CN1701486A - 轴向磁通电动机组件 - Google Patents

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Abstract

一种动力部件装置(200)，其包括一对具有共用旋转轴的镜像轴向磁通电动机(10)，其中的每一个轴向磁通电动机(10)都包括一个设置在转子轴(44)上的转子(60)和与该转子轴(44)为操作关系而设置的至少一个定子(62)。在输出轮毂(16)可操作地连接到上述一对镜像轴向磁通电动机(10)的每一个转子轴(44)上的同时，共用端板(202)则被设置在上述一对轴向磁通电动机(10)之间，用以提供公共的安装结构。这对镜像轴向磁通电动机(10)中的每一个都被可操作地设置，以便为每一个相关联的输出轮毂(16)提供单独的速度和转矩。

Description

轴向磁通电动机组件
技术领域
本发明通常涉及一种车辆传动系统支架组件，更具体的是，涉及一种包括有一对电动机的车辆传动系统支架组件，其中传动系统支架、一对电动机、一对减速传动装置被组装在一个单个的紧凑动力部件内，该动力部件具有两个独立的同轴输出轴，可单独被控制来调节速度和转矩。
背景技术
在本领域内众所周知，各种传动系统支架组件利用电动机驱动传动系统或车轮，从而加速或维持传动系统的运动，或在减速时利用电动机将传动系统动能转换为电。过去，这些系统对电动机、传动支架和减速传动装置分别使用单独的轴承。但是，使用单独的轴承只会增加组件的成本和重量，并且会导致组件不够紧凑。本发明通过减少所需要的轴承数量来解决此问题，使得传动系统支架组件更轻、更为紧凑和制造成本更为便宜。
发明内容
简而言之，本发明提供一种组件，其包括置于单独的电动机壳体内的一对电动机和一对减速传动装置以及一个传动支架。每个电动机包括定子和转子，其中的转子与转子轴相连。转子支承轴承旋转地支承着每一个转子轴。传动系统支架支承着一对通过轴承旋转地与外壳相连的轮毂。电动机壳体与外壳相连，支承每一个定子和与其相关联的减速传动装置。每一个减速传动装置包括一个中心部件、至少两个的行星部件及一个与电动机壳体相连的外环部件。每一个转子轴通过一个相关联的减速传动装置与轮毂相连。最终，每一个转子轴、减速传动装置、和轮毂仅由上述转子支承轴承、传动系统支承轴承及壳体的外环部件来支承。每一个转子轴的轴肩部分紧靠转子支承轴承的一端，使得在每一个转子和与其相关联的定子之间保持期望的气隙。
参看相关附图，并阅读下面的说明，本发明上述目的或其它目的、特征及优点，以及本发明当前的优选实施例将变得更为清楚。
附图简述
在构成说明书部分内容的下列附图中：
图1为一体车轮轴承和具有一个定子的轴向磁通电动机的剖面图；
图2为图1所示轴向磁通电动机的转子透视图；
图3为图2所示转子沿A-A线剖开的剖面图；
图4为图1所示轴向磁通电动机定子的透视图；
图5A为图4所示定子的正面图，图中示出线圈及相连的壳体；
图5B为图4所示定子的正面图，其中示出简化了的交替式线圈布局；
图6为一体车轮轴承及具有两个定子的轴向磁通电动机的剖面图；
图7A为一对组合轴向磁通电动机的剖面图，其中的每一个轴向磁通电动机具有本发明实施例的定子；
图7B为图7A中所示7B部分的放大图；
图8A为一对组合轴向磁通电动机的剖面图，其中的每一个轴向磁通电动机具有两个本发明实施例的定子；和
图8B为图8A中所示8B部分的放大图；
在所有附图中相同的附图标记表示相同的部分。
具体实施方式
以下通过实施例对本明进行非限定式的详细说明。此说明可使本技术领域技术人员能够制造和使用本发明，并描述了本发明的几个实施例、改装例、变体、替代装置及如何使用本发明，这其中还包括当前被认为是实施本发明的最佳方式。
本发明包括只需要两个支承轴承(其中包括车轮支承轴承和转子支承轴承)的一体车轮支架、行星传动装置和电动机组件。参看图1，组件10包括一个常规设计的车轮轴承12。车轮轴承12包括壳体14和轮毂16。在壳体14和轮毂16之间放置两排锥形滚柱18，以使轮毂16可以在壳体14内旋转。尽管这里所示的锥形滚柱18是优选的，但在不脱离本发明范围的条件下，也可以使用其它类型的滚柱。轮毂16可借助于凸起柄(lug)20与车轮(图中未示出)相连。在此所述的轴承是一种在组装时预设置所有间隙的封装车轮轴承(package wheelbearing)。
轮毂16内还设置有花键内孔22，用以接纳花键轴承24。花键轴承24从常规行星齿轮传动装置的行星齿轮架26处开始延伸。行星齿轮架26通过轴承38与三个行星齿轮28旋转式地连接在一起。行星齿轮28与在行星齿轮传动装置壳体30内表面上形成的固定外环齿轮32相啮合。借助于紧固件34，行星齿轮传动装置壳体30与车轮轴承12连接在一起。行星齿轮传动装置壳体30上还设置有排气孔36。
中心齿轮40与所有三个行星齿轮28相啮合。中心齿轮40上设置有用于容纳转子轴44的中心孔42。键46用来防止中心齿轮40与转子轴44之间发生相对旋转。置于电动机壳47内的转子轴44由转子轴承48旋转式地支承着。转子轴承48包括置于转子轴44上、处于内座圈之间的两排锥形滚柱50。在转子轴44的第一轴肩52和中心齿轮40之间放置中心齿轮垫圈54，这样就使中心齿轮40位于行星齿轮之间。在转子轴44的第二轴肩58和转子轴承48之间放置气隙垫圈58。通过控制气隙垫圈58的厚度来控制转子轴的轴向位置，这样便可以调节转子60和定子62之间的气隙。定子62固定在电动机壳体47上，转子60则固定在转子轴44上。
参照图2-图3，可以用低碳钢制造转子。转子60上有几块用丙烯酸粘合剂(诸如：康涅狄格州Rocky Hill的LOCTITE公司生产的LoctiteMultibond丙烯酸粘合剂)固定的永磁体72。用非金属隔离片74将磁体72隔离开来。磁体34优选使用钕-铁-硼(Nd-Fe-B)材质型永磁体，磁体的数量决定电动机的极数(例如：如果有十二个磁体贴在转子上，则电动机就有十二个极)。磁体72是按照指北面和指南面朝向外交替排列而固定在转子60上的。
参照图4，定子62包括多个叠片。更具体来说，定子62包括含铁材料的叠片，此叠片优选为铁，这些叠片用不导电的非铁层互相隔离开，以便减小因定子62内磁通量涡流引起的损耗。定子40上还有由三十六个槽78而形成的三十六个条状部(slides)76。如图5A所示，由环状绝缘铜线组成的线圈80围绕条状部76置于槽78内，使得每个线圈80绕着两个居间的(intervening)槽78形成一个环。另外一个线圈80’置于槽78内，其一部分为第一线圈80和与第一线圈80相邻的槽78所包围。按照这种方式将线圈80放置在定子80的槽78内，直到每一个槽78内都配有线圈80。图5B示意出一种使用较少材料量的简易替代绕线方式。
再参考图1，转子轴44还包括转子轴伸展部分66，其延伸到解算器(resolver)68的孔内。在电动机壳47上固定端板64，用以支承解算器68。端板70罩住端板64内的孔，以便可以不需要取走端板64就能够接触到解算器68。
电动机按照无刷轴向磁通感应电动机的传统方式运转，通过改变气隙垫圈58的厚度来改变轴向磁通电动机的气隙。使用调节流经定子线圈的电流脉宽和频率的常用电子控制器来控制电动机，由此控制电动机的转矩和速度，并维持电动机限制范围内的电流。
图6给出的可选实施例100包括转子132，其正反面上都有使用粘合剂而固定的磁体134。转子正反面上设置的相邻磁体134对齐排列，使得它们相反的磁极面向转子外。除定子40和线圈44之外，此实施例还包括第二定子140及绕于其内的多个第二线圈144。通过加装第二定子140及线圈144，轴向磁通电动机的输出几乎成倍增长。
如图7A和8A所示，在一个紧凑的动力部件实施例200内，如上所述的一对轴向磁通电动机组件10或轴向磁通电动机组件100通过共用端板202以镜像方式或背对背式的对齐连接在一起。共用端板包括轴向孔204，如图7B和8B所示此孔用以支撑一对解算器68，并且用于容纳由紧凑的动力部件内的每一个转子轴44伸出的转子轴伸展部分66。定子冷却管接头206被固定在每一个电动机壳体47上，用以带走大负荷运转期间线圈80产生的热量。
在紧凑的动力部件200内设置两个相同而独立的输出轮毂16，它们有共同的旋转轴A-A，可以在这两个输出轮毂16上固定一对驱动轴或轮子(图中未示出)。此紧凑动力部件200适于安装在车辆的中心轴线上，以便直接或间接地驱动车辆两侧的车轮。紧凑动力部件200内的每一组件10、10或100、100可如上所述独立控制，以便调节每一个独立输出轮毂16上的速度与转矩。
当因相向的每个车轮下的路面情况发生变化而产生不同的摩擦系数时，则希望每个车轮的速度和转矩能够得到独立的控制，这是因为两个车轮中较低的车轮驱动转矩会将有效驱动转矩限制为最低车轮驱动转矩的两倍。应用的转矩超过最低车轮驱动转矩会引起车轮摆动。因此，在具有表面摩擦系数改变的不平坦地形里驾车时，很希望为各个驱动轮匹配相应的驱动力以满足不同的行驶要求。当在很滑的路面或绕曲面行进时，以不同的转速驱动车辆的被驱动轮并单独控制驱动转矩有着明显的优势，即可以避免车辆变形、减少轮胎磨损、提高牵引力并增强车辆动力稳定性。
鉴于如上所述，可以看到本发明的几个目的都被实现，同时还获得了其它有利的结果。由于在不背离本发明范围的情况下可对上述结构进行各种不同修改，所以上述说明或附图所示的所有内容都应作为对本发明的示例性解释，而不应被看作对本发明的限制。

Claims (30)

1.一种组件，包括：
包括定子和转子的轴向磁通电动机，所述定子与转子可以在轴向上相互移位；
连接到所述转子上的转子轴，所述转子轴包括轴肩部分；
用以旋转地支承所述转子轴的转子支承轴承；
传动系统支架，其用于支承通过轴承旋转地固定在外壳上的轮毂，所述轮毂支承着车轮；
固定在所述外壳上的壳体，其用来支承所述定子及减速传动装置；
所述减速传动装置包括一个中心部件、至少两个行星部件及固定于所述壳体上的外环部件；
其中所述转子轴通过所述减速传动装置与所述轮毂相连；
其中所述转子轴、所述减速传动装置及所述轮毂仅由所述转子支承轴承、所述传动系统支承轴承和壳体的所述外环部件来支承；且
其中所述转子轴的轴肩部分紧靠所述转子支承轴承的一端，由此在所述转子与所述定子之间保持期望的气隙。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述转子支承轴承和所述传动系统支承轴承都包括两排锥形滚柱。
3.如权利要求2所述的组件，其中所述转子支承轴承和所述传动系统支承轴承都包括无需轴承调节的封装轴承；
4.如权利要求1所述的组件，还包括具有穿透孔的气隙垫圈，此气隙垫圈置于所述转子支承轴承和所述转子轴的所述轴肩部分之间的所述转子轴周围；且
其中所述气隙垫圈的厚度可以进行选择，以便在所述转子和所述定子之间保持期望的气隙。
5.如权利要求4所述的组件，其中所述转子轴还包括背向所述转子支承轴承的伸展部分，此伸展部分突出进入到所述壳体支承的解算器的孔内。
6.如权利要求4所述的组件，其中所述转子还包括多个永磁体。
7.如权利要求6所述的组件，其中所述定子上设置有槽和条状部，多个导电线圈置于所述槽内。
8.一种一体的轴向磁通感应式电动机，包括：
减速传动装置；
机壳；
固定于所述机壳上的壳体；
绕有导电线圈的定子，所述定子置于所述壳体内；
包括永磁体的转子，所述转子在轴向上邻近所述定子，并借助于转子轴通过所述减速传动装置而连接到轮毂上；
封装车轮轴承组件，所述封装车轮轴承组件具有设置在所述机壳和所述轮毂之间的两排锥形滚柱，以使所述轮毂在其上旋转；
所述减速传动装置包括一个中心部件、至少两个行星部件及由所述壳体形成的外环部件；
其中所述转子轴包括一个轴肩部分，此轴肩部分紧靠转子支承轴承的一端，以此在所述转子与所述定子之间保持一个气隙；
其中所述转子轴、所述减速传动装置及所述轮毂完全由所述转子支承轴承、所述轮毂及所述外环部件来支承。
9.如权利要求8所述的组件，其中所述转子轴还包括延伸进解算器孔内的转子轴伸展部分，所述解算器由所述壳体支承。
10.如权利要求8所述的组件还包括第二定子，该第二定子固定到所述转子背对所述定子的一侧的所述壳体上，其中所述转子的相反侧上固定有永磁体，所述转子轴的所述轴肩部分紧靠转子支承轴承的所述端部，从而在所述转子与所述定子之间保持所述气隙，且在所述转子与所第二定子之间保持第二气隙。
11.如权利要求10所述的组件，还包括置于所述转子轴的所述轴肩部分与所述转子支承轴承的所述端部之间的气隙垫圈；
其中所述气隙垫圈的厚度尺寸使得可以在所述转子、所述定子及所述第二定子之间提供期望的气隙。
12.如权利要求8所述的组件，还包括置于所述转子轴的所述轴肩部分与转子支承轴承的所述端部之间的气隙垫圈；
其中所述气隙垫圈的厚度尺寸使得可以在所述转子和所述定子之间提供期望的气隙。
13.一种组件包括：
轴向磁通电动机，其包括一对定子和一个连接到转子轴上的转子；
旋转地支承所述转子轴的转子支承轴承；
车辆支承轴承，其包括通过轴承旋转地连接到外壳上的轮毂；
固定在所述外壳上的壳体，此壳体用来支承所述一对定子和减速传动装置，所述减速传动装置包括一个中心部件、至少两个行星部件及固定于所述壳体上的外环部件；
其中所述转子轴通过所述减速传动装置与所述轮毂相连；
其中所述转子轴、所述减速传动装置及所述轮毂仅由所述转子支承轴承、所述车辆支承轴承和所述壳体的所述外环部件来支承；且
其中所述转子轴的轴肩部分紧靠所述转子支承轴承的一端，由此在所述转子与所述一对定子中的每一个之间保持期望的气隙。
14.如权利要求13所述的组件，其中所述转子支承轴承和所述车辆支承轴承都包括两排锥形滚柱。
15.如权利要求14所述的组件，其中所述转子支承轴承和所述车辆支承轴承都包括无需轴承调节的封装轴承；
16.如权利要求13所述的组件，还包括具有穿透孔的气隙垫圈，此气隙垫圈置于所述转子支承轴承和所述转子轴的所述轴肩部分之间的所述转子轴周围；且
其中所述气隙垫圈的厚度可以进行选择，以便在所述转子和所述一对定子之间保持期望的气隙。
17.如权利要求16所述的组件，其中所述转子轴还包括背向所述车辆支架的伸展部分，此伸展部分突起而进入到所述壳体支承的解算器的孔内。
18.如权利要求16所述的组件，其中所述转子还包括多个置于所述转子正反面上的永磁体。
19.如权利要求18所述的组件，其中所述一对定子中的每一个定上都设置有多个槽和多个条状部；且
其中多个导电线圈绕所述多个条状部而置于所述多个槽内。
20.一种动力部件装置，包括：
一对镜像的轴向磁通电动机，其具有一共用旋转轴，每个轴向磁通电动机包括置于转子轴上的转子，及与所述转子为操作关系而设置在轴向上的至少一个定子；
设置在所述一对轴向磁通电动机之间的共用端板；
可操作地连接到所述一对镜像轴向磁通电动机的每个转子轴上的输出轮毂；
其中所述一对镜像轴向磁通电动机中的每一个可被操作来为每个输出轮毂提供单独的速度与转矩；
共用端板，其设置在所述一对轴向磁通电动机之间；
输出轮毂，其可操作地连接到所述一对镜像轴向磁通电动机的每个转子轴上；且
其中所述一对镜像轴向磁通电动机中的每一个都可被操作来向每个输出轮毂提供单独的速度与转矩。
21.如权利要求20所述的动力部件装置，还包括一对减速传动装置，其中每个减速传动装置都被连接在转子轴和与其相关联的输出轮毂之间，每个减速传动装置都包括一个中心部件、至少两个行星部件和一个外环部件。
22.如权利要求20所述的动力部件装置，还包括：
一对连接到所述共用端板上的电动机壳体，每个电动机壳体封装着所述一对轴向磁通电动机中的其中一个，并且还包括用于旋转地支承相关联转子轴的转子支承轴承；和
一对机壳，每个机壳都包括用以旋转地支承相关联的输出轮毂的传动支承轴承。
23.如权利要求22所述的动力部件装置，其中每一个转子轴包括邻近所述相关联转子支承轴承的端部而设置的轴肩部分，所述轴肩部分的尺寸使得可以在所述转子和所述相关联的至少一个定子之间保持一个气隙。
24.如权利要求22所述的动力部件装置，还包括设置在每个转子轴的所述轴肩部分与所述相关联的转子支承轴承之间的气隙垫圈，所述气隙垫圈的厚度尺寸与所述相关联转子和所述相关联定子之间的期望的气隙相关。
25.如权利要求22所述的动力部件装置，其中所述每一个转子支承轴承和所述每一个传动支承轴承都包括一排或多排锥形滚柱。
26.如权利要求22所述的动力部件装置，其中所述每一个转子支承轴承和所述每一个传动支承轴承都包括无需轴承调节的封装轴承。
27.如权利要求20所述的动力部件装置，其中所述共用端板包括一对设置在轴向孔内的解算器，每一个解算器都有一个设置在与相关联转子轴共用的轴上的孔；和
其中所述每一个相关联的转子轴都包括置于所述相关联解算器孔内的轴向伸展部分。
28.如权利要求20所述的动力部件装置，其中每一个轴向磁通电动机都包括有一对与所述轴向磁通电动机的所述转子为操作关系而轴向设置的定子，所述一对定子中至少有一个被设置在所述共用端板上。
29.如权利要求20所述的动力部件装置，其中每一个转子都包括多个设置在所述转子正反面上的永磁体。
30.如权利要求20所述的动力部件装置，其中所述至少为一个的定子中的每一个上都设置有多个槽和条状部，其中多个导电线圈绕所述条状部而置于所述槽内。
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