一种双转子电机混合动力总成以及拖拉机的制作方法

本技术涉及拖拉机动力机构，尤其涉及一种双转子电机混合动力总成以及拖拉机。

背景技术：

1、在农业机械领域，拖拉机作为核心动力设备，传统上采用柴油机直接驱动的方式，存在燃油效率低、排放污染大、噪音高等问题。随着农机智能化、低碳化发展，市场亟需一种“结构紧凑、能量效率高、工况适应性强”的混合动力方案，让柴油机持续工作在最佳油耗区，同时实现行驶驱动与农机具动力输出的解耦协同。

2、传统拖拉机的柴油机通常工作在变工况下，无法始终保持在最佳油耗区，导致能源浪费。

3、现有混合动力技术在拖拉机中的应用尚不成熟，多数方案采用分体式电机布置，如y方向并排的发电机和驱动电机或者x方向并排的发电机和驱动电机，导致系统结构复杂、轴向尺寸大、布置困难，尤其不利于拖拉机紧凑化设计。同时，拖拉机还需兼顾农机具动力输出（pto）功能，进一步增加了动力总成的复杂性。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种双转子电机混合动力总成以及拖拉机。

2、本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种双转子电机混合动力总成，包括：柴油机、双转子电机、发电机离合器、动力电池、电机控制器、pto离合器、pto输出轴、变速箱、拖拉机后桥以及车轮，所述柴油机通过所述发电机离合器与所述双转子电机传动连接，所述双转子电机与所述电机控制器电连接，所述电机控制器与所述动力电池电连接，所述双转子电机通过所述pto离合器与所述pto输出轴传动连接，所述双转子电机与所述变速箱传动连接，所述变速箱与所述拖拉机后桥传动连接，所述拖拉机后桥与所述车轮传动连接。

3、采用本实用新型技术方案的有益效果是：柴油机工作转速稳定在最佳油耗区，有利于降油耗。发电机离合器用于控制动力传递的接合与分离，实现工作模式切换。pto离合器用于控制pto输出轴的接合与分离，实现工作模式切换。pto输出轴直接连接双转子电机，将柴油机飞轮的动力传递至pto输出轴，给农机具提供旋转动力。车轮为驱动轮。通过集成化设计将发电机和驱动电机组合为双转子结构，实现柴油机高效工作、多种能量管理模式和紧凑布局。该方案特别适用于拖拉机等农业车辆，能有效降低油耗、减少排放，并提升整机性能。结构紧凑、能量效率高、工况适应性强。实现行驶驱动与农机具动力输出的解耦协同。将发电机和驱动电机同轴集成于一个单元内，通过内外层布置实现空间优化，结构极致紧凑，布置性优异，解决了拖拉机混合动力系统轴向尺寸大的问题。适用于拖拉机等空间受限的车辆。双转子电机动力总成通过双离合器分别连接柴油机与pto轴，实现行驶驱动、pto输出以及发电的解耦与协同。

4、进一步地，所述双转子电机包括：内转子、外转子、定子以及电机外壳，所述外转子环套在所述内转子的外侧，所述定子环套在所述外转子的外侧，所述内转子以及所述外转子均转动安装在所述电机外壳中，所述定子固定安装在所述电机外壳的内侧，所述内转子通过所述发电机离合器以及所述pto离合器分别与所述柴油机以及所述pto输出轴连接；所述定子与所述电机控制器电连接；所述电机外壳分别与所述柴油机以及所述变速箱固定连接。

5、采用上述进一步技术方案的有益效果是：通过内外两个转子的协同运动实现高效能量转换。通过集成化设计将发电机和驱动电机组合为双转子结构，实现柴油机高效工作、多种能量管理模式和紧凑布局。内转子起到发电机的作用。外转子作为驱动电机，接收电池的电能或者内转子发电机的电能。外转子通过齿轮连接至多挡变速箱，多挡变速箱连接至拖拉机后桥，实现拖拉机行走和倒车。定子固定在电机外壳上，不参与旋转，其作用是产生交变磁场。外转子与定子形成驱动电机。定子绕组通入交流电后，产生旋转磁场。该磁场作用于外转子外侧永磁体，驱动外转子旋转，然后外转子通过减速齿轮连接变速箱带动行走系统。内转子与外转子形成发电机。内转子与柴油机连接，转速与柴油机相同，转速一般维持在柴油机最佳油耗转速。利用内转子与外转子的转速差，内转子绕组切割外转子内侧永磁体产生的磁场产生交流电，然后通过内转子的绕组将交流电传递给电机控制器，电机控制器将交流电转化为直流电。将发电机和驱动电机同轴集成于一个单元内，通过内外层布置实现空间优化，结构极致紧凑，布置性优异，解决了拖拉机混合动力系统轴向尺寸大的问题。适用于拖拉机等空间受限的车辆。

6、进一步地，所述内转子与所述外转子同轴设置；所述定子为由硅钢片叠压而成的环形铁芯，所述定子的表面绕制三相绕组；所述外转子为永磁式转子，所述外转子为内侧和外侧均匀镶嵌径向充磁的永磁体；所述内转子设置有鼠笼式绕组。

7、采用上述进一步技术方案的有益效果是：设计具有两个同轴转子的新型电机结构，通过内外两个转子的协同运动实现高效能量转换。通过集成化设计将发电机和驱动电机组合为双转子结构，实现柴油机高效工作、多种能量管理模式和紧凑布局。内转子起到发电机的作用。外转子作为驱动电机，接收电池的电能或者内转子发电机的电能。外转子通过齿轮连接至多挡变速箱，多挡变速箱连接至拖拉机后桥，实现拖拉机行走和倒车。定子固定在电机外壳上，不参与旋转，其作用是产生交变磁场。外转子与定子形成驱动电机。定子绕组通入交流电后，产生旋转磁场。该磁场作用于外转子外侧永磁体，驱动外转子旋转，然后外转子通过减速齿轮连接变速箱带动行走系统。内转子与外转子形成发电机。内转子与柴油机连接，转速与柴油机相同，转速一般维持在柴油机最佳油耗转速。利用内转子与外转子的转速差，内转子绕组切割外转子内侧永磁体产生的磁场产生交流电，然后通过内转子的绕组将交流电传递给电机控制器，电机控制器将交流电转化为直流电。

8、进一步地，所述内转子一端通过所述发电机离合器与所述柴油机的飞轮传动连接，所述内转子的另一端通过所述pto离合器与所述pto输出轴传动连接；所述外转子通过齿轮与所述变速箱传动连接。

9、采用上述进一步技术方案的有益效果是：pto输出轴直接连接内转子，将柴油机飞轮的动力传递至pto输出轴，给农机具提供旋转动力。

10、进一步地，所述电机外壳为一体成型结构，所述电机外壳的制作材料为金属；所述电机外壳的一端与所述柴油机的飞轮壳固定连接，所述电机外壳的另一端与所述变速箱的壳体固定连接。

11、采用上述进一步技术方案的有益效果是：电机机壳采用高强度铁或钢结构，不仅保护内部组件，还充当拖拉机主承重梁，电机外壳体通过法兰盘和螺栓，前部连接柴油机的飞轮壳，后部连接变速箱壳体。起到了连接拖拉机底盘前后桥，承受拖拉机整体重量的作用。简化了整车结构，提高了刚性和集成度。电机机壳作为承重大梁。电机机壳采用一体式高强度铁或钢结构，不仅保护内部组件，还充当拖拉机主承重梁，简化了整车结构，提高了刚性和集成度。

12、进一步地，所述外转子的额定转速范围为5000-10000转/分钟。

13、采用上述进一步技术方案的有益效果是：外转子选择高速电机。利用内转子与外转子的转速差，内转子绕组切割外转子内侧永磁体产生的磁场产生交流电，然后通过内转子的绕组将交流电传递给电机控制器，电机控制器将交流电转化为直流电。

14、进一步地，所述发电机离合器以及所述pto离合器为干式离合器或湿式离合器。

15、采用上述进一步技术方案的有益效果是：发电机离合器可采用干式或湿式形式，用于控制动力传递的接合与分离，实现工作模式切换。pto离合器可采用干式或湿式形式，用于控制pto输出轴的接合与分离，实现工作模式切换。

16、进一步地，所述动力电池的制作材料为磷酸铁锂或三元锂；所述动力电池连接有充电插座。

17、采用上述进一步技术方案的有益效果是：动力电池采用磷酸铁锂或者三元锂等常见电池材料，便于动力电池的制作。通过高压线束连接电机控制器，并且带有充电插座，具有充电功能。

18、进一步地，所述变速箱为两挡变速箱或多挡变速箱；所述变速箱中设置有换挡机构，所述换挡机构为啮合套、同步器或湿式离合器；所述变速箱上设置有四驱轴接口；所述拖拉机后桥中安装有差速器和轮边行星减速器。

19、采用上述进一步技术方案的有益效果是：变速箱连接外转子与拖拉机后桥，可为两挡或多挡变速箱，换挡机构可采用啮合套、同步器、湿式离合器等形式，以适应不同工况下的速度需求。四驱轴接口的设置可以实现四驱轴传输至前桥。

20、此外，本实用新型还提供了一种拖拉机，包括上述一种双转子电机混合动力总成。

21、本实用新型附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型实践了解到。