CN106151499A - 混合动力变速器 - Google Patents

Abstract

本发明描述一种用于在输入构件与输出构件之间传递机械功率的变速器，所述变速器包括第一同步电机和第二同步电机，第一同步电机包括第一定子、第一远端转子和第一近端转子，第二同步电机包括第二定子、第二远端转子和第二近端转子。输入构件可旋转地联接到第一远端转子和第二近端转子，而输出构件可旋转地联接到第二远端转子和第一近端转子。机械功率可在第一定子未施加扭矩的情况下在输入构件与输出构件之间进行传递。

Description

混合动力变速器

技术领域

本发明涉及混合动力变速器设备，并且更具体地涉及采用电机的功率分流混合动力变速器。

背景技术

电机例如马达/发电机可在混合动力推进***中与内燃发动机一起使用。一种该推进***包括功率分流混合动力变速器，其中来自发动机的轴功率与往返电机流动的轴功率结合从而以旋转速度向输出构件提供动力，该旋转速度独立于发动机轴的速度。为使来自高速旋转电机的功率与来自高扭矩较低速的机械部件诸如发动机的功率结合，可将机械行星齿轮装置联接到电机。机械行星齿轮装置可具有以下缺点，诸如例如噪声、对来自发动机的振动敏感和需要润滑与维护。

已知一些形式的磁性齿轮装置，并且与机械齿轮装置相比，磁性齿轮装置的概念可提供益处，这主要是由于输入构件与输出构件之间无物理接触。也已知的与电机结合的磁性行星齿轮装置具有的优点在于磁性行星齿轮装置的三个部件中的一个部件可以为由电机定子产生的磁场，而其他两个部件可以为电机的第一转子和第二转子。磁性齿轮装置由于其与机械齿轮装置相比的有限扭矩密度已经受到有限关注。

发明内容

描述了一种用于在输入构件与输出构件之间传递机械功率的变速器，并且该变速器包括第一同步电机和第二同步电机，第一同步电机包括第一定子、第一远端转子和第一近端转子，第二同步电机包括第二定子、第二远端转子和第二近端转子。输入构件可旋转地联接到第一远端转子和第二近端转子，输出构件可旋转地联接到第二远端转子和第一近端转子。在第一定子未施加扭矩的情况下，机械功率可在输入构件与输出构件之间进行传递。

当结合附图时，从用于执行本教导的最佳模式和其他实施例中的一些的以下详细描述中，如所附权利要求所限定的本教导的以上特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

现在将以示例的方式参照附图描述一个或多个实施例，其中：

图1-1示意性说明根据本发明的包括内燃发动机的动力系***的实施例，内燃发动机联接到变速器以将机械功率传递到输出构件，其中变速器为包括第一多转子同步电机和第二多转子同步电机的全磁单模复合式功率分流混合动力变速器；

图1-2示意性示出参照图1-1描述的全磁单模复合式功率分流混合动力变速器的杠杆图；

图2-1示意性说明根据本发明的包括内燃发动机的动力系***的实施例，内燃发动机联接到变速器以将机械功率传递到输出构件，其中变速器为包括多转子同步电机、单转子同步电机和行星齿轮组的混合的磁性和机械单模复合式功率分流混合动力变速器；

图2-2示意性示出参照图2-1描述的混合的磁性和机械单模复合式功率分流混合动力变速器的杠杆图；

图3-1示意性说明根据本发明的包括内燃发动机的动力系***的实施例，内燃发动机联接到变速器以将机械功率传递到输出构件，其中变速器为包括多转子同步电机、单转子同步电机、行星齿轮组和输出齿轮装置与离合器的混合的磁性和机械多模输入及复合式功率分流混合动力变速器；

图3-2示意性示出参照图3-1描述的包括输出齿轮装置的混合磁体和机械的多模输入及复合式功率分流混合动力变速器的杠杆图；

图4-1示意性说明根据本发明的包括内燃发动机的动力系***的实施例，内燃发动机联接到变速器以将机械功率传递到输出构件，其中变速器为包括多转子同步电机、单转子同步电机、行星齿轮组、输入离合器以及输出齿轮装置和离合器的混合的磁性和机械多模输入和输出功率分流混合动力变速器；

图4-2示意性示出参照图4-1描述的包括输入离合器以及输出齿轮装置和离合器的混合的磁体和机械多模输入和输出功率分流混合动力变速器的杠杆图；

图5示意性示出根据本发明的多转子同步电机的实施例的截面端视图和相应侧视图，该多转子同步电机包括同轴布置的定子、远端同步转子和近端同步转子；以及

图6示意性示出根据本发明的多转子同步电机的实施例的多个截面端视图和相应侧视图，该多转子同步电机包括纵向布置的定子、近端同步转子和远端同步转子。

具体实施方式

参考附图，其中贯穿若干附图，相同数字指示相同或相应的部件，图1-1示意性说明了包括内燃发动机16的传动系***10的第一实施例，内燃发动机16经由输入构件12联接到包括第一电机20和第二电机30的变速器100，以将机械功率传递到输出构件14。当在车辆上采用变速器100时，输出构件14可联接到传动系以提供推进功率。

如本文所使用，术语“离合器”指的是任何可选择性启动的设备，用于在两个可旋转构件之间传递扭矩，并且可包括液压启动设备、机械板等。如本文所使用，术语“远端”和“近端”指的是对于多转子电机而言转子元件相对于定子的位置。

如本文所描述，变速器100为全磁单模复合式功率分流混合动力变速器100，并且第一电极20和第二电机30为多转子同步电机。第一电机20为包括第一定子26、第一远端同步转子22和第一近端同步转子24的多转子同步电机，所有这些部件均采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第一逆变器23电气连接到第一定子26，以与其一起实现电功率传递，从而操作第一电机20。第二电机30为包括第二定子36、第二远端同步转子32和第二近端同步转子34的多转子同步电机，所有这些部件均采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第二逆变器33电气连接到第二定子36以与其一起实现电力传输，从而操作第二电机30。优选地，第一电极20和第二电机30同轴布置，尽管不需要此布置。可采用第一电机20和第二电机30的任何合适的轴线布置。

输入构件12可旋转地联接到第一电机20的第一远端同步转子22和第二电机30的第二近端同步转子34。第一电机20和第二电机30结合，在于第一远端同步转子22可旋转地联接到第二电机30的第二近端同步转子34，而第二电机30的第二远端同步转子32可旋转地联接到第一电机20的第一近端同步转子24。第一近端同步转子24和第二远端同步转子32可旋转地联接到变速器输出构件14。第一电机20和第二电机30因此结合并且复合联接。

图1-2示意性示出了包括第一电机20的变速器100的第一实施例的杠杆图，第一电机20包括与第一定子26、第一远端转子22和第一近端转子24相关联的三个节点。第二电机30包括与第二定子36、第二远端转子32和第二近端转子34相关联的三个节点。如图所示，表示第一远端转子22的节点联接到表示第二近端转子34的节点，而表示第二远端转子32的节点联接到表示第一近端转子24的节点，因而实现复合联接。作用于变速器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为第一电机20在第一定子26处施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 35为第二电机30在第二定子36处施加的反扭矩。来自输入构件12的输入扭矩Ti 13作用于表示第一远端转子22的节点，而到输出构件14的输出扭矩To 15作用于表示第二远端转子32的节点。沿每个杠杆的三个节点中的每个处的速度可基于另外两个节点沿该杠杆的速度进行计算，这表示在由多转子同步电机中的每个的定子、近端同步转子和远端同步转子产生的磁场中的磁性齿轮装置作用。此外，可以推导出通过变速器100进行的扭矩传递的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通过变速器100传递的扭矩和机械功率可包括来自发动机16、第一电机20和第二电机30的贡献，以将机械功率传递到输出构件14。机械功率既可经由第一电机20而无来自第二电机30的作用又可经由第二电机30而无来自第一电机20的作用，通过变速器100从输入构件12传递到输出构件14。输入扭矩Ti 13既可在第二反扭矩Tmb 35为零的情况下通过第一反扭矩Tma 25起作用，又可在第一反扭矩Tma 25为零的情况下通过第二反扭矩Tmb 35作用。由此，机械功率可在第一定子26未施加扭矩的情况下在输入构件12与输出构件14之间进行传递。

此外，扭矩和机械功率可通过电机20和电机30两者的共同作用进行传递，其中第一电机20和第二电机30中的一个生成的电功率供应由第一电机20和第二电机30中的另一个消耗的所有电功率。经由两个电机20和30的单独作用和两个电机20和30一起的共同作用通过变速器100将扭矩从输入构件12传递到输出构件的能力为复合式功率分流操作的特征。

图2-1示意性示出了包括内燃发动机216的动力系***210的第二实施例，内燃发动机216经由输入构件212联接到混合的磁性和机械单模复合式功率分流变速器200，变速器200包括第一电机220、第二电机230和行星齿轮组240，用于将机械功率传递到输出构件214。当在车辆上采用变速器200时，输出构件214可联接到传动系以提供推进功率。变速器200为混合的磁体和机械单模复合式功率分流混合动力设备，其中第一电机220为多转子同步电机，而第二电机230为单转子同步电机。第一电机220包括第一定子226、第一远端同步转子222和第一近端同步转子224，所有这些部件均采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第一逆变器223电气连接到第一定子226以与其一起实现电功率传递，从而操作第一电机220。行星齿轮组240包括环形齿轮246、多个行星齿轮和托架244以及太阳齿轮242。第二电机230包括第二定子236和同步转子232，它们采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第二逆变器233电气连接到第二定子236以与其一起实现电功率传递从而操作第二电机230。优选地，第一电机220和第二电机230以及行星齿轮组240同轴布置，尽管不需要此配置。可采用第一电机220和第二电机230以及行星齿轮组240的任何合适的轴线布置。

输入构件212可旋转地联接到第一电机220的第一远端同步转子222和行星齿轮组240的托架244。第二电机230的同步转子232可旋转地联接到行星齿轮组240的太阳齿轮242。行星齿轮组240的环形齿轮246可旋转地联接到第一近端同步转子224，第一近端同步转子224联接到变速器输出构件214。第一电机220和行星齿轮组240因此复合联接。

图2-2示意性示出了包括第一电机220和行星齿轮组240的变速器200的第二实施例的杠杆图，第一电机220包括与第一定子226、第一远端转子222和第一近端转子224相关联的三个节点，行星齿轮组240包括太阳齿轮242、托架244和环形齿轮246。如图所示，表示第一远端转子222的节点联接到表示托架244的节点，而表示第二远端转子244的节点联接到表示环形齿轮246的节点。第二电机230的转子232联接到表示太阳齿轮242的节点。作用于变速器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为第一电机220在第一定子226处施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 235为第二电机230在太阳齿轮242处施加的扭矩。来自输入构件212的输入扭矩Ti 213作用于表示第一远端转子222的节点，而到输出构件214的输出扭矩To 215作用于表示环形齿轮246的节点。在节点中的每个处的速度可基于在其他节点处的速度进行计算。此外，可以推导出通过变速器100进行的扭矩传递的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通过变速器200传递的扭矩和机械功率可包括来自发动机215、第一电机220和第二电机230的贡献，以将机械功率传递到输出构件214。像在图1-2中示意性示出的变速器100一样，变速器200既可通过第一电机220的作用又可在无第一电机220的作用下将来自输入构件212的扭矩和机械功率传递到输出构件214。由此，在第一定子226未施加扭矩的情况下，机械功率可在输入构件212与输出构件214之间进行传递。图2-2示意性示出的变速器200可通过第二电机230的作用将来自输入构件212的扭矩和机械功率传递到输出构件214，从而在行星齿轮组240的太阳齿轮242上提供第二反扭矩Tmb 235。

图3-1示意性示出了包括内燃发动机316的动力系***310的第三实施例，内燃发动机316经由输入构件312联接到混合的磁性和机械多模输入及复合式分流变速器300，变速器300包括第一电机320、第二电机330和行星齿轮组340，用于将机械功率传递到输出构件314。该实施例包括输出齿轮箱350，输出齿轮箱350可以将输出构件314可选择地联接到行星齿轮组340的不同构件。当在车辆上采用变速器300时，输出构件314可联接到传动系以提供推进功率。变速器300为混合的磁性和机械多模输入及复合式功率分流混合动力变速器300，其中第一电机320为多转子同步电机，而第二电机330为单转子同步电机。

第一电机320包括第一定子326、第一远端同步转子322和第一近端同步转子324，所有这些部件均采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第一逆变器323电气连接到第一定子326以与其一起实现电功率传递，从而操作第一电机320。行星齿轮组340包括环形齿轮346、多个行星齿轮和托架344以及太阳齿轮342。第二电机330为单转子同步电机，其包括第二定子336和同步转子332，它们采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第二逆变器333电气连接到第二定子336以与其一起实现电功率传递，从而操作第二电机330。优选地，第一电机320和第二电机330以及行星齿轮组340同轴布置，尽管不需要此配置。可采用第一电机320和第二电机330以及行星齿轮组340的任何合适的轴线布置。输出齿轮箱350包括第一齿轮系353和第二齿轮系355。通过启动第一离合器352，第一齿轮系353将行星齿轮组340的太阳齿轮342和第二电机330的同步转子332可旋转地联接到输出构件314。通过启动第二离合器354，第二齿轮系355将行星齿轮组340的环形齿轮346并且因此将第一电机320的第一近端同步转子324可旋转地联接到输出构件314。在一个实施例中，第一齿轮系353以减速传动齿轮比将机械功率传递到输出构件314，而第二齿轮系355以超速传动齿轮比将机械功率传递到输出构件314。另选地，第一齿轮系353和第二齿轮系355可以任何合适的齿轮比传递机械功率。

输入构件312可旋转地联接到第一电机320的第一远端同步转子322和行星齿轮组340的托架344。第二电机330的同步转子332可旋转地联接到行星齿轮组340的太阳齿轮342。第一近端同步转子324可旋转地联接到行星齿轮组340的环形齿轮346，第一近端同步转子324联接到变速器输出构件314。第一电机320和行星齿轮组340因此复合联接。

图3-2示意性示出了包括第一电机320的变速器100的第三实施例的杠杆图。杠杆图包括与第一定子326、第一远端转子322和第一近端转子324相关联的三个节点以及行星齿轮组340，行星齿轮组340包括太阳齿轮342、托架344和环形齿轮346。如图所示，表示第一远端转子322的节点联接到表示托架344的节点，而表示第二远端转子324的节点联接到表示环形齿轮346的节点。第二电机330的转子332联接到表示太阳齿轮342的节点。作用于变速器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为第一电机320在第一定子326处施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 335为第二电机330在太阳齿轮342处施加的扭矩。来自输入构件312的输入扭矩Ti 313作用于表示第一远端转子322的节点上。到输出构件314的输出扭矩To 315可经由启动第二离合器354而通过表示环形齿轮346的节点起作用，或者经由启动第一离合器352而通过表示太阳齿轮342的节点起作用。应当理解，经由启动第二离合器354而通过表示环形齿轮346的节点起作用的到输出构件314的输出扭矩To315的量值可不同于经由启动第一离合器352而通过表示太阳齿轮342的节点起作用的到输出构件314的输出扭矩To 315的量值。再次，在节点中的每个处的速度可基于在其他节点处的速度进行计算。此外，可以推导出通过变速器100进行的扭矩传递的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通过变速器300传递的扭矩和机械功率可包括来自发动机316、第一电机320和第二电机330的贡献，以将机械功率传递到输出构件314。扭矩和机械功率可经由启动第一离合器352以输入功率分流模式通过变速器从输入构件传递312到输出构件314，并且可经由启动第二离合器354以复合功率分流模式通过变速器从输入构件传递312到输出构件314。在输入功率分流模式下，扭矩和机械功率通过第一电机320的作用进行传递；第二电机330的转子332通过第一离合器352和第一齿轮系353被耦合用于随着输出构件314旋转，并且来自第二电机330的第二反扭矩Tmb 335可不使输入扭矩Ti 313起反应。在复式功率分流模式下，扭矩和机械功率可通过第一电机320的作用并且通过使用第二电机330而无第一电机320的作用进行传递以在行星齿轮组340的太阳齿轮342上提供反扭矩Tmb335，并且通过第一电机320和第二电机330与行星齿轮组340的共同作用进行传递。由此，在第一定子326未施加扭矩的情况下，机械功率可在输入构件312与输出构件314之间进行传递。

图4-1示意性示出了包括内燃发动机416的动力系***410的第四实施例，内燃发动机416经由输入构件412联接到混合的磁性和机械多模输入和输出的功率分流变速器400，变速器400包括第一电机420和第二电机430，用于将机械功率传递到输出构件414。该实施例包括如本文描述的输入分流离合器布置460和输出分流齿轮箱450。当在车辆上采用变速器400时，输出构件414可联接到传动系以提供推进功率。变速器400为混合的磁性和机械多模输入和输出的功率分流变速器400，其中第一电机420为多转子同步电机。

第一电机420包括第一定子426、第一远端同步转子422和第一近端同步转子424，所有这些部件均采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第一逆变器423电气连接到第一定子426以与其一起实现电功率传递，从而操作第一电机420。第二电机430包括第二定子436和同步转子432，它们采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。第二逆变器433电气连接到第二定子436以与其一起实现电功率传递，从而操作第二电机430。优选地，第一电机420和第二电机430同轴布置，尽管不需要此配置。可采用第一电机420和第二电机430的任何合适的轴线配置。输出齿轮箱450包括第一齿轮系453和第二齿轮系455。通过启动第一离合器452，第一齿轮系453将第一电机420的第一远端同步转子422和输入离合器布置460的一部分可旋转地联接到输出构件414。通过启动第二离合器454，第二齿轮系455将第一电机420的第一近端同步转子424并且因此将输入离合器装置460的一部分和第二电机430的同步转子432可旋转地联接到输出构件414。输入离合器布置460包括第三离合器462和第四离合器464。当启动时，第三离合器462将输入构件412可旋转地联接到第二电机430的同步转子432和第一电机420的第一近端同步转子424。当启动时，第四离合器464将输入构件412可旋转地联接到第一电机420的第一远端同步转子422和第一齿轮系453。在一个实施例中，第一齿轮系453以减速传动齿轮比将机械功率传递到输出构件414，而第二齿轮系455以超速传动齿轮比将机械功率传递到输出构件414。另选地，第一齿轮系453和第二齿轮系455可以任何合适的齿轮比传递机械功率。另选地，第一离合器452和第二离合器454可以直接传动将机械功率传递到输出构件414。

变速器400可以输入功率分流模式、输出功率分流模式以及固定比状态进行操作。在输入功率分流模式中，输入构件412使用第四离合器464可旋转地联接到第一电机420的第一远端同步转子422，而输出构件414使用第二离合器454和第二齿轮系455与第一电机420的第一近端同步转子424和第二电机430的同步转子432连接。在输出功率分流模式，输入构件412可旋转地联接到第一电机420的第一近端转子424和第二电机430的转子432，而输出构件414使用第一离合器452和第一齿轮系453与第一电机420的第一远端同步转子422连接。在固定比状态下，输入构件412通过第一离合器452和第四离合器464或者通过第二离合器454和第三离合器462联接到与输出构件414连接的构件。

图4-2示意性示出了包括第一电机420和第二电机430的变速器400的第四实施例的杠杆图。该杠杆图包括与第一定子426、第一远端转子422和第一近端转子424相关联的三个节点。如图所示，经由启动第四离合器464，表示第一远端转子422的节点选择性地联接到输入构件412，或者另选地，经由启动第三离合器462，表示第一近端转子424的节点选择性地联接到输入构件412。表示第一近端转子424的节点联接到第二电机430的转子432，通过启动第二离合器454，转子432经由第二齿轮系455选择性地联接到输出构件414。通过启动第一离合器453，表示第一远端转子422的节点经由第一齿轮系453选择性地联接到输出构件414。

作用于变速器400的扭矩包括第一反扭矩Tma 425和第二反扭矩Tmb435，第一反扭矩Tma 425为第一电机420在第一定子426处施加的反扭矩，第二反扭矩Tmb 435为第二电机430施加的扭矩。来自输入构件412的输入扭矩Ti 413通过启动第四离合器464而作用于表示第一远端转子422的节点，或者通过启动第三离合器462而作用于表示第一近端转子424的节点。

到输出构件414的输出扭矩To 415可经由启动第二离合器454而通过表示第一近端转子424的节点起作用，或经由启动第一离合器452而通过表示第一远端转子422的节点而作用。应当理解，经由启动第二离合器454而通过表示环形齿轮446的节点起作用的到输出构件414的输出扭矩To415的量值可不同于经由启动第一离合器452而通过表示太阳齿轮442的节点起作用的到输出部件414的输出扭矩To 415的量值。再次，在节点中的每个处的速度可基于其他节点处的速度进行计算。此外，可以推导出通过变速器100进行的扭矩传递的扭矩方程，如下所述：

Ti+Tmb+Tma＝To

因此，通过变速器400传递的机械功率可包括来自发动机415、第一电机420和第二电机430的贡献以将机械功率传递到输出构件414。在输入分流模式和输出分流模式这两者中，来自输入构件412的输入扭矩Ti 413和机械功率通过第一电机420施加的反扭矩Tma 425传递到输出构件414。在固定比状态下，在无来自第一电机420的作用的情况下，来自输入构件412的输入扭矩Ti 413和机械功率可通过离合器和齿轮系传递到输出构件414，如上所述。由此，在第一定子426未施加扭矩的情况下，机械功率可在输入构件412与输出构件414之间进行传递。

图5示意性示出了多转子同步电机520的实施例的截面端视图和相应的侧视图。电机520包括定子530、远端同步转子522和近端同步转子524，所有这些部件均采用合适的轴承、端板和相关部件优选地同轴布置在壳体内。如图所示，近端同步转子524环绕远端同步转子522，并且这两者均环绕定子530。元件诸如壳体、轴承、端板和相关部件已知但未示出，以便有助于其他元件的说明。定子530被制造成环形的、中空圆柱形设备，其径向设置以便环绕远端同步转子522和近端同步转子524。定子530包括多相电线圈540安装在其上的定子芯532。与多相电线圈540相关的设计元件已知但本文未进行描述。定子芯532可以通过压制和烧结由铁颗粒组成的粉末而形成，铁颗粒涂覆有结构化且电绝缘的化合物。定子芯532具有在其径向内表面中形成的多个狭槽531。狭槽531在定子芯532的轴向方向上延伸以便轴向穿透定子芯532，并且在定子芯532的周向方向上以相等间隔彼此隔开。此外，对于狭槽531中的每个，狭槽531的深度方向与定子芯532的径向方向重合。在一个实施例中，并且如图所示，有6个狭槽531。多相电线圈540由安装在定子芯532上的多根电线制成。优选地，定子芯532的纵向端部包括凹陷部分534，从而允许多相电线圈540的端匝没入其中。该布置允许定子530有效地电气接合转子522、转子524，以在其整个长度上实现磁性齿轮装置，从而有助于减小电机520的长度，并且相应地减小封装体积。远端同步转子522采用多个表面安装的永磁体523制成，永磁体523在其面向近端同步转子524的径向外圆周上形成多个磁极。在远端同步转子522的周向方向上，磁极的极性在北与南之间交替。表面安装的永磁体523和相应磁极的数量可根据电机520的设计规格进行适当设置。近端同步转子524为采用安装在刚性框架526上的多个铁棒525制成的圆柱形设备。当远端同步转子522和定子530施加磁场时，铁棒525在转子524面向定子530的径向内圆周的径向外圆周上形成多个磁极，并且在其面向远端同步转子522的径向内圆周上形成多个磁极。在转子524的周向方向上，铁棒525的磁极的极性在北与南之间交替。铁棒525的数量可根据电机520的设计规格进行适当设置，并且不同于远端同步转子522上的表面安装的永磁体523的数量和由定子530产生的磁极的数量，使得近端同步转子524的旋转与以下两种磁极的旋转相互作用：由远端同步转子522上的表面安装的永磁体523产生的磁极和由定子530的多相电气绕组540与芯532产生的磁极。

换言之，近端同步转子524的铁棒525被吸引，用于旋转到远端同步转子522与定子530之间的那些轴向位置，其中，最强的磁场由远端同步转子522的永磁体和定子530的电线圈540与芯532的组合产生。近端同步转子524上的由远端同步转子522贡献的作用(即，扭矩)的一部分在远端同步转子522上产生大小相等方向相反的反作用力(即，扭矩)，并且近端同步转子524上的由定子530贡献的作用(即，扭矩)的一部分在定子530上产生大小相等方向相反的反作用力(即，扭矩)。本文描述的多转子同步电机520的实施例可代替功率分流布置中的电动马达/发电机和行星齿轮组的组合，其中定子530的磁场等效于附接到行星齿轮组中的太阳齿轮的常规电机，近端同步转子524等效于行星托架，每个行星与太阳齿轮和环形齿轮两者均啮合，并且远端同步转子522等效于行星齿轮组中的环形齿轮。与功率分流变速器中的机械行星齿轮组和常规单转子电机相比，此布置可提供与减少可听噪音和振动、减少维护、改进可靠性、实际有效比的灵活性而不添加部件等相关的益处。

图6示意地示出了多转子同步电机600的实施例的多个截面端视图和相应侧视图。电机600包括定子610、第一近端同步转子620和第二远端同步转子630，所有这些部件均优选地纵向串联布置并且采用合适的轴承、端板和相关部件围绕轴线640在壳体内同轴。如图所示，定子610、近端同步转子620和远端同步转子630具有共同外径。元件诸如壳体、轴承、端板和相关部件已知但未示出，以便有助于其他元件的说明。

在一个实施例中，第一近端同步转子620经由第一同轴构件642可旋转地联接到变速器输出构件，而第二远端同步转子630经由第二同轴构件644可旋转地联接到变速器输出部件。

定子610为包括多个径向布置的芯元件612的圆盘形状的元件，其中芯元件612的数量为电机600的相位数量的倍数。如图所示，有六个芯元件612并且电机600为三相电机。芯元件612中的每个为由中心角615、内半径613和外半径614限定的扇环形，其中中心角615是由360°除以芯元件612的数量来限定。芯元件612中的每个均具有围绕其外圆周形成的凹陷部分616，导线617以连续方式围绕其缠绕，从而形成电线圈618。多个径向布置的芯元件612各自具有电线圈618，电线圈618形成电气连接到逆变器电路650的多相电气绕组619。与多相电气绕组619相关的设计元件已知但本文未进行描述。定子610固定地附接到外壳体元件，并且具有内部开口，旋转构件642、644中的一个或两个从内部开口中通过。

近端同步转子620为可旋转地安装在第一旋转构件642上的圆盘形状的元件，并且优选地包括铁芯部分622，其中多个径向定向的磁性元件624围绕其圆周均匀附接到其上。远端同步转子630为可旋转地安装在第二旋转构件644上的圆盘形状的元件，并且优选地包括铁芯部分622，其中多个连续径向定向的磁性元件624附接到其上。

本文描述的多转子同步电机620的实施例可代替功率分流布置中的电动马达/发电机和行星齿轮组的组合，其中定子626的磁场可充当附接到行星齿轮组中的太阳齿轮的常规电机，近端同步转子624可充当行星齿轮的托架，每个行星齿轮与太阳齿轮和环形齿轮两者均啮合，并且远端同步转子630可充当行星齿轮组中的环形齿轮。本文描述的多转子同步电机620的实施例可在用于这些功能的大小和形状方面具有优势，特别是在功率分流变速器中。

所描述的动力系***的实施例包括功率分流变速器，功率分流变速器包括具有输入和输出构件以及多转子电机，其中多转子电机具有定子、第一近端同步转子和第二远端同步转子。机械功率可使用由多转子电机的定子施加的反扭矩在输入部件与输出部件之间进行传递。机械功率还可独立于所述扭矩在输入部件与输出部件之间进行传递，包括在合并第二电机、行星齿轮装置、实现多模操作的离合器及它们的组合的实施例中。

详细描述和图示或附图支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实行本教导的最佳模式和其他实施例中的一些，但是存在用于实践随附权利要求中限定的本教导的各种另选设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于在输入构件与输出构件之间传递机械功率的变速器，其包括：

第一同步电机，其包括第一定子、第一远端转子和第一近端转子；以及

第二同步电机，其包括第二定子、第二远端转子和第二近端转子；

其中所述输入构件可旋转地联接到所述第一远端转子和所述第二近端转子；

其中所述输出构件可旋转地联接到所述第二远端转子和所述第一近端转子；并且

其中机械功率能够在所述第一定子未施加扭矩的情况下在所述输入构件与所述输出构件之间进行传递。

2.根据权利要求1所述的变速器，其中传递到所述输出构件的机械功率输出基于输入到所述输入构件的机械功率，通过所述第一定子输入到所述第一电机的功率，以及通过所述第二定子输入到所述第二电机的功率。

3.根据权利要求2所述的变速器，其中输入到所述第一电机的所述功率以及输入到所述第二电机的功率包括反扭矩。

4.根据权利要求1所述的变速器，其中所述第一定子进一步包括定子芯以及电线圈，并且其中所述定子芯包括纵向端部，所述纵向端部包括凹陷部分，其中所述电线圈的端匝没入到所述凹陷部分。

5.一种用于在输入构件与输出构件之间传递机械功率的变速器，其包括：

多转子电机，其包括第一定子、第一远端转子和第一近端转子；

第二电机，其包括第二定子和第二转子；以及

行星齿轮组，其包括环形齿轮、联接到托架和环形齿轮的多个行星齿轮；

其中所述输入构件可旋转地联接到所述第一远端转子并且可旋转地联接到所述行星齿轮的所述托架；

其中所述第二电机的所述第二转子可旋转地联接到所述太阳齿轮；

其中所述环形齿轮可旋转地联接到所述第一电机的所述第一近端转子并且可旋转地联接到所述输出构件；并且

其中机械功率能够在所述第一定子未施加扭矩的情况下在所述输入构件与所述输出构件之间进行传递。

6.根据权利要求5所述的变速器，其中所述环形齿轮经由输出分流齿轮箱可旋转地联接到所述输出构件。

7.根据权利要求6所述的变速器，其中所述输出分流齿轮箱进一步包括：

第一齿轮系，其经由第一离合器的启动将所述第二电机的所述第二转子可旋转地联接到所述输出构件，以及

第二齿轮系，其经由第二离合器的启动将所述第一电机的所述第一近端转子可旋转地联接到所述输出构件。

8.根据权利要求6所述的变速器，其进一步包括：

输入分流离合器布置，其包括第三离合器和第四离合器；

其中当所述第四离合器启动时，所述输入构件可旋转地联接到所述第一远端转子和所述第二转子；并且

其中当所述第三离合器启动时，所述输入构件可旋转地联接到所述第一近端转子。

9.一种用于在输入构件与输出构件之间传递机械功率的变速器，其包括：

第一多转子电机，其包括第一定子、第一远端同步转子和第一近端同步转子；

其中所述输入构件可旋转地联接到所述第一远端同步转子和所述第一近端同步转子中的一个，而所述输出构件可旋转地联接到所述第一远端同步转子和所述第一近端同步转子中的另一个；

其中机械功率能够使用所述第一定子施加的扭矩在所述输入构件与所述输出构件之间进行传递；并且

其中机械功率能够在所述第一定子未施加扭矩的情况下在所述输入构件与所述输出构件之间进行传递。

10.根据权利要求9所述的变速器，其进一步包括：

第二多转子电机，其包括第二定子、第二远端同步转子和第二近端同步转子；

其中所述输入构件可旋转地联接到所述第二远端同步转子和所述第二近端同步转子中的一个，而所述输出构件可旋转地联接到所述第二远端同步转子和所述第二近端同步转子中的另一个；并且

其中机械功率能够使用所述第二定子施加的反扭矩在所述输入构件与所述输出构件之间进行传递。