CN101224701A

CN101224701A - 一种轮毂电机动力车轮

Info

Publication number: CN101224701A
Application number: CNA2008100082716A
Authority: CN
Inventors: 任海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-02-15
Filing date: 2008-02-15
Publication date: 2008-07-23

Abstract

本发明申请涉及一种轮毂电机动力车轮，包括车轮毂、轮辐、轮辋及车轮胎，里面的车轴、轴承及轴承支承连接盘，车轴上固定连接的电机初级定子、定子机架、机架座、定子紧固轭、定子绕组、电机次级转子、转子紧固轭、转子机架，电机气隙空间，电机转子支架、及连接螺栓等。该动力车轮是使用计算机、变频、调压、逆变等先进技术控制驱动轮毂电机，能够输出足够大的转矩来满足电动汽车启动、爬坡和高速行驶。它机电一体化的结构设计，构思新颖，技术先进，非常实用；它结构简单可靠、成本低、制作安装很方便。使用它能够很方便地组成电动汽车轮毂电机车轮动力系统，以推动电动汽车的快速发展进步。

Description

一种轮毂电机动力车轮

技术领域

本发明申请，涉及一种自带动力的即里面安装有轮毂电机的车轮子，该车轮机电一体化的结构，可以很方便地构成电动车辆使用的轮毂电机车轮动力系统。

背景技术

现有的电动车辆轮子本身都是不带动力的，都是靠车载动力系统驱动车轴来带动车轮旋转前进的。现有的电动汽车动力系统，一般都是以大功率电机通过机械变速箱等传动系统驱动车轴、再由车轴带动车轮旋转前进；或者是把小功率电机安装在车底盘上，以旋转的电机轴直接驱动车轮毂旋转来带动车轮前进。显然，大电机加上机械变速箱、联轴器、传动轴等机械传动系统，既大又笨重，不仅占用了车内的宝贵空间，又因机械磨损而白白地浪费消耗了大量的宝贵车载电能。小功率电机的输出转矩显然是不够用的，大功率电机不仅是受体积限制无法直接安装在车底盘上使用，而且更是受到车载电池能量的限制。这就是目前制约电动汽车动力系统发展的现实技术难点之一，它长期地阻碍了电动汽车的迅速发展、进步和推广使用。

发明内容

本发明申请，就是设计提供了一种在里面安装有轮毂电机的车轮子，该机电一体化结构的动力车轮，充分地利用了车轮子里面的空间，不仅是去掉了传统电机的铸铁外壳、去掉了电动汽车的机械变速箱、联轴器、传动轴等机械传动与变速系统，而大大地减轻了整车的重量和极大地减少了机械磨损能耗，这样就不仅是节省即增加了车内的使用空间，而且是大大地节省了宝贵的车载电能，也就是大大地增加了整车可以使用的驱动能量。又由于这种动力车轮是直接使用计算机、变频、调压、逆变等先进技术来控制驱动车轮里的轮毂电机，故它就能够输出足够大的转矩来满足电动汽车启动、爬坡、高速行驶的各种使用需求。它机电一体化的结构设计，构思新颖，设计巧妙，技术先进，非常实用；它结构简单可靠、紧凑、轻巧、结实、经久、耐用，成本低、制作安装都很方便。使用这种轮毂电机动力车轮，就能够很方便地组成电动汽车轮毂电机车轮动力系统，以推动电动汽车的快速发展进步和普及应用。

技术方案

本发明设计的一种轮毂电机动力车轮，如附图所示。

该轮毂电机动力车轮，包括车轮1上的车轮胎21、轮辋2、轮辐3、轮毂4、车轴20、固定连接在车轴20上的轴承6和通过该轴承轴向定位并垂直支承在该车轴上转动的车轮1。同时还包括位于轮毂4与轴承6之间的轴承支承连接盘5，连接轮毂4、电机转子支架9与轴承支承连接盘5成为一个机械整体的支承盘连接螺栓8，轴承6的内、外轴承端盖7。也包括所述车轮内面一侧并固定连接在车轴20上的电机初级定子机架座19、电机定子机架18、电机定子紧固轭16、电机定子绕组17、电机初级定子15，电机次级转子13、电机转子紧固轭12、电机转子机架11；还包括由电机初级定子15外圆环面与电机次级转子13内圆环面间隔相对构造成的电机电磁场气隙空间圆环体14，连接电机转子机架11与轴承支承连接盘5的电机转子支架9、以及电机转子机架11与电机转子支架9的连接螺栓10。

该轮毂电机动力车轮的轮辐，可以是任意形状的圆曲面，上面可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案；辐板式轮辐的辐板面部分，既可以是全部在轮辐的圆曲面内，也可以是有一部分超出轮辐的圆曲面外；并且该辐板面部分的延长面，既可以是与车轴心线相互垂直，也可以是与车轴心线斜交成其它角度。

该轮毂电机动力车轮的轴承支承连接盘和电机转子支架上面的螺栓孔数量与技术尺寸，与轮毂螺栓孔的数量与技术尺寸相一致；并可以将它们的螺栓孔端面制作成锥面，以便使用特制的锥形端面螺母来确保其定位精度。

该轮毂电机动力车轮的电机转子支架，可以是任意形状的圆曲面，上面可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案。电机转子支架板面部分，既可以是全部在电机转子支架的圆曲面内，也可以是有一部分超出电机转子支架的圆曲面外。该板面部分的延长面，既可以是与车轴心线相互垂直，也可以是与车轴心线斜交成其它角度。

该轮毂电机动力车轮的电机初级定子外圆环面及其延长面、电机次级转子内圆环面及其延长面、以及电机电磁场气隙空间圆环体及其延长体，与车轴心线之间的三种几何位置关系，即它们或者是相互平行、永不相交，或者是相互斜交、夹角相交成任意锐角度，或者是相互垂直、夹角相交成90°，就分别构造成了所述动力车轮里使用的三种结构型式的轮毂电机。

该轮毂电机动力车轮的电机转子机架，在连接电机转子紧固轭的部分或者是圆筒形、或者是两头大小不一样的圆台形、或是平面圆环形。而在这个连接电机转子紧固轭的部分以外的其它部分，则可以是任意形状的圆曲面，上面可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案。该电机转子机架也可以是与电机转子支架为一个整体成型结构部件。

该轮毂电机动力车轮的电机次级转子紧固轭与其电机转子机架连接固定成一个机械整体，电机初级定子紧固轭与其电机定子机架连接固定成一个机械整体，都可以使用销、键、压花、上螺丝、甚至于粘胶等各种常规的机械方法。所述电机定子机架、电机定子机架座，上面都可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案。电机定子机架与电机定子机架座的连接，电机定子机架座与车轴连接固定成为一个机械结构整体，都是可以使用销、键、压花等各种常规的机械方法。而电机定子机架与电机定子机架座、电机定子机架座与车轴，也都是可以为一整体成型结构部件。

该轮毂电机动力车轮的电机电磁场气隙空间体的内、外两端口圈处，为防止微小尘埃颗粒进入，既可以是在电机转子紧固轭上、或者是在电机转子机架上，也可以是在电机定子紧固轭上、或者是在电机定子机架上安装固体的密封装置——遮挡圈来防护；还可以使用压缩空气屏幕来防护，即使用空气压缩机的导管及其吹气嘴对着电机电磁场气隙空间体的一个端口圈，通过气隙空间体向另一个端口圈吹送压缩空气，即可以同时使这两个端口圈均处在压缩空气流的屏蔽之中。需要使用清洁空气时，也可以使用加装了过滤器的空压机。

该轮毂电机动力车轮里的轮毂电机的各个部分，都是可以沿轴向向轮辋内边沿方向延伸一个适当的长度段。这个可以延伸适当的长度段，就是每个电机铁芯可以适当增加的数量，也就是每个电机可以适当增加的功率值。这样就能很方便地设计选用轮毂电机的功率数值。

该轮毂电机动力车轮的轴承，或者是滚动轴承，或者是滑动轴承。车轮即轴承在车轴上的轴向定位，可以是轴承内端盖为车轴上的定位台阶定位，轴承的一端与内端盖配合，另一端与轴承外端盖配合，轴承外端盖又为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位。也可以是轴承的一端直接为车轴上的定位台阶定位，或者是为沿轴向设置的内定位环定位，轴承的另一端或者是与轴承外端盖配合，轴承外端盖又为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位，或者是与沿轴向设置的外定位环配合定位，外定位环又为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位，或者是直接为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位。轴承内、外端盖可以是同时被固定在车轴上而不随轴承支承连接盘转动，也可以是一个端盖被固定在车轴上不随轴承支承连接盘转动，另一个端盖则被以螺丝、铆钉等各种机械方法连接固定在轴承支承连接盘上，并随着轴承支承连接盘转动，更可以是内、外轴承端盖同时被以螺丝、铆钉等各种机械方法连接固定在轴承支承连接盘上，并随着轴承支承连接盘一同旋转。

至此，机电一体化结构的轮毂电机动力车轮基本构成。

发明优点

本发明申请的优点：1、安装使用的轮毂电机可以与各种车轮结构相兼容，即无须改变市场上现行的车轮结构，而使其便于推广应用。2、实现了轮毂电机与车轮结合的机电一体化结构。3、充分利用了车轮毂里面的空间，每一个车轮里的电机都可以是大功率的轮毂电机和输出大的转矩，故多个这种动力车轮就完全能够满足整车的使用需求。4、使用该轮毂电机动力车轮，就可以节省去掉旧式电动汽车的机械传动系统，大大地减轻了整车的重量，而节省出大量的车载电能。5、使用该轮毂电机动力车轮，还可以节省出传动机械系统磨损消耗的大量电能，故又可以大大地增加电动汽车的行驶距离6、使用该轮毂电机动力车轮，还可以磁阻刹车制动回收电能，增加行驶距离，等等。7、使电动汽车的生产制造成本大大降低。因为不仅是节省了电机铸铁外壳的加工、制造、生产成本和原材料采购成本等，并使电机其它部件加工组装方法更简单，更便于机械化流水线等低成本生产；而且是因为去掉了最昂贵的机械齿轮变速箱，以及去掉了联轴器、传动轴等大批机械传动部件的制造、加工、生产成本、原材料采购成本和时间成本等，致使电动汽车的生产制造成本大大地降低了。8、增加了电动汽车可以使用的电机最大功率值。因为整车从2个～10个以上的车轮，都可以很方便地同时全部使用这种轮毂电机动力车轮，即可以成倍地增加了电动汽车动力系统使用电机的最大功率值。9、增大了电动汽车可以使用的车内空间。因为所有被去掉的电机铸铁外壳、机械齿轮变速箱、等等传动部件体积之和，就是节省出来的车内空间。10、使用该轮毂电机动力车轮，其轮毂电机可以自然风冷，而无须使用水箱循环水冷。11、有利于环境保护。因为轮毂电机使用电力而不排放污染物和有害气体。12、无噪音运行。因为使用该轮毂电机动力车轮的电动汽车里，再也没有内燃机、大型机械齿轮离合、联轴传动、变速等等大的机械噪声源了。13、便于使用计算机技术、逆变技术、变频技术、调压技术等，直接控制电力驱动该轮毂电机动力车轮来调整车速。

附图说明

如附图所示：其中1是车轮；2是轮辋；3是轮辐；4是轮毂；5是轴承支承连接盘；6是轴承；7是轴承内、外端盖；8是轮毂连接螺栓；9是电机转子支架；10是电机转子连接螺栓；11是电机转子机架；12是电机转子紧固轭；13是电机次级转子；14是电机电磁场气隙空间体；15是电机初级定子；16是电机定子紧固轭；17是电机定子绕组；18是电机定子机架；19是电机定子机架座；20是车轴；21是车轮胎。

具体实施方式

下面再结合附图，对本发明申请的具体实施方式作进一步的详细说明：

附图1所示，是本发明申请的一个实施例。在图1所示的动力车轮里，车轴20上的轴承6外面紧套着的轴承支承连接盘5，车轮毂4和电机转子支架9这三个机械部件，是被轮毂连接螺栓8连接紧固成为了一个机械整体。电机初级定子15，通过电机定子紧固轭16、电机定子机架18及电机定子机架座19，被与车轴连接固定成为了一个机械整体。因为车轴是被车轮以外的其它部件(如车架、悬架等等)确定为静止不动的，所以电机初级定子15也是与车轴一同被确定为静止不动的。当向电机定子绕组17里通入电流时，电机初级定子15与电机次级转子13之间形成的电机电磁场气隙空间体14里，就产生了旋转电磁场来推动电机次级转子13旋转，并通过电机转子紧固轭12带动电机转子机架11一同旋转。由于电机转子机架11与电机转子支架9，是被电机转子连接螺栓10连接紧固成为了一个机械整体，所以电机转子支架9就随同电机转子机架11一同旋转，并通过车轴上的轴承6、轴承支承连接盘5、轮毂连接螺栓8带动车轮毂4一同旋转，也就是带动了车轮辐、轮辋及其上面的车轮胎一同旋转了。改变输入电机定子绕组17里电流的大小、方向和电压的大小等，就可以改变和控制轮毂电机的转速、方向和功率输出等，也就是能够控制动力车轮旋转的方向、快慢和输出的力矩等。

附图2、附图3所示本发明申请的其它实施例，其工作原理与上述第一个实施例完全相同，此处也就不再多哕嗦了。

本发明申请的最佳实施方案之一，就是图1所示的这个实施例。

Claims

1.一种轮毂电机动力车轮，包括车轮(1)上的车轮胎(21)、轮辋(2)、轮辐(3)、轮毂(4)、车轴(20)、固定连接在车轴(20)上的轴承(6)和通过该轴承轴向定位并垂直支承在该车轴上转动的车轮(1)，其特征在于：还包括位于轮毂(4)与轴承(6)之间的轴承支承连接盘(5)，连接轮毂(4)、电机转子支架(9)与轴承支承连接盘(5)成为一个机械整体的支承盘连接螺栓(8)，轴承(6)的内、外轴承端盖(7)；包括所述车轮内面一侧并固定连接在车轴(20)上的电机初级定子机架座(19)、电机定子机架(18)、电机定子紧固轭(16)、电机定子绕组(17)、电机初级定子(15)，电机次级转子(13)、电机转子紧固轭(12)、电机转子机架(11)；包括由电机初级定子(15)外圆环面与电机次级转子(13)内圆环面间隔相对构造成的电机电磁场气隙空间圆环体(14)，连接电机转子机架(11)与轴承支承连接盘(5)的电机转子支架(9)、以及电机转子机架(11)与电机转子支架(9)的连接螺栓(10)。

2.如权利要求1所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述轮辐可以是任意形状的圆曲面，上面可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案；辐板式轮辐的辐板面部分，既可以是全部在轮辐的圆曲面内，也可以是有一部分超出轮辐的圆曲面外；并且该辐板面部分的延长面，既可以是与车轴心线相互垂直，也可以是与车轴心线斜交成其它角度。

3.如权利要求1所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述轴承支承连接盘和电机转子支架上面的螺栓孔数量与技术尺寸，与轮毂螺栓孔的数量与技术尺寸相一致；并可以将它们的螺栓孔端面制作成锥面，以便使用特制的锥形端面螺母来确保其定位精度。

4.如权利要求1所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述电机转子支架可以是任意形状的圆曲面，上面可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案；电机转子支架板面部分，既可以是全部在电机转子支架的圆曲面内，也可以是有一部分超出电机转子支架的圆曲面外；该板面部分的延长面，既可以是与车轴心线相互垂直，也可以是与车轴心线斜交成其它角度。

5.如权利要求1所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述电机初级定子外圆环面及其延长面、电机次级转子内圆环面及其延长面、以及电机电磁场气隙空间圆环体及其延长体，与车轴心线之间的三种几何位置关系，即它们或者是相互平行、永不相交，或者是相互斜交、夹角相交成任意锐角度，或者是相互垂直、夹角相交成90°，就分别构造成了所述动力车轮里使用的三种结构型式的轮毂电机。

6.如权利要求5所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述电机转子机架在连接电机转子紧固轭的部分或者是圆筒形、或者是两头大小不一样的圆台形、或是平面圆环形；而在这个连接电机转子紧固轭的部分以外的其它部分，则可以是任意形状的圆曲面，上面可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案；该电机转子机架也可以是与电机转子支架为一个整体成型结构部件。

7.如权利要求5所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述电机次级转子紧固轭与其电机转子机架连接固定成一个机械整体，所述电机初级定子紧固轭与其电机定子机架连接固定成一个机械整体，都可以使用销、键、压花、上螺丝、甚至于粘胶等各种常规的机械方法；所述电机定子机架、电机定子机架座，上面都可以开设由通风、减重、散热、装饰孔、槽组成的任意形状图案；电机定子机架与电机定子机架座的连接，电机定子机架座与车轴连接固定成为一个机械结构整体，都是可以使用销、键、压花等各种常规的机械方法；而电机定子机架与电机定子机架座、电机定子机架座与车轴，也都是可以为一整体成型结构部件。

8.如权利要求5所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述电机电磁场气隙空间体的内、外两端口圈处，为防止微小尘埃颗粒进入，既可以是在电机转子紧固轭上、或者是在电机转子机架上，也可以是在电机定子紧固轭上、或者是在电机定子机架上安装固体的密封装置——遮挡圈来防护；还可以使用压缩空气屏幕来防护，即使用空气压缩机的导管及其吹气嘴对着电机电磁场气隙空间体的一个端口圈，通过气隙空间体向另一个端口圈吹送压缩空气，即可以同时使这两个端口圈均处在压缩空气流的屏蔽之中。

9.如权利要求5所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述轮毂电机的各个部分，都是可以沿轴向向轮辋内边沿方向延伸一个适当的长度段。

10.如权利要求1至9所述的一种轮毂电机动力车轮，其特征在于：所述轴承或者是滚动轴承，或者是滑动轴承；车轮即轴承在车轴上的轴向定位，可以是轴承内端盖为车轴上的定位台阶定位，轴承的一端与内端盖配合，另一端与轴承外端盖配合，轴承外端盖又为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位；也可以是轴承的一端直接为车轴上的定位台阶定位，或者是为沿轴向设置的内定位环定位，轴承的另一端或者是与轴承外端盖配合，轴承外端盖又为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位，或者是与沿轴向设置的外定位环配合定位，外定位环又为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位，或者是直接为与车轴端部螺纹配合的限位螺母配合定位；轴承内、外端盖可以是同时被固定在车轴上而不随轴承支承连接盘转动，也可以是一个端盖被固定在车轴上不随轴承支承连接盘转动，另一个端盖则被以螺丝、铆钉等各种机械方法连接固定在轴承支承连接盘上，并随着轴承支承连接盘转动，更可以是内、外轴承端盖同时被以螺丝、铆钉等各种机械方法连接固定在轴承支承连接盘上，并随着轴承支承连接盘一同旋转。