CN111245121A - 一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置 - Google Patents

一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,包括线束冷却水管、动密封组合密封圈以及同轴设置的外转子组件、轮胎组件、内定子组件和转向节法兰,所述的内定子组件设置于外转子组件内,所述的转向节法兰为中空结构,其穿过外转子组件并与内定子组件固定连接,所述的动密封组合密封圈设置于转向节法兰和外转子组件之间,所述的线束冷却水管通过转向节法兰与内定子组件连接,所述的外转子组件与轮胎组件固定连接,带动轮胎旋转,与现有技术相比,本发明具有既能保证散热有能保证良好动密封等优点。

Description

一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置
技术领域
本发明涉及电动汽车轮毂电机驱动领域,尤其是涉及一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置。
背景技术
相比于传统汽车,电动汽车在节能及环保上的优势使其成为了汽车领域未来发展的主流。电动汽车按照动力总成的结构形式可以分为集中式驱动和分布式轮边驱动两类,分布式轮边驱动电动汽车的主要结构特征是将驱动电机直接安装在驱动轮内或驱动轮附近,具有驱动传动链短、高效、紧凑等突出优点。轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分为两种:内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速转子电机,通常无需减速装置,车轮的转速与电机相同。
轮毂电机技术最大的特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内,将电动车辆的机械部分大大简化。由于结构、空间的限制,制动器、转向节、轮辋等轮端构件与轮毂电机的集成设计给轮毂电机设计带来困难。此外,轮毂电机工作的环境恶劣,在密封方面也有较高要求。
中国专利CN201820660635.8公开了一种外转子轮毂电机电动汽车驱动制动一体化装置,该专利虽然通过将驱动密封防尘塞安装在电机轴与电机驱动端盖接触处,起到密封防尘防水的作用,但是该专利只使用了一个密封塞,无法起到较好的密封效果,同时该装置的结构进线困难,且没有考虑冷却问题,不便于线束排布和散热。中国专利CN201910156189.6公开了一种电动汽车用轮毂电机,该专利虽然考虑了冷却问题,但是该装置定子和转子之间的动密封位置靠近轮圈外侧,导致摩擦阻力会比较大。
因此,如何通过对内部结构的改进,在有限的空间内同时集成电子元件、冷却系统、线束排布,并同时保证电机相对高速旋转的构件之间良好的动密封,是目前外转子轮毂电机设计中的一大技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既能保证散热有能保证良好动密封的组合动密封外转子轮毂电机驱动装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,包括线束冷却水管、动密封组合密封圈以及同轴设置的外转子组件、轮胎组件、内定子组件和转向节法兰,所述的内定子组件设置于外转子组件内,所述的转向节法兰为中空结构,其穿过外转子组件并与内定子组件固定连接,所述的动密封组合密封圈设置于转向节法兰和外转子组件之间,所述的线束冷却水管通过转向节法兰与内定子组件连接,所述的外转子组件与轮胎组件固定连接,带动轮胎旋转。
优选地,所述的动密封组合密封圈包括齿形滑环和O形橡胶圈,所述的齿形滑环与外转子组件接触,所述的O形橡胶圈与转向节法兰接触,所述的齿形滑环和O形橡胶圈在外转子组件旋转时时实现动密封。
进一步地,所述的外转子组件包括相互连接形成空腔的转子壳体和转子盖板以及贴设于转子壳体内侧的永磁体,所述的转子壳体呈脸盆状,所述的转子盖板包括相互垂直的中心圆筒和圆环盖板,所述的圆环盖板的内缘与中心圆筒侧壁固定连接,外缘与转子壳体固定连接,所述的转向节法兰设置于中心圆筒内。
进一步地,所述的内定子组件包括定子支架、绕组、电子元件和水冷套,所述的定子支架包括相互连接的安装部和连接部,所述的连接部与转向节法兰固定连接,所述的绕组、电子元件和水冷套分别固定安装于安装部上,所述的绕组与永磁体的位置配合,与永磁体之间产生交变磁场驱动转子转动,电子元件可包括传感器或功率元器件。
进一步地,所述的安装部为外侧壁开设凹槽的凹槽圆筒,所述的连接部为底部开设环形凹槽的环形圆盘,所述的绕组安装于凹槽圆筒外侧壁的凹槽内,正对转子壳体内侧壁的永磁体,所述的水冷套安装于凹槽圆筒的内侧壁上,所述的电子元件通过连接件安装于凹槽圆筒的顶部,所述的中心圆筒的一端设置于连接部底部的环形凹槽内。
进一步地,所述的转向节法兰包括相互连接的第一圆筒和第二圆筒,所述的第一圆筒的直径小于第二圆筒的直径,所述的第一圆筒的外侧壁与连接部固定连接,所述的第二圆筒套设于中心圆筒中,且其外侧壁通过三个环形凸起形成两个密封凹槽,所述的动密封组合密封圈设置于密封凹槽内。
进一步地,该装置还包括轮毂轴承,所述的轮毂轴承设置于第二圆筒与中心圆筒之间,其内圈与转向节法兰连接,外圈与转子盖板连接,轮毂轴承与动密封组合密封圈一同形成密封保护。
进一步地,轮胎组件包括轮胎和轮辋,所述的轮辋与轮胎内圈固定连接,且与转子壳体同轴固定连接。
进一步地,所述的齿形滑环为增强聚四氟乙烯滑环,用于阻隔和防尘,所述的O型橡胶圈用于提供弹力和第二圆筒与齿形滑环之间的静密封。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1)本发明通过设计特定的结构和形状的转向节法兰和转子盖板,将动密封组合密封圈布置于电机轴线附近,使其旋转线速度较小,能够有效提升动密封可靠性,同时通过转向节法兰的中空结构,便于导出电机线束和冷却管路;
2)本发明通过设计特定结构和形状的定子支架,在内定子组件内部空间集成电子元器件和冷却系统,便于集成散热;
3)本发明将动密封结构布置于轮毂轴承靠悬架侧,与轮毂轴承一同形成密封保护,进一步提高密封效果。
附图说明
图1为本发明的结构剖面图;
图2为A部的放大图。
其中,1、轮胎,2、轮辋,3、永磁体,4、绕组,5、电子元件,6、定子支架,61、连接部,62、安装部,7、轮毂轴承,8、转向节法兰,81、第一圆筒,82、第二圆筒,9、动密封组合密封圈,91、齿形滑环,92、O型橡胶圈,10、转子壳体,11、线束冷却水管,12、转子盖板,121、圆环盖板,122、中心圆筒,13、水冷套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示,本发明提供一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,包括线束冷却水管11、动密封组合密封圈9以及同轴设置的外转子组件、轮胎组件、内定子组件、转向节法兰8和轮毂轴承7。
外转子组件包括相互连接形成空腔的转子壳体10和转子盖板12以及贴设于转子壳体10内侧的永磁体3,转子壳体10呈脸盆状,转子盖板12包括相互垂直的中心圆筒122和圆环盖板121,圆环盖板121的内缘与中心圆筒122侧壁固定连接,外缘与转子壳体10固定连接,转向节法兰8设置于中心圆筒122内。轮胎组件包括轮胎1和轮辋2,轮辋2与轮胎1内圈固定连接,且与转子壳体10同轴固定连接,转子壳体10通过轮辋2带动轮胎1旋转。
内定子组件包括定子支架6、绕组4、电子元件5和水冷套13,定子支架6包括相互连接的安装部62和连接部61,连接部61为底部开设环形凹槽的环形圆盘,且与转向节法兰8固定连接,中心圆筒122的一端设置于连接部61底部的环形凹槽内,安装部62为外侧壁开设凹槽的凹槽圆筒,绕组4安装于凹槽圆筒外侧壁的凹槽内,正对转子壳体10内侧壁的永磁体3,且与永磁体3之间产生交变磁场驱动转子转动,水冷套13安装于凹槽圆筒的内侧壁上,电子元件5通过连接件安装于凹槽圆筒的顶部,其中电子元件5可包括传感器或功率元器件。
转向节法兰8为中空结构,用以导出电机线束及冷却管路,包括相互连接的第一圆筒81和第二圆筒82,第一圆筒81的直径小于第二圆筒82的直径,第一圆筒81的外侧壁与连接部61固定连接,第二圆筒82套设于中心圆筒122中,且其外侧壁通过三个环形凸起形成两个密封凹槽。
轮毂轴承7设置于第二圆筒82与中心圆筒122之间,其内圈与转向节法兰8连接,外圈与转子盖板12连接。如图2所示,动密封组合密封圈9设置于密封凹槽内,包括增强聚四氟乙烯的齿形滑环91和O型橡胶圈92,齿形滑环91包括主密封唇和副密封唇,与外转子组件接触,用于阻隔和防尘,O型橡胶圈92与转向节法兰8接触,用于提供弹力和壳体与滑环之间的静密封,在外转子组件旋转时实现动密封。
如图1所示,整个装置的整体结构为:电机转子外壳由外侧的转子壳体10和内侧的转子盖板12组成,两者通过螺栓连接。转子壳体10与轮辋2同轴布置并固联,轮辋2上布置有轮胎1,转子壳体10内侧贴有永磁体3。绕组4布置于定子支架6上,绕组4和永磁体3之间通过产生交变的磁场驱动电机转子转动。电机定子支架6上还安装有水冷套13和电子元件5。定子支架6与转向节法兰8同轴布置并固联,转向节法兰8采用中空结构,用以引出布置于电机定子上的水冷管道和绕组等线束。转向节法兰8和转子盖板12分别安装与轮毂轴承7的内圈与外圈之上。转向节法兰8上布置组合密封圈9,根据不同情况,组合密封圈可采用一个或多个。
以上,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,包括线束冷却水管(11)、动密封组合密封圈(9)以及同轴设置的外转子组件、轮胎组件、内定子组件和转向节法兰(8),所述的内定子组件设置于外转子组件内,所述的转向节法兰(8)为中空结构,其穿过外转子组件并与内定子组件固定连接,所述的动密封组合密封圈(9)设置于转向节法兰(8)和外转子组件之间,所述的线束冷却水管(11)通过转向节法兰(8)与内定子组件连接,所述的外转子组件与轮胎组件固定连接,带动轮胎(1)旋转。
2.根据权利要求1所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的转向节法兰(8)包括相互连接的第一圆筒(81)和第二圆筒(82),所述的第一圆筒(81)的直径小于第二圆筒(82)的直径,所述的第一圆筒(81)的外侧壁与内定子组件固定连接,所述的第二圆筒(82)穿过外转子组件,且其外侧壁通过三个环形凸起形成两个密封凹槽,所述的动密封组合密封圈(9)设置于密封凹槽内。
3.根据权利要求2所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的动密封组合密封圈(9)包括齿形滑环(91)和O型橡胶圈(92),所述的齿形滑环(91)与外转子组件接触,所述的O型橡胶圈(92)与转向节法兰(8)接触,所述的齿形滑环(91)和O型橡胶圈(92)在外转子组件旋转时实现动密封。
4.根据权利要求2所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的外转子组件包括相互连接形成空腔的转子壳体(10)和转子盖板(12)以及贴设于转子壳体(10)内侧的永磁体(3),所述的转子壳体(10)呈脸盆状,所述的转子盖板(12)包括相互垂直的中心圆筒(122)和圆环盖板(121),所述的圆环盖板(121)的内缘与中心圆筒(122)侧壁固定连接,外缘与转子壳体(10)固定连接,所述的第二圆筒(82)套设于中心圆筒(122)内。
5.根据权利要求4所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的内定子组件包括定子支架(6)、绕组(4)、电子元件(5)和水冷套(13),所述的定子支架(6)包括相互连接的安装部(62)和连接部(61),所述的连接部(61)与第一圆筒(81)的外侧壁固定连接,所述的绕组(4)、电子元件(5)和水冷套(13)分别固定安装于安装部(62)上,所述的绕组(4)与永磁体(3)的位置配合,且与永磁体(3)之间产生交变磁场驱动转子转动。
6.根据权利要求4所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的安装部(62)为外侧壁开设凹槽的凹槽圆筒,所述的连接部(61)为底部开设环形凹槽的环形圆盘,所述的绕组(4)安装于凹槽圆筒外侧壁的凹槽内,正对转子壳体(10)内侧壁的永磁体(3),所述的水冷套(13)安装于凹槽圆筒的内侧壁上,所述的电子元件(5)通过连接件安装于凹槽圆筒的顶部,所述的中心圆筒(122)的一端设置于连接部(61)底部的环形凹槽内。
7.根据权利要求2所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,该装置还包括轮毂轴承(7),所述的轮毂轴承(7)设置于第二圆筒(82)与中心圆筒(122)之间,其内圈与转向节法兰(8)连接,外圈与转子盖板(12)连接。
8.根据权利要求4所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的轮胎组件包括轮胎(1)和轮辋(2),所述的轮辋(2)与轮胎(1)内圈固定连接,且与转子壳体(10)同轴固定连接。
9.根据权利要求3所述的一种组合动密封外转子轮毂电机驱动装置,其特征在于,所述的齿形滑环(91)为增强聚四氟乙烯滑环,包括主密封唇和副密封唇,用于阻隔和防尘,所述的O型橡胶圈用于提供弹力和第二圆筒(82)与齿形滑环(91)之间的静密封。
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