可變磁齒輪的制作方法
【專利摘要】一種磁齒輪，包括：具有第一組磁極的第一可移動構(gòu)件、具有第二組磁極的第二可移動構(gòu)件、以及具有一組極片的第三可移動構(gòu)件；其中所述第一和第二可移動構(gòu)件具有處于不同間隔的磁極，并且所述磁片設(shè)置用來調(diào)節(jié)在所述磁極之間產(chǎn)生的磁場，以及控制部，其設(shè)置來控制所述構(gòu)件其中一個的旋轉(zhuǎn)，從而改變在其他兩個構(gòu)件之間的齒輪齒數(shù)比。
【專利說明】可變磁齒輪
[0001]本申請為2009年2月20日提交的申請?zhí)枮?00980114721.2發(fā)明專利申請的分
案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及磁齒輪，并且尤其涉及磁齒輪齒數(shù)比的控制。
【背景技術(shù)】
[0003]磁齒輪是公知的，其中輸入和輸出轉(zhuǎn)子具有各自幾組在不同間隔的磁極對，并且一組鐵磁極片設(shè)置在輸入和輸出轉(zhuǎn)子之間以調(diào)節(jié)磁場并允許輸入轉(zhuǎn)子驅(qū)動輸出轉(zhuǎn)子，驅(qū)動時的齒數(shù)比取決于兩組磁極間距和極片間距之比例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種磁齒輪，包括:具有第一組磁極的第一可移動構(gòu)件、具有第二組磁極的第二可移動構(gòu)件、以及具有一組極片的第三可移動構(gòu)件；其中所述第一和第二可移動構(gòu)件具有處于不同間隔的磁極，并且所述極片設(shè)置用來調(diào)節(jié)在所述磁極之間產(chǎn)生的磁場，以及控制部，其設(shè)置來控制所述構(gòu)件其中一個的旋轉(zhuǎn)，從而改變在其他兩個構(gòu)件之間的齒輪齒數(shù)比。
[0005]所述可移動構(gòu)件可以包括轉(zhuǎn)子，或者在線性系統(tǒng)中的變速器。
[0006]本發(fā)明還提供一種發(fā)電系統(tǒng)，包括輸入構(gòu)件、發(fā)電機(jī)、以及將所述輸入構(gòu)件連接到所述發(fā)電機(jī)的磁齒輪，其中所述磁齒輪是根據(jù)本發(fā)明的齒輪。
[0007]本發(fā)明還提供一種傳動系系統(tǒng)，包括原動機(jī)、負(fù)載、以及將所述原動機(jī)連接到所述負(fù)載的磁齒輪，其中所述磁齒輪是根據(jù)本發(fā)明的齒輪。
[0008]本發(fā)明還提供一種傳動系系統(tǒng)，包括引擎、輸出構(gòu)件、將所述引擎連接到所述輸出構(gòu)件的磁齒輪、能量存儲系統(tǒng)、以及設(shè)置來控制動力從所述輸出構(gòu)件傳送到所述能量存儲系統(tǒng)以及從所述能量存儲系統(tǒng)傳送到所述輸出構(gòu)件的流量的控制部，其中所述磁齒輪包括具有第一組磁極的第一轉(zhuǎn)子、具有第二組磁極的第二轉(zhuǎn)子、以及具有一組極片的第三轉(zhuǎn)子；所述第一和第二轉(zhuǎn)子具有不同數(shù)量的磁極，所述極片設(shè)置用來調(diào)節(jié)在所述磁極之間產(chǎn)生的磁場，以及控制部，其設(shè)置來控制所述轉(zhuǎn)子其中一個的旋轉(zhuǎn)，從而改變在其他兩個構(gòu)件之間的齒輪齒數(shù)比。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是貫穿公知旋轉(zhuǎn)磁傳動系統(tǒng)的示意性截面；
[0010]圖2是貫穿圖1的傳動系統(tǒng)的縱截面；
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的驅(qū)動聯(lián)結(jié)器的橫截面視圖；
[0012]圖4是貫穿圖3的驅(qū)動聯(lián)結(jié)器的縱截面；
[0013]圖5是貫穿根據(jù)本發(fā)明第二實施例的驅(qū)動聯(lián)結(jié)器的縱截面；[0014]圖6是貫穿根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動聯(lián)結(jié)器的縱截面；
[0015]圖7是貫穿根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動聯(lián)結(jié)器的橫截面視圖；
[0016]圖8是貫穿根據(jù)本發(fā)明另一實施例的發(fā)電系統(tǒng)的示意性縱截面；
[0017]圖9是貫穿根據(jù)本發(fā)明另一實施例的發(fā)電系統(tǒng)的示意性縱截面；
[0018]圖10是貫穿根據(jù)本發(fā)明另一實施例的驅(qū)動連接的示意性橫截面；
[0019]圖11是貫穿圖10的驅(qū)動連接的示意性縱截面；
[0020]圖12是貫穿根據(jù)本發(fā)明另一實施例的車輛傳動系的示意性縱截面；以及
[0021]圖13是圖12的傳動系的功能圖表。
【具體實施方式】
[0022]參考圖1和2，公知的旋轉(zhuǎn)磁齒輪100包括第一或內(nèi)轉(zhuǎn)子102、具有與第一轉(zhuǎn)子102共同旋轉(zhuǎn)軸的第二或外轉(zhuǎn)子104、以及支撐在轉(zhuǎn)子102、104之間的多個鐵磁材料制成的極片106。第一轉(zhuǎn)子102包括承載第一組永久磁鐵110的支撐部108，第一組永久磁鐵110設(shè)置為它們的北極和南極處在它們的徑向內(nèi)端和外端、并且定向為具有交替的極性，以便每個磁鐵110的極相對于它每一側(cè)上的磁鐵來說處于相反的方向。在這個實施例中，第一轉(zhuǎn)子102包括八個永久磁鐵，或四個極對，設(shè)置為產(chǎn)生空間變化磁場。第二轉(zhuǎn)子104包括承載第二組永久磁鐵114的支撐部112，第二組永久磁鐵114也設(shè)置為它們的極朝向徑向的內(nèi)端和外端、并且定向為具有交替的極性。第二轉(zhuǎn)子104包括設(shè)置來產(chǎn)生空間變化磁場的46個永久磁鐵或23個極對。第一和第二組永久磁鐵因此包括不同數(shù)量的磁鐵。因而，不需要對它們產(chǎn)生的磁場作任何調(diào)節(jié)，在兩組永久磁鐵110和114之間將幾乎沒有或沒有可利用的磁場聯(lián)結(jié)或相互作用，使得一個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)不會導(dǎo)致另一轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)。
[0023]支撐在圓柱形非磁性支撐部116內(nèi)的極片106被用來控制永久磁鐵110和114在其中相互作用的路徑。極片106調(diào)節(jié)永久磁鐵110和114的磁場以便它們相互作用到一個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將引起另一個轉(zhuǎn)子以嚙合方式旋轉(zhuǎn)的程度。極片的數(shù)量選為等于這兩組永久磁鐵的極對的數(shù)量之和。第一轉(zhuǎn)子102以速度Co1的旋轉(zhuǎn)將引起第二轉(zhuǎn)子104以速度ω2的旋轉(zhuǎn)，其中ωρωρ在旋轉(zhuǎn)速度Co1與《2之間的比，即聯(lián)結(jié)傳動比，等于在第一和第二轉(zhuǎn)子102、104上的磁鐵極對110和114的數(shù)量之間的比。齒輪可以反向地操作，以使第二轉(zhuǎn)子104的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致第一轉(zhuǎn)子以更高速度旋轉(zhuǎn)。
[0024]參考圖3和4，在本發(fā)明的第一實施例中磁齒輪200包括三個同軸轉(zhuǎn)子:承載提供第一組磁極對的第一組磁鐵210的圓柱形內(nèi)轉(zhuǎn)子202、承載提供第二組磁極對的第二組磁鐵214的圓柱形外轉(zhuǎn)子204、以及徑向地設(shè)置在內(nèi)和外轉(zhuǎn)子202、204之間、承載一組極片206的第三圓柱形轉(zhuǎn)子216。磁鐵210、214和極片206如在圖1的聯(lián)結(jié)那樣形成間隔。參考圖4，內(nèi)轉(zhuǎn)子202支撐在輸入軸220上以便于可與其一起旋轉(zhuǎn)，并且外轉(zhuǎn)子204支撐在輸出軸222上以便于可與其一起旋轉(zhuǎn)。極片轉(zhuǎn)子216依靠軸承224可旋轉(zhuǎn)地支撐在輸入軸220上。第三轉(zhuǎn)子216因此可相對于并且獨立于內(nèi)和外轉(zhuǎn)子202、204旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動馬達(dá)230通過機(jī)械傳動部231驅(qū)動地連接到極片轉(zhuǎn)子216，以便它可以以能夠被控制和變化的速度來旋轉(zhuǎn)極片轉(zhuǎn)子216，從而控制齒輪的齒數(shù)比。如果驅(qū)動馬達(dá)230被關(guān)閉或保持靜止，那么極片轉(zhuǎn)子216就保持了靜止，并且該聯(lián)結(jié)像圖1的聯(lián)結(jié)一樣工作。
[0025]磁齒輪200的速度控制方程是:[0026]QiP^QoPo=QpIip (I)
[0027]其中，GJi, Pi是內(nèi)轉(zhuǎn)子202的速度和磁極對的數(shù)量；
[0028]ω。，Po是外轉(zhuǎn)子204的速度和磁極對的數(shù)量；
[0029]ωρ，ηρ是極片轉(zhuǎn)子206的速度和極片轉(zhuǎn)子206的數(shù)量。
[0030]當(dāng)極片206保持靜止(ωρ=0)時，內(nèi)轉(zhuǎn)子202和外轉(zhuǎn)子204的速度之間的關(guān)系是:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種傳動系系統(tǒng)，包括引擎、輸出構(gòu)件、將所述引擎連接到所述輸出構(gòu)件的磁齒輪、能量存儲系統(tǒng)、以及控制部，所述控制部設(shè)置成控制動力從所述引擎?zhèn)魉偷剿瞿芰看鎯ο到y(tǒng)的流量或者如果所述輸出構(gòu)件處所需的動力不同于所述引擎處的動力而從所述能量存儲系統(tǒng)傳送到所述輸出構(gòu)件的流量，其中所述磁齒輪包括具有第一組磁極的第一轉(zhuǎn)子、具有第二組磁極的第二轉(zhuǎn)子、以及具有一組極片的第三轉(zhuǎn)子；所述第一和第二轉(zhuǎn)子具有不同數(shù)量的磁極，所述極片設(shè)置用來調(diào)節(jié)在所述磁極之間產(chǎn)生的磁場，并且所述控制部設(shè)置成控制所述轉(zhuǎn)子其中一個的旋轉(zhuǎn)，從而改變在其他兩個構(gòu)件之間的齒輪齒數(shù)比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述控制部包括設(shè)置成從所述引擎?zhèn)魉蛣恿Φ剿瞿芰看鎯ο到y(tǒng)以及從所述能量存儲系統(tǒng)傳送動力到所述輸出構(gòu)件的配電馬達(dá)發(fā)電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述控制部包括可操作在設(shè)置為從所述能量存儲系統(tǒng)獲取動力來控制齒輪齒數(shù)比的第一模式、以及設(shè)置為控制從所述引擎?zhèn)鬏攧恿Φ剿瞿芰看鎯ο到y(tǒng)以控制齒輪齒數(shù)比的第二模式的齒輪控制馬達(dá)發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述引擎連接到所述第一轉(zhuǎn)子，在此為所述磁齒輪的內(nèi)轉(zhuǎn)子，同時另外兩個轉(zhuǎn)子，即所述第二轉(zhuǎn)子和所述第三轉(zhuǎn)子，各自分別聯(lián)結(jié)到馬達(dá)/發(fā)電機(jī)MGl和MG2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述馬達(dá)/發(fā)電機(jī)MGl和MG2經(jīng)由電力電子轉(zhuǎn)換器都連接到能量存儲系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)MGl集成在所述磁齒輪內(nèi)，并且設(shè)置成驅(qū)動所述磁齒輪的外轉(zhuǎn)子，在此為所述第二轉(zhuǎn)子。
7.根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述輸出軸經(jīng)由附加減速齒輪單元聯(lián)結(jié)到所述第三轉(zhuǎn)子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動系系統(tǒng)，當(dāng)從屬于權(quán)利要求4時，其中所述馬達(dá)/發(fā)電機(jī)MG2設(shè)置成，當(dāng)所述引擎的動力輸出沒有被完全使用時允許將能量從所述引擎存儲到所述能量存儲系統(tǒng)中，并且當(dāng)所述引擎產(chǎn)生的動力不滿足車輛需求時從所述能量存儲系統(tǒng)中獲取動力向所述輸出軸提供附加的扭矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動系系統(tǒng)，其中所述引擎連接到所述第三轉(zhuǎn)子，所述輸出構(gòu)件連接到所述第一轉(zhuǎn)子，并且所述第二轉(zhuǎn)子用于改變所述第三轉(zhuǎn)子和所述第一轉(zhuǎn)子之間的傳動比。
10.一種混合動力車輛，包括根據(jù)前述任意一項權(quán)利要求所述的傳動系系統(tǒng)。
【文檔編號】H02K7/10GK103727202SQ201310548228
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2008年2月21日
【發(fā)明者】吉安·杰夫·雷恩斯, 凱斯·阿塔拉 申請人:馬格諾麥克斯有限公司