CN109291785A - 一种内置减速器的电机总成系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于电机的技术领域，公开了一种内置减速器的电机总成系统,电机包括：电机本体和减速器，减速器内置于电机内腔，电机转子花键套与减速器输入轴连接，减速器输出轴与工作机连接。本发明电机总成转矩密度大、功率密度高，其传递动力能力强、结构紧凑，占用空间小，适合大减速比的电驱动车辆及其他动力设备。本发明的电机总成传动效率高，结构紧凑，功率密度高，转矩密度大，适合各种电驱动装置应用。

Description

一种内置减速器的电机总成系统

技术领域

本发明属于电机的技术领域，尤其涉及一种内置减速器的电机总成系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

由于电能具有大规模集中生产、远距离经济传输、智能化自动控制等突出特点，电能成为人类生产和活动的主要能源，相对地，电驱动装置的应用也越来越广泛。电动机是电驱动装置的动力元件，其具有工作效率高、不污染环境、工作噪声小、使用和控制方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固等一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。一般地，低速电机相对转速低，质量和体积较大，功率密度小，工作效率低，高速电机转速高、扭矩密度小，两者各有优缺点，不能充分满足当今工程以及生活应用需求，故多采用高速电机加外置减速器的结构形式，即在高速电机的输出端连接减速器，即电机的动力经过降低转速、增加转矩之后输出给工作机，保证工作机的正常运行要求。但电机和减速器的分成式结构在增加了成本的同时，又增加了电机总成的体积以及质量，尤其对于采用轮毂电机驱动的车辆而言，电机总成的体积和质量的增加所带来的弊端有很多，轮毂电机较大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，对于车辆的操控性、平顺性很不利。

综上，现有技术存在的问题是：

(1)针对电驱动装置，受实际工作条件的制约，其系统可用空间往往较小，但动力需求高，而电机的驱动能力往往与其尺寸、体积、质量成正相关，减速器的体积、质量也与传递能力成正比，显然，这与现实条件相违背。现有的一些技术方案大多将电机与减速器制成独立式传动，其缺点是占用的工作空间大，在一些实际空间要求较高的条件下，这种独立式传动的方案受到极大限制。

(2)针对轮毂电机驱动车辆，轮毂电机以及减速器位于车轮内部，属于簧下质量，现有的内转子高速电机和轮边减速器独立的轮毂电机集成方式不可避免地增加了簧下质量，簧下质量的增加极大地降低了车辆的操控性以及稳定性，还在一定程度上影响车辆的加速性能，因此，减少因轮毂电机集成系统所引起的簧下质量的增加是目前轮毂电机应用研究的核心方向。

(3)针对轮毂电机驱动车辆，由于轮毂电机工况不稳定，工作环境恶劣，散热条件不好，容易造成轮毂电机发热，轮毂电机发热会严重影响电机工作效率以及电机使用寿命，轮毂电机发热还会将一部分热量传递给减速器，造成减速器润滑油温升，从而影响减速器传动效率以及减速器润滑油的使用寿命，增加了轮毂电机总成的维护成本，并且降低了可靠性。现有轮毂电机总成冷却润滑方式为电机外壳独立冷却和减速器独立润滑，这种方式在对轮毂电机总成温度的控制方面具有很大的局限性，其技术方法还有很大的提升空间。

(4)针对轮毂电机驱动车辆，考虑到车辆行驶与制动需求，轮毂电机总成除了电机和减速器之外还需要布置制动装置，现有的电机与减速器独立式传动方法，导致轮辋与电机之间的空间没有充分利用，为了充分利用车轮内部空间，减小总成尺寸，只能将制动装置布置在电机与轮辋之间，而且独立布置的减速器径向尺寸较大，所以只能选用盘式制动。这种制动装置布置方法有两个缺点：一、制动装置只能位于轮辋与电机之间，降低了轮毂电机总成布置的灵活性，同时，由于电机外径较大，使得制动装置所处空间较为密闭，空气流动性差，不利于制动装置的冷却，产生热衰退，从而影响车辆安全。二、制动装置只能选用盘式制动，盘式制动较鼓式制动成本高，提升了轮毂电机总成的生产成本，降低了轮毂电机总成的适用范围，比如一些对制动力需求较大的矿用车辆应首先考虑鼓式制动。

解决上述技术问题的难度和意义：

(1)在动力性能一致的前提下，要想减小电驱动总成的体积，一个可行的方法就是提升电驱动总成的空间利用率，然而，由于电机供应商与减速器供应商大多不是同一厂家，电机供应商只注重对电机空间利用率的优化，减速器供应商只注重对减速器空间利用率的优化，因此这两种优化在互相匹配方面存在明显不足，两个厂家的独立优化并不能达到提升空间利用率的理想效果，因此，对电驱动总成的空间利用率优化是电机与减速器整体协同优化。

减少电驱动总成的空间体积有重大意义，一方面符合电驱动总成的集成化发展，另一方面，减少电驱动总成的安装与工作空间，对于轮毂电机驱动总成来说具有更明显的意义，减少电驱动总成的轴向尺寸，可以提升轮毂电机的车轮宽度适用范围，有利于轮毂电机驱动车辆的产业化，另外，轴向尺寸的减少还能够减少电机总成与转向机构的干涉，提升轮毂电机车辆的转向能力，减小转向半径。

(2)减小簧下质量能够有效提升车辆的操控性以及稳定性，还在一定程度上增加车辆的加速性能，簧下质量主要包括轮胎轮辋质量、电机质量、减速器质量、制动装置质量，在保证整体结构可靠性的前提下，减小簧下质量一个可行方法是利用高强度材料，但是这无疑会增加轮毂电机总成的生产成本，不利于其产业化，因此，簧下质量的减少还必须从轮毂电机总成的协同优化入手。

(3)合理控制轮毂电机总成的温度，能够提升电机的工作效率以及使用寿命，进一步提升轮毂电机车辆的续驶里程，同时减小维修成本，增加轮毂电机车辆的竞争优势，促进其产业化发展。由于轮毂电机响应迅速的特点，也使得轮毂电机发热迅速，在急加速情况下轮毂电机温度升高更加明显，这对轮毂电机总成的冷却系统提出了更高的要求，现有的壳体冷却方法冷却效果十分有限，不能对主要发热部件电机定子进行充分冷却，因此，必须研究针对轮毂电机驱动总成的新型冷却方式的可行性。

(4)轮毂电机的适用范围是影响轮毂电机产业化发展的一大因素，解决轮毂电机灵活布置的限制问题，不仅有利于对制动装置的散热问题解决，提升制动装置的可靠性，还能够增加制动装置的选择范围，不仅能够使用盘式制动，还能够使用鼓式制动，降低轮毂电机总成的生产成本，促进轮毂电机驱动车辆的产业化。轮毂电机的布置问题主要是电机、减速器、制动装置之间的排列问题，但是三者之间的排列组合受到很多方面的限制，并不能有效解决轮毂电机灵活布置的问题，因此，需要考虑一种全新的布置形式。

为了提高动力系统传动能力的同时提高系统空间利用率(解决以上问题)，本发明提供了一种内置减速器的电机总成。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种内置减速器的电机总成系统。为了解决以上问题，本发明采用高速电机加内置减速器的结构形式，具有传动效率高，结构紧凑，功率密度高，扭矩密度大的特点。

本发明是这样实现的，一种用于电驱动装置的电机总成系统，

包括电机本体、减速器；

电机本体包括定子、转子、壳体；

减速器的输入为太阳轮，输出为行星架；

电机各转子、定子结构均有中空轴，形成了电机内腔，减速器便内置于所形成的空腔中。电机转子之间固定连接，并通过螺栓直接连接转子花键套，输出电机的动力；转子花键套与减速器输入轴连接，动力输入到减速器中，减速器的齿圈固定，减速器将动力减速增矩后通过行星架输出给工作机；

电机本体包括轴向磁通电机和径向磁通电机，其中，轴向磁通电机包括单转子电机和多转子的轴向磁通电机；电机包括定子、转子、端盖、壳体、转子花键套；

多转子的轴向磁通电机，转子之间固定连接以保持各转子之间的相对位置；转子的中空轴的外缘加工有外花键，第二转子、第四转子的中空轴内缘加工有内花键，转子之间通过转子上的花键以及定位销保持周向定位并传递转矩，转子之间通过紧定螺钉或螺栓来保持转子之间的轴向定位。

多个转子均为法兰盘式结构，转子中间为中通孔式；第一转子空筒的外缘开有外花键，转子端面均布若干通孔，供螺栓连接时使用；第二转子、第三转子组合成一个中间转子，其两端面均装有磁钢，第二转子的端面开有若干均布的通孔，用以通过螺栓与第一转子固定连接；第二转子的中心空筒内缘开有内花键，与第一转子的外花键配合固定；

第四转子的中心空筒的内缘开有内花键，端面均布若干通孔，用以通过螺栓与第一转子、第二转子固定连接；各转子之间通过螺栓紧固成一个整体，共同输出电机动力；多转子之间的连接方式为螺钉连接、焊接、铆接中的一种。

电机的种类包括轴向磁通电机、径向磁通电机等，但实际应用时包含但不局限于这些电机种类。

进一步，电机结构包含若干定子、若干转子、转子花键套、电机壳体。

进一步，所述电机总成采用飞溅冷却和壳体冷却相结合的冷却方式，冷却液在电机总成的循环路线为：进油孔→电机本体→减速器→出油孔，即冷却液从电机本体流向减速器；

所述电机总成内部循环冷却系统的减速器的进油孔位于减速器壳体的中轴线偏下的位置，保证减速器内部存有适量的冷却液，以保障冷却效果；所述进油孔安装有过滤器，其作用是过滤冷却液中的杂质。

进一步，电机的壳体开有冷却水道，电机工作时，冷却水在水道内不断循环，与电机进行热交换，防止电机过热，保护电机的正常运行。电机也采用了风冷方式，电机工作时，转子高速旋转，带动电机内的气流流动，加速散热。

进一步，若干定子固定在电机壳体上，定子保持其合理位置，使定子与转子之间存在合理的气隙。

进一步，电机的若干转子之间保持相对固定连接，通过花键进行周向定位并传递动力。

进一步，电机的若干转子固定连接并通过转子花键套将动力输出给减速器。

进一步，转子花键套与减速器主动轴通过花键连接，采用弹性挡圈和垫圈进行轴向定位。

进一步，减速器壳体与电机输出端端盖制成一体式部件或分体式部件，减速器输出端的壳体与电机端盖固定连接。

进一步，减速器壳体与减速器输出端的壳体形成减速器的密封空间，减速器通过两端的密封圈进行密封。

进一步，减速器通过两端的圆锥滚子轴承支撑定位，减速器中心线落在两个圆锥滚子轴承的中心线之间。

进一步，减速器的太阳轮为动力输入端，齿圈固定，行星架为动力输出端。

进一步，减速器的双联行星齿轮的个数均设置为若干个，行星轮之间等距均布。

进一步，减速器的行星架通过输出端的法兰与工作机固定连接，电机总成将动力传递至工作机。

本发明的另一目的在于提供一种搭载内置减速器的电机总成系统的电动汽车。

本发明的另一目的在于提供一种搭载内置减速器的电机总成系统的矿用动力机械电动车。

本发明的另一目的在于提供一种搭载内置减速器的电机总成系统的重载传送设备电动车。

综上，本发明的优点及积极效果为：

本发明的电机总成传动效率高，结构紧凑，功率密度高，转矩密度大，适合各种电驱动装置应用。

本发明的内置减速器的电机总成应用于各种电驱动式的机械设备上，尤其适合应用在大减速比、大转矩、可用空间相对较小的各类机械装置上，例如电动汽车，矿用动力机械，重载传送设备等。但本发明的应用范围不局限于这些领域，即适用于电驱动的各类动力装置上。

针对轮毂电机驱动车辆，本发明减少了轮毂电机总成的轴向尺寸，降低了轮毂电机总成质量，通过实验仿真以及现有装置的实际测量，本发明使轮毂电机总成的轴向尺寸减少了5cm，质量减少了30Kg，减少了车辆转向半径，提高了车辆的操控性以及稳定性，同时提升了轮毂电机的散热效果，同时解决了轮毂电机灵活布置的问题，降低了轮毂电机的生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的内置减速器的电机总成系统示意图。

图2是本发明实施例提供的实施的例一的装配简图。

图3是本发明实施例提供的实施的驱动能量流动路线图。

图4是本发明实施例提供的在电驱动汽车上应用实例的系统剖视图。

图5是本发明实施例提供的在电动汽车上应用的制动能量流向图。

图6是本发明实施例提供的实施的例二的系统剖视图。

图7是本发明实施例提供的冷却系统示意图。

图中：1-1、电机输入端端盖；1-2、唇型密封圈；1-3、旋变；1-4、弹性挡圈；1-5、深沟球轴承；1-6、弹性挡圈；1-7、垫圈；1-8、转子花键套；1-9、减速器主动轴；1-10、弹性挡圈；1-11、深沟球轴承；1-12、圆锥滚子轴承；1-13、挡圈；1-14、圆柱滚子轴承；1-15、第一转子；第二1-16、转子；1-17、第三转子；1-18、接线盒；1-19、第四转子；1-20、定子；1-21、密封垫片；1-22、电机壳体；1-23、定子；1-24、密封垫片；1-25、电机输出端端盖；1-26、第一组行星轮；1-27、第二组行星轮；1-28、太阳轮；1-29、弹性挡圈；1-30、行星轮中间轴；1-31、减速器输出端壳体；1-32、圆锥滚子轴承；1-33、行星架；1-34、窥油孔；1-35、减速器输出端法兰；1-36、唇型密封圈；1-37、弹性挡圈；1-38、内齿圈；1-39、减速器壳体；1-40、减速器出油口；1-41、密封垫圈；1-42、密封垫圈；2-1、电机壳体；2-2、外侧定子；2-3、最外侧转子；2-4、密封垫片；2-5、电机输出端端盖；2-6、中间转子1；2-7、中间转子2；2-8、内侧定子；2-9、最内侧转子；2-10、内侧唇型密封圈；2-11、弹性挡圈；2-12、减速器壳体；2-13、圆锥滚子轴承；2-14、行星架；2-15、双联行星轮；2-16、圆锥滚子轴承；2-17、太阳轮；2-18、内齿圈；2-19、减速器输出端壳体；2-20、唇型密封圈；2-21、弹性挡圈；2-22、转子花键套；2-23、旋变；2-24、弹性挡圈；2-25、电机轴承；2-26、电机内侧端盖；3-1、转子花键套，3-2、减速器主动轴，3-3、太阳轮，3-4、第一组行星轮，3-5、内齿圈，3-6、第二组行星轮，3-7、输出端壳体，3-8、行星架，3-9、工作机；4-1、电机端盖，4-2、悬架连接支点，4-3、盘式制动器，4-4、车轮轮毂，4-5、电机总成输出端端盖；5-1、电机端盖，5-2、悬架连接支点，5-3、转子花键套，5-4、转子，5-5、太阳轮，5-6、转子，5-7、双联行星轮，5-8、转子，5-9、齿圈，5-10、制动块，5-11、盘式制动器，5-12、制动盘，5-13、轮毂，5-14、减速器输出端端盖；5-15、行星架；6-1、转子花键套；6-2、减速器的壳体；6-3、深沟球轴承；6-4、行星架；6-5、固定齿圈；7-1、水道；7-2、通孔；7-3、冷却水套接口；7-4、壳体水道；7-5、进油孔；7-6、行星减速器壳体；7-7、电机出油孔；7-8、过滤器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对电驱动装置，受实际工作条件的制约，其系统可用空间往往较小，但动力需求高，而电机的驱动能力往往与其尺寸、体积、质量成正相关，减速器的体积、质量也与传递能力成正比，显然，这与现实条件相违背。现有的一些技术方案大多将电机与减速器制成独立式传动，其缺点是占用的工作空间大，在一些实际空间要求较高的条件下，这种独立式传动的方案受到极大限制。

下面结合具体分析对本发明的应用作进一步描述。

如图1-图6，本发明实施例提供的用于电驱动的电机总成，包括电机本体、减速器；

电机本体包括定子、转子、壳体；

减速器的输入为太阳轮，输出为行星架；

电机各转子、定子结构均有中空轴，形成了电机内腔，减速器便内置于所形成的空腔中。电机转子之间固定连接，并通过螺栓直接连接转子花键套，输出电机的动力。转子花键套与减速器输入轴连接，动力输入到减速器中，减速器的齿圈固定，减速器将动力减速增矩后通过行星架输出给工作机。

电机本体的种类范围包括轴向磁通电机和径向磁通电机，其中，轴向磁通电机包括单转子电机和多转子电机；电机包括定子、转子、端盖、壳体、转子花键套。

多转子的轴向磁通电机，转子之间固定连接以保持各转子之间的相对位置；第一转子1-15的中空轴的外缘加工有外花键，第二转子1-16、第四转子1-19的中空轴内缘加工有内花键，转子之间通过转子上的花键以及定位销保持周向定位并传递转矩，转子之间通过紧定螺钉或螺栓来保持转子之间的轴向定位。

多个转子均为法兰盘式结构，转子中间为中通孔式。第一转子1-15空筒的外缘开有外花键，转子端面均布若干通孔，供螺栓连接时使用。第二转子1-16、第三转子1-17组合成一个中间转子，其两端面均装有磁钢，第二转子1-16的端面开有若干均布的通孔，用以通过螺栓与第一转子1-15固定连接；第二转子1-16的中心空筒内缘开有内花键，与第一转子1-15的外花键配合固定。第四转子1-19的中心空筒的内缘开有内花键，其端面均布若干通孔，用以通过螺栓与第一转子1-15、第二转子1-16固定连接。各转子之间通过螺栓紧固成一个整体，以共同输出电机动力。多转子之间的连接方式不局限于螺栓紧固，还包括螺钉连接、焊接、铆接等多种紧固方式。

多转子的固定连接件与转子花键套1-8固定连接，转子花键套1-8一端通过轴承1-5支撑在电机端盖1-1上，另一端通过轴承1-11支撑在行星架1-33上；转子花键套1-8通过轴承1-5、弹性挡圈1-6、垫片1-7、轴承1-11进行轴向定位，进入实现对电机转子的轴向定位。

转子花键套1-8与减速器的输入轴1-9之间通过花键连接，电机的动力从转子传递至减速器。

减速器壳体1-39为固定件，电机输出端端盖1-25与减速器壳体1-39做成分体式结构，也可以制成一体式结构；减速器壳体1-39形状为空心阶梯轴状，形成电机的中空腔体，减速器的传动部件内置于该腔体中。

采用双联行星轮的减速器，第一组啮合齿轮：包括太阳轮1-28、若干行星轮1-26。第二组啮合齿轮：包括若干行星轮1-27，内齿圈1-38。

圆锥滚子轴承1-12支撑在行星架1-33与减速器壳体1-39之间，圆锥滚子轴承1-32支撑在行星架1-33与输出端端盖1-31之间。

减速器的动力传递路线为：太阳轮1-28为动力输入端，经双联行星齿轮1-26、1-27以及固定的内齿圈1-38的传动，动力由行星架1-33输出至工作机。

减速器采用飞溅润滑方式；减速器输入轴一端的转子花键套1-8与减速器壳体1-39之间采用唇型密封圈1-2进行密封，该唇形密封圈1-2通过弹性挡圈1-4限位；减速器输出轴一端的行星架1-33与减速器壳体1-39之间采用唇形密封圈1-36进行密封，该唇形密封圈1-36采用弹性挡圈1-37限位。

减速器的内齿圈1-38通过螺钉紧固在减速器输出端端盖1-31上。

减速器的输出端盖法兰1-35通过与工作机固定连接，将动力从减速器输出给工作机，以驱动工作机运行，输出端盖法兰1-35中心部开有窥油孔，端面均布三圈通孔，内圈的通孔用以行星架1-33与输出端法兰1-35固定连接，中间的通孔用于输出端法兰1-35与工作机的固定连接，外圈的通孔用以连接制动器等部件。

上述固定连接即保持部件的相对位置，固定连接的方式包括螺栓固定、铰接、焊接等，但不局限于这些固定连接形式；上述轴承起到支撑定位旋转件的作用，轴承类型包括圆锥滚子轴承、深沟球轴承等，但实际应用时不局限于这些形式；上述密封件的类型包括O型密封件、密封环等，实际应用时不局限于这些种类。

本发明的电机总成采用飞溅冷却和壳体冷却相结合的冷却方式，冷却液在电机总成的循环路线为：进油孔→电机本体→减速器→出油孔，即冷却液从电机本体流向减速器；

所述电机总成内部循环冷却系统的减速器的进油孔位于减速器壳体的中轴线偏下的位置，保证减速器内部存有适量的冷却液，以保障冷却效果；所述进油孔安装有过滤器，其作用是过滤冷却液中的杂质。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

如图1-图6所示。

本发明的内置减速器的电机总成应用于各种电驱动式的机械设备上，尤其适合应用在大减速比、大转矩、可用空间相对较小的各类机械装置上，例如电动汽车，矿用动力机械，重载传送设备等。但本发明的应用范围不局限于这些领域，即适用于电驱动的各类动力装置上。

作为本发明的优选实施例，电机总成包含电机本体和减速器，减速器集成于电机内部，电机的一般动力特点是转速高、机械效率高但是转矩密度小，不满足一般工作机械的运行需求。本方案的电机总成占用空间小，输出转矩大，工作效率高，适合应用于各类电驱动装置上。

作为本发明的优选实施例，电机本体包括输入端端盖、壳体、输出端端盖、定子、转子、旋转变压器，接线盒，转子花键套等；电机旋转变压器1-3能够按正弦、余弦、线性等函数关系将旋转角度转换为电信号输出，用于自动控制系统中作为运算信号元件，其与电机输入端端盖1-1固定连接；旋转变压器的轴线与电机转子轴线相合。接线盒用以布置电机运行需要的三向交流电缆，其与电机输入端端盖1-1固定连接；定子通过电机输入端端盖1-1和输出端端盖1-25以及电机壳体1-22的凸台以及若干定位销进行定位、固定；若干转子之间通过螺栓、定位销、花键固定连接与定位；转子1-15的空心轴的外表面制有外花键，第二转子1-16、1-17空心轴轴孔内表面制有内花键，各转子通过花键进行轴向固定连接，花键的啮合保证了若干转子的周向定位；转子1-15的端面制有若干均布的螺纹孔，其通过螺栓与转子花键套1-8固定连接。电机花键套1-8一端通过深沟球轴承1-5支撑在电机端盖1-1上，其通过深沟球轴承1-5、弹性挡圈1-6和垫片1-7进行轴向定位、固定，该转子花键套1-8的另一端通过深沟球轴承1-11支撑在行星架1-33上；转子花键套1-8的空心轴加工有内花键，减速器主动轴1-9与转子花键轴1-8通过花键连接，动力便从电机本体传递至减速器。

作为本发明的优选实施例，减速器包括太阳轮1-28、3个双联齿轮、内齿圈1-38、行星架1-33，为便于加工制造、装配和调整啮合齿轮的中心距，该减速器的齿轮均采用直齿圆柱齿轮；减速器连接于电机本体和工作机之间，起到减速增矩的作用，电机本体的动力输入至太阳轮1-28，经减速器传动，最后由行星架1-33输出电机总成的动力；减速器的壳体是固定件，其与电机本体的输出端端盖1-25制成分体式部件。太阳轮1-28所在减速器主动轴1-9制成齿轮轴，其通过内外花键与转子花键套1-8相连接；太阳轮1-28与减速器主动轴1-9也可制成分体式部件。减速器主动轴1-9通过与转子花键套1-8配合的花键进行周向定位，通过弹性挡圈1-10与轴肩进行轴向限位，以保证太阳轮1-28与双联行星轮的良好啮合；减速器设计有双联行星轮，本方案设置3组沿圆周等距均布的双联行星轮，采用两级减速比传动，该传动形式具有传动比范围大，效率较高，径向、轴向尺寸相对较小等优点；双联行星轮的一端行星轮1-26与太阳轮1-28进行啮合、另一端行星轮1-27与内齿圈1-38进行啮合，双联行星轮通过中间轴1-30、弹性挡圈1-13、轴承1-14等进行相对于行星架的轴向限位，其中，中间轴1-30与行星架采用过盈配合，防止中间轴相对于行星架转动磨损。对于该减速器，设太阳轮1-28与第一组行星轮1-26传动的减速比为A，第二组行星轮1-27与内齿圈1-38传动的减速比为B，以太阳轮1-28输入，内齿圈1-38固定，行星架1-33输出时，减速器的总传动比为：A*B+1。减速器的内齿圈1-38通过螺栓固定在输出端壳体1-31上，内齿圈1-38是固定不动的。行星架一端通过圆锥滚子轴承1-12支撑在减速器壳体1-39上，一端通过圆锥滚子轴承1-32支撑在输出端壳体1-31上。行星架1-33做成一体式结构，即整个行星架1-33一体式制造加工，整体结构工艺好，耐久可靠，有效减少了动不平衡引起的震动、噪声，改善了运行平稳性和工作性能，提高了电机运行寿命。行星架1-33也可以做成断开式，优点是装配较为简单，但是组合式的行星架对加工质量要求较高，尤其是定位精度，而且组合式行星架的加工定位精度对电机运行稳定性有较多不良影响，在能够保证加工质量的前提下也可以采用组合式行星架的设计方案。

作为本发明的优选实施例，电机本体的冷却方式主要有水冷式和空冷式。水冷方式为：电机输入端端盖1-1、电机壳体1-22、电机输出端端盖1-25上均开有合理的水道，水冷方式需外接一套循环冷却系统，冷却水在水泵的驱动下，通过端盖上的进水孔进入端盖和壳体的冷却水道。电机运行产生的热量传导给端盖和壳体后，水道里的冷却水与端盖、壳体进行热交换，热量随着循环的冷却水从出水孔离开电机总成，达到对电机总成的冷却效果。

空冷方式为：电机在运行时，转子高速旋转，带动电机内的空气加速循环流动，定子产生的热量得以更快扩散，达到冷却效果。电机采用水冷与空冷的冷却方式，综合的冷却效果较好。

作为本发明的优选实施例，减速器采用飞溅润滑方式，在减速器壳体1-39底部循环有适量的润滑油，齿轮旋转时将润滑油带至啮合齿面用以对齿轮工作表面进行润滑、清洁，并将润滑油甩到减速器壳体1-39上进行冷却，减速器产生的热量通过其壳体传递给电机内腔、减速器中的润滑油以及外界空气；电机总成运行产生的热量通过与电机端盖、壳体上循环的冷却水以及空气进行热交换，热量从电机总成的内部转移至总成的外部。

作为本发明的优选实施例，电机本体的密封方式主要采用各种密封件。电机本体的密封：电机本体通过电机端盖与壳体之间的弹性密封圈1-21、1-25进行密封。减速器壳体1-39与电机输出端端盖1-25制成分成式结构时，在输出端端盖1-25与减速器壳体1-39之间需使用密封圈1-42进行密封。减速器壳体1-39与减速器输出端壳体1-31之间使用密封圈1-41进行密封。

作为本发明的优选实施例，减速器壳体1-39一端与转子花键套1-8采用唇形密封圈1-2进行密封，采用弹性挡圈1-4限定密封圈的轴向位置；输出轴端壳体1-31与行星架1-33采用唇形密封圈1-36进行密封，采用弹性挡圈1-37限定密封圈的轴向位置；行星架1-33的输出端法兰1-35上制有窥油孔1-34。

作为本发明的优选实施例，电机总成的装配过程为：规定以车辆的纵向平面为内侧，以电机壳体作为装配基体。第一部分是装配电机本体：首先将外侧的定子2-2装入到电机壳体2-1上的固定位置，壳体上的凸台对定子2-2起轴向定位作用，以保证其正确位置；其次，装入最外侧的转子2-3；之后将密封垫片2-4安装在输出端端盖2-5上，并将端盖2-5安装在电机壳体2-1上，其通过壳体上的凸台进行轴向定位，并通过紧定螺钉将端盖2-5与壳体2-1固定连接；接着，将中间转子2-6、2-7转子用螺栓紧固之后，将该中间转子的整体部件安装至电机的壳体中部；然后，安装电机内侧的定子2-8，壳体2-1上的凸台对其起到轴向定位作用；接着安装最内侧的转子2-9，通过转子2-3、2-6、2-7、2-9各自端面上的均布的通孔，使用紧固螺栓将各转子紧固连接在一起。

第二部分是装配减速器：首先将内侧唇型密封圈2-10、弹性挡圈2-11装入减速器的壳体2-12上，在壳体上制有定位凸台和凹槽，起到对唇型密封圈2-10、弹性挡圈2-11的限位作用；其次装入减速器内侧的轴承2-13；接着将行星架2-14与行星齿轮合理安装，并将电机外侧轴承2-16装入行星架2-14内，然后将减速器太阳轮2-1，行星架2-14依次装入减速器壳2-12内；其后将内齿圈1-38通过紧定螺钉固定在减速器输出端壳体2-19上，将内齿圈1-38和减速器输出端壳体2-19安装到减速器壳体2-12上，此步骤完成后，安装减速器外侧唇型密封圈2-20和弹性挡圈2-21，安装转子花键套2-22到减速器上，至此，减速器主体安装完成。

第三部分是将减速器主体部分安装到电机基体上。将已连接好的转子与转子花键套2-22通过螺栓连接。将旋变2-23、弹性挡圈2-24、电机轴承2-25依次装入电机的内侧端盖2-26上，将电机内侧的密封圈安装在电机壳体上后，再将内侧端盖2-26安装至电机壳体上，并通过螺栓固定。至此电机的安装程序基本完成，该装配工艺合理，操作复杂性低，装配效果良好。

作为本发明的优选实施例，电机总成的动力传递路线(见附图3)为：电机总成接通三向交流电后，定子、转子之间产生电磁作用，转子产生旋转力矩。对于多转子的轴向磁通电机，各转子通过螺栓进行轴向固定，通过花键进行周向定位并传递转矩；转子花键套3-1通过螺栓与转子固定连接，转子花键套3-1为电机本体的动力输出轴；电机动力从转子花键套3-1输入给减速器，太阳轮3-3所在的传动轴为减速器的主动轴，减速器采用双联行星齿轮对电机输入的动力进行减速增矩作用，从而实现高速小转矩电机与低速大扭矩工作机之间的动力匹配；减速器主动轴3-2与转子花键套3-1采用花键连接，动力从电机本体输入到减速器，双联行星轮3-4的两端分别与太阳轮3-3与内齿圈3-5啮合，双联行星轮3-4既自转，又绕太阳轮3-3公转，齿圈3-5固定在输出端壳体3-6上，行星架3-7通过减速器输出端法兰3-8与工作机一端进行固定连接，动力从减速器输出到工作机。

作为本发明的优选实施例，电机总成应用于电驱动汽车时，其电机总成与本发明的不同点在于：远离车轮一端的电机端盖4-1上，制有悬架连接支点4-2，用以固定汽车悬架；电机总成输出端法兰4-8与车轮轮毂4-6通过螺栓固定连接；电机总成输出端法兰4-8与汽车盘式制动器固定连接。装配时，在电机总成装配完成后，将减速器输出端法兰4-8与制动盘4-4通过端面上均布的若干紧定螺钉紧固连接，将轮毂螺栓4-7安装到减速器输出端法兰4-8上后，一起安装到行星架4-9上。然后将制动盘4-4、制动卡钳4-3安装在减速器输出端法兰4-8上，并通过螺钉固定连接。最后通过轮毂螺栓4-7安装车轮，至此，电动轮的安装程序基本完成。电动轮的拆卸检修步骤为：旋下轮毂螺栓4-7，即可将车轮拆卸下来；其后，旋下紧固螺钉将制动盘4-4和制动卡钳4-3取下。至此，电机总成与车轮、制动器分离。电动轮安装、拆卸便利，操作程序较为简单，整体装配、检修的工艺性好。更重要的是，采用内置减速器的电机总成的电动轮相比于采用减速器、电机分成式结构的电动轮的优点在于：1)电动轮总成的尺寸减小。通过与实车采用的电机、减速器分成式结构的电动轮的对比得出，采用内置减速器的电机总成的电动轮的轴向尺寸减小50mm，节约的空间可以使悬架等关联件的布置更加灵活。2)采用内置减速器的电机总成的电动轮的总体质量相对减小20kg，车辆簧下质量的减小，便于提高汽车的平顺性和操纵稳定性。3)采用的双联减速器的减速器形式，在相同系统空间下，能够采用更大的减速比，在保证汽车最高车速的前提下，可以使用更高转速的电机，电机总成在高效区间工作的几率更大，车辆运行的经济性好。同时，更大的减速比使电机总成的输出转矩更大，车辆的动力性更好。

作为本发明的优选实施例，采用轮毂电机的电驱动汽车在高速制动时，为了保证制动安全，制动力主要由机械制动力提供；电驱动汽车中、低速行驶时制动力由电制动力和机械制动力共同提供，但优先使用电制动。机械制动力由固定的制动钳5-10与制动盘5-12之间的摩擦力矩提供，制动力直接传递到轮毂5-13上并作用到车轮；电制动力的传动路线与驱动力传递路线方向相反，制动力由转子5-4、5-6、5-8共同产生，并依次经过转子花键套5-3→太阳轮5-5→双联行星轮5-7→齿圈5-9→行星架5-15→轮毂5-13，最后电制动力传至车轮，实现电制动效果。

作为本发明的优选实施例，本发明的另一种实施方式(见附图6)中，该方案与电机总成方案一的主要区别在于：减速器的外壳6-2通过深沟球轴承6-3支承在转子上，该种支承形式下，减速器壳体的支撑刚度好，减速器壳体作为行星架6-4、固定齿圈6-5和转子花键套6-1的支承基体，壳体支撑刚度的增加可以增加其支承能力，保持各旋转部件的相对位置，利于提高电机总成的工作平稳性，改善电机工作性能。

作为本发明的优选实施例，所述电机总成的冷却采用飞溅冷却与壳体冷却相结合方式。电机内部采用飞溅冷却方式，该方式循环的冷却液选用兼具冷却润滑效果的润滑冷却液，目的是在对电机进行冷却的同时对减速器进行润滑和冷却。冷却液的外接循环系统元件还包括油箱、过滤清洁器、冷却装置和油泵等。所述电机总成内部的冷却液的循环路线为：油箱→过滤清洁器→油泵→进油孔7-5→电机本体内腔→过滤器7-8→减速器内腔→电机出油孔7-7→过滤清洁器→冷却装置→油箱。该电机总成的进油孔7-5位于电机壳体的上部，冷却液以适当的速度、角度进入电机的腔体，冷却液在所述电机总成的内部循环分为两个流向：一个流向的冷却液经过转子与定子之间的间隙进入电机腔体并达到合理的液位，转子在旋转时，将冷却液甩起到定子及电机壳体上，此时冷却液与定子和转子之间的接触面积增大，极大地改善了电机总成的散热能力，提升了电机工作效率，这一点对于散热条件不好以及发热量比较大的轮毂电机总成驱动形式来说具有显著优点。还有一个流向的冷却液通过辐板上的若干通孔7-2进入转子与行星减速器壳体之间的空腔，并通过行星减速器壳体7-6上的带有过滤器7-8的进油孔进入齿轮减速器的内腔，此处安装过滤器7-8的进油孔位于减速器壳体的中下部且关于减速器中分垂直面对称，具体地，位于减速器壳体7-6的凸台上，如图7所示，所述过滤器7-8的轴线与进油孔轴线相合，且与凸台的上平面相垂直，以保证进油孔良好的加工工艺，降低加工难度，提高加工质量。过滤器7-8的顶部朝向减速器上部，保证电机本体的清洁冷却剂顺利进入减速器，同时防止减速器中带有少量铁屑等杂质的冷却剂回流至电机本体，避免了对电机总成的正常工作产生不良影响。所述过滤器采用单或多层过滤网和其附件，其作用是过滤冷却液中的杂质，让清洁的冷却液进入减速器内腔，同时防止减速器内腔杂质进入电机以保证良好的润滑、清洁、冷却效果。如减速器壳体的局部视图所示，减速器上的通油孔位于减速器壳体7-6的中轴线略偏下的位置，目的是保证减速器内部的液面处于合理有效的位置，兼顾润滑效果和流体力学效能。减速器上的电机出油孔7-7位于减速器壳体7-6的下部，其目的是让含有较多杂质的冷却液流出，并通过冷却液循环系统的外部滤清器将系统中的冷却液滤清，可以较好地除去电机总成内部的杂质。

壳体冷却方式为循环水冷却，壳体内部的冷却液应选择含有除锈剂、气泡抑制剂等添加剂的冷却水，水的比热容较大，可以增强润滑系统的冷却能力。冷却水的循环路线为：水箱→水泵→电机端盖进水孔→电机壳体→电机端盖出水孔→冷却风扇等散热设备→水箱。所述电机的端盖和壳体上开有合理的水道7-1，冷却水在水泵的作用下，从电机一侧的端盖上的进水孔进入端盖上的水道，并依次进入壳体水道7-4、另一端端盖水道(当进、出水孔位于同一侧时，冷却水还要回到初始进入的端盖并流出端盖)，最后经出水孔离开所述电机总成。冷却水离开出水孔之后，经散热器、散热风扇冷却后，继续在水冷却系统中循环工作，达到对所述电机总成的冷却作用。所述电机的进出水孔的一种布置方案是分别位于两侧端盖上，此时水道内的冷却水从一侧端盖流向另一侧端盖；进出水孔的另一种布置方案是位于同侧端盖上，冷却水在电机部分的循环路线为：A侧电机端盖水道→壳体水道→B侧电机端盖水道→A侧电机端盖水道。所述电机总成采用飞溅冷却和壳体冷却结合冷却方式，延长所述电机总成的检修周期，减少维护工作量，改善电机的使用性能，提高所述电机总成的综合使用性能。所述电机总成的冷却液循环系统在运行时，需保证冷却液在循环过程中存在一定的压力，提高冷却液的循环速度，以改善润滑效果。冷却水套接口7-3连接水道7-1。

所述电机本体的冷却液从进油口进入电机后，首先通过转子与定子之间的间隙进入转子工作腔，对转子和定子进行冷却、清洁和润滑，定子由环氧树脂等密封绝缘性能良好的材料密封，因此冷却液不会造成电机定子绕组的短路，其次冷却液通过多片连接的转子上的通孔7-2进入转子空腔与行星齿轮减速器壳体7-6之间的区域，该工作区与冷却液进行热交换，将各定子、转子和减速器壳体7-6的热量带入润滑冷却系统，接着冷却液通过减速器壳体上的通孔进入减速器并达到合理液位，最后冷却液从电机出油孔流出电机总成。

图7(a)为冷却系统剖视图；图7(b)为减速器壳体。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内置减速器的电机总成系统，其特征在于，内置减速器的电机总成系统包括电机本体、减速器；

电机本体包括定子、转子、壳体；

减速器的输入为太阳轮，输出为行星架；

电机各转子、定子结构均有中空轴，形成了电机内腔，减速器便内置于所形成的空腔中；电机转子之间固定连接，并通过螺栓直接连接转子花键套，输出电机的动力；转子花键套与减速器输入轴连接，动力输入到减速器中，减速器的齿圈固定，减速器将动力减速增矩后通过行星架输出给工作机；

电机本体包括轴向磁通电机和径向磁通电机，其中，轴向磁通电机包括单转子电机和多转子的轴向磁通电机；电机包括定子、转子、端盖、壳体、转子花键套；

多转子的轴向磁通电机，转子之间固定连接以保持各转子之间的相对位置；转子的中空轴的外缘加工有外花键，第二转子、第四转子的中空轴内缘加工有内花键，转子之间通过转子上的花键以及定位销保持周向定位并传递转矩，转子之间通过紧定螺钉或螺栓来保持转子之间的轴向定位。

多个转子均为法兰盘式结构，转子中间为中通孔式；第一转子空筒的外缘开有外花键，转子端面均布若干通孔，供螺栓连接时使用；第二转子、第三转子组合成一个中间转子，其两端面均装有磁钢，第二转子的端面开有若干均布的通孔，用以通过螺栓与第一转子固定连接；第二转子的中心空筒内缘开有内花键，与第一转子的外花键配合固定；

第四转子的中心空筒的内缘开有内花键，端面均布若干通孔，用以通过螺栓与第一转子、第二转子固定连接；各转子之间通过螺栓紧固成一个整体，共同输出电机动力；多转子之间的连接方式为螺钉连接、焊接、铆接中的一种。

2.如权利要求1所述的内置减速器的电机总成系统，其特征在于，电机包括轴向磁通电机、径向磁通电机；

电机结构包含若干定子、若干转子、转子花键套、电机壳体；

电机的壳体开有冷却水道，电机工作时，冷却水在水道内不断循环，与电机进行热交换；电机采用风冷方式。

3.如权利要求1所述的内置减速器的电机总成系统，其特征在于，所述电机总成采用飞溅冷却和壳体冷却相结合的冷却方式，冷却液在电机总成的循环路线为：进油孔→电机本体→减速器→出油孔，即冷却液从电机本体流向减速器；

所述电机总成内部循环冷却系统的减速器的进油孔位于减速器壳体的中轴线偏下的位置，保证减速器内部存有适量的冷却液，以保障冷却效果；所述进油孔安装有过滤器，其作用是过滤冷却液中的杂质。

4.如权利要求1所述的内置减速器的电机总成系统，其特征在于，若干定子固定在电机壳体上，定子与转子之间开有气隙；

电机的若干转子之间保持相对固定连接，通过花键进行周向定位并传递动力；

电机的若干转子固定连接并通过转子花键套将动力输出给减速器

转子花键套与减速器主动轴通过花键连接，采用弹性挡圈和垫圈进行轴向定位；

减速器壳体与电机输出端端盖制成一体式部件或分体式部件，减速器输出端的壳体与电机端盖固定连接；

减速器壳体与减速器输出端的壳体形成减速器的密封空间，减速器通过两端的密封圈进行密封。

5.如权利要求1所述的内置减速器的电机总成系统，其特征在于，减速器通过两端的圆锥滚子轴承支撑定位，减速器中心线落在两个圆锥滚子轴承的中心线之间；

减速器的太阳轮为动力输入端，齿圈固定，行星架为动力输出端。

6.如权利要求1所述的内置减速器的电机总成系统，其特征在于，减速器的双联行星齿轮的个数均设置为若干个，行星轮之间等距均布。

7.如权利要求1所述的内置减速器的电机总成系统，其特征在于，减速器的行星架通过输出端的法兰与工作机固定连接，电机总成将动力传递至工作机。

8.一种至少搭载权利要求1-7任意一项内置减速器的电机总成系统的电动汽车。

9.一种至少搭载权利要求1-7任意一项内置减速器的电机总成系统的矿用动力机械电动车。

10.一种至少搭载权利要求1-7任意一项内置减速器的电机总成系统的重载传送设备电动车。