一種雙電機組合的電動車驅動橋的製作方法
2023-06-22 04:22:51
本發明屬於汽車工程技術領域，具體涉及一種雙電機組合的電動車驅動橋。
背景技術：
隨著全球石油資源供給的日趨緊張和溫室效應越來越嚴重，傳統的內燃式發動機汽車正經受嚴峻的考驗。大力發展油電混合、油氣混合、純電動汽車等，尤其是大型純電動公交、觀光電動車輛，對於大幅改善城市交通擁堵、減少汽車排放、改善環境衛生、降低噪音等方面都具有非常突出的優勢。電動汽車與內燃式發動機汽車相比，具有零排放、電能來源廣泛、驅動功率高等突出優勢，已經成為未來汽車發展的重要形式和新能源汽車發展的戰略重要目標之一。
大型純電動公交、觀光電動車輛，在城市公交和旅遊景點的環境保護的優勢尤為明顯。此類大型電動汽車中特別重要的能量供給和節能效果，即在滿足動力需求的基礎上儘可能的節能以增加續駛裡程。因此對於電動車的底盤的設計和驅動裝置的設計要求高、難度大。
在電動汽車底盤中需要解決的主要問題是動力的供給、傳遞、變速、差速和換向等，目前處於研究階段或者成熟應用的幾種電動汽車驅動方式包括：一是輪轂電機驅動方式，在廣泛使用的兩電動摩託車的輪轂電機方式，在動力供給和傳遞方面實現了真正的「零傳動」，對於傳動控制和整車的動力布置具有明顯的優勢，但是兩個驅動車輪長期處於工作狀態下，能量消耗較大。二是採用單電機驅動，經主減速器變速、換向，再經差速器、半軸等傳動至不同驅動車輪的電動汽車驅動方式，這是目前微型、小型電動汽車的常用解決方案，實現起來比較方便。但是單驅動電機的功率大、長時間不間斷工作則能耗高、整車的續駛裡程短。
因此，為了解決大型公交電動車、觀光電動車驅動功率大、能耗高、發熱量大的問題，提出雙電機組合驅動和調速的驅動橋方案，利用兩個電機的分時工作或者不同組合形式的扭矩輸出，採用最優的控制策略，以最小的能耗適應多種複雜工況的行駛要求，大幅提高電動汽車的能量利用率。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種雙電機組合的電動車驅動橋，解決了現有大型公交電動車、觀光電動車驅動功率大、能耗高的問題。
本發明所採用的技術方案是，一種雙電機組合的電動車驅動橋，包括兩個車輪和蝸輪蝸杆副，兩個車輪之間依次同軸安裝有左橋殼、主旋變、主電機、行星輪系、差速器、右橋殼，蝸輪蝸杆副包括蝸輪和蝸杆，蝸杆與調速電機同軸連接。
本發明的特點還在於：
主電機包括主電機軸，主電機軸為空心齒輪軸，主電機軸的一端與行星輪系連接，主電機軸的另一端與主旋變連接，主電機轉子通過鍵軸向固定在主電機軸上，主電機左蓋和主電機右蓋通過軸承和主電機軸連接，主電機左蓋和主電機右蓋通過螺栓連接在主電機殼的兩端，主電機定子通過鍵固定在主電機殼的內孔中。
行星輪系包括中心輪、內齒圈、行星架和兩個行星輪，行星架將兩個行星輪均布在中心輪的外側和內齒圈內側，行星架與差速器連接，內齒圈與蝸輪同軸，中心輪固定在主電機軸的軸端，中心輪與主電機軸構成齒輪軸。
差速器包括兩個半軸齒輪、四個錐齒輪、一個差速器殼、一個十字軸；差速器殼分為左右兩部分，差速器殼的左半部分通過軸承和主電機軸連接，差速器殼的左半部分還與行星架連接，差速器殼的右半部分通過軸承和右橋殼連接，左右兩部分的差速器殼之間封裝有十字軸，十字軸的四個分叉上各裝有一個錐齒輪，兩個半軸齒輪左右相對安裝在四個錐齒輪的兩端，其中一個半軸齒輪通過穿過所述主電機軸的左半軸與其中一個車輪連接，另一個半軸齒輪通過右半軸與另一個車輪連接。
主旋變包括主旋變轉子和主旋變定子，主旋變轉子通過鍵連接在所述主電機軸的外側；主旋變定子與主電機左蓋固定連接。
左橋殼、主電機左蓋、主電機殼、主電機右蓋和右橋殼組成的殼體將主電機、行星輪系、蝸輪蝸杆副和差速器封裝起來通過懸架與車架連接。
調速電機採用異步電機或開關磁阻式交流伺服電機或開關磁通式交流伺服電機中的任意一種。
本發明的有益效果是：本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋，將兩個驅動電機通過行星輪系、蝸輪蝸杆副、差速器、半軸驅動兩個車輪轉動，實現主電機的驅動為主，調試電機驅動為輔的組合驅動模式，以最小的動力消耗，可以適應各種不同路況。通過電機的直連直驅，去除了聯軸器、傳動軸等連接元件，減少了殼體的數量、體積，減少了軸承、螺栓和密封件的數量，降低了動力傳遞的功率損耗，簡化了傳動結構，減輕了電動車的整車質量，提高了電動車的續駛裡程。
附圖說明
圖1是本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋的結構示意圖；
圖2是本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋的原理圖；
圖3是圖1中F-F截面圖。
圖中，1.主電機，1-1.主電機定子，1-2.主電機轉子，1-3.主電機殼，1-4.主電機右蓋，1-5.主電機左蓋，1-6.主電機軸，
2.行星輪系，2-1.中心輪，2-2.內齒圈，2-3.行星輪，2-4.行星架，
3.差速器，3-1.半軸齒輪，3-2.錐齒輪，3-3.差速器殼，3-4.十字軸，
4.主旋變，4-1.主旋變轉子，4-2.主旋變定子，
5.蝸輪，6.蝸杆，7.左橋殼，8.左半軸，9.車輪，10.右橋殼，11.右半軸，12.調速電機。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行詳細說明。
本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋，如圖1、2、3所示，包括兩個車輪9和蝸輪蝸杆副，兩個車輪9之間依次同軸安裝有左橋殼7、主旋變4、主電機1、行星輪系2、差速器3、右橋殼10，蝸輪蝸杆副包括蝸輪5和蝸杆6，蝸杆6與調速電機12同軸連接。
主電機1包括主電機軸1-6，主電機軸1-6與調速電機12的軸空間直角交錯，主電機軸1-6為空心齒輪軸，主電機軸1-6的一端與行星輪系2連接，主電機軸1-6的另一端與主旋變4連接，主電機轉子1-2通過鍵軸向固定在主電機軸1-6上，主電機左蓋1-5和主電機右蓋1-4通過軸承和主電機軸1-6連接，主電機左蓋1-5和主電機右蓋1-4通過螺栓連接在主電機殼1-3的兩端，主電機定子1-1通過鍵固定在主電機殼1-3的內孔中。
行星輪系2包括中心輪2-1、內齒圈2-2、行星架2-4和兩個行星輪2-3，行星架2-4將兩個行星輪2-3均布在中心輪2-1的外側和內齒圈2-2內側，行星架2-4與差速器3連接，內齒圈2-2與蝸輪5同軸，中心輪2-1固定在主電機軸1-6的軸端，中心輪2-1與主電機軸1-6構成齒輪空心軸，中心輪2-1與主電機軸1-6構成齒輪軸。
差速器3包括兩個半軸齒輪3-1、四個錐齒輪3-2、一個差速器殼3-3、一個十字軸3-4；差速器殼3-3分為左右兩部分，差速器殼3-3的左半部分通過軸承和主電機軸1-6連接，差速器殼3-3的左半部分還與行星架2-4連接，差速器殼3-3的右半部分通過軸承和右橋殼10連接，左右兩部分的差速器殼3-3之間封裝有十字軸3-4，十字軸3-4的四個分叉上各裝有一個錐齒輪3-2，兩個半軸齒輪3-1左右相對安裝在四個錐齒輪3-2的兩端，其中一個半軸齒輪3-1通過穿過主電機軸1-6的左半軸8與其中一個車輪9連接，另一個半軸齒輪3-1通過右半軸11與另一個車輪9連接。主電機1的動力經過行星輪系2的中心輪2-1、行星輪2-3、行星架2-4、差速器3和左半軸8、右半軸11傳遞至兩個車輪9。
主旋變4包括主旋變轉子4-1和主旋變定子4-2，主旋變轉子4-1通過鍵連接在主電機軸1-6的外側；主旋變定子4-2與主電機左蓋1-5固定連接，主旋變4與主電機1共同組成了主電機系統。
左橋殼7、主電機左蓋1-5、主電機殼1-3、主電機右蓋1-4和右橋殼10組成的殼體將主電機1、行星輪系2、蝸輪蝸杆副和差速器3封裝起來通過懸架與車架連接。
調速電機12採用異步電機或開關磁阻式交流伺服電機或開關磁通式交流伺服電機中的任意一種，兩種交流伺服電機的共同點是電機轉子由若干凸齒的環狀矽鋼片疊加而成，電機轉子上無繞組、無永磁體，結構簡單更適合於高速運轉。
本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋的工作過程是：
主電機1的動力直接驅動行星輪系2的中心輪2-1，經過行星輪2-3和行星架2-4驅動差速器3轉動，差速器3通過左半軸8和右半軸11驅動兩側車輪9轉動。
調速電機12驅動蝸杆6轉動，蝸杆6帶動蝸輪5轉動，蝸輪5和行星輪系2的內齒圈2-2同軸一起轉動，動力經行星輪2-3、行星架2-4，驅動差速器3轉動，差速器3通過左半軸8和右半軸11驅動兩側車輪9轉動。
在汽車起步、平路正常行駛過程中，所需的動力較小，主電機1工作，調速電機12不工作，由於蝸輪蝸杆副自身具有自鎖功能，則內齒圈2-2固定此時的行星輪系2充當減速器功能。
當汽車加速、爬坡時，需要大功率輸入時，主電機1和調速電機12同時工作，此時行星輪系2將主電機1和調速電機12的動力輸出進行組合疊加之輸出至車輪9，增加電動車的驅動功率。
當汽車在平直良好路面倒車時，調速電機12不工作，只改變主電機1的轉向即可；當汽車在坡道上倒車，或負重倒車時，調速電機12和主電機1同時工作，兩個電機的轉向與爬坡時相反。
本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋的工作原理是：利用蝸輪蝸杆副的傳動、自鎖功能，以及行星輪系2的二自由度特點，將行星輪系2的內齒圈2-2和蝸輪5設計為同軸一體。當調速電機12轉動時，行星輪系2的內齒圈2-2轉動，同時主電機1可以驅動行星輪系2的中心輪2-1轉動，實現行星輪系2的兩路輸入；當調速電機12不轉動時，利用蝸輪蝸杆副的自鎖功能，則內齒圈2-2固定，可以實現主電機1的一路輸入；通過控制器實現主電機1和調速電機12的轉速、轉向控制和啟停。
本發明一種雙電機組合的電動車驅動橋的突出特點以主電機1和調速電機12共同組成動力源，調速電機12作為主電機的輔助動力和功率儲備，使主電機1的正常工作功率可以較小，功率消耗少，整車的續駛裡程增長。由於輔助的調速電機12的適時參與工作，使整車的驅動能力大大加強，而正常工作時只有主電機1工作，其能耗較低。