CN108443422A - 一种轮毂电机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮毂电机驱动装置，属于动力传动技术领域，包括：电机、行星减速机、轮胎、轮毂、轮毂轴承、输出架及制动器；所述行星减速机采用内外啮合双联排行星减速机；输出架通过轮毂轴承套装在电机的壳体端面设有的环形结构上，输出架的封闭端与电机的壳体的端面之间形成用于安装行星减速机的空腔；行星减速机的输入端与电机的输出轴同轴连接，输出端与输出架的封闭端同轴连接；轮胎通过轮毂同轴固定在输出架的外部，制动器安装在电机的壳体上，并与输出架相配合；该装置的电机、行星减速机和轮胎同轴布置，且所述行星减速机采用内外啮合双联排行星的大减速比行星减速机，具有高传动效率、高结构紧凑及低加工成本的特点。

Description

一种轮毂电机驱动装置
技术领域
本发明属于动力传动技术领域，具体涉及一种轮毂电机驱动装置。
背景技术
CN103328247A、CN103026103A和CN102648362A中分别公布了3种轮毂电机驱动装置，内转子电机的转矩通过行星减速机构放大后驱动车轮。为获得高减速比，行星减速机采用摆线针轮行星减速机，结构紧凑。CN101852269A、CN105667296A和CN102076993A详细描述了摆线针轮行星减速机的具体结构及实现方式。摆线针轮行星减速机虽然可获得很高的减速比，但会牺牲传动效率，而且加工工艺及成本要求较高。单级行星减速机结构简单，但所获得的减速比有限，所需电机的转矩较大，不利于轮毂电机驱动装置簧下质量的降低。
CN103434385A、CN105305713A和CN105656246A均公布了轮毂电机驱动器用单级行星排行星减速机，但减速比小，同等车速和车轮直径下，电机的转速较低，不利于提高电机的功率密度和减小轮毂电机驱动装置的质量。
由于轮毂电机驱动装置总成本身将动力系统集成在有限的空间内，对系统设计的空间利用率要求很高，同时需要保证传动效率，工艺成本等因素。电机、制动器、轮毂轴承、行星减速机的整体布置方案影响轮毂电机系统的紧凑性，传统的两个轮毂轴承位置与行星减速机的布置位置有很大的重叠，影响了行星减速机的传动方案及布置形式。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种轮毂电机驱动装置，该装置的电机、行星减速机和轮胎同轴布置，且所述行星减速机采用内外啮合双联排行星的大减速比行星减速机，具有高传动效率、高结构紧凑及低加工成本的特点。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种轮毂电机驱动装置，包括：电机、行星减速机、轮胎、轮毂、轮毂轴承、输出架及制动器；
所述行星减速机采用内外啮合双联排行星减速机；
所述输出架为一端开口、一端封闭的圆柱形空心结构；
整体连接关系如下：输出架通过轮毂轴承套装在电机的壳体端面设有的环形结构上，输出架的封闭端与电机的壳体的端面之间形成用于安装行星减速机的空腔；行星减速机的输入端与电机的输出轴同轴连接，输出端与输出架的封闭端同轴连接；
轮胎通过轮毂同轴固定在输出架的外部，制动器安装在电机的壳体上，并与输出架相配合，用于制动输出架；其中，电机、行星减速机、轮胎、轮毂、轮毂轴承、输出架及制动器均同轴分布。
进一步的，所述行星减速机包括：齿圈、第一行星轮、第二行星轮、太阳轮及行星架；
所述齿圈同轴固定在输出架的封闭端，齿圈为内齿圈；太阳轮同轴固定在电机的输出轴的末端；行星架固定在壳体的端面，第一行星轮和第二行星轮同轴连接后形成行星轮组，两个以上行星轮组环形排列后形成与太阳轮同轴的环形结构，且每个行星轮组分别通过滚针轴承支撑在行星架对应位置的销轴上，且每个行星轮组中的第二行星轮均与太阳轮啮合，每个行星轮组中的第一行星轮均与齿圈啮合。
进一步的，所述行星减速机包括：齿圈、第二行星轮、太阳轮及行星架；
所述齿圈同轴固定在输出架的封闭端，齿圈为内齿圈；太阳轮同轴固定在电机的输出轴的末端；行星架固定在壳体的端面，两个以上第二行星轮环形排列后形成与太阳轮同轴的环形结构，且每个第二行星轮分别通过滚针轴承支撑在行星架对应位置的销轴上，且每个第二行星轮同时与太阳轮及齿圈啮合。
进一步的，所述电机包括：电机定子、电机转子、电机轴承、输出轴及壳体；
电机定子固定在壳体内，电机转子同轴安装在电机定子内部，输出轴同轴安装在电机转子内部，且其两端分别通过电机轴承安装在壳体上。
进一步的，所述电机还包括旋转变压器，旋转变压器安装在电机转子的内圆周面上，用于测量电机转子的角位移和角速度。
进一步的，所述制动器采用钳盘式制动器。
有益效果：(1)本发明的行星减速机采用内外啮合双联排行星减速机，电机提供的动力从输出轴输入给太阳轮，经过行星轮组后，再从齿圈输出给轮胎，可获得较大的减速比(减速比为5～7)，提高传动效率，提高电机的转速，降低电机的额定转矩，从而提高轮毂电机驱动装置的功率密度。
(2)本发明的行星减速机采用行星架与电机的外壳固定的连接方式，可以减小用于支撑行星架轴承的数目，相比于采用两级行星轮进行减速的传动方案，可减少两个行星架支撑轴承数目，降低了成本；且由于行星架保持不动，行星轮组内部的滚针轴承没有公转，只有自转，降低了滚针轴承的技术要求。
(3)本发明的行星减速机的太阳轮利用电机的两个电机轴承支撑，省去了对太阳轮的专用支撑结构，简化了结构。
(4)本发明的两个轮毂轴承的直径比传统车轮的轮毂轴承大，安装在行星减速机的外部，一方面提高了轮毂的支撑刚度，另一方面简化了行星减速机的结构。
(5)本发明的制动器采用钳盘式制动器，与行星减速机的输出架相配合，外径较大，有利于散热和保证热容量。
(6)本发明中的电机、行星减速机、制动器及轮胎同轴布置，结构简单。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例2的结构示意图；
其中，1-轮胎，2-轮毂，3-连接螺栓，4-轮毂轴承，5-输出架、6-齿圈、7-第一行星轮、8-第二行星轮、9-太阳轮，10-行星架、11-轮毂密封、12-制动器、13-电机定子、14-电机转子、15-电机密封，16-旋转变压器、17-电机轴承、18-输出轴、19-壳体、20-滚针轴承。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种轮毂电机驱动装置，参见附图，包括：电机、行星减速机、轮胎1、轮毂2、连接螺栓3、轮毂轴承4、输出架5、轮毂密封11及制动器12；
所述电机包括：电机定子13、电机转子14、电机密封15、旋转变压器16、电机轴承17、输出轴18及壳体19；
所述壳体19为圆柱形空心结构，其一侧端面设有两个同轴的环形结构，分别为环形结构A和环形结构B，其中，环形结构A的直径小于环形结构B的直径，环形结构B的内圆周面加工有环形槽；
电机定子13固定在壳体19内，电机转子14同轴安装在电机定子13内部，输出轴18同轴安装在电机转子14内部，且其两端分别通过电机轴承17安装在壳体19上，两个电机轴承17的外侧分别安装有电机密封15，用于对壳体19的内腔进行密封，旋转变压器16安装在电机转子14的内圆周面上，用于测量电机转子14的角位移和角速度；
所述输出架5为一端开口、一端封闭的圆柱形空心结构，且该结构的外圆周面设有两个与其同轴的环形结构，分别为环形结构C和环形结构D；输出架5通过两个并列的轮毂轴承4套装在壳体19的环形结构A上，使得输出架5的封闭端与壳体19的端面之间形成一个环形空腔，轮毂密封11安装在输出架5的开口端(即轮毂轴承4的外侧)，用于对该环形空腔进行密封；
轮毂2通过连接螺栓3同轴安装在输出架5的环形结构D上，轮胎1套装在轮毂2外部，且轮胎1与输出架5同轴；
制动器12采用钳盘式制动器，制动器12安装在壳体19环形结构B内圆周面的环形槽内，并与输出架5的环形结构C相配合，用于对输出架5的转动制动；
所述行星减速机安装在所述环形空腔内，包括：齿圈6、第一行星轮7、第二行星轮8、太阳轮9及行星架10；
所述齿圈6同轴固定在输出架5的封闭端，齿圈6为内齿圈；所述太阳轮9同轴固定在输出轴18的末端；行星架10固定在壳体19的端面，第一行星轮7和第二行星轮8同轴连接后形成行星轮组，两个以上行星轮组环形排列后形成与太阳轮9同轴的环形结构，且每个行星轮组分别通过滚针轴承20支撑在行星架10对应位置的销轴上，且每个行星轮组中的第二行星轮8均与太阳轮9啮合(为外啮合)，每个行星轮组中的第一行星轮7均与齿圈6啮合(为内啮合)。
工作原理：电机转子14工作，驱动输出轴18及安装在输出轴18末端的太阳轮9转动，太阳轮9转动带动第二行星轮8及与第二行星轮8同轴连接的第一行星轮7进行自转，第一行星轮7带动齿圈6及与齿圈6同轴固定的输出架5绕输出轴18的轴线转动，进而通过轮毂2带动轮胎1绕输出轴18的轴线转动，实现对轮胎1的转动驱动；当需要制动时，通过控制制动器12工作，实现对轮胎1转动的制动。
实施例2：
本实施例提供了另一种轮毂电机驱动装置，参见附图2，在实施例1的基础上删掉了行星轮组中的第一行星轮7，每个第二行星轮8同时与太阳轮9及齿圈6啮合；其他部件的连接关系及工作原理均与实施例1相同。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轮毂电机驱动装置，其特征在于，包括：电机、行星减速机、轮胎(1)、轮毂(2)、轮毂轴承(4)、输出架(5)及制动器(12)；
所述行星减速机采用内外啮合双联排行星减速机；
所述输出架(5)为一端开口、一端封闭的圆柱形空心结构；
整体连接关系如下：输出架(5)通过轮毂轴承(4)套装在电机的壳体(19)端面设有的环形结构上，输出架(5)的封闭端与电机的壳体(19)的端面之间形成用于安装行星减速机的空腔；行星减速机的输入端与电机的输出轴(18)同轴连接，输出端与输出架(5)的封闭端同轴连接；
轮胎(1)通过轮毂(2)同轴固定在输出架(5)的外部，制动器(12)安装在电机的壳体(19)上，并与输出架(5)相配合，用于制动输出架(5)；其中，电机、行星减速机、轮胎(1)、轮毂(2)、轮毂轴承(4)、输出架(5)及制动器(12)均同轴分布。
2.如权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于，所述行星减速机包括：齿圈(6)、第一行星轮(7)、第二行星轮(8)、太阳轮(9)及行星架(10)；
所述齿圈(6)同轴固定在输出架(5)的封闭端，齿圈(6)为内齿圈；太阳轮(9)同轴固定在电机的输出轴(18)的末端；行星架(10)固定在壳体(19)的端面，第一行星轮(7)和第二行星轮(8)同轴连接后形成行星轮组，两个以上行星轮组环形排列后形成与太阳轮(9)同轴的环形结构，且每个行星轮组分别通过滚针轴承(20)支撑在行星架(10)对应位置的销轴上，且每个行星轮组中的第二行星轮(8)均与太阳轮(9)啮合，每个行星轮组中的第一行星轮(7)均与齿圈(6)啮合。
3.如权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于，所述行星减速机包括：齿圈(6)、第二行星轮(8)、太阳轮(9)及行星架(10)；
所述齿圈(6)同轴固定在输出架(5)的封闭端，齿圈(6)为内齿圈；太阳轮(9)同轴固定在电机的输出轴(18)的末端；行星架(10)固定在壳体(19)的端面，两个以上第二行星轮(8)环形排列后形成与太阳轮(9)同轴的环形结构，且每个第二行星轮(8)分别通过滚针轴承(20)支撑在行星架(10)对应位置的销轴上，且每个第二行星轮(8)同时与太阳轮(9)及齿圈(6)啮合。
4.如权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于，所述电机包括：电机定子(13)、电机转子(14)、电机轴承(17)、输出轴(18)及壳体(19)；
电机定子(13)固定在壳体(19)内，电机转子(14)同轴安装在电机定子(13)内部，输出轴(18)同轴安装在电机转子(14)内部，且其两端分别通过电机轴承(17)安装在壳体(19)上。
5.如权利要求4所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于，所述电机还包括旋转变压器(16)，旋转变压器(16)安装在电机转子(14)的内圆周面上，用于测量电机转子(14)的角位移和角速度。
6.如权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于，所述制动器(12)采用钳盘式制动器。
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