CN105751880A - 一种电动车的直驱型驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动车的直驱型驱动装置，两个车轮之间依次同轴连接有旋转变压器、电机、行星轮系、差速器，两个车轮相对的一端分别连接有左桥壳和右桥壳，电机、行星轮系、差速器在左桥壳和右桥壳之间，左桥壳和右桥壳通过悬架和车架相连。本发明一种电动车的直驱型驱动装置实现了电机、减速器和差速器的直连直驱，去除了联轴器、传动轴等连接元件，减少了壳体的数量、体积，减少了轴承、螺栓和密封件的数量，降低了动力传递的功率损耗，简化了传动结构。

Description

一种电动车的直驱型驱动装置
技术领域
本发明属于汽车工程装置技术领域，具体涉及一种电动车的直驱型驱动装置。
背景技术
随着全球石油资源供给的日趋紧张，温室效应越来越严重，传统的内燃式发动机汽车正经受严峻的考验。电动汽车作为新能源汽车的一种，在能源形式上与内燃式发动机汽车相比，具有零排放、电能来源广泛、驱动功率高等突出优势，已经成为未来汽车发展的重要形式。
电动汽车的出现历史悠久，先前由于受电池技术、控制技术和电机技术等的限制，尤其在续驶里程方面与燃油汽车无法相比，其发展很受限制。近年来，随着电力电子技术、控制技术和电机技术的进步，电动汽车得到了长足的发展。尤其是从汽车技术变革和产业升级的战略出发，世界各国纷纷颁布了许多优惠政策，加大电动汽车的投资力度，积极促进本国电动汽车产业发展。
目前，常见的电动车以两轮、三轮车居多，而四轮电动车也是未来电动车发展的主要方向。其中，两轮电动车主要采用轮毂电机的结构形式，其中将轮毂电机设计成电机与减速器一体化结构，在系统集成方面具有突出的优势。在三轮和四轮电动车中，考虑到电机本身特性和汽车行驶工况的复杂性，通常在驱动车轮和电机之间布置减速器、离合器、传动轴、联轴器等，以满足电动车在不同行驶工况下的动力性和通过性需求。这样使得整车的驱动传动系统体积大、结构复杂、传动效率低、可靠性低，而且成本高。虽然也有以两个或多个轮毂电机进行驱动的设计，但是在电机功率分配、传动系统的集成，尤其是在同轴两电机之间的差速功能实现等方面的难度加大，未见有成熟的设计与报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车的直驱型驱动装置，降低动力传递的功率损耗，简化传动结构。
本发明所采用的技术方案是，一种电动车的直驱型驱动装置，两个车轮之间依次同轴连接有旋转变压器、电机、行星轮系、差速器，两个车轮相对的一端分别连接有左桥壳和右桥壳，电机、行星轮系、差速器在左桥壳和右桥壳之间，左桥壳和右桥壳通过悬架和车架相连。
本发明的特点还在于，
电机包括电机定子、电机转子、电机外壳、电机轴、电机左盖、电机右盖，电机轴为空心齿轮轴，电机轴的一端与行星轮系连接，电机轴的另一端与旋转变压器连接，电机转子通过键周向固定在电机轴上；电机左盖和电机右盖通过轴承和电机轴连接，电机左盖和电机右盖通过螺栓连接在电机外壳的两端，电机定子通过键固定在电机外壳的内孔中。
差速器包括两个半轴齿轮、四个锥齿轮、一个差速器壳、一个十字轴和一个差速器外壳；差速器壳分为左右两部分，十字轴被封装在其中，差速器壳的左半部通过轴承和所述电机轴连接，差速器壳的右半部通过轴承和右桥壳连接；四个锥齿轮分别连接在十字轴的四个分叉上，两个半轴齿轮左右相对安装在四个锥齿轮的两端，其中一个半轴齿轮通过穿过电机轴的左半轴与其中一个车轮相连，另一个半轴齿轮通过右半轴与另一个车轮相连。
行星轮系包括中心轮、外齿圈、行星架和四个行星轮，行星架将四个行星轮均布在中心轮的外侧和外齿圈内侧，外齿圈通过螺栓固定在差速器壳的外侧，中心轮与电机轴连接。
旋转变压器包括旋变转子、旋变定子，电机轴远离差速器的一端通过键周向固定连接旋变转子，旋变定子与电机左盖固定连接。
左桥壳、电机左盖、电机外壳、电机右盖、差速器外壳和右桥壳组成的壳体将电机、行星轮系和差速器封装起来；左桥壳通过轴承和电机轴相连接，左桥壳通过螺栓和电机左盖连接，电机左盖通过螺栓和电机壳连接，电机壳通过螺栓和电机右盖连接，差速器外壳通过螺栓和电机右盖连接，右桥壳通过螺栓和差速器外壳连接。
电机采用开关磁阻式交流伺服电机或开关磁通式交流伺服电机。
本发明的有益效果是：本发明一种电动车的直驱型驱动装置，将旋转变压器、电机、行星轮系和差速器依次同轴布置的集成方式，实现电机的输出经减速、差速功能之后传递至驱动车轮。通过电机的调速、换向、制动实现电动车的变速、倒车、前进和制动等功能；本发明一种电动车的直驱型驱动装置，实现了电机、减速器和差速器的直连直驱，去除了联轴器、传动轴等连接元件，减少了壳体的数量、体积，减少了轴承、螺栓和密封件的数量，降低了动力传递的功率损耗，简化了传动结构。
附图说明
图1是本发明一种电动车的直驱型驱动装置的结构示意图；
图2是本发明一种电动车的直驱型驱动装置中行星轮系的结构示意图。
图中，1.电机，1-1.电机定子，1-2.电机转子，1-3.电机外壳，1-4.电机轴，1-5.电机左盖，1-6.电机右盖，2.行星轮系，2-1.外齿圈，2-2.行星轮，2-3.行星架，2-4.中心轮，3.差速器，3-1.半轴齿轮，3-2.锥齿轮，3-3.差速器壳，3-4.十字轴，3-5.差速器外壳，4.旋转变压器，4-1.旋变转子，4-2.旋变定子，5.右半轴，6.右桥壳，7.左桥壳，8.左半轴，9.车轮。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种电动车的直驱型驱动装置，如图1所示，两个车轮9之间依次同轴连接有旋转变压器4、电机1、行星轮系2、差速器3，两个车轮9相对的一端分别连接有左桥壳7和右桥壳6，即两个车轮9分别连接在左桥壳7和右桥壳6的外端，电机1、行星轮系2、差速器3在左桥壳7和右桥壳6之间，左桥壳7和右桥壳6通过悬架和车架相连。
电机1包括电机定子1-1、电机转子1-2、电机外壳1-3、电机轴1-4、电机左盖1-5、电机右盖1-6，电机轴1-4为空心齿轮轴，电机轴1-4的一端与行星轮系2连接，电机轴1-4的另一端与旋转变压器4连接，电机转子1-2通过键周向固定在电机轴1-4上；电机左盖1-5和电机右盖1-6通过轴承和电机轴1-4连接，电机左盖1-5和电机右盖1-6通过螺栓连接在电机外壳1-3的两端，电机定子1-1通过键固定在电机外壳1-3的内孔中。
差速器3包括两个半轴齿轮3-1、四个锥齿轮3-2、一个差速器壳3-3、一个十字轴3-4和一个差速器外壳3-5；差速器壳3-3分为左右两部分，十字轴3-4被封装在其中，差速器壳3-3的左半部通过轴承和电机轴1-4连接，差速器壳3-3的右半部通过轴承和右桥壳6连接；四个锥齿轮3-2分别连接在十字轴3-4的四个分叉上，两个半轴齿轮3-1左右相对安装在四个锥齿轮3-2的两端，其中一个半轴齿轮3-1通过穿过电机轴1-4的左半轴8与其中一个车轮9相连，另一个半轴齿轮3-1通过右半轴5与另一个车轮9相连，电机1的动力经过行星轮系2减速之后再经差速器3和左半轴8、右半轴5传递至车轮9。
行星轮系2如图2所示，包括中心轮2-4、外齿圈2-1、行星架2-3和四个行星轮2-2，行星架2-3将四个行星轮2-2均布在中心轮2-4的外侧和外齿圈2-1内侧，外齿圈2-1通过螺栓固定在差速器壳3-3的外侧，中心轮2-4与电机轴1-4连接，行星轮系2没有专门的外壳和支承轴部分。
旋转变压器4包括旋变转子4-1、旋变定子4-2，电机轴1-4远离差速器3的一端通过键周向固定连接旋变转子4-1，旋变定子4-2与电机左盖1-5固定连接。
左桥壳7、电机左盖1-5、电机外壳1-3、电机右盖1-6、差速器外壳3-5和右桥壳6组成的壳体将电机1、行星轮系2和差速器3封装起来；左桥壳7通过轴承和电机轴1-4相连接，左桥壳7通过螺栓和电机左盖1-5连接，电机左盖1-5通过螺栓和电机壳1-3连接，电机壳1-3通过螺栓和电机右盖1-6连接，差速器外壳3-5通过螺栓和电机右盖1-6连接，右桥壳6通过螺栓和差速器外壳3-5连接。
电机1采用开关磁阻式交流伺服电机和开关磁通式交流伺服电机中的任何一种，两种交流伺服电机的共同点是电机转子由若干凸齿的环状硅钢片叠加而成，电机转子上无绕组、无永磁体，结构简单更适合于高速运转。
本发明一种电动车的直驱型驱动装置的工作过程是：
左桥壳7、电机左盖1-5、电机外壳1-3、电机右盖1-6、差速器外壳3-5、右桥壳6共同组成了电动车的直驱型驱动装置的整体外壳，直接与车架相连，与整体外壳相连的电机定子1-1保持静止。电机1通电后，电机转子1-2相对电机定子1-1转动，转动的电机转子1-2带动电机轴1-4转动，电机轴1-4带动中心轮2-4从而带动与之啮合的四个行星轮2-2转动，四个行星轮2-2带动与之啮合的外齿圈2-1转动，外齿圈2-1固连在差速器壳3-3上，转动的外齿圈2-1连同差速器壳3-3带动十字轴3-4转动，十字轴3-4通过四个锥齿轮3-2带动两个半轴齿轮3-1转动，两个半轴齿轮3-1分别通过花键带动左半轴8和右半轴5转动，左半轴8和右半轴5带动通过螺栓连接的两个车轮转动，如此，电机1的动力经过行星轮系2的减速，差速器3的差速，再经过左半轴8和右半轴5传递至车轮9。
本发明一种电动车的直驱型驱动装置的工作原理是：一种将旋转变压器4、电机1、行星轮系2和差速器3依次同轴布置的集成设计方式，实现电机1输出的减速、差速功能之后传递至驱动车轮9。采用空心阶梯齿轮轴形式的电机轴1-4与行星轮系2和差速器3相连，形成了一种电机直接驱动装置，电机1的输出经行星轮系2的减速之后再经过差速器3、左半轴8和右半轴5传递至车轮9；这样对电机1的输出特性要求大为降低，同时左右两个用于驱动的车轮9之间的差速功能依靠差速器3实现。电机1连同旋转变压器4组成具有调速功能的伺服电机，通过伺服电机的调速实现电动车的变速，利用伺服电机的正反转功能实现电动车的前进和倒车，利用伺服电机的制动功能实现电动车的制动。
本发明一种电动车的直驱型驱动装置的突出特点是电机1、行星轮系2和差速器3依次串联在两个驱动轮之间，电机1和行星轮系2之间经过一种空心阶梯齿轮轴式的电机轴1-4连接在一起；行星轮系2的外齿圈2-1和差速器壳3-3连接在一起，将行星轮系2和差速器3连在一起，用于检测电机转子1-2相位的旋转变压器4的旋变转子4-1直接装在电机轴1-4的轴端，旋变定子4-2安装在电机左盖1-5中。电机1、行星轮系2和差速器3三者之间不需要联轴器，支承的轴承数大为减少，是电机直驱的一种合理结构。

Claims (7)

1.一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，两个车轮(9)之间依次同轴连接有旋转变压器(4)、电机(1)、行星轮系(2)、差速器(3)，两个车轮(9)相对的一端分别连接有左桥壳(7)和右桥壳(6)，电机(1)、行星轮系(2)、差速器(3)在左桥壳(7)和右桥壳(6)之间，左桥壳(7)和右桥壳(6)通过悬架和车架相连。
2.根据权利要求1所述的一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，所述电机(1)包括电机定子(1-1)、电机转子(1-2)、电机外壳(1-3)、电机轴(1-4)、电机左盖(1-5)、电机右盖(1-6)，电机轴(1-4)为空心齿轮轴，电机轴(1-4)的一端与所述行星轮系(2)连接，电机轴(1-4)的另一端与所述旋转变压器(4)连接，电机转子(1-2)通过键周向固定在电机轴(1-4)上；电机左盖(1-5)和电机右盖(1-6)通过轴承和电机轴(1-4)连接，电机左盖(1-5)和电机右盖(1-6)通过螺栓连接在电机外壳(1-3)的两端，电机定子(1-1)通过键固定在电机外壳(1-3)的内孔中。
3.根据权利要求2所述的一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，所述差速器(3)包括两个半轴齿轮(3-1)、四个锥齿轮(3-2)、一个差速器壳(3-3)、一个十字轴(3-4)和一个差速器外壳(3-5)；差速器壳(3-3)分为左右两部分，十字轴(3-4)被封装在其中，差速器壳(3-3)的左半部通过轴承和所述电机轴(1-4)连接，差速器壳(3-3)的右半部通过轴承和所述右桥壳(6)连接；四个锥齿轮(3-2)分别连接在十字轴(3-4)的四个分叉上，两个半轴齿轮(3-1)左右相对安装在四个锥齿轮(3-2)的两端，其中一个半轴齿轮(3-1)通过穿过所述电机轴(1-4)的左半轴(8)与其中一个车轮(9)相连，另一个半轴齿轮(3-1)通过右半轴(5)与另一个车轮(9)相连。
4.根据权利要求3所述的一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，所述行星轮系(2)包括中心轮(2-4)、外齿圈(2-1)、行星架(2-3)和四个行星轮(2-2)，行星架(2-3)将四个行星轮(2-2)均布在中心轮(2-4)的外侧和外齿圈(2-1)内侧，外齿圈(2-1)通过螺栓固定在所述差速器壳(3-3)的外侧，中心轮(2-4)与所述电机轴(1-4)连接。
5.根据权利要求3所述的一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，所述旋转变压器(4)包括旋变转子(4-1)、旋变定子(4-2)，所述电机轴(1-4)远离所述差速器(3)的一端通过键周向固定连接旋变转子(4-1)，旋变定子(4-2)与所述电机左盖(1-5)固定连接。
6.根据权利要求3所述的一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，所述左桥壳(7)、电机左盖(1-5)、电机外壳(1-3)、电机右盖(1-6)、差速器外壳(3-5)和右桥壳(6)组成的壳体将电机(1)、行星轮系(2)和差速器(3)封装起来；左桥壳(7)通过轴承和电机轴(1-4)相连接，左桥壳(7)通过螺栓和电机左盖(1-5)连接，电机左盖(1-5)通过螺栓和电机壳(1-3)连接，电机壳(1-3)通过螺栓和电机右盖(1-6)连接，差速器外壳(3-5)通过螺栓和电机右盖(1-6)连接，右桥壳(6)通过螺栓和差速器外壳(3-5)连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种电动车的直驱型驱动装置，其特征在于，所述电机(1)采用开关磁阻式交流伺服电机或开关磁通式交流伺服电机。
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