專利名稱：變速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車技術(shù)，特別是涉及一種變速裝置。背景技術(shù)：
混合動力電動汽車中配備有兩個(gè)動力源，分別是傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)和動力蓄電池。一般混合動力汽車更傾向于選擇混聯(lián)式的動力耦合方式，因?yàn)槠淠芰康膫鬟f路線較多，但由于要求動力的分離和混合，使得結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。目前，一般混合動力電動汽車采用機(jī)械齒輪如行星齒輪與兩臺電機(jī)組成變速傳輸系統(tǒng)。然而，由于行星齒輪依靠金屬齒的嚙合來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的傳遞，這種黏著機(jī)構(gòu)無可避免的會帶來很多問題，比如摩擦損耗、機(jī)械噪聲與振動、需要定期維護(hù)和潤滑等。

發(fā)明內(nèi)容鑒于上述狀況，有必要提供一種摩擦損耗、機(jī)械噪聲與振動較小的變速裝置。一種變速裝置包括第一開關(guān)磁阻電機(jī)，包括第一定子及收容于所述第一定子內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子上設(shè)有第一轉(zhuǎn)軸；同軸磁性齒輪，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、套設(shè)于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上的調(diào)磁環(huán)及套設(shè)于所述調(diào)磁環(huán)上的外轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述外轉(zhuǎn)子靠近所述調(diào)磁環(huán)的一側(cè)均設(shè)有永磁體磁極對，且所述外轉(zhuǎn)子與所述第一轉(zhuǎn)軸相連接，所述調(diào)磁環(huán)由調(diào)磁鐵芯塊組成，且其上設(shè)有輸入軸；及第二開關(guān)磁阻電機(jī)，包括第二定子及收容于所述第二定子內(nèi)的第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子固定連接。進(jìn)一步地，所述第一轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有輸出動力的傳動件。進(jìn)一步地，所述外轉(zhuǎn)子與調(diào)磁環(huán)以及所述調(diào)磁環(huán)與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子之間均由氣體間隙隔開。進(jìn)一步地，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的永磁體磁極對數(shù)目P1、所述外轉(zhuǎn)子的永磁體磁極對數(shù)P2 以及所述調(diào)磁鐵芯的數(shù)目N滿足N = P1+P2。進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)磁阻電機(jī)及所述第二開關(guān)磁阻電機(jī)可工作于發(fā)電機(jī)或者是電動機(jī)狀態(tài)。進(jìn)一步地，所述傳動件為嚙合齒輪。進(jìn)一步地，還包括箱體，所述第一定子固定于所述箱體的一端，所述第二定子固定于所述箱體的另外一端。進(jìn)一步地，所述箱體上設(shè)有承載所述第一轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸軸承、承載所述輸入軸的輸入軸軸承及承載所述第二轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸承。進(jìn)一步地，還包括外轉(zhuǎn)子支架，所述外轉(zhuǎn)子通過所述外轉(zhuǎn)子支架與所述第一轉(zhuǎn)軸相連接。進(jìn)一步地，還包括調(diào)磁環(huán)連接板，所述調(diào)磁環(huán)通過所述調(diào)磁環(huán)連接板與所述輸入軸相連接。上述變速裝置由第一開關(guān)磁阻電機(jī)、同軸磁齒輪及第二開關(guān)磁阻電機(jī)組合而成， 依靠非均勻磁路的磁場調(diào)制效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)諧波傳動與調(diào)速。由于同軸磁性齒輪利用永磁體的相互作用來實(shí)現(xiàn)無接觸的變速傳動，因而，在應(yīng)用于混合動力和電動力兩種模式下的汽車時(shí)，能克服上述機(jī)械齒輪會帶來摩擦損耗、機(jī)械噪聲與振動以及需要定期維護(hù)和潤滑的種種弊端。

圖1為一實(shí)施例中變速裝置的縱向剖視圖；圖2為圖1所示變速裝置B-B的剖視圖；圖3為圖1所示變速裝置A-A的剖視圖；圖4為圖1所示變速裝置C-C的剖視圖。
具體實(shí)施方式為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“固定于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。請參閱圖1，變速裝置100包括第一開關(guān)磁阻電機(jī)I、同軸磁性齒輪III、第二開關(guān)磁阻電機(jī)II及箱體18。請參閱圖1及圖2，第一開關(guān)磁阻電機(jī)I包括第一定子5及第一轉(zhuǎn)子6。第一轉(zhuǎn)子 6收容于第一定子5內(nèi)。第一轉(zhuǎn)子上6設(shè)有第一轉(zhuǎn)軸3。第一轉(zhuǎn)軸3上還設(shè)有傳動件4。在本實(shí)施例中，傳動件4為嚙合齒輪。請參閱圖3，同軸磁性齒輪III包括內(nèi)轉(zhuǎn)子10、調(diào)磁環(huán)12及外轉(zhuǎn)子11。調(diào)磁環(huán)12 套設(shè)于內(nèi)轉(zhuǎn)子10上，外轉(zhuǎn)子11套設(shè)于調(diào)磁環(huán)12上。內(nèi)轉(zhuǎn)子10外靠近調(diào)磁環(huán)12的一側(cè)設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體磁極對101，數(shù)目為P1，其中Pl為自然數(shù)。外轉(zhuǎn)子11靠近調(diào)磁環(huán)12的一側(cè)設(shè)有外轉(zhuǎn)子永磁體磁極對111，數(shù)目為P2，其中P2為自然數(shù)。調(diào)磁環(huán)12由調(diào)磁鐵芯塊121 拼接組成，調(diào)磁鐵芯塊121的數(shù)目為N，其中N為自然數(shù)。在本實(shí)施例中，內(nèi)轉(zhuǎn)子永磁體磁極對101的數(shù)目P1、外轉(zhuǎn)子永磁體磁極對111的數(shù)目P2以及調(diào)磁鐵芯塊121的數(shù)目N滿足 N = P1+P2。外轉(zhuǎn)子11與第一轉(zhuǎn)軸3相連接。在本實(shí)施例中，還包括外轉(zhuǎn)子支架8，外轉(zhuǎn)子 11通過外轉(zhuǎn)子支架8與第一轉(zhuǎn)軸3相連接。調(diào)磁環(huán)12上設(shè)有輸入軸19。在本實(shí)施例中， 還包括調(diào)磁環(huán)連接板9，調(diào)磁環(huán)12通過調(diào)磁環(huán)連接板9與輸入軸19相連接。外轉(zhuǎn)子11與調(diào)磁環(huán)12以及調(diào)磁環(huán)12與內(nèi)轉(zhuǎn)子10之間由氣體間隙隔開。請參閱圖4，第二開關(guān)磁阻電機(jī)II包括第二定子13及第二轉(zhuǎn)子14。第二轉(zhuǎn)子14 收容于第二定子13內(nèi)。第二轉(zhuǎn)子14與內(nèi)轉(zhuǎn)子10固定連接。請繼續(xù)參閱圖1，箱體18用來收納第一開關(guān)磁阻電機(jī)、同軸磁性齒輪III及第二開關(guān)磁阻電機(jī)。第一定子5固定于箱體18的一端，第二定子13固定于箱體18的另外一端。 箱體18上設(shè)有承載第一轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)軸軸承2，還沒有承載輸入軸19的輸入軸軸承17以及承載第二轉(zhuǎn)子14的轉(zhuǎn)子軸承15。將變速裝置100運(yùn)用到混合動力汽車時(shí)，汽車發(fā)動機(jī)通過輸入軸19與調(diào)磁環(huán)12 相連接，汽車的主動力軸通過傳動件4與第一轉(zhuǎn)軸3相連接。第一開關(guān)磁阻電機(jī)I及第二開關(guān)磁阻電機(jī)II與汽車的儲能系統(tǒng)，譬如蓄電池儲能系統(tǒng)接通。當(dāng)汽車僅使用電能驅(qū)動時(shí)，調(diào)磁環(huán)12固定，外轉(zhuǎn)子11和內(nèi)轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)角速度分別為ω” ω2，角速度均為矢量，它們滿足以下的關(guān)系Q1 = - (P2A31) ω 2 = -Gr ω 2其中&為傳動比，負(fù)號表示運(yùn)動方向相反。此時(shí)，外轉(zhuǎn)子11的角速度Q1即為第一轉(zhuǎn)軸3的角速度，也為汽車主動力軸的角速度。根據(jù)行駛中加速、減速或制動的不同工作狀況，可控制儲能系統(tǒng)和第一開關(guān)磁阻電機(jī) I與第二開關(guān)磁阻電機(jī)II之間的能量交換，從而控制第一開關(guān)磁阻電機(jī)I與第二開關(guān)磁阻電機(jī)II處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)或電動機(jī)狀態(tài)。最后，通過控制第二開關(guān)磁阻電機(jī)I的角速度ω2， 使第一開關(guān)磁阻電機(jī)Π的角速度Q1處于特定值，從而達(dá)到變速的目的。當(dāng)汽車使用混合動力時(shí)，外轉(zhuǎn)子11、內(nèi)轉(zhuǎn)子10和調(diào)磁環(huán)12都處于運(yùn)動狀態(tài)，其旋轉(zhuǎn)角速度分別為ω” ω2，ω3，它們滿足以下的關(guān)系ω j+Gr ω 2_ (1+Gr) ω3 = O外轉(zhuǎn)子11、內(nèi)轉(zhuǎn)子10和調(diào)磁環(huán)12的電磁轉(zhuǎn)矩分別為T1, T2, T3，不考慮功率損耗， 它們滿足以下關(guān)系T1 ω j+T2 ω 2+Τ3 ω3 = OΙ\+Τ2+Τ3 = O此時(shí)，外轉(zhuǎn)子11的角速度ω工依然為汽車主動力軸的角速度。根據(jù)行駛中加速、減速或制動的不同工作狀況，可控制儲能系統(tǒng)和第一開關(guān)磁阻電機(jī)I與第二開關(guān)磁阻電機(jī)II 之間的能量交換，從而控制第一開關(guān)磁阻電機(jī)I與第二開關(guān)磁阻電機(jī)II處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)或電動機(jī)狀態(tài)。通過控制第二開關(guān)磁阻電機(jī)II及第一開關(guān)磁阻電機(jī)I的角速度，便可得到外轉(zhuǎn)子11的特定轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到無級變速的目的。變速裝置100由第一開關(guān)磁阻電機(jī)I、同軸磁齒輪III及第二開關(guān)磁阻電機(jī)II組合而成，依靠非均勻磁路的磁場調(diào)制效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)諧波傳動與調(diào)速。由于同軸磁性齒輪III 利用永磁體的相互作用來實(shí)現(xiàn)無接觸的變速傳動，因而能克服上述機(jī)械齒輪會帶來摩擦損耗、機(jī)械噪聲與振動以及需要定期維護(hù)和潤滑的種種弊端。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種變速裝置，其特征在于，包括第一開關(guān)磁阻電機(jī)，包括第一定子及收容于所述第一定子內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子上設(shè)有第一轉(zhuǎn)軸；同軸磁性齒輪，包括內(nèi)轉(zhuǎn)子、套設(shè)于所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上的調(diào)磁環(huán)及套設(shè)于所述調(diào)磁環(huán)上的外轉(zhuǎn)子，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子與所述外轉(zhuǎn)子靠近所述調(diào)磁環(huán)的一側(cè)均設(shè)有永磁體磁極對，且所述外轉(zhuǎn)子與所述第一轉(zhuǎn)軸相連接，所述調(diào)磁環(huán)由調(diào)磁鐵芯塊組成，且其上設(shè)有輸入軸；及第二開關(guān)磁阻電機(jī)，包括第二定子及收容于所述第二定子內(nèi)的第二轉(zhuǎn)子，所述第二轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有輸出動力的傳動件。
3.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子與調(diào)磁環(huán)以及所述調(diào)磁環(huán)與所述內(nèi)轉(zhuǎn)子之間均由氣體間隙隔開。
4.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的永磁體磁極對數(shù)目P1、所述外轉(zhuǎn)子的永磁體磁極對數(shù)P2以及所述調(diào)磁鐵芯的數(shù)目N滿足N = P1+P2。
5.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)磁阻電機(jī)及所述第二開關(guān)磁阻電機(jī)可工作于發(fā)電機(jī)或者是電動機(jī)狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求2所述的變速裝置，其特征在于，所述傳動件為嚙合齒輪。
7.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，還包括箱體，所述第一定子固定于所述箱體的一端，所述第二定子固定于所述箱體的另外一端。
8.如權(quán)利要求7所述的變速裝置，其特征在于，所述箱體上設(shè)有承載所述第一轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)軸軸承、承載所述輸入軸的輸入軸軸承及承載所述第二轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸承。
9.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，還包括外轉(zhuǎn)子支架，所述外轉(zhuǎn)子通過所述外轉(zhuǎn)子支架與所述第一轉(zhuǎn)軸相連接。
10.如權(quán)利要求1所述的變速裝置，其特征在于，還包括調(diào)磁環(huán)連接板，所述調(diào)磁環(huán)通過所述調(diào)磁環(huán)連接板與所述輸入軸相連接。
全文摘要
一種變速裝置包括第一開關(guān)磁阻電機(jī)，包括第一定子及收容于第一定子內(nèi)的第一轉(zhuǎn)子，第一轉(zhuǎn)子上設(shè)有第一轉(zhuǎn)軸、同軸磁性齒輪，從內(nèi)向外依次為內(nèi)轉(zhuǎn)子、調(diào)磁環(huán)及外轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子與外轉(zhuǎn)子靠近調(diào)磁環(huán)的一側(cè)均設(shè)有永磁體磁極對，且外轉(zhuǎn)子與第一轉(zhuǎn)軸相連接，調(diào)磁環(huán)由調(diào)磁鐵芯塊組成，且其上設(shè)有輸入軸及第二開關(guān)磁阻電機(jī)，包括第二定子及收容于第二定子內(nèi)的第二轉(zhuǎn)子，第二轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子固定連接。上述變速裝置依靠非均勻磁路的磁場調(diào)制效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)諧波傳動與調(diào)速。由于同軸磁性齒輪利用永磁體的相互作用來實(shí)現(xiàn)無接觸的變速傳動，因而，在應(yīng)用于混合動力和電動力兩種模式下的汽車時(shí)，能克服機(jī)械齒輪會帶來摩擦損耗、機(jī)械噪聲與振動等弊端。
文檔編號H02K7/10GK102437695SQ201110316229
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者徐國卿, 梁嘉寧, 武淵源, 蹇林旎 申請人:中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院