電動汽車用集中式自適應(yīng)差速電機的制作方法

本發(fā)明涉及電機技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種電動汽車用集中式自適應(yīng)差速電機。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)汽車多采用機械差速器，它位于驅(qū)動橋的中間并通過齒輪向兩邊半軸傳遞動力，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。以確保汽車驅(qū)動橋兩側(cè)車輪在行程不等時，具有不同旋轉(zhuǎn)速度的可能性。輪轂電機驅(qū)動的電動車，去除了機械差速器，其差速功能主要由軟件完成，即電子差速控制，這種控制方式是將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角信號傳送到電動機調(diào)速器，以此來控制兩側(cè)電動輪的速度和滾過的距離。與傳統(tǒng)的機械差速器控制方式相比，電子差速控制的體積與質(zhì)量大大減小，效率明顯提高。但是，這種方式需要對一系列減速器的減速比進(jìn)行復(fù)雜計算，控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本高。如何克服機械式差速器和電子差速控制的上述缺陷，達(dá)到與上述兩種控制方式一樣的控制效果，是目前需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種電動汽車用集中式自適應(yīng)差速電機。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種電動汽車用集中式自適應(yīng)差速電機，包括左變速變矩裝置、右變速變矩裝置和三相同步電動機，三相同步電動機的左輸出軸與左變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子連接，三相同步電動機的右輸出軸與右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子連接；

三相同步電動機包括定子、轉(zhuǎn)子和軸承，左變速變矩裝置和右變速變矩裝置均設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子，內(nèi)轉(zhuǎn)子外圓周上分布有永久磁極，左變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子與右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子上都均布有繞組。

優(yōu)選的，左變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子與右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子上都均布有三相繞組，左變速變矩裝置與右變速變矩裝置均為內(nèi)外轉(zhuǎn)子組成的三相永磁同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明提出的電動汽車用集中式自適應(yīng)差速電機具有如下優(yōu)點：

1、控制簡單、可靠，不需要建立復(fù)雜的控制模型的控制過程，在實現(xiàn)對電動汽車速度和載荷控制時，只要按照頻壓比控制三相同步電動機的轉(zhuǎn)速即可對電動汽車進(jìn)行啟動、加速、勻速、轉(zhuǎn)向、制動等控制；

2、重量輕、體積小，安裝在驅(qū)動橋的中間，減輕了車輪的負(fù)重，使車輪能適應(yīng)復(fù)雜的路面，當(dāng)三相同步電動機工作轉(zhuǎn)速在8000-15000/min，三相同步電動機和電磁變速變矩裝置的體積都可減小，實現(xiàn)大功率驅(qū)動；

3、效率高，啟動時可產(chǎn)生低速大轉(zhuǎn)矩，高速時可輸出高速低轉(zhuǎn)矩，制動時可提供超強的制動力矩，電磁變速變矩裝置就如一臺可改變速比的無級減速機，當(dāng)?shù)退佥敵鰰r在輸入轉(zhuǎn)速不變時加大減速比，即可輸出低速大轉(zhuǎn)矩，需要高速輸出時在不提高輸入轉(zhuǎn)速而減小速比，即可輸出高速低轉(zhuǎn)矩，由此帶來了高效率的驅(qū)動和速度與轉(zhuǎn)矩的自動調(diào)節(jié)；

4、自適應(yīng)差速控制，去掉了機械式差速器，簡化了電動汽車轉(zhuǎn)彎時的計算機控制程序，使其更簡單可靠。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明的立體圖；

圖2為圖1的正視圖；

圖3為圖2的a-a剖面圖。

圖中：1、外轉(zhuǎn)子；2、左輸出軸；3、軸承；4、三相同步電動機；5、轉(zhuǎn)子；6、定子；7、前端蓋；8、內(nèi)轉(zhuǎn)子；9、右輸出軸。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示：一種電動汽車用集中式自適應(yīng)差速電機，包括左變速變矩裝置、右變速變矩裝置和三相同步電動機4，三相同步電動機4的左輸出軸2與左變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子1連接，三相同步電動機4的右輸出軸9與右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子連接；

三相同步電動機4包括前端蓋7、定子6、轉(zhuǎn)子5和軸承3，左變速變矩裝置和右變速變矩裝置均設(shè)有內(nèi)轉(zhuǎn)子8，內(nèi)轉(zhuǎn)子8外圓周上分布有永久磁極，左變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子1與右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子上都均布有繞組。

工作原理：

(1)啟動過程

三相同步電動機4啟動，轉(zhuǎn)子5帶動左變速變矩裝置和右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，外轉(zhuǎn)子上均布有繞組，內(nèi)轉(zhuǎn)子外圓周上分布有永久磁極，外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子通過磁場連接。外轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)使得其上的繞組開始切割由內(nèi)轉(zhuǎn)子外圓周上的永久磁極建立起來的勵磁磁場，進(jìn)而產(chǎn)生三相感應(yīng)電勢，三相感應(yīng)電勢經(jīng)整流后加到三相同步電動機4磁力繞組上，從而產(chǎn)生勵磁電流。另外，左變速變矩裝置和右變速變矩裝置外轉(zhuǎn)子上的繞組內(nèi)也產(chǎn)生電流，因此產(chǎn)生了磁轉(zhuǎn)矩作用到內(nèi)轉(zhuǎn)子上。當(dāng)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩克服了內(nèi)轉(zhuǎn)子的阻力后，內(nèi)轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。三相同步電動機4的勵磁電流是變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子提供的，外轉(zhuǎn)子的動能又是三相同步電動機4提供的，當(dāng)勵磁電流增加時三相同步電動機的電樞繞組電流也跟隨增加，通過檢測繞組電流即可控制同步電機的轉(zhuǎn)速(改變?nèi)嗄孀兊念l率)。

三相同步電動機4帶動左變速變矩裝置和右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生了勵磁電流，該勵磁電流又促使繞組電流的增加，再根據(jù)繞組電流的變化，繼續(xù)提高三相同步電動機4的轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速又促使左變速變矩裝置和右變速變矩裝置輸出更高的電壓，周而復(fù)始左變速變矩裝置和右變速變矩裝置的內(nèi)轉(zhuǎn)子在連續(xù)增大的轉(zhuǎn)矩控制下，轉(zhuǎn)速從零快速提升到所需速度上，完成了啟動和加速過程。

(2)勻速過程

啟動后當(dāng)車速達(dá)到給定速度時，保持供給三相同步電動機的電壓(輸入功率)在一定范圍內(nèi)，集中式自適應(yīng)差速電機進(jìn)入勻速控制過程。

當(dāng)汽車上坡行走阻力加大時，內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降，從而又拉大了與外轉(zhuǎn)子的速差，其速差的加大又提高了對內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，也就提高了汽車的驅(qū)動能力。當(dāng)汽車下坡行駛時，由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子速差的減小，外轉(zhuǎn)子控制內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩也變小，三相同步電動機4的勵磁電流降低使左變速變矩裝置和右變速變矩裝置的繞組電流也降低，從而降低了從電源吸取的功率。

三相同步電動機4的勵磁電流與左變速變矩裝置和右變速變矩裝置的內(nèi)外轉(zhuǎn)子速差成比例，速差越大轉(zhuǎn)矩越大，反之速差越小產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越小，當(dāng)速差為零時轉(zhuǎn)矩為零。

(3)制動過程

當(dāng)外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速小于內(nèi)轉(zhuǎn)子時產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩(反速差)，這個速差越大制動轉(zhuǎn)矩也越大，甚至當(dāng)外轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)時可提供更大的制動轉(zhuǎn)矩。

(4)自適應(yīng)差速過程

差速控制是靠左變速變矩裝置和右變速變矩裝置自動實現(xiàn)的。由于左變速變矩裝置和右變速變矩裝置的內(nèi)外轉(zhuǎn)子是靠磁場建立連接的，左右輪可工作在不同的轉(zhuǎn)速上，它受控于外轉(zhuǎn)子對其轉(zhuǎn)矩的影響又受控于外部對左右輪阻力的影響。

當(dāng)左右車輪阻力相同時，兩車輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩相同，外轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的感應(yīng)電勢相同，它將同時向三相同步電動機4的勵磁繞組供電，并在變速變矩裝置內(nèi)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)矩；

當(dāng)轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)輪速度不變或降低，外輪速度提高并大于內(nèi)倫轉(zhuǎn)速。自適應(yīng)原理：帶動內(nèi)車輪變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電勢大于外車輪變速裝置外轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電勢。當(dāng)同時作用到三相同步電動機4勵磁繞組上時，其運動特性關(guān)系和轉(zhuǎn)矩分配關(guān)系將符合對稱式錐齒輪差速器特性。當(dāng)內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)矩加大時外側(cè)輪減少，內(nèi)外輪轉(zhuǎn)速正好相反。變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是靠外轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)大于內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速而形成的力矩克服了內(nèi)轉(zhuǎn)子阻力使其旋轉(zhuǎn)的，如果用外力推動外側(cè)輪順向旋轉(zhuǎn)，就等于用外力克服了車輪阻力，使外力輪加速旋轉(zhuǎn)。這也就是轉(zhuǎn)彎時外輪會自動跟隨轉(zhuǎn)彎半徑自動調(diào)整轉(zhuǎn)速的作用；

當(dāng)進(jìn)入泥濘路面時，它與行星齒輪差速器的效果相反，當(dāng)一邊車輪在泥中，另一車輪在堅實路面上，本發(fā)明可直接驅(qū)動阻力大的車輪，而行星齒輪差速器是做不到的，它只能使在泥濘中的車輪打滑而停止行走。

本發(fā)明可以直接產(chǎn)生雙輪驅(qū)動力，提供了啟動、勻速、減速、制動和差速控制。速度控制器將根據(jù)左右車輪速度將直流逆變成三相交流電驅(qū)動三相同步電機旋轉(zhuǎn)，控制三相同步電動機的轉(zhuǎn)速，即可控制電動汽車的速度和驅(qū)動力，因此在針對通用型電動汽車而言只采用開環(huán)控制即可。

本發(fā)明重量輕、體積小，控制過程簡單、可靠，啟動時可產(chǎn)生低速大轉(zhuǎn)矩，高速時可輸出高速低轉(zhuǎn)矩，制動時可提供較強的制動力矩。

本發(fā)明核心技術(shù)就是自適應(yīng)差速控制，它在不采用機械式差速器和電子差速控制技術(shù)的前提下即可實現(xiàn)性能極高的差速控制，為電動汽車差速控制提供了極為簡單而又可靠的一種新方法。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，本發(fā)明的再一實施例，左變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子1與右變速變矩裝置的外轉(zhuǎn)子上都均布有三相繞組，左變速變矩裝置與右變速變矩裝置均為內(nèi)外轉(zhuǎn)子組成的三相永磁同步發(fā)電機結(jié)構(gòu)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。