本發(fā)明涉及混合動力變速器設(shè)備，并且更具體地涉及采用電機(jī)的功率分流混合動力變速器。

背景技術(shù)：

電機(jī)例如馬達(dá)/發(fā)電機(jī)可在混合動力推進(jìn)系統(tǒng)中與內(nèi)燃發(fā)動機(jī)一起使用。一種該推進(jìn)系統(tǒng)包括功率分流混合動力變速器，其中來自發(fā)動機(jī)的軸功率與往返電機(jī)流動的軸功率結(jié)合從而以旋轉(zhuǎn)速度向輸出構(gòu)件提供動力，該旋轉(zhuǎn)速度獨(dú)立于發(fā)動機(jī)軸的速度。為使來自高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)的功率與來自高扭矩較低速的機(jī)械部件諸如發(fā)動機(jī)的功率結(jié)合，可將機(jī)械行星齒輪裝置聯(lián)接到電機(jī)。機(jī)械行星齒輪裝置可具有以下缺點(diǎn)，諸如例如噪聲、對來自發(fā)動機(jī)的振動敏感和需要潤滑與維護(hù)。

已知一些形式的磁性齒輪裝置，并且與機(jī)械齒輪裝置相比，磁性齒輪裝置的概念可提供益處，這主要是由于輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間無物理接觸。也已知的與電機(jī)結(jié)合的磁性行星齒輪裝置具有的優(yōu)點(diǎn)在于磁性行星齒輪裝置的三個部件中的一個部件可以為由電機(jī)定子產(chǎn)生的磁場，而其他兩個部件可以為電機(jī)的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子。磁性齒輪裝置由于其與機(jī)械齒輪裝置相比的有限扭矩密度已經(jīng)受到有限關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

描述了一種用于在輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間傳遞機(jī)械功率的變速器，并且該變速器包括第一同步電機(jī)和第二同步電機(jī)，第一同步電機(jī)包括第一定子、第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子和第一近端轉(zhuǎn)子，第二同步電機(jī)包括第二定子、第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子和第二近端轉(zhuǎn)子。輸入構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子和第二 近端轉(zhuǎn)子，輸出構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子和第一近端轉(zhuǎn)子。在第一定子未施加扭矩的情況下，機(jī)械功率可在輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件之間進(jìn)行傳遞。

當(dāng)結(jié)合附圖時，從用于執(zhí)行本教導(dǎo)的最佳模式和其他實(shí)施例中的一些的以下詳細(xì)描述中，如所附權(quán)利要求所限定的本教導(dǎo)的以上特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。

附圖說明

現(xiàn)在將以示例的方式參照附圖描述一個或多個實(shí)施例，其中：

圖1-1示意性說明根據(jù)本發(fā)明的包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的動力系系統(tǒng)的實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)聯(lián)接到變速器以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件，其中變速器為包括第一多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)和第二多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)的全磁單模復(fù)合式功率分流混合動力變速器；

圖1-2示意性示出參照圖1-1描述的全磁單模復(fù)合式功率分流混合動力變速器的杠桿圖；

圖2-1示意性說明根據(jù)本發(fā)明的包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的動力系系統(tǒng)的實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)聯(lián)接到變速器以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件，其中變速器為包括多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)、單轉(zhuǎn)子同步電機(jī)和行星齒輪組的混合的磁性和機(jī)械單模復(fù)合式功率分流混合動力變速器；

圖2-2示意性示出參照圖2-1描述的混合的磁性和機(jī)械單模復(fù)合式功率分流混合動力變速器的杠桿圖；

圖3-1示意性說明根據(jù)本發(fā)明的包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的動力系系統(tǒng)的實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)聯(lián)接到變速器以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件，其中變速器為包括多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)、單轉(zhuǎn)子同步電機(jī)、行星齒輪組和輸出齒輪裝置與離合器的混合的磁性和機(jī)械多模輸入及復(fù)合式功率分流混合動力變速器；

圖3-2示意性示出參照圖3-1描述的包括輸出齒輪裝置的混合磁體和機(jī)械的多模輸入及復(fù)合式功率分流混合動力變速器的杠桿圖；

圖4-1示意性說明根據(jù)本發(fā)明的包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的動力系系統(tǒng)的實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)聯(lián)接到變速器以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件，其中變速器為包括多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)、單轉(zhuǎn)子同步電機(jī)、行星齒輪組、輸入離合器以及輸出齒輪裝置和離合器的混合的磁性和機(jī)械多模輸入和輸出功率分流混合動力變速器；

圖4-2示意性示出參照圖4-1描述的包括輸入離合器以及輸出齒輪裝置和離合器的混合的磁體和機(jī)械多模輸入和輸出功率分流混合動力變速器的杠桿圖；

圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明的多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)的實(shí)施例的截面端視圖和相應(yīng)側(cè)視圖，該多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)包括同軸布置的定子、遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子和近端同步轉(zhuǎn)子；以及

圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明的多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)的實(shí)施例的多個截面端視圖和相應(yīng)側(cè)視圖，該多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)包括縱向布置的定子、近端同步轉(zhuǎn)子和遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子。

具體實(shí)施方式

參考附圖，其中貫穿若干附圖，相同數(shù)字指示相同或相應(yīng)的部件，圖1-1示意性說明了包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)16的傳動系系統(tǒng)10的第一實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)16經(jīng)由輸入構(gòu)件12聯(lián)接到包括第一電機(jī)20和第二電機(jī)30的變速器100，以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件14。當(dāng)在車輛上采用變速器100時，輸出構(gòu)件14可聯(lián)接到傳動系以提供推進(jìn)功率。

如本文所使用，術(shù)語“離合器”指的是任何可選擇性啟動的設(shè)備，用于在兩個可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間傳遞扭矩，并且可包括液壓啟動設(shè)備、機(jī)械板等。如本文所使用，術(shù)語“遠(yuǎn)端”和“近端”指的是對于多轉(zhuǎn)子電機(jī)而言轉(zhuǎn)子元件相對于定子的位置。

如本文所描述，變速器100為全磁單模復(fù)合式功率分流混合動力變速器100，并且第一電極20和第二電機(jī)30為多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。第一電機(jī)20為包括第一定子26、第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子22和第一近端同步轉(zhuǎn)子24的多轉(zhuǎn) 子同步電機(jī)，所有這些部件均采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第一逆變器23電氣連接到第一定子26，以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞，從而操作第一電機(jī)20。第二電機(jī)30為包括第二定子36、第二遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子32和第二近端同步轉(zhuǎn)子34的多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)，所有這些部件均采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第二逆變器33電氣連接到第二定子36以與其一起實(shí)現(xiàn)電力傳輸，從而操作第二電機(jī)30。優(yōu)選地，第一電極20和第二電機(jī)30同軸布置，盡管不需要此布置?？刹捎玫谝浑姍C(jī)20和第二電機(jī)30的任何合適的軸線布置。

輸入構(gòu)件12可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)20的第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子22和第二電機(jī)30的第二近端同步轉(zhuǎn)子34。第一電機(jī)20和第二電機(jī)30結(jié)合，在于第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子22可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第二電機(jī)30的第二近端同步轉(zhuǎn)子34，而第二電機(jī)30的第二遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子32可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)20的第一近端同步轉(zhuǎn)子24。第一近端同步轉(zhuǎn)子24和第二遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子32可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到變速器輸出構(gòu)件14。第一電機(jī)20和第二電機(jī)30因此結(jié)合并且復(fù)合聯(lián)接。

圖1-2示意性示出了包括第一電機(jī)20的變速器100的第一實(shí)施例的杠桿圖，第一電機(jī)20包括與第一定子26、第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子22和第一近端轉(zhuǎn)子24相關(guān)聯(lián)的三個節(jié)點(diǎn)。第二電機(jī)30包括與第二定子36、第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子32和第二近端轉(zhuǎn)子34相關(guān)聯(lián)的三個節(jié)點(diǎn)。如圖所示，表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子22的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到表示第二近端轉(zhuǎn)子34的節(jié)點(diǎn)，而表示第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子32的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到表示第一近端轉(zhuǎn)子24的節(jié)點(diǎn)，因而實(shí)現(xiàn)復(fù)合聯(lián)接。作用于變速器100的扭矩包括第一反扭矩Tma 25和第二反扭矩Tmb 35，第一反扭矩Tma 25為第一電機(jī)20在第一定子26處施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 35為第二電機(jī)30在第二定子36處施加的反扭矩。來自輸入構(gòu)件12的輸入扭矩Ti 13作用于表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子22的節(jié)點(diǎn)，而到輸出構(gòu)件14的輸出扭矩To 15作用于表示第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子32的節(jié)點(diǎn)。沿每個杠桿的三個節(jié)點(diǎn)中的每個處的速度可基于另外兩個節(jié)點(diǎn)沿該杠桿的速度進(jìn)行計算，這表示在由多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)中的每個的定子、近端同步轉(zhuǎn)子和遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場中的磁性齒輪裝置作用。此外，可以推導(dǎo)出通過變速器100進(jìn)行的扭 矩傳遞的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通過變速器100傳遞的扭矩和機(jī)械功率可包括來自發(fā)動機(jī)16、第一電機(jī)20和第二電機(jī)30的貢獻(xiàn)，以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件14。機(jī)械功率既可經(jīng)由第一電機(jī)20而無來自第二電機(jī)30的作用又可經(jīng)由第二電機(jī)30而無來自第一電機(jī)20的作用，通過變速器100從輸入構(gòu)件12傳遞到輸出構(gòu)件14。輸入扭矩Ti 13既可在第二反扭矩Tmb 35為零的情況下通過第一反扭矩Tma 25起作用，又可在第一反扭矩Tma 25為零的情況下通過第二反扭矩Tmb 35作用。由此，機(jī)械功率可在第一定子26未施加扭矩的情況下在輸入構(gòu)件12與輸出構(gòu)件14之間進(jìn)行傳遞。

此外，扭矩和機(jī)械功率可通過電機(jī)20和電機(jī)30兩者的共同作用進(jìn)行傳遞，其中第一電機(jī)20和第二電機(jī)30中的一個生成的電功率供應(yīng)由第一電機(jī)20和第二電機(jī)30中的另一個消耗的所有電功率。經(jīng)由兩個電機(jī)20和30的單獨(dú)作用和兩個電機(jī)20和30一起的共同作用通過變速器100將扭矩從輸入構(gòu)件12傳遞到輸出構(gòu)件的能力為復(fù)合式功率分流操作的特征。

圖2-1示意性示出了包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)216的動力系系統(tǒng)210的第二實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)216經(jīng)由輸入構(gòu)件212聯(lián)接到混合的磁性和機(jī)械單模復(fù)合式功率分流變速器200，變速器200包括第一電機(jī)220、第二電機(jī)230和行星齒輪組240，用于將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件214。當(dāng)在車輛上采用變速器200時，輸出構(gòu)件214可聯(lián)接到傳動系以提供推進(jìn)功率。變速器200為混合的磁體和機(jī)械單模復(fù)合式功率分流混合動力設(shè)備，其中第一電機(jī)220為多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)，而第二電機(jī)230為單轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。第一電機(jī)220包括第一定子226、第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子222和第一近端同步轉(zhuǎn)子224，所有這些部件均采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第一逆變器223電氣連接到第一定子226以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞，從而操作第一電機(jī)220。行星齒輪組240包括環(huán)形齒輪246、多個行星齒輪和托架244以及太陽齒輪242。第二電機(jī)230包括第二定子236和同步轉(zhuǎn)子232，它們采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第二逆變器233電氣連接到第二定子236以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞 從而操作第二電機(jī)230。優(yōu)選地，第一電機(jī)220和第二電機(jī)230以及行星齒輪組240同軸布置，盡管不需要此配置?？刹捎玫谝浑姍C(jī)220和第二電機(jī)230以及行星齒輪組240的任何合適的軸線布置。

輸入構(gòu)件212可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)220的第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子222和行星齒輪組240的托架244。第二電機(jī)230的同步轉(zhuǎn)子232可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到行星齒輪組240的太陽齒輪242。行星齒輪組240的環(huán)形齒輪246可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一近端同步轉(zhuǎn)子224，第一近端同步轉(zhuǎn)子224聯(lián)接到變速器輸出構(gòu)件214。第一電機(jī)220和行星齒輪組240因此復(fù)合聯(lián)接。

圖2-2示意性示出了包括第一電機(jī)220和行星齒輪組240的變速器200的第二實(shí)施例的杠桿圖，第一電機(jī)220包括與第一定子226、第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子222和第一近端轉(zhuǎn)子224相關(guān)聯(lián)的三個節(jié)點(diǎn)，行星齒輪組240包括太陽齒輪242、托架244和環(huán)形齒輪246。如圖所示，表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子222的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到表示托架244的節(jié)點(diǎn)，而表示第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子244的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到表示環(huán)形齒輪246的節(jié)點(diǎn)。第二電機(jī)230的轉(zhuǎn)子232聯(lián)接到表示太陽齒輪242的節(jié)點(diǎn)。作用于變速器200的扭矩包括：第一反扭矩Tma 225和第二反扭矩Tmb 235，第一反扭矩Tma 225為第一電機(jī)220在第一定子226處施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 235為第二電機(jī)230在太陽齒輪242處施加的扭矩。來自輸入構(gòu)件212的輸入扭矩Ti 213作用于表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子222的節(jié)點(diǎn)，而到輸出構(gòu)件214的輸出扭矩To 215作用于表示環(huán)形齒輪246的節(jié)點(diǎn)。在節(jié)點(diǎn)中的每個處的速度可基于在其他節(jié)點(diǎn)處的速度進(jìn)行計算。此外，可以推導(dǎo)出通過變速器100進(jìn)行的扭矩傳遞的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通過變速器200傳遞的扭矩和機(jī)械功率可包括來自發(fā)動機(jī)215、第一電機(jī)220和第二電機(jī)230的貢獻(xiàn)，以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件214。像在圖1-2中示意性示出的變速器100一樣，變速器200既可通過第一電機(jī)220的作用又可在無第一電機(jī)220的作用下將來自輸入構(gòu)件212的扭矩和機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件214。由此，在第一定子226未施加扭矩的情況下，機(jī)械功率可在輸入構(gòu)件212與輸出構(gòu)件214之間進(jìn)行傳遞。圖2-2 示意性示出的變速器200可通過第二電機(jī)230的作用將來自輸入構(gòu)件212的扭矩和機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件214，從而在行星齒輪組240的太陽齒輪242上提供第二反扭矩Tmb 235。

圖3-1示意性示出了包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)316的動力系系統(tǒng)310的第三實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)316經(jīng)由輸入構(gòu)件312聯(lián)接到混合的磁性和機(jī)械多模輸入及復(fù)合式分流變速器300，變速器300包括第一電機(jī)320、第二電機(jī)330和行星齒輪組340，用于將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件314。該實(shí)施例包括輸出齒輪箱350，輸出齒輪箱350可以將輸出構(gòu)件314可選擇地聯(lián)接到行星齒輪組340的不同構(gòu)件。當(dāng)在車輛上采用變速器300時，輸出構(gòu)件314可聯(lián)接到傳動系以提供推進(jìn)功率。變速器300為混合的磁性和機(jī)械多模輸入及復(fù)合式功率分流混合動力變速器300，其中第一電機(jī)320為多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)，而第二電機(jī)330為單轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。

第一電機(jī)320包括第一定子326、第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子322和第一近端同步轉(zhuǎn)子324，所有這些部件均采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第一逆變器323電氣連接到第一定子326以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞，從而操作第一電機(jī)320。行星齒輪組340包括環(huán)形齒輪346、多個行星齒輪和托架344以及太陽齒輪342。第二電機(jī)330為單轉(zhuǎn)子同步電機(jī)，其包括第二定子336和同步轉(zhuǎn)子332，它們采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第二逆變器333電氣連接到第二定子336以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞，從而操作第二電機(jī)330。優(yōu)選地，第一電機(jī)320和第二電機(jī)330以及行星齒輪組340同軸布置，盡管不需要此配置。可采用第一電機(jī)320和第二電機(jī)330以及行星齒輪組340的任何合適的軸線布置。輸出齒輪箱350包括第一齒輪系353和第二齒輪系355。通過啟動第一離合器352，第一齒輪系353將行星齒輪組340的太陽齒輪342和第二電機(jī)330的同步轉(zhuǎn)子332可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到輸出構(gòu)件314。通過啟動第二離合器354，第二齒輪系355將行星齒輪組340的環(huán)形齒輪346并且因此將第一電機(jī)320的第一近端同步轉(zhuǎn)子324可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到輸出構(gòu)件314。在一個實(shí)施例中，第一齒輪系353以減速傳動齒輪比將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件314，而第二齒輪系355以超速傳動齒輪比將機(jī)械功率傳 遞到輸出構(gòu)件314。另選地，第一齒輪系353和第二齒輪系355可以任何合適的齒輪比傳遞機(jī)械功率。

輸入構(gòu)件312可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)320的第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子322和行星齒輪組340的托架344。第二電機(jī)330的同步轉(zhuǎn)子332可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到行星齒輪組340的太陽齒輪342。第一近端同步轉(zhuǎn)子324可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到行星齒輪組340的環(huán)形齒輪346，第一近端同步轉(zhuǎn)子324聯(lián)接到變速器輸出構(gòu)件314。第一電機(jī)320和行星齒輪組340因此復(fù)合聯(lián)接。

圖3-2示意性示出了包括第一電機(jī)320的變速器100的第三實(shí)施例的杠桿圖。杠桿圖包括與第一定子326、第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子322和第一近端轉(zhuǎn)子324相關(guān)聯(lián)的三個節(jié)點(diǎn)以及行星齒輪組340，行星齒輪組340包括太陽齒輪342、托架344和環(huán)形齒輪346。如圖所示，表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子322的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到表示托架344的節(jié)點(diǎn)，而表示第二遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子324的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到表示環(huán)形齒輪346的節(jié)點(diǎn)。第二電機(jī)330的轉(zhuǎn)子332聯(lián)接到表示太陽齒輪342的節(jié)點(diǎn)。作用于變速器300的扭矩包括第一反扭矩Tma 325和第二反扭矩Tmb 335，第一反扭矩Tma 325為第一電機(jī)320在第一定子326處施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 335為第二電機(jī)330在太陽齒輪342處施加的扭矩。來自輸入構(gòu)件312的輸入扭矩Ti 313作用于表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子322的節(jié)點(diǎn)上。到輸出構(gòu)件314的輸出扭矩To 315可經(jīng)由啟動第二離合器354而通過表示環(huán)形齒輪346的節(jié)點(diǎn)起作用，或者經(jīng)由啟動第一離合器352而通過表示太陽齒輪342的節(jié)點(diǎn)起作用。應(yīng)當(dāng)理解，經(jīng)由啟動第二離合器354而通過表示環(huán)形齒輪346的節(jié)點(diǎn)起作用的到輸出構(gòu)件314的輸出扭矩To 315的量值可不同于經(jīng)由啟動第一離合器352而通過表示太陽齒輪342的節(jié)點(diǎn)起作用的到輸出構(gòu)件314的輸出扭矩To 315的量值。再次，在節(jié)點(diǎn)中的每個處的速度可基于在其他節(jié)點(diǎn)處的速度進(jìn)行計算。此外，可以推導(dǎo)出通過變速器100進(jìn)行的扭矩傳遞的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通過變速器300傳遞的扭矩和機(jī)械功率可包括來自發(fā)動機(jī)316、第一電機(jī)320和第二電機(jī)330的貢獻(xiàn)，以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件314。扭矩和機(jī)械功率可經(jīng)由啟動第一離合器352以輸入功率分流模式通過變速 器從輸入構(gòu)件傳遞312到輸出構(gòu)件314，并且可經(jīng)由啟動第二離合器354以復(fù)合功率分流模式通過變速器從輸入構(gòu)件傳遞312到輸出構(gòu)件314。在輸入功率分流模式下，扭矩和機(jī)械功率通過第一電機(jī)320的作用進(jìn)行傳遞；第二電機(jī)330的轉(zhuǎn)子332通過第一離合器352和第一齒輪系353被耦合用于隨著輸出構(gòu)件314旋轉(zhuǎn)，并且來自第二電機(jī)330的第二反扭矩Tmb 335可不使輸入扭矩Ti 313起反應(yīng)。在復(fù)式功率分流模式下，扭矩和機(jī)械功率可通過第一電機(jī)320的作用并且通過使用第二電機(jī)330而無第一電機(jī)320的作用進(jìn)行傳遞以在行星齒輪組340的太陽齒輪342上提供反扭矩Tmb 335，并且通過第一電機(jī)320和第二電機(jī)330與行星齒輪組340的共同作用進(jìn)行傳遞。由此，在第一定子326未施加扭矩的情況下，機(jī)械功率可在輸入構(gòu)件312與輸出構(gòu)件314之間進(jìn)行傳遞。

圖4-1示意性示出了包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)416的動力系系統(tǒng)410的第四實(shí)施例，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)416經(jīng)由輸入構(gòu)件412聯(lián)接到混合的磁性和機(jī)械多模輸入和輸出的功率分流變速器400，變速器400包括第一電機(jī)420和第二電機(jī)430，用于將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件414。該實(shí)施例包括如本文描述的輸入分流離合器布置460和輸出分流齒輪箱450。當(dāng)在車輛上采用變速器400時，輸出構(gòu)件414可聯(lián)接到傳動系以提供推進(jìn)功率。變速器400為混合的磁性和機(jī)械多模輸入和輸出的功率分流變速器400，其中第一電機(jī)420為多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)。

第一電機(jī)420包括第一定子426、第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子422和第一近端同步轉(zhuǎn)子424，所有這些部件均采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第一逆變器423電氣連接到第一定子426以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞，從而操作第一電機(jī)420。第二電機(jī)430包括第二定子436和同步轉(zhuǎn)子432，它們采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體內(nèi)。第二逆變器433電氣連接到第二定子436以與其一起實(shí)現(xiàn)電功率傳遞，從而操作第二電機(jī)430。優(yōu)選地，第一電機(jī)420和第二電機(jī)430同軸布置，盡管不需要此配置?？刹捎玫谝浑姍C(jī)420和第二電機(jī)430的任何合適的軸線配置。輸出齒輪箱450包括第一齒輪系453和第二齒輪系455。通過啟動第一離合器452，第一齒輪系453將第一電機(jī)420的第一遠(yuǎn) 端同步轉(zhuǎn)子422和輸入離合器布置460的一部分可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到輸出構(gòu)件414。通過啟動第二離合器454，第二齒輪系455將第一電機(jī)420的第一近端同步轉(zhuǎn)子424并且因此將輸入離合器裝置460的一部分和第二電機(jī)430的同步轉(zhuǎn)子432可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到輸出構(gòu)件414。輸入離合器布置460包括第三離合器462和第四離合器464。當(dāng)啟動時，第三離合器462將輸入構(gòu)件412可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第二電機(jī)430的同步轉(zhuǎn)子432和第一電機(jī)420的第一近端同步轉(zhuǎn)子424。當(dāng)啟動時，第四離合器464將輸入構(gòu)件412可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)420的第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子422和第一齒輪系453。在一個實(shí)施例中，第一齒輪系453以減速傳動齒輪比將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件414，而第二齒輪系455以超速傳動齒輪比將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件414。另選地，第一齒輪系453和第二齒輪系455可以任何合適的齒輪比傳遞機(jī)械功率。另選地，第一離合器452和第二離合器454可以直接傳動將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件414。

變速器400可以輸入功率分流模式、輸出功率分流模式以及固定比狀態(tài)進(jìn)行操作。在輸入功率分流模式中，輸入構(gòu)件412使用第四離合器464可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)420的第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子422，而輸出構(gòu)件414使用第二離合器454和第二齒輪系455與第一電機(jī)420的第一近端同步轉(zhuǎn)子424和第二電機(jī)430的同步轉(zhuǎn)子432連接。在輸出功率分流模式，輸入構(gòu)件412可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī)420的第一近端轉(zhuǎn)子424和第二電機(jī)430的轉(zhuǎn)子432，而輸出構(gòu)件414使用第一離合器452和第一齒輪系453與第一電機(jī)420的第一遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子422連接。在固定比狀態(tài)下，輸入構(gòu)件412通過第一離合器452和第四離合器464或者通過第二離合器454和第三離合器462聯(lián)接到與輸出構(gòu)件414連接的構(gòu)件。

圖4-2示意性示出了包括第一電機(jī)420和第二電機(jī)430的變速器400的第四實(shí)施例的杠桿圖。該杠桿圖包括與第一定子426、第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子422和第一近端轉(zhuǎn)子424相關(guān)聯(lián)的三個節(jié)點(diǎn)。如圖所示，經(jīng)由啟動第四離合器464，表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子422的節(jié)點(diǎn)選擇性地聯(lián)接到輸入構(gòu)件412，或者另選地，經(jīng)由啟動第三離合器462，表示第一近端轉(zhuǎn)子424的節(jié)點(diǎn)選擇性地聯(lián)接到輸入構(gòu)件412。表示第一近端轉(zhuǎn)子424的節(jié)點(diǎn)聯(lián)接到第二電機(jī)430 的轉(zhuǎn)子432，通過啟動第二離合器454，轉(zhuǎn)子432經(jīng)由第二齒輪系455選擇性地聯(lián)接到輸出構(gòu)件414。通過啟動第一離合器453，表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子422的節(jié)點(diǎn)經(jīng)由第一齒輪系453選擇性地聯(lián)接到輸出構(gòu)件414。

作用于變速器400的扭矩包括第一反扭矩Tma 425和第二反扭矩Tmb 435，第一反扭矩Tma 425為第一電機(jī)420在第一定子426處施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 435為第二電機(jī)430施加的扭矩。來自輸入構(gòu)件412的輸入扭矩Ti 413通過啟動第四離合器464而作用于表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子422的節(jié)點(diǎn)，或者通過啟動第三離合器462而作用于表示第一近端轉(zhuǎn)子424的節(jié)點(diǎn)。

到輸出構(gòu)件414的輸出扭矩To 415可經(jīng)由啟動第二離合器454而通過表示第一近端轉(zhuǎn)子424的節(jié)點(diǎn)起作用，或經(jīng)由啟動第一離合器452而通過表示第一遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)子422的節(jié)點(diǎn)而作用。應(yīng)當(dāng)理解，經(jīng)由啟動第二離合器454而通過表示環(huán)形齒輪446的節(jié)點(diǎn)起作用的到輸出構(gòu)件414的輸出扭矩To 415的量值可不同于經(jīng)由啟動第一離合器452而通過表示太陽齒輪442的節(jié)點(diǎn)起作用的到輸出部件414的輸出扭矩To 415的量值。再次，在節(jié)點(diǎn)中的每個處的速度可基于其他節(jié)點(diǎn)處的速度進(jìn)行計算。此外，可以推導(dǎo)出通過變速器100進(jìn)行的扭矩傳遞的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通過變速器400傳遞的機(jī)械功率可包括來自發(fā)動機(jī)415、第一電機(jī)420和第二電機(jī)430的貢獻(xiàn)以將機(jī)械功率傳遞到輸出構(gòu)件414。在輸入分流模式和輸出分流模式這兩者中，來自輸入構(gòu)件412的輸入扭矩Ti 413和機(jī)械功率通過第一電機(jī)420施加的反扭矩Tma 425傳遞到輸出構(gòu)件414。在固定比狀態(tài)下，在無來自第一電機(jī)420的作用的情況下，來自輸入構(gòu)件412的輸入扭矩Ti 413和機(jī)械功率可通過離合器和齒輪系傳遞到輸出構(gòu)件414，如上所述。由此，在第一定子426未施加扭矩的情況下，機(jī)械功率可在輸入構(gòu)件412與輸出構(gòu)件414之間進(jìn)行傳遞。

圖5示意性示出了多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)520的實(shí)施例的截面端視圖和相應(yīng)的側(cè)視圖。電機(jī)520包括定子530、遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522和近端同步轉(zhuǎn)子524，所有這些部件均采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件優(yōu)選地同軸布置在殼體 內(nèi)。如圖所示，近端同步轉(zhuǎn)子524環(huán)繞遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522，并且這兩者均環(huán)繞定子530。元件諸如殼體、軸承、端板和相關(guān)部件已知但未示出，以便有助于其他元件的說明。定子530被制造成環(huán)形的、中空圓柱形設(shè)備，其徑向設(shè)置以便環(huán)繞遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522和近端同步轉(zhuǎn)子524。定子530包括多相電線圈540安裝在其上的定子芯532。與多相電線圈540相關(guān)的設(shè)計元件已知但本文未進(jìn)行描述。定子芯532可以通過壓制和燒結(jié)由鐵顆粒組成的粉末而形成，鐵顆粒涂覆有結(jié)構(gòu)化且電絕緣的化合物。定子芯532具有在其徑向內(nèi)表面中形成的多個狹槽531。狹槽531在定子芯532的軸向方向上延伸以便軸向穿透定子芯532，并且在定子芯532的周向方向上以相等間隔彼此隔開。此外，對于狹槽531中的每個，狹槽531的深度方向與定子芯532的徑向方向重合。在一個實(shí)施例中，并且如圖所示，有6個狹槽531。多相電線圈540由安裝在定子芯532上的多根電線制成。優(yōu)選地，定子芯532的縱向端部包括凹陷部分534，從而允許多相電線圈540的端匝沒入其中。該布置允許定子530有效地電氣接合轉(zhuǎn)子522、轉(zhuǎn)子524，以在其整個長度上實(shí)現(xiàn)磁性齒輪裝置，從而有助于減小電機(jī)520的長度，并且相應(yīng)地減小封裝體積。遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522采用多個表面安裝的永磁體523制成，永磁體523在其面向近端同步轉(zhuǎn)子524的徑向外圓周上形成多個磁極。在遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522的周向方向上，磁極的極性在北與南之間交替。表面安裝的永磁體523和相應(yīng)磁極的數(shù)量可根據(jù)電機(jī)520的設(shè)計規(guī)格進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置。近端同步轉(zhuǎn)子524為采用安裝在剛性框架526上的多個鐵棒525制成的圓柱形設(shè)備。當(dāng)遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522和定子530施加磁場時，鐵棒525在轉(zhuǎn)子524面向定子530的徑向內(nèi)圓周的徑向外圓周上形成多個磁極，并且在其面向遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522的徑向內(nèi)圓周上形成多個磁極。在轉(zhuǎn)子524的周向方向上，鐵棒525的磁極的極性在北與南之間交替。鐵棒525的數(shù)量可根據(jù)電機(jī)520的設(shè)計規(guī)格進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置，并且不同于遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522上的表面安裝的永磁體523的數(shù)量和由定子530產(chǎn)生的磁極的數(shù)量，使得近端同步轉(zhuǎn)子524的旋轉(zhuǎn)與以下兩種磁極的旋轉(zhuǎn)相互作用：由遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522上的表面安裝的永磁體523產(chǎn)生的磁極和由定子530的多相電氣繞組540與芯532產(chǎn)生的磁極。

換言之，近端同步轉(zhuǎn)子524的鐵棒525被吸引，用于旋轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)端同步 轉(zhuǎn)子522與定子530之間的那些軸向位置，其中，最強(qiáng)的磁場由遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522的永磁體和定子530的電線圈540與芯532的組合產(chǎn)生。近端同步轉(zhuǎn)子524上的由遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522貢獻(xiàn)的作用(即，扭矩)的一部分在遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522上產(chǎn)生大小相等方向相反的反作用力(即，扭矩)，并且近端同步轉(zhuǎn)子524上的由定子530貢獻(xiàn)的作用(即，扭矩)的一部分在定子530上產(chǎn)生大小相等方向相反的反作用力(即，扭矩)。本文描述的多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)520的實(shí)施例可代替功率分流布置中的電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)和行星齒輪組的組合，其中定子530的磁場等效于附接到行星齒輪組中的太陽齒輪的常規(guī)電機(jī)，近端同步轉(zhuǎn)子524等效于行星托架，每個行星與太陽齒輪和環(huán)形齒輪兩者均嚙合，并且遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子522等效于行星齒輪組中的環(huán)形齒輪。與功率分流變速器中的機(jī)械行星齒輪組和常規(guī)單轉(zhuǎn)子電機(jī)相比，此布置可提供與減少可聽噪音和振動、減少維護(hù)、改進(jìn)可靠性、實(shí)際有效比的靈活性而不添加部件等相關(guān)的益處。

圖6示意地示出了多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)600的實(shí)施例的多個截面端視圖和相應(yīng)側(cè)視圖。電機(jī)600包括定子610、第一近端同步轉(zhuǎn)子620和第二遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子630，所有這些部件均優(yōu)選地縱向串聯(lián)布置并且采用合適的軸承、端板和相關(guān)部件圍繞軸線640在殼體內(nèi)同軸。如圖所示，定子610、近端同步轉(zhuǎn)子620和遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子630具有共同外徑。元件諸如殼體、軸承、端板和相關(guān)部件已知但未示出，以便有助于其他元件的說明。

在一個實(shí)施例中，第一近端同步轉(zhuǎn)子620經(jīng)由第一同軸構(gòu)件642可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到變速器輸出構(gòu)件，而第二遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子630經(jīng)由第二同軸構(gòu)件644可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到變速器輸出部件。

定子610為包括多個徑向布置的芯元件612的圓盤形狀的元件，其中芯元件612的數(shù)量為電機(jī)600的相位數(shù)量的倍數(shù)。如圖所示，有六個芯元件612并且電機(jī)600為三相電機(jī)。芯元件612中的每個為由中心角615、內(nèi)半徑613和外半徑614限定的扇環(huán)形，其中中心角615是由360°除以芯元件612的數(shù)量來限定。芯元件612中的每個均具有圍繞其外圓周形成的凹陷部分616，導(dǎo)線617以連續(xù)方式圍繞其纏繞，從而形成電線圈618。多個徑向布置的芯元件612各自具有電線圈618，電線圈618形成電氣連 接到逆變器電路650的多相電氣繞組619。與多相電氣繞組619相關(guān)的設(shè)計元件已知但本文未進(jìn)行描述。定子610固定地附接到外殼體元件，并且具有內(nèi)部開口，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件642、644中的一個或兩個從內(nèi)部開口中通過。

近端同步轉(zhuǎn)子620為可旋轉(zhuǎn)地安裝在第一旋轉(zhuǎn)構(gòu)件642上的圓盤形狀的元件，并且優(yōu)選地包括鐵芯部分622，其中多個徑向定向的磁性元件624圍繞其圓周均勻附接到其上。遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子630為可旋轉(zhuǎn)地安裝在第二旋轉(zhuǎn)構(gòu)件644上的圓盤形狀的元件，并且優(yōu)選地包括鐵芯部分622，其中多個連續(xù)徑向定向的磁性元件624附接到其上。

本文描述的多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)620的實(shí)施例可代替功率分流布置中的電動馬達(dá)/發(fā)電機(jī)和行星齒輪組的組合，其中定子626的磁場可充當(dāng)附接到行星齒輪組中的太陽齒輪的常規(guī)電機(jī)，近端同步轉(zhuǎn)子624可充當(dāng)行星齒輪的托架，每個行星齒輪與太陽齒輪和環(huán)形齒輪兩者均嚙合，并且遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子630可充當(dāng)行星齒輪組中的環(huán)形齒輪。本文描述的多轉(zhuǎn)子同步電機(jī)620的實(shí)施例可在用于這些功能的大小和形狀方面具有優(yōu)勢，特別是在功率分流變速器中。

所描述的動力系系統(tǒng)的實(shí)施例包括功率分流變速器，功率分流變速器包括具有輸入和輸出構(gòu)件以及多轉(zhuǎn)子電機(jī)，其中多轉(zhuǎn)子電機(jī)具有定子、第一近端同步轉(zhuǎn)子和第二遠(yuǎn)端同步轉(zhuǎn)子。機(jī)械功率可使用由多轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子施加的反扭矩在輸入部件與輸出部件之間進(jìn)行傳遞。機(jī)械功率還可獨(dú)立于所述扭矩在輸入部件與輸出部件之間進(jìn)行傳遞，包括在合并第二電機(jī)、行星齒輪裝置、實(shí)現(xiàn)多模操作的離合器及它們的組合的實(shí)施例中。

詳細(xì)描述和圖示或附圖支持并且描述本教導(dǎo)，但是本教導(dǎo)的范圍僅由權(quán)利要求限定。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)行本教導(dǎo)的最佳模式和其他實(shí)施例中的一些，但是存在用于實(shí)踐隨附權(quán)利要求中限定的本教導(dǎo)的各種另選設(shè)計和實(shí)施例。