CN112910165A - 一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，包括外转子永磁电机、驱动半轴和内齿圈轮毂，所述内齿圈轮毂两端通过轴承支承在驱动半轴上，该驱动半轴为一阶梯轴，外转子永磁电机通过支架固定在驱动半轴的台阶面上，且外转子永磁电机的外转子与内齿圈轮毂的内齿圈构成鼓形蜗杆传动副。本发明具有结构紧凑、体积小、重量轻、能自锁，驱动扭矩大等优点，适用于大型汽车轮毂等对驱动扭矩和自锁功能有要求的传动场合。

Description

一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，特别是涉及一种用于汽车轮毂驱动的具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构。
背景技术
电动汽车包括混合动力汽车，燃料电池汽车，纯电动汽车等，它具有节能、环保的特点，是新一代汽车技术的发展方向。在电动汽车的构型方案中，采用电机直接与车轮集成的方案，即轮毂电机驱动方案是最有利于整车性能提升的。轮毂电机驱动技术是提高电动汽车性能的一项关键性技术，它简化了车辆整体的机构并且能够精确控制车轮的驱动力而不必像传统汽车那样对整车的动力系统进行综合控制才能实现车轮驱动力控制，同时轮毂电机驱动相比传统驱动技术可以较低成本的实现更好的汽车底盘控制。
轮毂电机驱动技术在国外民用车领域已经逐渐进入产品应用阶段，但是国内的轮毂电机驱动电动汽车仍有不少难题需要攻克。美国、德国、法国、日本等均在进行军用混合动力技术的研究，无一例外地均采用了轮毂电机驱动+混合驱动的方案，可见轮毂电机驱动已经成为新一代电动汽车驱动系统发展的重要方向。
但是现在的轮毂电机驱动转矩不足，特别是大型车辆对扭矩需要更大，而现在轮毂电机转矩小阻碍了轮毂电机驱动技术的应用。目前车辆轮毂电机驱动一般采用直驱方案，该方案在对电机性能要求较高的同时，还存在效率低下，无法自锁等问题。
如何解决上述现有技术存在的缺陷成为了该领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明的目的就是提供一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，具有零件少，高可靠性，结构紧凑，体积小，能自锁，大驱动扭矩等特点，解决了轮毂电机驱动转矩不足，无法自锁的问题，特别是对大型汽车轮毂驱动力不足的问题。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，包括外转子永磁电机、驱动半轴和内齿圈轮毂，所述内齿圈轮毂两端通过轴承支承在驱动半轴上，该驱动半轴为一阶梯轴，外转子永磁电机通过支架固定在驱动半轴的台阶面上，且外转子永磁电机的外转子与内齿圈轮毂的内齿圈构成鼓形蜗杆传动副。
进一步，所述外转子永磁电机包括定子轴、内定子铁芯、内定子机架、鼓形外转子、励磁绕组和外转子端盖，所述定子轴的两端通过螺栓连接支架，内定子机架配合在定子轴上，内定子机架与内定子铁芯内孔配合安装，所述励磁绕组均匀缠绕在内定子铁芯上，鼓形外转子两端通过轴承支承在定子轴上，鼓形外转子具有内腔，且一端开口，外转子端盖通过螺栓连接在该开口端，内定子机架、内定子铁芯和励磁绕组均处于该内腔中，该内腔壁设有与励磁绕组对应的永磁体分块，鼓形外转子外表面为蜗杆齿面。
进一步，所述鼓形外转子的蜗杆齿面是以内齿圈轮毂的内齿面为母面按啮合关系包络形成。
进一步，在驱动半轴台阶面上均匀布置有4个外转子永磁电机，且4个外转子永磁电机的鼓形外转子分别与内齿圈轮毂的内齿圈啮合。
进一步，所述内齿圈轮毂外表面设有用于安装轮胎的环槽。
进一步，所述内齿圈轮毂采用高硬度材料淬火加工成型，外转子永磁电机的外转子采用中碳合金钢调质热处理。
一种轮毂驱动方法，包括上述的驱动机构，4个鼓形外转子通过鼓形蜗杆传动副带动内齿圈轮毂转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.该机构采用多个外转子永磁电机驱动，解决了轮毂电机驱动扭矩不足，特别是对大型车辆驱动力矩小的问题；
2.该轮毂驱动机构集成了鼓形蜗杆传动副，在具有自锁功能的同时兼具了结构紧凑、体积小、重量轻的特点。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的局部剖面结构示意图；
图3为本发明中鼓形外转子与内齿圈轮毂的配合关系图；
图4为本发明中外转子永磁电机的剖面结构示意图；
图5为本发明中内齿圈轮毂的剖面结构示意图；
图6为本发明中驱动半轴的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
如图1至图6所示，一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，包括外转子永磁电机1、驱动半轴4和内齿圈轮毂6，所述内齿圈轮毂6两端通过第一、第二圆锥滚子轴承3、12支承在驱动半轴4上，该驱动半轴4为一阶梯轴，外转子永磁电机1通过支架2固定在驱动半轴4的台阶面上，且外转子永磁电机1的外转子与内齿圈轮毂6的内齿圈构成鼓形蜗杆传动副。内齿圈轮毂6位于驱动半轴4台阶面的一侧设有O型旋转密封圈5密封内齿圈轮毂6与驱动半轴4之间的间隙。内齿圈轮毂6的另一端采用螺钉8连接端盖10，从而将内齿圈轮毂6的开口端封闭，在端盖10与内齿圈轮毂6之间设有O型密封圈9。所述第二圆锥滚子轴承12通过锁紧螺母11固定在驱动半轴4上。驱动半轴4上开设螺纹孔，通过螺钉与汽车基体(图中未画出)进行连接。
在驱动半轴4台阶面上均匀布置有4个外转子永磁电机1，且4个外转子永磁电机1的鼓形外转子1-7分别与内齿圈轮毂6的内齿圈啮合。
所述外转子永磁电机1包括定子轴1-1、内定子铁芯1-2、内定子机架1-3、鼓形外转子1-7、励磁绕组1-8和外转子端盖1-9，所述定子轴1-1的两端通过螺栓1-5连接支架2，内定子机架1-3配合在定子轴1-1上，内定子机架1-3与内定子铁芯1-2内孔配合安装，所述励磁绕组1-8均匀缠绕在内定子铁芯1-2上，鼓形外转子1-7两端通过精密深沟球轴承1-6支承在定子轴1-1上，在深沟球轴承1-6内侧装有密封圈1-4，鼓形外转子1-7具有内腔，且一端开口，外转子端盖1-9通过螺栓1-10连接在该开口端，内定子机架1-3、内定子铁芯1-2和励磁绕组1-8均处于该内腔中，该内腔壁设有与励磁绕组1-8对应的永磁体分块(图中未画出)，鼓形外转子1-7外表面为蜗杆齿面。
所述鼓形外转子1-7的蜗杆齿面是以内齿圈轮毂6的内齿面为母面按啮合关系包络形成。所述内齿圈轮毂6外表面设有用于安装轮胎7的环槽。
所述内齿圈轮毂6采用高硬度材料淬火加工成型，外转子永磁电机1的外转子采用中碳合金钢调质热处理。
一种轮毂驱动方法，包括上述的驱动机构，4个鼓形外转子1-7通过鼓形蜗杆传动副带动内齿圈轮毂6转动。
本发明的工作过程如下：
外转子永磁电机1通过支架2与驱动半轴4连接，4个外转子电机1同时通交流电，缠绕在内定子铁芯1-2上的励磁绕组1-8产生交变磁场，交变磁场与鼓形外转子1-7空腔内的永磁体分块作用产生磁场力带动4个鼓形外转子1-7同步旋转，鼓形外转子1-7通过蜗杆齿面与内齿圈轮毂6的内齿圈啮合，带动内齿圈轮毂6和轮胎7同时旋转，由于鼓形蜗杆传动副的特性，只能通过鼓形蜗杆来驱动内齿圈，从而形成一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，其特征在于：包括外转子永磁电机、驱动半轴和内齿圈轮毂，所述内齿圈轮毂两端通过轴承支承在驱动半轴上，该驱动半轴为一阶梯轴，外转子永磁电机通过支架固定在驱动半轴的台阶面上，且外转子永磁电机的外转子与内齿圈轮毂的内齿圈构成鼓形蜗杆传动副。
2.根据权利要求1所述的具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，其特征在于：所述外转子永磁电机包括定子轴、内定子铁芯、内定子机架、鼓形外转子、励磁绕组和外转子端盖，所述定子轴的两端通过螺栓连接支架，内定子机架配合在定子轴上，内定子机架与内定子铁芯内孔配合安装，所述励磁绕组均匀缠绕在内定子铁芯上，鼓形外转子两端通过轴承支承在定子轴上，鼓形外转子具有内腔，且一端开口，外转子端盖通过螺栓连接在该开口端，内定子机架、内定子铁芯和励磁绕组均处于该内腔中，该内腔壁设有与励磁绕组对应的永磁体分块，鼓形外转子外表面为蜗杆齿面。
3.根据权利要求2所述的具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，其特征在于：所述鼓形外转子的蜗杆齿面是以内齿圈轮毂的内齿面为母面按啮合关系包络形成。
4.根据权利要求2所述的具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，其特征在于：在驱动半轴台阶面上均匀布置有4个外转子永磁电机，且4个外转子永磁电机的鼓形外转子分别与内齿圈轮毂的内齿圈啮合。
5.根据权利要求2所述的具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，其特征在于：所述内齿圈轮毂外表面设有用于安装轮胎的环槽。
6.根据权利要求2所述的具有自锁功能的大扭矩轮毂驱动机构，其特征在于：所述内齿圈轮毂采用高硬度材料淬火加工成型，外转子永磁电机的外转子采用中碳合金钢调质热处理。
7.一种轮毂驱动方法，包括上述权利要求1-6任一项所述的驱动机构，其特征在于：4个鼓形外转子通过鼓形蜗杆传动副带动内齿圈轮毂转动。
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