一种新能源汽车电机内置式差速器

技术领域

本发明涉及一种新能源汽车电机内置式差速器，属于新能源汽车领域。

背景技术

现有的汽车差速器重量巨大，齿轮结构复杂，特别对于新能源汽车而言，因为不需要复杂的传统结构，电机可以直接前置或者后置，通过较为简易的变速机构进行输出；得益于新能源汽车的驱动原理，可以设计一套适用于新能源汽车的由电机直驱的差速器以降低结构复杂度，降低底盘重量；虽现有技术中，由采用双电机设计的驱动机构，利用一套电控系统控制两组并联设计的电机，利用两组电机的独立旋转控制实现输出，但是在发生打滑过程中，两组电机的负载会不同，目前的控制系统会使得打滑的电机超速旋转而过热，而受困的电机则会因为磁阻另一组电机的超速旋转而失去足够的电力供给，导致车辆失控；采用两套电机独立的电控系统可以解决此类问题但是成本过高，无法适用于一些低端车型使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中机械式差速器重量大，双电机控制系统复杂的技术问题，提供一种新能源汽车电机内置式差速器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新能源汽车电机内置式差速器，包括：

差速器外壳，差速器外壳两端分别转动连接右侧输出轴和左侧输出轴，差速器外壳内依次设置右侧输出组件、浮动连接组件和左侧输出组件；

其中右侧输出组件包括位于差速器外壳端部的支撑环F，在支撑环F的端部转动连接有支撑环A，右侧输出轴与支撑环A之间通过行星齿轮组B减速输出，在所述支撑环A的外圈设置有环形的永磁体阵列A；

左侧输出组件，左侧输出组件包括变扭组件、输出驱动组件和输入驱动组件；

其中输入驱动组件包括设置于差速外壳端部内壁的支撑环B，在支撑环B的内壁设置有环形的定子绕组A；所述输出驱动组件包括支撑环C，支撑环C的中部与左侧输出轴同轴固定连接，支撑环C转动连接于支撑环B内圈；所述输入驱动组件还包括一转动连接于支撑环B内圈的支撑环E，支撑环E的外表面环形阵列布置永磁体阵列B；所述变扭组件为行星齿轮组A，其中支撑环C同步连接于恒星齿轮组A的外齿环A，支撑环E同步连接于恒星齿轮A，支撑环E与支撑环C之间通过行星齿轮组A减速输出；

浮动连接组件，浮动连接组件包括磁浮动组件、扭矩转换组件；

其中扭矩转换组件包括滑动连接于差速器外壳内的浮动架，浮动架的外圈通过导轨机构与差速器外壳滑动连接，在所述浮动架的两端部分别设置有支撑环H和支撑环I，在支撑环H内壁设置有定子绕组B，在支撑环I内壁设置有定子绕组C，支撑环H和支撑环I之间通过绝缘环A互相固定连接；浮动架在磁浮动组件的推动下使得定子绕组C与定子绕组B分别与永磁体阵列A发生电磁感应；所述磁浮动组件包括设置于支撑环B一端部的环形的支撑环J，支撑环J与支撑环B垂直设置，在支撑环J上环形阵列设置有环形的定子绕组D，所述磁浮动组件还包括设置于浮动架一端部的环形的永磁体阵列C，对定子绕组D通入不同方向的电流使得定子绕组D产生磁力，使得永磁体阵列C与定子绕组D互相吸合或者推开从而控制浮动架的移动；

以及，驱动电路，驱动电路包括动力输出电路、控制输出电路和动力转换回路；其中动力输出电路通过并联电路分别连接到定子绕组A和定子绕组B上，通过动力输出电路的电门控制定子绕组A和定子绕组B输出磁力分别推动永磁体阵列A和永磁体阵列A旋转；所述控制输出电路包括两组并联端，其中控制输出电路一端输出连接到定子绕组D上，另一端输出到电磁继电器上，电磁继电器连接于动力输出电路和定子绕组B之间，通过控制输出电路控制电磁继电器对动力输出电路和定子绕组B之间的通断，所述动力转换回路连接于定子绕组A和定子绕组C之间，使得定子绕组C串联于定子绕组A上。

作为本发明的进一步改进，在支撑环C的一端部上设置有外齿环A，在支撑环C内还转动连接有保持架A，保持架A中部与左侧输出轴转动连接，在保持架上环形阵列转动连接有若干行星齿轮A，行星齿轮A与外齿环A啮合，在行星齿轮A的环形阵列中心部还设置有一个恒星齿轮A，恒星齿轮A中部为空心结构，在恒星齿轮A的一端同轴固定有支撑环D，支撑环D的外围垂直固定有一个环形的支撑环E，支撑环E的外表面环形阵列布置永磁体阵列B。

作为本发明的进一步改进，支撑环F端部环形阵列设置有若干和行星齿轮B，行星齿轮B中部转动连接有固定于支撑环F端部的旋转轴B，在所述右侧输出轴上同轴固定连接有与所述行星齿轮B啮合的恒星齿轮B，在所述支撑环A的内壁设置有外齿环B，行星齿轮B与外齿环B之间互相啮合。

作为本发明的进一步改进，所述导轨机构包括环形阵列布置于差速器外壳内壁的滑动座，所述浮动架包括两组环形的支撑板，支撑环H和支撑环I位于支撑板之间，在所述浮动架的外围对应两组支撑板之间的位置环形阵列设置有若干滑杆，所述滑杆与滑动座之间滑动连接。

作为本发明的进一步改进，在所述定子绕组B和定子绕组C的端部通过铝质的连接销固定连接，所述连接销嵌入到树脂材质的绝缘环A中。

作为本发明的进一步改进，在所述差速器外壳中部设置有缓冲支撑环，所述左侧输出轴与缓冲支撑环中部转动连接，所述缓冲支撑环上通过绝缘环B连接有一个弹性支撑环，在所述浮动架一端的支撑板上设置有一个环形的缓冲圈，缓冲圈上设置有与前述弹性支撑环对应的缓冲垫。

作为本发明的进一步改进，所述浮动架一端的支撑板上设置有一个回位弹簧，回位弹簧端部套接在缓冲圈上，回位弹簧另一端与所述弹性支撑环接触。

本发明的有益效果是：

1、设计了一套新型的电机差速结构，利用对称布置的两组永磁体和定子绕组实现车辆在普通模式下，双轮的等速度等扭矩输出，在车辆遇困或者打滑时可以通过控制输出电路在电力供给不会切断也就是车轮动力不会丧失的前提下，切换车轮输出的铁芯，将两组并联的定子绕组切换为两组串联的定子绕组，串联电路中电流相等，可以强制两组定子绕组工作在同一工况下，同时相比于直接通过电路的模式切换并联和串联模式，本结构过度会较为平滑，不会发生动力断供的情况，更不存在动力断供导致的两侧车轮转速差过大导致车轮失控的状况。

2、本发明设计了一套内外和左右互相嵌套的行星齿轮结构，结构更为稳定，增加了支撑环C与永磁体阵列B之间的一体性，增大了整体的重量，使得旋转更为稳定，驱动惯性更大。

3、滑动结构采用在差速器外壳内壁设置滑动座的结构，相比于直接在差速器外壳内壁加工滑动槽，本发明采用的吊装结构不容易将差速器外壳的振动直接的传递给内部的定子绕组，提升了旋转的稳定性，同时也提高了可修复性。

4、连接销结构采用低导磁材料铝制成，进一步提升了同轴稳定性，同时对实现了一定的支撑，降低了绝缘材料受热变形的可能性。

5、缓冲结构可以保护整个浮动架不容易发生撞击同时提升输入和输出两组系统的绝缘稳定性，降低两组系统干涉的可能。

6、回位弹簧可以缩短定子绕组D的工作时间，在默认状态下，代替定子绕组D提供浮动架的稳定性支撑，节约能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的剖面示意图；

图2是本发明的电路连接示意图。

图中：1、差速器外壳；2、左侧输出轴；3、右侧输出轴；4、支撑环B；5、定子绕组A；6、支撑环E；7、永磁体阵列B；8、支撑环D；9、支撑环C；10、外齿环A；11、恒星齿轮A；12、保持架A；13、行星齿轮A；14、支撑环J；15、定子绕组D；16、缓冲支撑环；17、绝缘环B；18、弹性支撑环；19、缓冲圈；20、缓冲垫；21、回位弹簧；22、支撑环F；23、旋转轴B；24、

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1，一种新能源汽车电机内置式差速器，包括：

差速器外壳，差速器外壳两端分别转动连接右侧输出轴和左侧输出轴，差速器外壳内依次设置右侧输出组件、浮动连接组件和左侧输出组件；

其中右侧输出组件包括位于差速器外壳端部的支撑环F，在支撑环F的端部转动连接有支撑环A，支撑环F端部还环形阵列设置有若干和行星齿轮B，行星齿轮B中部转动连接有固定于支撑环F端部的旋转轴B，在所述右侧输出轴上同轴固定连接有与所述行星齿轮B啮合的恒星齿轮B，在所述支撑环A的内壁设置有外齿环B，行星齿轮B与外齿环B之间互相啮合，在所述支撑环A的外圈设置有环形的永磁体阵列A，右侧输出轴与支撑环A之间通过行星齿轮组B减速输出；

左侧输出组件，左侧输出组件包括变扭组件、输出驱动组件和输入驱动组件；

其中输入驱动组件包括设置于差速外壳端部内壁的支撑环B，在支撑环B的内壁设置有环形的定子绕组A；所述输出驱动组件包括支撑环C，支撑环C的中部与左侧输出轴同轴固定连接，支撑环C转动连接于支撑环B内圈；所述输入驱动组件还包括一转动连接于支撑环B内圈的支撑环E，支撑环E的外表面环形阵列布置永磁体阵列B；所述变扭组件为行星齿轮组A，在支撑环C的一端部上设置有外齿环A，在支撑环C内还转动连接有保持架A，保持架A中部与左侧输出轴转动连接，在保持架上环形阵列转动连接有若干行星齿轮A，行星齿轮A与外齿环A啮合，在行星齿轮A的环形阵列中心部还设置有一个恒星齿轮A，恒星齿轮A中部为空心结构，在恒星齿轮A的一端同轴固定有支撑环D，支撑环D的外围垂直固定支撑环E；

浮动连接组件，浮动连接组件包括磁浮动组件、扭矩转换组件；

其中扭矩转换组件包括滑动连接于差速器外壳内的浮动架，浮动架的外圈通过导轨机构与差速器外壳滑动连接，所述导轨机构包括环形阵列布置于差速器外壳内壁的滑动座，所述浮动架包括两组环形的支撑板，分别为支撑板A和支撑板B，支撑环H和支撑环I位于支撑板A和支撑板B之间，在所述浮动架的外围对应支撑板A和支撑板B之间的位置环形阵列设置有若干滑杆，所述滑杆与滑动座之间滑动连接；在所述浮动架的两端部分别设置有支撑环H和支撑环I，在支撑环H内壁设置有定子绕组B，在支撑环I内壁设置有定子绕组C，支撑环H和支撑环I之间通过绝缘环A互相固定连接，在所述定子绕组B和定子绕组C的端部通过铝质的连接销固定连接，所述连接销嵌入到树脂材质的绝缘环A中；浮动架在磁浮动组件的推动下使得定子绕组C与定子绕组B分别与永磁体阵列A发生电磁感应；所述磁浮动组件包括设置于支撑环B一端部的环形的支撑环J，支撑环J与支撑环B垂直设置，在支撑环J上环形阵列设置有环形的定子绕组D，所述磁浮动组件还包括设置于浮动架一端部的环形的永磁体阵列C，对定子绕组D通入不同方向的电流使得定子绕组D产生磁力，使得永磁体阵列C与定子绕组D互相吸合或者推开从而控制浮动架的移动；

如图2，驱动电路，驱动电路包括动力输出电路、控制输出电路和动力转换回路；其中动力输出电路通过并联电路分别连接到定子绕组A和定子绕组B上，通过动力输出电路的电门控制定子绕组A和定子绕组B输出磁力分别推动永磁体阵列A和永磁体阵列A旋转；所述控制输出电路包括两组并联端，其中控制输出电路一端输出连接到定子绕组D上，另一端输出到电磁继电器上，电磁继电器连接于动力输出电路和定子绕组B之间，通过控制输出电路控制电磁继电器对动力输出电路和定子绕组B之间的通断，所述动力转换回路连接于定子绕组A和定子绕组C之间，使得定子绕组C串联于定子绕组A上。

如图1，在所述差速器外壳中部设置有缓冲支撑环，所述左侧输出轴与缓冲支撑环中部转动连接，所述缓冲支撑环上通过绝缘环B连接有一个弹性支撑环，在所述浮动架一端的支撑板A上设置有一个环形的缓冲圈，缓冲圈上设置有与前述弹性支撑环对应的缓冲垫；所述浮动架一端的支撑板A上设置有一个回位弹簧，回位弹簧端部套接在缓冲圈上，回位弹簧另一端与所述弹性支撑环接触。

本机构在运行下，分为两种状态，一种是两侧驱动轮等速运行状态，此时，浮动架在回位弹簧的推动下朝向右侧输出轴侧移动，使得保持架回位，回位后，定子绕组B与永磁体阵列A重合，而永磁体A阵列在在定子绕组B的驱动下旋转，高速旋转的动能会通过星齿轮组B减速增扭后通过右侧输出轴输出动力；而此时定子绕组A驱动永磁体阵列B旋转，而左侧输出轴会通过行星齿轮组A对支撑环E的减速增扭后输出动力；另一种是差速运行状态，假设一侧车轮打滑，两组车轮的定子绕组A和定子绕组B并联连接，电压相同，电流分流，此时会因为一侧车轮打滑而发生一侧永磁体的高速旋转，进而使得电流被更多的分流到一侧定子绕组，使得另一侧车轮无法获得良好的扭矩输出而受困，此时可以通过控制输出电路驱动定子绕组D工作，使得浮动架发生移动，在移动的过程中，定子绕组C会朝向永磁体阵列A移动，而定子绕组B会远离永磁体阵列A，此时因为永磁体阵列A还会受到定子绕组B的影响而发生一定的旋转，同时定子绕组C因为与定子绕组A并联，所以其会以与定子绕组A相同的电流工况进行工作，不会因为一侧车轮负载不同而导致电流不同，进而保证定子绕组A与定子绕组C实时处于等功率输出，且在定子绕组C和定子绕组A参数相同的前提下，不会存在工作电压不同的情形，从而通过定子绕组C驱动永磁体阵列A旋转，同时在定子绕组C完全与永磁体阵列A重合后，可以通过继电器A切断掉对定子绕组B的供电，以实现节能以及电力的集中供给；此外在定子绕组与动力输出电路之间还可以增设一组继电器B，通过控制输出电路进行控制，可以在两侧驱动轮等速运行状态下关闭对定子绕组C的供电以实现节能和电力的集中供给。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。