專利名稱：基于新型磁力無級變速器和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的混合動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本專利涉及混合動力汽車系統(tǒng)，特別地，涉及一種基于新型磁力無級變速器和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的混合動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
混合動力汽車是具有低污染、低油耗特點的新一代清潔能源汽車。一套性能優(yōu)良的混合動力系統(tǒng)在混合動力汽車中起到了至關(guān)重要的作用。然而現(xiàn)在大部分混合動力系統(tǒng)尺寸較大導(dǎo)致車重較重，同時由于系統(tǒng)內(nèi)能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化以及電機(jī)效率不高的問題，使得整個系統(tǒng)的效率水平并不理想。另外，由于采用了混合動力驅(qū)動方式，使得汽車的成本也隨之上漲。為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于新型磁力無級變速器的混合動力系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以在一定程度下解決現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)重量較重的問題，同時可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)效率以及進(jìn)一步降低制造成本。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案發(fā)動機(jī)的輸出軸與雙轉(zhuǎn)子電機(jī)相連，電機(jī)一方面與新型磁力無級變速器相連，另一方面通過電刷將電機(jī)內(nèi)線圈切割磁感線產(chǎn)生的電流引出，通過逆變器的兩次變換把變頻后的交流電輸入到磁力無級變速器的線圈繞組中，以便控制磁力無級變速器的控制轉(zhuǎn)子，與此同時，由發(fā)電機(jī)中引出的電流還可以向電池充電。當(dāng)將雙轉(zhuǎn)子電機(jī)和磁力變速器間的傳動軸固定，系統(tǒng)還具備制動能量回收功能。該混合動力系統(tǒng)中包含雙轉(zhuǎn)子電機(jī)、磁力無級變速器、電池三個主要部分。雙轉(zhuǎn)子電機(jī)由線圈內(nèi)轉(zhuǎn)子和永磁體外轉(zhuǎn)子組成。電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子與發(fā)動機(jī)輸出軸相連，同時外轉(zhuǎn)子與磁力無級變速器的內(nèi)轉(zhuǎn)子相連。磁力無級變速器由內(nèi)轉(zhuǎn)子、調(diào)磁轉(zhuǎn)子、控制轉(zhuǎn)子以及線圈繞組組成，磁力無級變速器的調(diào)磁轉(zhuǎn)子與輸出軸連接。作為儲能裝置電池的正負(fù)極均與逆變器相連。逆變器一端與發(fā)動機(jī)輸出軸連接，通過集電環(huán)、電刷接收來自雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的感應(yīng)電流，另一逆變器將感應(yīng)電流或者來自電池的電流變頻后輸入到磁力無級變速器的線圈繞組中，以便控制變速器變速。本發(fā)明具有以下有益效果新型磁力無級變速器采用了同軸非接觸的緊湊布置結(jié)構(gòu)，而且還具有較大的傳動t匕，在可以實現(xiàn)連續(xù)變速的同時也具有主減速器的功能，可以替代主減速器。因此該系統(tǒng)的應(yīng)用可以大大減低車輛重量。系統(tǒng)核心部分新型磁力無級變速器采用了非接觸依靠磁場相互作用的傳動方式使得傳動效率提高噪聲減小，同時無需潤滑油，免維護(hù)降低了使用成本。得益于永磁體的成本降低，使得整個系統(tǒng)的制造成本低于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)。


圖1為混合動力系統(tǒng)工作原理示意2為磁齒輪二維示意3為磁齒輪內(nèi)轉(zhuǎn)子示意4為磁齒輪調(diào)磁轉(zhuǎn)子示意5為磁齒輪外轉(zhuǎn)子示意6為磁力無級變速器調(diào)磁轉(zhuǎn)子示意7為磁力無級變速器線圈繞組示意8為磁力無級變速器二維裝配示意1中1_發(fā)動機(jī)；2_電刷；3_輸入軸；4_雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子；5_雙轉(zhuǎn)子電機(jī)外轉(zhuǎn)子；6-雙轉(zhuǎn)子電機(jī)輸出軸；7-雙轉(zhuǎn)子電機(jī)；8-磁力無級變速器；9-磁力無級變速器內(nèi)轉(zhuǎn)子；10-磁力無級變速器調(diào)磁轉(zhuǎn)子；11_磁力無級變速器輸出軸；12-磁力無級變速器控制轉(zhuǎn)子；13-線圈繞組；14_電池；15_逆變器
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及實例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明工作原理示意圖如圖1所示，發(fā)動機(jī)將機(jī)械能通過軸輸入到雙轉(zhuǎn)子電機(jī)中，電機(jī)再將能量輸入到磁力無級變速器中。同時，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)的線圈切割磁感線產(chǎn)生電流，電流通過逆變器的兩次變換輸入到磁力無級變速器的線圈繞組中以便根據(jù)發(fā)動機(jī)的不同工況控制變速器的速比，與此同時可根據(jù)需要將一部分電能儲存在電池中，這部分能量可以在需要時，比如車輛加速工況，輸入到磁力無級變速器中。當(dāng)將雙轉(zhuǎn)子電機(jī)與磁力變速器之間的傳動軸固定時，車輛制動的能量可經(jīng)磁力變速器輸入到電池中，系統(tǒng)起到能量回收的作用。本發(fā)明中的雙轉(zhuǎn)子電機(jī)部分與串級調(diào)速系統(tǒng)中電動機(jī)類似，不同的是，本發(fā)明中利用了串級調(diào)速系統(tǒng)中電動機(jī)沒有采用的氣隙轉(zhuǎn)矩部分，將原串級調(diào)速系統(tǒng)中定子直接與磁力無級變速器的輸入端相連，此種設(shè)計可以保證有更多的功率扭矩傳遞給變速器部分，發(fā)動機(jī)輸出的功率得到了充分的應(yīng)用。本發(fā)明中的磁力無級變速器(圖8)的基礎(chǔ)是磁齒輪(圖2)，由于其采用非接觸的方法傳遞轉(zhuǎn)矩，可以消除由于摩擦而產(chǎn)生的損失，提高傳遞效率，具有較大傳動比，同時降低了運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音，而且由于不使用潤滑油，使其更加便于維護(hù)。磁齒輪由內(nèi)轉(zhuǎn)子(圖3)、調(diào)磁轉(zhuǎn)子(圖4)、外轉(zhuǎn)子(圖5)三部分組成，三部分同軸但是相互之間無接觸，留有Imm的間隙。其中內(nèi)外轉(zhuǎn)子均由塊狀永磁體通過黏合在軛鐵上制作而成，但是內(nèi)轉(zhuǎn)子上的永磁鐵數(shù)目要少于外轉(zhuǎn)子上的永磁鐵數(shù)目，只有這樣才能保證磁齒輪運(yùn)行的時候具有一定的傳動比。內(nèi)外轉(zhuǎn)子中間的調(diào)磁轉(zhuǎn)子內(nèi)間隔分布了由硅鋼片冷軋而成的調(diào)磁塊，其作用是調(diào)節(jié)在內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子間的磁場并建立磁路。通常情況下，內(nèi)轉(zhuǎn)子與輸入軸相連，調(diào)磁轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子有一個固定不動，另一個與輸出軸相連。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的時候，其產(chǎn)生的磁場與另外的轉(zhuǎn)子相互作用，由于磁場的強(qiáng)度差異所以輸入軸與輸出軸之間產(chǎn)生了一個固定的傳動比。磁力無級變速器就是在此基礎(chǔ)之上發(fā)展而來，不同的是，新型磁力無級變速器將磁齒輪的外轉(zhuǎn)子作為控制轉(zhuǎn)子(圖6)，轉(zhuǎn)子軛鐵內(nèi)外側(cè)均裝有永磁體，并且將線圈繞組(圖7)加在外轉(zhuǎn)子的外部，同時將調(diào)磁轉(zhuǎn)子作為輸出，通過控制電磁線圈繞組進(jìn)而控制外轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速使內(nèi)轉(zhuǎn)子和調(diào)磁轉(zhuǎn)子之間可以具有連續(xù)傳動比，即達(dá)到無級變速的目的。該新型磁力無級變速器的輸出扭矩可維持在IOONm左右，傳動效率可高達(dá)98%，而且該新型磁力無級變速器具有較大的傳動比，最大傳動比可達(dá)10 :1，可以替代汽車上的主減速器。本發(fā)明實現(xiàn)混合動力傳動的主要過程如下發(fā)動機(jī)工作，機(jī)械能一方面通過雙轉(zhuǎn)子電機(jī)經(jīng)傳動軸輸入到磁力無級變速器，作為變速器的動力源；一方面在雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)逆變器變頻輸入到磁力無級變速器的線圈繞組中以便根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況控制變速器進(jìn)行速比變化，與此同時，可根據(jù)需要向電池內(nèi)儲存一部分電能。發(fā)動機(jī)工作，機(jī)械能一方面通過雙轉(zhuǎn)子電機(jī)經(jīng)傳動軸輸入到磁力無級變速器中，另一部分在雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通過電刷將電流引出，經(jīng)逆變器變頻輸入到磁力無級變速器的線圈繞組中以便根據(jù)發(fā)動機(jī)不同工況控制變速器進(jìn)行速比變化，同時電池向磁力無級變速器提供電能。此時的磁力無級變速器既有減速的作用，還有電動機(jī)的作用。發(fā)動機(jī)停止工作，將雙轉(zhuǎn)子電機(jī)同磁力變速器之間的傳動軸固定，制動回收的動能經(jīng)磁力無級變速器轉(zhuǎn)化成電能儲存在電池中。以上所舉實例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實例，大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利覆蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于新型觸磁力無級變速器和雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的混合動力系統(tǒng)基本組成部分為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)、磁力無級變速器和電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于由發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械一部分能經(jīng)雙轉(zhuǎn)子電機(jī)輸入到磁力無級變速器中并根據(jù)發(fā)動機(jī)工況進(jìn)行不同速比變速，同時雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)的感應(yīng)電流經(jīng)逆變器變頻調(diào)節(jié)磁力無級變速器的速比，同時也可根據(jù)需要將一部分電能儲存到電池中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)磁力無級變速器接收來自發(fā)動機(jī)的機(jī)械能的時候，磁力無極變速器也可作為電機(jī)使用，即利用電池儲存的電能來驅(qū)動無極變速器，起到能量分配機(jī)構(gòu)的作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于將雙轉(zhuǎn)子電機(jī)與磁力變速器間的傳動軸固定，車輛制動時的能量可經(jīng)磁力無級變速器輸入到電池中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于電機(jī)為雙轉(zhuǎn)子電機(jī)，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括線圈、永磁體、輸出轉(zhuǎn)子。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動力系統(tǒng)，其特征在于雙轉(zhuǎn)子電機(jī)內(nèi)的線圈切割磁感線產(chǎn)生的電流經(jīng)電刷引出，根據(jù)需要輸送到電池為其充電，或經(jīng)變頻后輸入磁力無級變速器的線圈繞組中，以便控制速比。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述混合動力系統(tǒng)，其特征在于磁力無級變速器由帶永磁體的內(nèi)轉(zhuǎn)子、裝有硅鋼片的調(diào)磁塊的調(diào)磁轉(zhuǎn)子、帶有永磁體的控制轉(zhuǎn)子和線圈繞組組成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合動力系統(tǒng)，包括新型磁力無級變速器、雙轉(zhuǎn)子電機(jī)及電池。發(fā)動機(jī)與雙轉(zhuǎn)子電機(jī)相連，雙轉(zhuǎn)子電機(jī)會將來自發(fā)動機(jī)的機(jī)械能一部分輸入到新型磁力無級變速器中，另一部分會在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)逆變器變頻輸入到變速器線圈中以控制磁力無級變速器的速比，同時可根據(jù)需要以電能形式儲存在電池中。采用本發(fā)明，在可以實現(xiàn)混合動力驅(qū)動的同時，解決混合動力汽車車重較重的問題，同時提高了傳動效率，降低了制造成本。
文檔編號B60K6/543GK103009992SQ20121055491
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者馮凱, 畢強(qiáng) 申請人:湖南大學(xué)