本發(fā)明涉及一種超級(jí)多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)。

技術(shù)背景

汽車技術(shù)最難的是汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，都說中國(guó)人的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是追不上國(guó)外，現(xiàn)在電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展給我國(guó)在汽車發(fā)展上有超車的機(jī)會(huì)，超越關(guān)鍵在發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的好壞決定了汽車的性能問題。一般電機(jī)的高效率工作區(qū)都比較窄，很多能量沒有最大化利用，電機(jī)與超發(fā)變速器結(jié)合就可以解決此問題，就是通過齒輪速比反復(fù)利用電機(jī)的高效工作區(qū)。電機(jī)在高效區(qū)才能發(fā)揮最大效能。

現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)：

1、汽/柴油車，技術(shù)成熟，高速還有力，但低速費(fèi)油，發(fā)動(dòng)機(jī)制造復(fù)雜，噪聲和震動(dòng)都大，也不符合新能源發(fā)展要求；

2、目前純電動(dòng)車，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)大多是大功率單電機(jī)，或多電機(jī)并聯(lián)技術(shù)，節(jié)能消耗高，做復(fù)雜點(diǎn)的車價(jià)格太貴，中檔車的續(xù)航太少，低檔車速度慢；單電機(jī)特性是低速有力，高速就沒力，馬達(dá)和電機(jī)都太重，這樣都達(dá)不到普及要求；

3、混合動(dòng)力，低速有電，高速有油，比較好的組合，但是換檔還是有頓挫感，一車兩套控制系統(tǒng)，成本太高，過度方案，也難大量普及。

本發(fā)明開發(fā)目標(biāo)

深圳市萬維博新能源技術(shù)有限公司成立2016年，公司組建人員前身是從事機(jī)器人和自動(dòng)化機(jī)械開發(fā)，我公司把機(jī)器人控制技術(shù)應(yīng)用到汽車上，在長(zhǎng)達(dá)2年時(shí)間里設(shè)計(jì)出可應(yīng)用到無級(jí)變速結(jié)構(gòu)，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)的陸續(xù)投入后發(fā)現(xiàn)新結(jié)構(gòu)不但實(shí)現(xiàn)無級(jí)變檔的功能，還有大幅節(jié)能的功能并提升功率的效果，應(yīng)用到新能源汽車上解決目前汽車行業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)的眾多瓶頸問題；新公司成立之初就立志把中國(guó)的電動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)提升到新高度，目標(biāo)是在新能源汽車技術(shù)上突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，為中國(guó)的新能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

針對(duì)上述問題：本發(fā)明技術(shù)就是解決了電動(dòng)車整車重量減重難題；新能源汽車首要解決能耗及自身重量問題，單組電機(jī)改多組電機(jī)后電池必定可以減重；

本發(fā)明發(fā)揮小功率電機(jī)的節(jié)能能優(yōu)勢(shì)；小功率可大批量制造，通用性好，制造成本低，慣量小，能效更高；

本發(fā)明技術(shù)是改善上述問題的關(guān)鍵配置；汽車發(fā)展將向智能化，網(wǎng)絡(luò)化，全電控精確控制發(fā)展，技術(shù)發(fā)展必須滿足操控線性加速體驗(yàn)，加速度，及爬坡性能，兼顧節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性的要求，為配合這些技術(shù)的升級(jí)應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種制造成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，節(jié)能的一種多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種超級(jí)多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：包括底座、上蓋板、外護(hù)罩，底座與上蓋板分別安裝在外護(hù)罩的兩端三者形成容置腔，上蓋板上設(shè)置有作為輸出端的輸出軸，容置腔內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)該輸出軸的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以及不少于一個(gè)的旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，底座的下方設(shè)置有用于安裝電機(jī)的電機(jī)座，電機(jī)座包括驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主電機(jī)、驅(qū)動(dòng)旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的旁系電機(jī)；所述主電機(jī)、旁系電機(jī)包括采用高效的空心杯節(jié)能馬達(dá)或高效節(jié)能的開關(guān)磁組電機(jī)或永磁非晶同步電機(jī)其中一種；

容置腔內(nèi)安裝有同軸設(shè)置的下行星架、固定有上述輸出軸的上行星架、齒圈法蘭、第一太陽輪，第一太陽輪帶有設(shè)置在底座內(nèi)腔的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，第一太陽輪設(shè)置在下行星架的下端處，且下行星架的下邊端固定有與第一太陽輪相互嚙合的第一太陽輪齒圈，第一太陽輪齒圈外圈面上設(shè)置有與其相互嚙合的帶有外齒圈的下內(nèi)齒圈，該下外齒圈安裝在齒圈法蘭與下行星架之間，底座上還設(shè)置有與外齒圈相互嚙合的第一電機(jī)軸，第一電機(jī)軸設(shè)置在底座與上蓋板之間的容置腔中，第一太陽輪、第一太陽輪齒圈、下外齒圈、第一電機(jī)軸依次嚙合形成下旁系行星傳動(dòng)系統(tǒng)，所述的下行星架的上端部安裝有位于上行星架下端的第二太陽輪，上行星架邊端固定有與第二太陽輪相互嚙合的第二太陽輪齒圈，第二太陽輪齒圈外端設(shè)置有與其相互嚙合的帶有外齒圈的上內(nèi)齒圈，底座上還設(shè)置有與外齒圈相互嚙合的第二電機(jī)軸，上內(nèi)齒圈上端安裝有齒圈法蘭，外齒圈法蘭中端處安裝有軸承，該軸承與與輸出軸固定連接，蓋板上設(shè)置有輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，外齒圈法蘭套的下端面套于輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸承上，第二太陽輪、第二太陽輪齒圈、上外齒圈、第二電機(jī)軸依次嚙合形成上旁系行星傳動(dòng)系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，上內(nèi)齒圈與下內(nèi)齒圈之間安裝有同心不同大小的軸承，該軸承位于設(shè)置在上內(nèi)齒圈與下內(nèi)齒圈之間的齒圈法蘭的內(nèi)端。

進(jìn)一步地，該旁系電機(jī)設(shè)有不少于一個(gè)，每個(gè)旁系電機(jī)均對(duì)應(yīng)增設(shè)置有一個(gè)旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，輸出軸與上行星架一體加工成型。

進(jìn)一步地，所述的上行星架和下行星架兩者的下端上均加工有一體成型的上行星架固定桿、下行星架固定桿，上行星架固定桿、下行星架固定桿上分別套有第一太陽輪齒圈、第二太陽輪齒圈。

進(jìn)一步地，上外齒圈與下外齒圈之間、下外齒與底座之間均安裝有齒圈法蘭。

本發(fā)明公開的一種多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)，具有以下有益效果：一般單電機(jī)的高效率工作區(qū)都比較窄，直徑大慣量就大，啟動(dòng)和停止浪費(fèi)很多，很多能量沒有最大化利用，多電機(jī)變速箱就可以解決此問題；把兩個(gè)或更多節(jié)能小電機(jī)集成到一個(gè)變速箱，利用每個(gè)電機(jī)最高效的速度段，通過齒輪速比反復(fù)利用多電機(jī)的高效工作區(qū)，發(fā)揮電機(jī)能效比最佳的特性，實(shí)現(xiàn)能量的最大化利用，最后通過先進(jìn)的智能軟件可任意控制啟停一組電機(jī)或幾個(gè)電機(jī)，分需控制實(shí)現(xiàn)高效利用節(jié)能目的，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的。

本技術(shù)特點(diǎn)是使用起來線性平順加速，沒有換擋頓挫，超級(jí)節(jié)能環(huán)保，特別適應(yīng)于智能新能源汽車 ；電機(jī)安裝設(shè)計(jì)方式為并排安裝，還可根據(jù)汽車安裝尺寸變化組合成三角，螺旋，同心對(duì)置等形式安裝；根據(jù)車型需要設(shè)計(jì)組合2電機(jī)，3電機(jī)，4電機(jī)，5電機(jī)或更多電機(jī)；2臺(tái)電機(jī)有3種啟停組合，3臺(tái)電機(jī)有9種啟停組合 ， 4臺(tái)電機(jī)有16種啟停組合，5臺(tái)電機(jī)有25種啟停組合；配控制軟件實(shí)現(xiàn)順時(shí)針逐個(gè)控制，反時(shí)針逐個(gè)控制，中間向兩段或兩段向中間等順序逐個(gè)控制， 根據(jù)控制不同特性編碼使用就可以實(shí)現(xiàn)賽車模式，經(jīng)濟(jì)模式，舒適模式，智能模式等切換。

本發(fā)明演變組合

1、高效節(jié)能空心杯電機(jī)+串聯(lián)耦合無級(jí)變速箱 +控制卡及驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)+電控軟件=多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)，直流驅(qū)動(dòng)，主要考慮輕載，舒適性，對(duì)體積和重量要求高，應(yīng)用2.5噸以下的高性能小轎車，SUV，MPV等；

2、高效節(jié)能開關(guān)磁組電機(jī)+串聯(lián)耦合無級(jí)變速箱 +控制卡及驅(qū)動(dòng)+電控軟件=多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)，交流驅(qū)動(dòng)，主要考慮力大，載重多，爬坡更強(qiáng)，應(yīng)用2.5噸以上的小貨車，大貨車，長(zhǎng)掛車，客車及軍用裝甲車等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的全爆炸示意圖。

圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2去掉外護(hù)罩的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接坐示意圖。

圖5是齒圈法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

實(shí)施例：

如圖1至5所示，本發(fā)明提供的一種多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)，包括底座1、上蓋板11、外護(hù)罩10，底座1與上蓋板11分別安裝在外護(hù)罩10的兩端三者形成容置腔，上蓋板11上設(shè)置有作為輸出端的輸出軸2，容置腔內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)該輸出軸的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)以及不少于兩個(gè)的旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；

主軸轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)包括同軸設(shè)置的下行星架13、固定有上述輸出軸的上行星架14、位于下行星架下方的第一太陽輪3、以及安裝在下行星架上端處的第二太陽輪4，第一太陽輪3下端設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置在底座1內(nèi)腔中，所述的旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括上旁系行星系統(tǒng)和下旁系行星系統(tǒng)，下旁系行星系統(tǒng)包括安裝在下行星架的下邊端處與第一太陽輪相互嚙合的第一太陽輪齒圈41、與第一太陽輪齒圈41外圈相互嚙合的下內(nèi)齒圈5、以及與下內(nèi)齒圈5相互嚙合的第一電機(jī)軸7，第一電機(jī)軸7上設(shè)置有安裝在上蓋板的第一軸承71、第一齒輪72，下內(nèi)齒圈5外表端還安裝有與第一齒輪72相嚙合的外齒51，該下外齒圈5安裝在齒圈法蘭12與下行星架13之間，第一電機(jī)軸7固定在底座上。上旁系行星系統(tǒng)包括安裝在上行星架14邊端與第二太陽輪相互嚙合的第二太陽輪齒圈、與第二太陽輪齒圈相互嚙合的帶有外齒圈61的上內(nèi)齒圈6、以及與外齒圈61相互嚙合的第二電機(jī)軸8，第二電機(jī)軸8包括安裝在上蓋板處的第二軸承82、與上內(nèi)齒圈6相嚙合的第二齒輪81，第二電機(jī)軸安裝在底座上。上內(nèi)齒圈與下內(nèi)齒圈之間安裝有齒圈法蘭，圖5上名稱叫齒圈法蘭座12，上外齒圈與下外齒圈之間、下外齒與底座之間均安裝有外齒圈法蘭，這個(gè)是關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)之一，其中上行星架與上蓋板之間齒圈法蘭12的通過它把上內(nèi)齒圈6、下外齒圈5固定在同心圓上，可以把太陽輪和外齒圈把力和速度加到行星架上；每個(gè)座配內(nèi)外一個(gè)軸承120，每?jī)蓚€(gè)電機(jī)就有一對(duì)外齒圈法蘭座。外齒圈法蘭120外直徑套在爆輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸承9上面，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸承9再套在上蓋板11內(nèi)。

圖4上名稱:外齒圈法蘭座，這個(gè)是關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)之一，通過他把外齒圈固定在同心圓上，可以把太陽輪和外齒圈把力和速度加到行星架上；每個(gè)座配內(nèi)外一個(gè)軸承345，每?jī)蓚€(gè)電機(jī)就有一對(duì)外齒圈法。

為了加強(qiáng)牢固性和實(shí)用性，下行星架與底座之間、上行星架與上蓋板之間均安裝有法蘭。進(jìn)一步地，所述的上行星架14和下行星架13兩者的下端上均加工有一體成型的上行星架固定桿140、下行星架固定桿130，上行星架固定桿140、下行星架130固定桿上分別套有第一太陽輪齒圈41、第二太陽輪齒圈。

底座的下方設(shè)置有用于安裝電機(jī)的電機(jī)座，電機(jī)座包括驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的主電機(jī)、驅(qū)動(dòng)旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的旁系電機(jī)，該旁系電機(jī)設(shè)有不少于一個(gè)，每個(gè)旁系電機(jī)均對(duì)應(yīng)設(shè)置有一個(gè)旁系行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為了提供準(zhǔn)確率，輸出軸與上行星架一體加工成型。

進(jìn)一步地，上內(nèi)齒圈與下內(nèi)齒圈之間安裝有同心不同大小軸承，該同心軸承位于設(shè)置在上內(nèi)齒圈與下內(nèi)齒圈之間的法蘭的內(nèi)端。

本發(fā)明選型電機(jī)技術(shù)說明

對(duì)于本發(fā)明設(shè)計(jì)的多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)作進(jìn)一步的說明：選用空心杯馬達(dá)的優(yōu)勢(shì)：一是高效節(jié)能。電機(jī)功率因數(shù)高，無鐵損、無磁阻尼，效率得到較大的提高：

1、空心杯馬達(dá)低壓可啟動(dòng)： 小空心杯馬達(dá)1V 就啟動(dòng)，3-5V工作電壓電流達(dá)到0.5mA；

2、耐高低溫：在零下40度的低溫情況下都可正常工作；

3、能量轉(zhuǎn)換效率很高：其最大效率一般在80%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到95%以上（鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在50-80%）此項(xiàng)參數(shù)同等鐵芯電機(jī)比就可節(jié)能10%—30%；

4、控制靈敏：起動(dòng)、制動(dòng)迅速，響應(yīng)極快，機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)（鐵芯電動(dòng)機(jī)一般在100毫秒以上）方便地對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈敏的調(diào)節(jié)；

5、拖動(dòng)運(yùn)行穩(wěn)定，十分可靠，轉(zhuǎn)速的波動(dòng)很小，作為微型電動(dòng)機(jī)其轉(zhuǎn)速波動(dòng)能夠輕易的控制在2%以內(nèi)；

6、體積小，空心杯電動(dòng)機(jī)的能量密度大幅度進(jìn)步，與同等功率的鐵芯電動(dòng)機(jī)相比，無鐵芯，其重量、體積減輕一半?？晒?jié)約80%的鋼材，100%的硅鋼片，50%的銅材；

7、提高能源效率，在以蓄電池供電的應(yīng)用中，空心杯電機(jī)設(shè)計(jì)還可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命近一倍；

8、兩款選型電機(jī)參數(shù)對(duì)比：

A、高效空心電機(jī)，10KW ，6000轉(zhuǎn)/分鐘，額定扭力 16.99N·m輸出，直徑110MM，長(zhǎng)220MM，體積重量10 KG，3電機(jī)串聯(lián)起來總成后總重量同現(xiàn)有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)重量持平；

B、高效開關(guān)磁組電機(jī)，10KW ，6000轉(zhuǎn)/分鐘，額定扭力31N·m，體積直徑220MM，長(zhǎng)331MM，體積重量40KG；

9、但空心杯馬達(dá)有缺陷，就是很難做更大的功率規(guī)格，一般在10到110毫米的外直徑，功率不夠大，中低速?zèng)]有優(yōu)勢(shì)，目前只用在無人機(jī)和醫(yī)療設(shè)備上，太小無法應(yīng)用于汽車等大型動(dòng)力裝備上。

本無級(jí)變速箱技術(shù)解決了高性能小電機(jī)應(yīng)用到汽車動(dòng)力的問題，把空心杯電機(jī)具有高效、低噪、靈敏性好、壽命長(zhǎng)，體積小等優(yōu)點(diǎn)，配裝行星結(jié)構(gòu)串聯(lián)箱耦合在一起，實(shí)現(xiàn)真正意義的多電機(jī)串聯(lián)無級(jí)變速發(fā)動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明節(jié)能條件：

1、空心馬達(dá)的性能數(shù)據(jù)已知可比鐵芯電機(jī)節(jié)約10%—30%能量；

2、如配3電機(jī)耦合無級(jí)變速箱技術(shù)，利用多電機(jī)區(qū)間速度最高效部分，去掉能效不高的速度段，再可以節(jié)約15%—20%能量；

3、電機(jī)分路況，分順序，分功率，分狀態(tài)啟停使用再省10%左右能量；

4、如果還要算上發(fā)動(dòng)機(jī)及電池組縮小后體積和重量的減少，再省2%左右能量；

5、先進(jìn)軟件的大數(shù)據(jù)運(yùn)算，把車外部情況和車內(nèi)情況一起運(yùn)算控制還有再省5%的左右能量。

綜合這幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)如結(jié)合國(guó)內(nèi)的先進(jìn)電子制造技術(shù)配套，會(huì)實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造汽車技術(shù)在全球的優(yōu)勢(shì)，會(huì)為社會(huì)創(chuàng)造巨大效益和廣泛的影響力。

雖然本發(fā)明已通過參考優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，可以不限于本實(shí)施例的描述，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作出形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。