CN109617310A - 一种轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂电机,轮毂电机包括电动机部，其具有电动机部输出轴和形成外廓的电动机部壳体，在电动机部壳体内壁上固定设置有定子，定子内设置有转子，转子通过转子支撑件和电机输出轴形成固定连接，以用于将旋转运动传递至电机输出轴,在电机输出轴上连结固定有车轮轮毂，在转子内腔内设置有行星轮减速机构，行星轮减速机构具有将电机输出轴的旋转减速而输出的输出轴和形成外廓的减速部壳体，行星轮减速机构的输出轴和电机输出轴共用一个轴。本发明集成减速箱在电机转子里面的电机系统，彻底解决了超级单胎轮毂电机直驱系统，成本高，重量大，难以产业化的难题。使新能源向轮毂驱动迈出了一大步。

Description

一种轮毂电机

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，更加具体的，涉及轮毂电机驱动桥。

背景技术

由于石油能源的不可再生特性，新能源纯电动汽车逐步成为各国竞相鼓励发展的行业。在政府政策鼓励下，纯电动汽车行业得到蓬勃发展。但目前国际国内的纯电动汽车的电驱动桥大多以轮边驱动和中央电机直接驱动为主。真正意义上的轮毂电机电驱动桥少之又少，即使是少数几家轮毂电机电驱动桥，因为其设计理念和结构限制，很难真正做到整体结构的轻量化。

基于以上原因，有必要对现有技术的驱动桥作出改进。

发明内容

本发明的针对现有技术中的不足，提供了一种减速机构内置的轮毂电机驱动桥。

本申请是通过如下技术方案实现的：一种减速机构内置的轮毂电机驱动桥, 包括桥体,在所述桥体两侧设置有轮毂电机，所述轮毂电机包括电动机部，其具有电动机部输出轴和形成外廓的电动机部壳体，在所述电动机部壳体内壁上固定设置有定子，所述定子内设置有转子，所述转子通过转子支撑件和所述电机输出轴形成固定连接，以用于将旋转运动传递至所述电机输出轴,在所述电机输出轴上连结固定有车轮轮毂,在所述桥体上设置有盘式制动机构，所述盘式制动机构包括与轮毂电机输出轴固定连接的制动盘，在所述转子内腔内设置有行星轮减速机构，所述行星轮减速机构具有将电机输出轴的旋转减速而输出的输出轴和形成外廓的减速部壳体，所述行星轮减速机构的输出轴和电机输出轴共用一个轴。

上述技术方案中，在所述制动盘两侧分别设置有左制动片和右制动片，所述右制动片一侧设置有气缸，所述气缸的气缸杆上连接有一偏压件，正对所述偏压件设置有推杆部件，所述推杆部件用于推动所述右制动片；还包括主钳体，所述主钳体固定设置在一托架上，上述托架和桥体固定连接，在所述主钳体上形成有容纳所述偏压件和所述推杆部件的容腔，所述左制动片一侧设置副钳体，所述副钳体和左制动片固定连接，所述副钳体和所述主钳体固定连接，当气缸推动所述偏压件转动，使得所述偏压件向一侧偏压所述推杆部件时，所述偏压件同时向另一侧偏压所述主钳体。

上述技术方案中，行星轮减速机构包括在减速部壳体内设置的太阳轮和与所述太阳轮啮合的中心轮，所述行星轮减速机构的输出轴设置在所述中心轮上。

上述技术方案中，所述偏压件包括两个呈凸轮形状的偏压端子和一个与所述气缸杆连接的连接部，所述推杆部件包括推杆和连接在所述推杆端部的推板。

上述技术方案中，在所述托架上设置有滑销，所述副钳体和所述滑销滑动配合。

上述技术方案中，所述左制动片和右制动片为粉末冶金制动片。

上述技术方案中，所述制动盘为合金钢制动盘。

本发明具有如下有益效果：本发明通过将减速器内置在转子内腔中，并和电机共用一个轴，从而实现了轮毂电机的小型化，最终有效降低了桥体重量及簧下质量，提高了整车的舒适性，降低了整车成本，提高了传动效率，同时解决了原轮毂驱动产业化困难的难题。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明轮毂电机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：参见图1至图8，一种减速机构内置的轮毂电机驱动桥,包括桥体2,在所述桥体2两侧设置有轮毂电机1，所述轮毂电机1包括电动机部10，其具有电动机部输出轴100和形成外廓的电动机部壳体11，在所述电动机部壳体11内壁上固定设置有定子12，所述定子12内设置有转子13，所述转子13通过转子支撑件14和所述电机输出轴100形成固定连接，以用于将旋转运动传递至所述电机输出轴100。

在所述转子13内腔内设置有行星轮减速机构3，所述行星轮减速机构3具有将电机输出轴100的旋转减速而输出的输出轴和形成外廓的减速部壳体30。其中所述行星轮减速机构的输出轴和电机输出轴100共用一个轴。作为行星轮减速机构的一种具体示例，本申请的行星轮减速机构包括在减速部壳体30内设置的太阳轮31和与所述太阳轮啮合的中心轮32，所述行星轮减速机构的输出轴设置在所述中心轮32上。在所述电机输出轴100上连结固定有车轮轮毂4。

上述结构中，通过将行星轮减速机构3集成至转子内腔，因此合理设计利用了转子空间，使得整个轮毂电机在体积可以被缩小。

在所述电动机部壳体11内部开设有呈S型分布的水冷通道110，在水冷通道100的入口处设置进水管接头(附图未示出)，在水冷通道的出口处设置出水管接头(附图未示出)。通过将冷却水通入到进水管接头再沿着水冷通道110 循环至出水管接头处导出，可以有效冷却定子产生热量，并和内部空间进行热交换，达到散热效果。更进一步的，在在所述电机壳体外部设置有小圆形筋条 (附图未示出)，通过上述小圆形筋条增大电动机部壳体11的与外界的换热面积，进而进一步增强散热效果。

所述定子12与转子13之间形成冷却油通过的油通道，在所述电动机部壳体11上设置有连通所述油通道入口处的进油管接头和连通所述油通道入口处的出油管接头，冷却油在外部油泵压力作用下从进油口进入，经过油通道从出油口流出，通过上述冷却油，冷却转子铁芯、永磁体和轴承运转产生的热量，并与减速机外壳进行热交换。

上述结构中，通过水、油交换冷却以及表面自散热冷却系统设计，此轮毂电机额定负载时定子绕组温度约控制在100°，峰值运行135°，转子永磁体 120°，轴承温度70°，运行温度比较合理，延长了整机寿命。整机结构较紧凑，长度较短，重量轻，比外转子单胎轮毂电机重量轻150KG左右，减轻整车重量，提高电磁续航里程。

进一步优选的,在所述减速部壳体30内部形成水腔30a,在所述减速器壳体 30端面上开设有与所述水腔30a连通的进水管接头(附图未示出)和出水管接头(附图未示出)，通过将冷却水通入到进水管接头再沿着水腔30a循环至出水管接头处导出，可以有效降低减速器壳体30内部种行星轮减速机构各部件工作时产生的热量。本申请中用于供给减速器壳体30和电动机部壳体11冷却水源的供给部均采用汽车上的水箱供给，在实施例中对上述结构不加以赘述。

在所述桥体2上设置有盘式制动机构4，所述盘式制动机构4包括与轮毂电机输出轴100固定连接的制动盘40，在所述制动盘40两侧分别设置有左制动片 40a和右制动片40b，所述右制动片40b一侧设置有气缸41，所述气缸41的气缸杆上连接有一偏压件5，正对所述偏压件5设置有推杆部件6，所述推杆部件 6用于推动所述右制动片40b；还包括主钳体7，所述主钳体7固定设置在一托架200上，上述托架200和桥体2固定连接，在所述主钳体7上形成有容纳所述偏压件5和所述推杆部件6的容腔，所述左制动片40a一侧设置副钳体8，所述副钳体8和左制动片40a固定连接，所述副钳体8和所述主钳体7固定连接，当气缸推动所述偏压件5转动，使得所述偏压件5向一侧偏压所述推杆部件时，所述偏压件同时向另一侧偏压所述主钳体。具体的，所述偏压件5包括两个呈凸轮形状的偏压端子50和一个与所述气缸杆连接的连接部51。所述推杆部件6 包括推杆60和连接在所述推杆端部的推板61。

优选的，所述左制动片和右制动片为粉末冶金制动片，所述制动盘为合金钢制动盘。在左制动片、右制动片采用上述材质后，使得其具有以下优点：a、高的耐磨性。保证制动片足够长里程的寿命；b、高的耐热性。可以保持瞬间加热到900℃和长时间400℃时，其机械性能和力学性能基本不变；c、高的摩擦系数稳定性。汽车在高温、高速、高压条件制动时，制动片的摩擦系数能足够稳定；d、高的抗粘结性。摩擦材料的抗粘结性很大程度影响摩擦系数的稳定性。摩擦副的表面不应发生粘结，否则会造成摩擦材料在工作中剥落、焊结，工作时应平稳无振动。在制动盘采用合金钢材质时，使得其具有耐高温的物理性能，在1000℃下不会产生热斑及疲劳裂纹，制动力不衰退，并且制动盘耐磨损能力大大增加。在所述托架200上设置有滑销300，所述副钳体和所述滑销300滑动配合。

本发明原理如下：当气缸输入压力F1时，气缸的气缸杆推动偏压件转动，向左伸出，从而消除了右制动片40b与制动盘40右侧面的间隙,并开始输出压力F2传递给右制动片40b。此时,右制动片40b将压力F2压在旋转的制动盘40 上,由于制动盘40的轴向移动受限制，因此制动盘40将F2的反作用力经过推杆部件和偏压件传回到主钳体7；同时,主钳体7又把F2的反作用力传给副钳体，使得副钳体受到一个向右侧的拉力并开始浮动；由于滑销300在托架10上固定不动，并对主钳体7和副钳体8仅起支承、防转动而不限制左右浮动的作用；随着偏压件的不断转动，副钳体8和主钳体7都同时向右侧浮动,直到左粉末冶金制动片2与制动盘40左侧面之间的间隙被消除为止。此时，副钳体8就对左粉末冶金制动片2产生压力F3，这样左粉末冶金制动片2和右制动片40b就以 F2＝F3的制动力压在制动盘40的两侧面上,并产生制动力矩T，最后将旋转的制动盘40刹住。

在所述桥体2两侧设置的轮毂电机1上分别设置有检测其转速n₁、n₂的检测单元，还包括控制单元，用于处理检测单元测得的数据并根据上述数据控制轮毂电机1的转速以及扭矩。其中：控制单元根据检测单元测得的物理量判断当同时满足以下三个标准则整车进入差速模式；否则整车是执行标准扭矩控制模式。

三个标准如下：标准1：其中K₁是一个可标定常数，也即只有两边轮毂电机转速差到了一定程度，才进入差速模式，通过标定上述常数K₁来决定上述一定程度的大小；

标准2：|M_ref|>|M₁|，其中M_ref是扭矩模式电机参考扭矩，按整车油门信号大小标定，M₁是一个可标定常数，通过标定常数M₁来确定油门在到达相应数值时，才进入差速模式；

标准3：|n₁|<|n_k|，n_k是一个可标定速度常数，通过标定常数n_k来确定当速度大于相应数值时，将不进入差速模式；

当控制单元测得满足三个标准时，则激活差速模式，在该模式下通过以下方式得到N₁、N₂速度模式参考以及M₁_PI(速度1控制器扭矩输出)和M₂_PI(速度2控制器扭矩输出)：

首先得到初始现有速度n；根据得到的初始现有速度根据以下公式得到N₁、 N₂速度模式参考：

|N₁|＝|n|·(1-k₂)；|N₂|＝|n|·(1+k₂)，

其中K2按如下公式计算：该式中K₃是可标定的常数，n_max是电机最大转速，M_max是电机最大扭矩；

将求得两个速度N_1和N_2分别发送给对应的轮毂电机，轮毂电机执行速度模式N1、N2，差速模式执行，整车可以差速转弯，速度闭环控制器将被应用(速度闭环控制器采用一个比例积分PI调节器来控制)，M_1_PI是其中一个轮毂电机速度闭环控制器扭矩输出，M_2_PI是另一轮毂电机速度速度闭环控制器扭矩输出,扭矩输出要满足如下条件:

0<|M_{1_PI}|+|M_{2_PI}|<2·|M_ref|、0<|M_{1_PI}|<k₃·|M_ref|、0<|M_{2_PI}|<k₃·|M_ref|；

其中，差速模式激活时，其初始现有速度n，按如下公式计算得到：即初始现有速度采样前K个速度的平均值。

当控制单元测得未满足三个标准时，则激活标准扭矩模式，当执行标准扭矩控制模式时，两个轮毂电机扭矩相同。

上述结构通过判断两边轮毂电机转速差、整车油门信号、速度大小数值来判断是否进入差速模式，并且在差速模式下对两个轮毂电机的转速以及扭矩进行控制，无需额外辅助传感器，差速完全通过软件实现，没有额外的维护费用；系统更加安全，稳定，因而使得轮毂电机广泛应用于新能源成为可能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制。本申请中上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进。上述变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种轮毂电机,所述轮毂电机包括电动机部，其具有电动机部输出轴和形成外廓的电动机部壳体，在所述电动机部壳体内壁上固定设置有定子，所述定子内设置有转子，所述转子通过转子支撑件和所述电机输出轴形成固定连接，以用于将旋转运动传递至所述电机输出轴, 在所述电机输出轴上连结固定有车轮轮毂，其特征在于: 在所述转子内腔内设置有行星轮减速机构，所述行星轮减速机构具有将电机输出轴的旋转减速而输出的输出轴和形成外廓的减速部壳体，所述行星轮减速机构的输出轴和电机输出轴共用一个轴。

2.如权利要求1所述的一种轮毂电机,其特征在于：所述行星轮减速机构包括在减速部壳体内设置的太阳轮和与所述太阳轮啮合的中心轮，所述行星轮减速机构的输出轴设置在所述中心轮上。

3.如权利要求1所述的一种轮毂电机,其特征在于：所述定子与转子之间形成冷却油通过的油通道，在所述电动机部壳体上设置有连通所述油通道入口处的进油管接头和连通所述油通道入口处的出油管接头。

4.如权利要求1所述的一种轮毂电机,其特征在于：在所述电动机部壳体内部开设有呈S型分布的水冷通道，在水冷通道的入口处设置进水管接头，在水冷通道的出口处设置出水管接头。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种轮毂电机,其特征在于：在所述减速部壳体内部形成水腔,在所述减速器壳体端面上开设有与所述水腔连通的进水管接头和出水管接头。

6.如权利要求5所述的一种轮毂电机,其特征在于：在所述电机壳体外部设置有小圆形筋条。

7.如权利要求5所述的一种轮毂电机,其特征在于：所述水冷通道呈S型分布。