輸出電流的相序即可。當(dāng)車輛怠速和制動(dòng)時(shí),請(qǐng)?jiān)趨⒁妶DI的同時(shí)再結(jié)合圖8,本實(shí)施例中的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以切換至如圖8所示的能量回收模式，此時(shí)，主定子11和主轉(zhuǎn)子12即作為發(fā)電機(jī)，并將怠速和制動(dòng)時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能傳遞至電機(jī)控制器，并由電機(jī)控制器將電能充入動(dòng)カ電池；與此同時(shí)，主轉(zhuǎn)子12與復(fù)合轉(zhuǎn)子13之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，那么，與主轉(zhuǎn)子12耦合的復(fù)合轉(zhuǎn)子13的初級(jí)感應(yīng)線圈(圖8中未示出)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,該感應(yīng)電流經(jīng)過次級(jí)感應(yīng)線圈132和整流器充入動(dòng)カ電池。另外，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)由于怠速和制動(dòng)而反復(fù)啟動(dòng)和熄火引起的損耗，優(yōu)選地利用離合器30實(shí)現(xiàn)內(nèi)轉(zhuǎn)軸21與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接，這樣能夠在能量回收驅(qū)動(dòng)時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)與內(nèi)轉(zhuǎn)軸21斷開、并保持發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)狀態(tài)?；谏鲜稣f明可見，在上述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中主定子11和主轉(zhuǎn)子12采用的軸向間隙式結(jié)構(gòu)能夠集成發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能，并且，分別位于主定子11兩側(cè)的兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12構(gòu)成的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能夠提高發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能的負(fù)載均衡；而且，復(fù)合轉(zhuǎn)子13與主轉(zhuǎn)子12之間的電磁耦合能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)與集成的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)相耦合，因而不但能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)變速傳動(dòng)，還能夠利用主轉(zhuǎn)子12和主定子11所集成 的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能將發(fā)動(dòng)機(jī)維持在高效率點(diǎn)工作、并實(shí)現(xiàn)能量回收和動(dòng)カ匯流，以及，利用主轉(zhuǎn)子12和主定子11所集成的電動(dòng)機(jī)功能來啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。從而，上述無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)無需設(shè)置相分離的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，也無需設(shè)置變速器、功率匯流器、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器等元器件，從而能夠以相對(duì)簡化的結(jié)構(gòu)和相對(duì)低的成本將發(fā)電、電動(dòng)、維持發(fā)動(dòng)機(jī)高效率點(diǎn)工作、動(dòng)カ匯流、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等多種功能集于一體。進(jìn)ー步優(yōu)選地，本實(shí)施例為了便于內(nèi)轉(zhuǎn)軸21的支撐、以及次級(jí)感應(yīng)線圈132的裝設(shè)，可以在上述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中進(jìn)一步設(shè)置分別位于兩個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子13的外側(cè)的兩個(gè)端座20。這樣，內(nèi)轉(zhuǎn)軸21的兩端即可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于兩個(gè)端座20 (圖I是以內(nèi)轉(zhuǎn)軸21的兩端分別通過軸承210轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于兩個(gè)端座20為例)，并且，內(nèi)轉(zhuǎn)軸21靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的一端伸出至端座20之外與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接；與初級(jí)感應(yīng)線圈131同軸的次級(jí)感應(yīng)線圈132裝設(shè)于兩個(gè)端座20。進(jìn)ー步優(yōu)選地，由于本實(shí)施例中的兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12采用的是雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，且產(chǎn)生的磁力線需要同時(shí)兼顧到主定子11和復(fù)合轉(zhuǎn)子13，因此，本實(shí)施例對(duì)于兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12的磁極布置方式還提供了一種優(yōu)選方式。具體請(qǐng)參見圖9:每個(gè)主轉(zhuǎn)子12設(shè)有多個(gè)主永久磁鐵121和多個(gè)副永久磁鐵122 ；在每個(gè)主轉(zhuǎn)子12中，多個(gè)主永久磁鐵121沿該主轉(zhuǎn)子12的周向方向排列，并且，多個(gè)主永久磁鐵122的磁極方向平行于外轉(zhuǎn)軸22的延伸方向、且每兩個(gè)相鄰的主永久磁鐵121的磁極方向相反；即，在周向方向上，多個(gè)主永久磁鐵121的朝向主定子11 一端的磁極交替地為N極和S極，相應(yīng)地，多個(gè)主永久磁鐵121的背向主定子11 一端的磁極就交替地為S極和N極；在每個(gè)主轉(zhuǎn)子12中，多個(gè)副永久磁鐵122則分別設(shè)于該主轉(zhuǎn)子12的每兩個(gè)相鄰的主永久磁鐵121之間，并且，每個(gè)副永久磁鐵122的兩磁極分別與其兩側(cè)的主永久磁鐵121的朝向主定子11 一端的磁極同極對(duì)置；即，每個(gè)副永久磁鐵122的N極所朝向的ー側(cè)相鄰的主永久磁鐵121,其朝向主定子11 一端的磁極為N極、背向主定子11 一端的磁極為S極，每個(gè)副永久磁鐵121的S極所朝向的另ー側(cè)相鄰的主永久磁鐵122，其朝向主定子11一端的磁極為S極、背向主定子11 一端的磁極為N極；以及，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12彼此相對(duì)置的主永久磁鐵121的磁極方向相反，即，一個(gè)主轉(zhuǎn)子12中的某個(gè)主永久磁鐵121朝向主定子11 一端的磁極為N扱，則另ー個(gè)主轉(zhuǎn)子12中相對(duì)置的主永久磁鐵121朝向主定子11 一端的磁極就為S極，反之亦然。
基于上述磁極分布方式分別位于主定子11的兩個(gè)端面外側(cè)的主轉(zhuǎn)子12即可利用相對(duì)置主永久磁鐵121產(chǎn)生在外轉(zhuǎn)軸22的延伸方向上分別往返貫穿主定子11的軸向磁通(如圖9中沿主轉(zhuǎn)子12軸向延伸的箭頭線所示);以及，往返貫穿主定子11的軸向磁通在到達(dá)復(fù)合轉(zhuǎn)子13后，會(huì)在復(fù)合轉(zhuǎn)子13形成周向磁通(如圖9中沿主轉(zhuǎn)子12周向方向延伸的箭頭線所示)；那么，通過周向磁通與軸向磁通的銜接，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子12即可產(chǎn)生往返貫穿主定子
11、并以復(fù)合轉(zhuǎn)子13為折返邊界的磁力線回路。當(dāng)然，以上磁極分布方式僅僅是一種可選方式，但實(shí)際應(yīng)用中并不限于此。進(jìn)ー步優(yōu)選地，本實(shí)施例可以在主定子11的內(nèi)腔中進(jìn)ー步裝設(shè)有與電機(jī)控制器電氣連接的旋轉(zhuǎn)變壓器(圖I未示出)，用于向電機(jī)控制器輸出位置及溫度信號(hào)等。具體說，旋轉(zhuǎn)變壓器具有的旋變器定子可以固定于主定子11的內(nèi)腔中、甚至可以一體成型于主定子11的內(nèi)腔中，而旋轉(zhuǎn)變壓器所具有的旋變器轉(zhuǎn)子則可以固定于外轉(zhuǎn)軸22，且旋變器定子所具有的旋變器定子繞組與電機(jī)控制器電氣連接。另補(bǔ)充說明的是，本實(shí)施例是無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用于混合動(dòng)カ汽車為例，但該無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可應(yīng)用于增程式電動(dòng)汽車或其他機(jī)電領(lǐng)域。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括 一主定子，其兩個(gè)端面具有的定子繞組與電機(jī)控制器電氣連接； 一內(nèi)轉(zhuǎn)軸，其穿設(shè)于主定子的內(nèi)腔、并與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接； 一外轉(zhuǎn)軸，其穿設(shè)于主定子的內(nèi)腔、并與內(nèi)轉(zhuǎn)軸同軸布置； 兩個(gè)主轉(zhuǎn)子，分別于主定子的兩個(gè)端面的外側(cè)固定于外轉(zhuǎn)軸、并與減速器傳動(dòng)連接；其中，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁力線貫穿主定子、并延伸至兩個(gè)主轉(zhuǎn)子的外側(cè)； 兩個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子，分別于兩個(gè)主轉(zhuǎn)子的外側(cè)固定于內(nèi)轉(zhuǎn)軸；其中，每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子具有靠近相鄰的主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子齒、遠(yuǎn)離相鄰的主轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軛部、以及閉合線圈，且，該閉合線圈于轉(zhuǎn)子齒纏繞形成可通過切割磁力線使復(fù)合轉(zhuǎn)子與相鄰的主轉(zhuǎn)子電磁耦合的自勵(lì)繞組、以及在轉(zhuǎn)子軛部纏繞形成可在電磁耦合時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流的初級(jí)感應(yīng)線圈； 并且，在每個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子的初級(jí)感應(yīng)線圈的徑向方向上還設(shè)有可匯聚感應(yīng)電流的次級(jí)感應(yīng)線圈，次級(jí)感應(yīng)線圈與初級(jí)感應(yīng)線圈同軸布置、并與整流器電氣連接； 以及，電機(jī)控制器和整流器均與動(dòng)力電池電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，內(nèi)轉(zhuǎn)軸通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，內(nèi)轉(zhuǎn)軸直接與發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)主轉(zhuǎn)子分別與一對(duì)應(yīng)的輸出齒圈固定連接，且每個(gè)主轉(zhuǎn)子通過其固定連接的輸出齒圈均與減速器傳動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子進(jìn)一步通過一套筒固定連接，該套筒的筒壁位于主定子和復(fù)合轉(zhuǎn)子的周面之外、并延伸至至少一個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子的外側(cè)，且兩個(gè)主轉(zhuǎn)子均通過該套筒與減速器傳動(dòng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括分別位于兩個(gè)復(fù)合轉(zhuǎn)子的外側(cè)的兩個(gè)端座；內(nèi)轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于兩個(gè)端座、且內(nèi)轉(zhuǎn)軸靠近發(fā)動(dòng)機(jī)的一端伸出至端座之外與發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)連接，外轉(zhuǎn)軸的兩端分別通過軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐于內(nèi)轉(zhuǎn)軸，次級(jí)感應(yīng)線圈裝設(shè)于兩個(gè)端座。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子產(chǎn)生往返貫穿主定子、并以復(fù)合轉(zhuǎn)子為折返邊界的磁力線回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，每個(gè)主轉(zhuǎn)子設(shè)有多個(gè)主永久磁鐵和多個(gè)副永久磁鐵； 其中，在每個(gè)主轉(zhuǎn)子中，多個(gè)主永久磁鐵沿該主轉(zhuǎn)子的周向方向排列、多個(gè)副永久磁鐵分別設(shè)于該主轉(zhuǎn)子的每兩個(gè)相鄰的主永久磁鐵之間，多個(gè)主永久磁鐵的磁極方向平行于外轉(zhuǎn)軸的延伸方向、且每兩個(gè)相鄰的主永久磁鐵的磁極方向相反，每個(gè)副永久磁鐵的兩磁極分別與其兩側(cè)的主永久磁鐵的朝向主定子一端的磁極同極對(duì)置； 并且，兩個(gè)主轉(zhuǎn)子彼此相對(duì)置的主永久磁鐵的磁極方向相反。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，主定子的內(nèi)腔中進(jìn)一步裝設(shè)有旋轉(zhuǎn)變壓器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，旋轉(zhuǎn)變壓器具有固定于主定子的內(nèi)腔的旋變器定子、以及固定于外轉(zhuǎn)軸的旋變器轉(zhuǎn)子，且旋變器定子所具有的旋變器 定子繞組與電機(jī)控制器電氣連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在本發(fā)明所提供的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，主定子和主轉(zhuǎn)子采用的軸向間隙式結(jié)構(gòu)能夠集成發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能，且兩個(gè)主轉(zhuǎn)子所實(shí)現(xiàn)的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)能夠提高發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能的負(fù)載均衡；而且，基于復(fù)合轉(zhuǎn)子與主轉(zhuǎn)子的電磁耦合，主轉(zhuǎn)子和主定子所集成的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)功能能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)維持在高效率點(diǎn)工作、并實(shí)現(xiàn)動(dòng)力匯流和發(fā)電，以及，主轉(zhuǎn)子和主定子所集成的電動(dòng)機(jī)功能還能夠用于啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、主轉(zhuǎn)子和主定子所集成的發(fā)電機(jī)功能還能夠?qū)崿F(xiàn)能量回收。因此，本發(fā)明所提供的無級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠以相對(duì)簡化的結(jié)構(gòu)和相對(duì)低的成本將發(fā)電、電動(dòng)、維持發(fā)動(dòng)機(jī)高效率點(diǎn)工作、動(dòng)力匯流、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)等多種功能集于一體。
文檔編號(hào)B60K6/543GK102700398SQ20121017950
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者崔相雨, 景柱, 林斯瑜, 韓旭 申請(qǐng)人:一汽海馬汽車有限公司