專利名稱：變速裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種汽車技術，特別是涉及一種變速裝置。背景技術：
混合動力電動汽車中配備有兩個動力源，分別是傳統(tǒng)發(fā)動機和動力蓄電池。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，因為其能量的傳遞路線較多，但由于要求動力的分離和混合，使得結構趨于復雜。目前，一般混合動力電動汽車采用機械齒輪如行星齒輪與兩臺電機組成變速傳輸系統(tǒng)。然而，由于行星齒輪依靠金屬齒的嚙合來實現(xiàn)轉矩的傳遞，這種黏著機構無可避免的會帶來很多問題，比如摩擦損耗、機械噪聲與振動、需要定期維護和潤滑等。

發(fā)明內容鑒于上述狀況，有必要提供一種摩擦損耗、機械噪聲與振動較小的變速裝置。一種變速裝置，包括第一永磁電機，所述第一永磁電機包括第一定子及圍繞所述第一定子設置的第一轉子；套設于所述第一永磁電機上的同軸磁齒輪，所述同軸磁齒輪包括齒輪內轉子、圍繞所述齒輪內轉子設置的調磁環(huán)及圍繞所述調磁環(huán)設置的齒輪外轉子； 以及套設于所述同軸磁齒輪上的第二永磁電機，所述第二永磁電機包括第二轉子及圍繞所述第二轉子設置的第二定子，所述第一轉子與所述齒輪內轉子固定連接組成內轉子，所述內轉子的兩側均貼有數(shù)目為Pl的永磁體磁極對；所述調磁環(huán)連接輸入軸；所述第二轉子與所述齒輪外轉子固定連接組成外轉子，所述外轉子的兩側均貼有數(shù)目為P2的永磁體磁極對，所述第二轉子連接輸出軸；其中，所述第一永磁電機、同軸磁齒輪、第二永磁電機構成同軸拓撲結構集合的同心式結構，從內向外，依次為第一定子、內轉子、調磁環(huán)、外轉子及第二定子。進一步地，所述第一定子與所述齒輪內轉子之間設有第一隔離罩。進一步地，所述第二轉子與所述齒輪外轉子之間設有第二隔離罩。進一步地，所述調磁環(huán)由數(shù)目為N的調磁鐵心塊與數(shù)目為N的非導磁材料間隔拼接而成。進一步地，所述內轉子的永磁體磁極對的對數(shù)Pl與所述外轉子的永磁體磁極對的對數(shù)P2及所述調磁環(huán)的調磁鐵心塊的數(shù)目N滿足關系N = P1+P2。進一步地，所述永磁體磁極對的排列方式為Halbach陣列排布。進一步地，所述第一定子與所述內轉子、所述內轉子與所述調磁環(huán)、所述調磁環(huán)與所述外轉子及所述外轉子與所述第二定子均由氣體間隙隔開。進一步地，所述第一永磁電機與所述第二永磁電機可處于發(fā)電機狀態(tài)或電動機狀態(tài)。上述變速裝置由第一永磁電機、同軸磁齒輪、第二永磁電機采用同軸拓撲結構集合而成，依靠非均勻磁路的磁場調制效應來實現(xiàn)諧波傳動與調速。由于同軸磁性齒輪利用永磁體的相互作用來實現(xiàn)無接觸的變速傳動，因而，在應用于混合動力和電動力兩種模式下的汽車時，能克服上述機械齒輪會帶來摩擦損耗、機械噪聲與振動以及需要定期維護和潤滑的種種弊端。

圖1為一實施例中變速裝置的橫向截面示意圖；圖2為圖1所示變速裝置的側視剖面圖。
具體實施方式為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內容的理解更加透徹全面。需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術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語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。請參閱圖1，變速裝置100包括第一永磁電機I、同軸磁齒輪III及第二永磁電機 II。請參閱圖1及圖2，第一永磁電機I包括第一定子8及第一轉子7。第一轉子7圍繞第一定子8設置。同軸磁齒輪III包括齒輪內轉子6、調磁環(huán)9及齒輪外轉子5。調磁環(huán)9由數(shù)目為 N的調磁鐵心塊與數(shù)目為N的非導磁材料間隔拼接而成。調磁環(huán)9圍繞齒輪內轉子6設置， 且調磁環(huán)9連接有輸入軸10。齒輪外轉子5圍繞調磁環(huán)9設置。齒輪內轉子6套設于第一永磁電機I上，且齒輪內轉子6與第一轉子7固定連接組成內轉子3，內轉子3轉速可通過調節(jié)第一轉子7的轉速進行調整。內轉子3的兩側均貼有數(shù)目為Pl的永磁體磁極對(圖未標)，永磁體磁極對采取Halbach陣列方式排布。在第一定子8與所述齒輪內轉子6之間還設有第一隔離罩15。第二永磁電機II包括第二轉子2及第二定子1。第二定子1圍繞第二轉子2設置。第二轉子2套設于同軸磁齒輪III上，且第二轉子2與齒輪外轉子5固定連接組成外轉子4，第二轉子4與輸出軸13相連接。外轉子4的兩側均貼有數(shù)目為P2的永磁體磁極對 (圖未標)，永磁體磁極對采取Halbach陣列方式排布。在第二轉子2與所齒輪外轉子5之間還設有第二隔離罩14。內轉子3的永磁體磁極對的對數(shù)Pl與外轉子4的永磁體磁極對的對數(shù)P2及調磁環(huán)9鐵心塊的數(shù)目N滿足關系N = P1+P2。在本實施例中，Pl = 5、P2 = 13、N = 18?？梢岳斫猓琍1、P2及N的值只需滿足關系N = P1+P2即可。變速裝置100即由第一永磁電機I、同軸磁齒輪III、第二永磁電機II采用同軸拓撲結構集合組成的同心式結構，從內向外，依次為第一定子1、內轉子3、調磁環(huán)9、外轉子4 及第二定子8。去且在第一定子8與內轉子3、內轉子3與調磁環(huán)9、調磁環(huán)9與外轉子4及外轉子4與第二定子1均由氣體間隙隔開。將變速裝置100應用于混合動力汽車時，發(fā)動機軸通過輸入軸10連接到調磁環(huán)9， 第二永磁電機II的轉軸通過輸出軸13連接到汽車的主動力軸。第一永磁電機I與第二永磁電機II均與汽車的儲能系統(tǒng)，譬如蓄電池儲能系統(tǒng)連接。當汽車僅使用電能驅動時，調磁環(huán)9固定，內轉子3和外轉子4的旋轉角速度分別為ω” ω2，其中，角速度均為矢量。它們滿足以下的關系Q1 = - (P2ZP1) ω 2 = -Gr ω 2其中&為傳動比，負號表示運動方向相反。此時，外轉子4的角速度ω2即為輸出軸13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)和第一永磁電機I與第二永磁電機II之間的能量交換，從而控制第一永磁電機I與第二永磁電機II處于發(fā)電機狀態(tài)或電動機狀態(tài)。最后，通過控制第一永磁電機I的角速度O1，使第二永磁電機II的角速度ω2處于特定值，從而達到變速的目的。當汽車使用混合動力時，外轉子4、內轉子3和調磁環(huán)9都處于運動狀態(tài)，其旋轉角速度分別為ω” ω2，ω3，它們滿足以下的關系ω j+Gr ω 2_ (1+Gr) ω3 = O外轉子4、內轉子3和調磁環(huán)9的電磁轉矩分別為T1,Τ2，Τ3，不考慮功率損耗，它們滿足以下關系T1 ω j+T2 ω 2+Τ3 ω3 = OΙ\+Τ2+Τ3 = 0此時，外轉子4的角速度ω2即為輸出軸13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)和第一永磁電機I與第二永磁電機II之間的能量交換，從而控制第一永磁電機I與第二永磁電機II處于發(fā)電機狀態(tài)或電動機狀態(tài)。通過控制第二永磁電機II及第一永磁電機I的角速度，便可得到外轉子4及輸出軸13的特定轉速，從而達到無級變速的目的。變速裝置100由第一永磁電機I、同軸磁齒輪III、第二永磁電機II采用同軸拓撲結構集合而成，依靠非均勻磁路的磁場調制效應來實現(xiàn)諧波傳動與調速。由于同軸磁性齒輪III利用永磁體的相互作用來實現(xiàn)無接觸的變速傳動，因而能克服機械齒輪會帶來摩擦損耗、機械噪聲與振動以及需要定期維護和潤滑的種種弊端。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種變速裝置，包括第一永磁電機，所述第一永磁電機包括第一定子及圍繞所述第一定子設置的第一轉子；套設于所述第一永磁電機上的同軸磁齒輪，所述同軸磁齒輪包括齒輪內轉子、圍繞所述齒輪內轉子設置的調磁環(huán)及圍繞所述調磁環(huán)設置的齒輪外轉子；以及套設于所述同軸磁齒輪上的第二永磁電機，所述第二永磁電機包括第二轉子及圍繞所述第二轉子設置的第二定子，其特征在于所述第一轉子與所述齒輪內轉子固定連接組成內轉子，所述內轉子的兩側均貼有數(shù)目為Pl的永磁體磁極對；所述調磁環(huán)連接輸入軸；所述第二轉子與所述齒輪外轉子固定連接組成外轉子，所述外轉子的兩側均貼有數(shù)目為P2的永磁體磁極對，所述第二轉子連接輸出軸；其中，所述第一永磁電機、同軸磁齒輪、第二永磁電機構成同軸拓撲結構集合的同心式結構，從內向外，依次為第一定子、內轉子、調磁環(huán)、外轉子及第二定子。
2.如權利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述第一定子與所述齒輪內轉子之間設有第一隔離罩。
3.如權利要求2所述的變速裝置，其特征在于，所述第二轉子與所述齒輪外轉子之間設有第二隔離罩。
4.如權利要求3所述的變速裝置，其特征在于，所述調磁環(huán)由數(shù)目為N的調磁鐵心塊與數(shù)目為N的非導磁材料間隔拼接而成。
5.如權利要求4所述的變速裝置，其特征在于，所述內轉子的永磁體磁極對的對數(shù)Pl 與所述外轉子的永磁體磁極對的對數(shù)P2及所述調磁環(huán)的調磁鐵心塊的數(shù)目N滿足關系N =P1+P2。
6.如權利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述永磁體磁極對的排列方式為 Halbach陣列排布。
7.如權利要求1所述的變速裝置，其特征在于，所述第一定子與所述內轉子、所述內轉子與所述調磁環(huán)、所述調磁環(huán)與所述外轉子及所述外轉子與所述第二定子均由氣體間隙隔開。
8.如權利要求1所述的，其特征在于，所述第一永磁電機與所述第二永磁電機可處于發(fā)電機狀態(tài)或電動機狀態(tài)。
全文摘要
一種變速裝置包括第一永磁電機、同軸磁齒輪及第二永磁電機。其中，第一永磁電機、同軸磁齒輪、第二永磁電機構成同軸拓撲結構集合的同心式結構。上述變速裝置依靠非均勻磁路的磁場調制效應來實現(xiàn)諧波傳動與調速。由于同軸磁性齒輪利用永磁體的相互作用來實現(xiàn)無接觸的變速傳動，因而，在應用于混合動力和電動力兩種模式下的汽車時，能克服上述機械齒輪會帶來摩擦損耗、機械噪聲與振動以及需要定期維護和潤滑的種種弊端。
文檔編號H02K51/00GK102355120SQ20111031623
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權日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:中國科學院深圳先進技術研究院