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齿轮与电机 无级变速系统所使用的直齿圆柱齿轮具有97%的工作效率

 

齿轮与电机 无级变速系统所使用的直齿圆柱齿轮具有97%的工作效率
  以电机控制的无级变速技术应对与日俱增的燃油效率需求。
  随着汽油价格不断攀升,现有的混合动力汽车已格外受到来自消费者乃至汽车制造商的青睐。原始设备制造商(OEM)们正在多方寻求,并期望供应商们为这类混合动力汽车提供设计概念和产品。一种来自英国的最新思路认为仅仅应付高油价并不是什么新概念。英国NexxtDrive公司的DualDrive传动系统是一种无级变速传动(CVT)系统,其中配备了两台内置式电机,以改进驱动效率。
  无级变速驱动的设计概念起源于三、四十年以前,不过当时的两大着眼点在于如何组合液压变速器和机械齿轮。将近十年前,人们开发出采用液压而非电力的动力合成或动力拼接驱动技术,液压变速器由液压泵和液压马达构成。最近,Caterpillar等公司开发出来新式传动系统则结合了电动变速器和机械齿轮。


DualDrive 无级变速传动(CVT)具备四分支动力结构,
分别经由发动机、输出驱动轴和两台电动机/ 发动机。


  前Caterpillar公司工程师,现任NexxtDrive公司董事和总工程师的 Frank Moeller说:“在Caterpillar公
司时,由于机器的速度和力矩范围要求极宽,我们常常采用多工况传动方式。” 离开Caterpillar公司后,Moeller开发出一种单工况驱动单元,并以此概念为起点,进而开发出DualDrive方案。
  无级变速可改善油耗
  最近,出于对混合驱动技术的高涨兴趣,以及汽车应用中系统电压逐步提高的趋势,使得这类无级变速系统极具吸引力。“从某种意义上讲,这是当前真正来自集成商和OEM制造商的热切愿望,因为他们必须面对降低CO2排放的要求,以及消费者和政府对于采用混合驱动的高压态势。” NexxtDrive 董事长Rod Keech指出。
  该无级变速系统所使用的直齿圆柱齿轮具有97%的工作效率,相比之下,先发电再驱动电机的方法只能达到80%的工作效率。将发动机转速降至能够驱动车辆运行所需的最低转速时,总是能够使发动机具备最佳油耗。在电子系统的控制下,双电动机-发动机配置可以为输出速度提供无级切换,其电控系统与当前广泛应用于电机驱动的力矩控制毫无二致,采用成熟的反馈控制技术和无传感器方法提供力矩和速度控制。
  系统采用的电机可以是任何结实耐用的电机种类,如无刷永磁电机、感应电机、甚至于开关磁阻方案。总之,无刷电机是最佳选择,NexxtDrives的开发合作伙伴将最终做出选择。
  “正如我们所看到的,该驱动系统的主要优势在于可同时替代自动变速箱和全电动型无级变速系统(ECVT),与此同时,该传动系统还能够提供混合驱动能力。”Keech说道。与如今已经上路的系统有所不同,无需为同一款车型的混动版和非混动版采用不同的驱动,从而为车型设计提供了强有力的可制造性优势。

浅蓝色行星齿轮的轴线围绕中心齿轮旋转,同时行星齿轮围绕各自轴线旋转;两台电机分别装在两
个中心齿轮上,橙色电机装在左手边的中心齿轮上,棕色电机装在中间的中心齿轮上,输出端为绿
色的中心齿轮;输入来自连接着暗绿色行星架的灰色发动机;浅蓝色行星齿轮都连在一起。销售热线:021-25955531,25955536,I3524471288
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  混动版所需的仅仅是增加一组电池而已。系统操作电压应尽可能选择高压,以优化电机效率,和其他混动系统一样,288V就是一种上佳之选。
  无级变速实践
  DualDrive无级变速系统以行星齿轮系整合来自汽车发动机和一台或全部两台电动机的力矩。电动机、发动机以及输出端的动力组合构成一种四分支方案,这种四分支传动结构允许发动机连接至行星齿轮结构的行星架或者齿圈,同样,输出也可以连接至行星架或者齿圈,一旦选定一端的连接位置,另一端则需连接在相反的位置上。行星齿轮系的两个中心齿轮分别由各自的电机驱动。
  NexxtDrive传动系统不存在齿圈,而是代之以第三组串级行星齿轮,向另一个中心齿轮提供动力输出。电机能够以任意转速运行,不过,当任何一台电机被锁定时,电机之间将没有电能流动,此时传动效果如同纯机械传动一般,使传动系统在特定工作点上取得令人满意的最佳效率。串级行星齿轮与其转轴固连,并围绕公共轴线旋转,因而其旋转速度相同。第一组和第三组行星齿轮与其中心齿轮直接啮合,第二组行星齿轮则通过一组安装于行星架的惰轮使旋转方向与其中心齿轮相反。
  为取代行星齿轮系中通常可见的外层齿圈,DualDrive系统在单一的行星架上安装了三组行星齿轮,每组行星齿轮与位于各自回转中心的中心齿轮相啮合。
  由于电机尺寸更多地取决于输出力矩,因而设计中使用了两台同心电机,大电机针对高转矩,小电机针对高速度。
连接两台电机的两个中心齿轮不可见。绿色的输出端中心齿轮与所有三组行星齿轮相连。

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