CN201446877U

CN201446877U - 电动式轮毂

Info

Publication number: CN201446877U
Application number: CN2009200584939U
Authority: CN
Inventors: 林慧生; 张家业
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-12
Filing date: 2009-06-12
Publication date: 2010-05-05
Anticipated expiration: 2019-06-12

Abstract

本实用新型涉及动力部件技术领域，特指一种适用于电动汽车的轮毂。包括有主轴、外壳，外壳通过轴承安装在主轴上，于主轴上还安装有电机型动力输出装置，该动力输出装置通过变速组带动外壳转动，外壳连接轮子，电机型动力输出装置包括定子铁心、线圈绕组、转子及永磁体，定子铁心通过固定盘安装在主轴上，转子则通过轴承安装在主轴上，永磁体固定于转子上配合定子铁心及线圈绕组工作，转子伸出或联动的主动齿轮啮合变速组。本实用新型是在轮毂内设置有电机型动力输出装置，动力输出装置输出的动力通过变速组传动到轮毂上，以此带动轮毂转动，结构紧凑，体积小，便于安装使用。

Description

电动式轮毂

技术领域：

本实用新型涉及动力部件技术领域，特指一种适用于电动汽车的轮毂。

背景技术：

传统汽车轮毂为单一金属体，装在主轴上，用于连接轮子。目前，世界各汽车大国都加速新能源汽车的商品化步伐，尤其是对纯电动汽车的商品化进程，都投入了大量的财力、人力，但无法实现真正的商品化，是受电池、电机的产业化技术不够成熟的制约。电机技术虽是比较成熟，但能真正满足电动汽车对其性能技术要求的电机还未有报道，因为装在汽车上使用的电机须能满足汽车的技术性能要求：

1、起步要快，加速时间要小，要有快速的反应能力和低速大转矩特性。

2、在很宽调速范围内都保持高效率和恒功率输出特性。

3、保证高可靠性(即坚固性)，在任何条件下运行都具有高度的安全性，极小的故障率和保证长寿命。

4、可工作在电动机模式，也可工作在发电机模式，能利用制动、滑行或下坡的力矩发电，向电池回馈电能(充电)来增加汽车一次性充电的续驶里程。

5、符合国家法规的电磁幅射值。

6、输出功率大，体积小，质量轻，造价(成本)低。

在此背景下，本申请人秉持着研究创新、精益求精之精神，利用其专业眼光和专业知识，研究出一种应用范围广，既可输出动力，又可实现发电工作的电动式轮毂。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种结构新颖，结合有电机型动力输出装置的电动式轮毂，既可输出动力，又可实现发电工作。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

电动式轮毂，包括有主轴、外壳，外壳通过轴承安装在主轴上，于主轴上还安装有电机型动力输出装置，该动力输出装置通过变速组带动外壳转动，外壳连接轮子。

电机型动力输出装置、变速组及外壳之间以齿轮啮合传动，电机型动力输出装置包括定子铁心、线圈绕组、转子及永磁体，定子铁心通过固定盘安装在主轴上，转子则通过轴承安装在主轴上，永磁体固定于转子上配合定子铁心及线圈绕组工作，转子伸出或联动的主动齿轮啮合变速组。

所述变速组系为一行星齿轮组，行星齿轮成对设置，啮合在转子的主动齿轮外周，外壳内表面设有环形齿带啮合行星齿轮组。环形齿带分别设在外壳的两端盖上，即在主轴上安装有两组动力输出装置，两组动力输出装置分别通过两个变速组啮合外壳两端的环形齿带，两组动力输出装置对称设置。

所述电机型动力输出装置的转子为U形体，永磁体分别设置在转子的两内侧，通过粘连、嵌设之方式固定；其中内环之永磁体采用内置嵌装之方式固定；所述永磁体由数个磁块首尾衔接排布形成.

本实用新型是在轮毂内设置有电机型动力输出装置，动力输出装置输出的动力通过变速组传动到轮毂上，以此带动轮毂转动，结构紧凑，体积小，便于安装使用。动力输出装置对称设计，可通过不同运行模式来满足电动汽车技术性能指标的：

1、四线圈绕组并联工作在电动机模式，同时旋转，转子的主动轮通过行星变速齿轮带动轮毂外壳，输出最大转矩。由于加入了行星齿轮机构，虽然外壳带动轮胎转速很慢，但内部转子的转速并不慢，以此来保证电动汽车能快速起步，加速时间小，具有低转速、大转矩的特性。

2、由电子计算机、检测单元、功率器件、可控整流器等组成的电动汽车专用控制器，可在“油门踏板”即是电位器、传感器等发出指令后，根据指令使电机工作在三线圈绕组并联、二线圈绕组并联、单线圈绕组或四线圈绕组并联的电动机工作模式，并能依据指令，检测信号等信息来快速变换以上四种电动机工作模式，来保证电机在很宽的调速范围内都保持有高效率和恒功率输出特性，这效果在行驶速度频繁改变，轻负载时电机高速运转时特别显著，能增加爬坡角度。

3、当“油门踏板”复位即电动机工作模式指令为O时，电机所有线圈绕组处于开路状态，电机空转，电动汽车滑行。当驾驶员踩“刹车(制动)踏板”发出制动指令时，控制器把定子线圈先单独两个串联，再并联，接入可控整流器，可控整流器根据“制动踏板”的位置以及加速度这二个信号来控制负载电流，电压(即输出功率)的大小，实际上，也就是控制了(刹车)制动力矩的大小。使电动车能利用制动力矩来发电，向电池反馈充电，达到回收刹车制动能量，延长一次充电的续驶里程。两线圈绕组串联的目的是增大输出电压，保证有足够的值供给可控整流器能在极短的时间作出反应，并向电池充电。两组串联线圈绕组连接是提高输出发电电压，而把串联好的线圈绕组再并联连接，目的是增大发电机工作模式下的工作电流。使制动功率增大，此制动力是无接触式的，没有机械磨损，这也是本实用新型的优点之一。

4、本实用新型内转子采用内置式永磁体结构，解决了在任何速度下永磁体固定和安全问题，与此同时，由于高转速时，永磁体产生的磁场很弱，利用弱磁控制能使电动机恒功率运行时具有较高的效率。

本实用新型是在一个外壳里，实际装有“四台”电动机和“一台”高过电池电压，大功率发电机的等效效果，利用行星齿轮减速机构来增大低速时输出转矩，利用内转子内置式永磁体结构，使电机能在很高的转速下安全工作，利用“弱磁”控制和控制电机线圈绕组的运行模式来保证电机在极宽的范围内高效率和恒功率特性；所以具有体积小、质量轻、成本低、输出功率大的特点。

附图说明：

附图1为本实用新型结构示意图；

附图2为本实用新型局部结构端面示意图；

附图3为本实用新型之转子结构示意图；

附图4为本实用新型内部传动结构示意图。

具体实施方式：

为了使审查委员能对本实用新型之目的、特征及功能有更进一步了解，兹举较佳实施例并配合图式详细说明如下：

请参阅图1～4所示，系为本实用新型的较佳实施例的结构示意图，本实用新型是有关电动式轮毂，主要包括有主轴10、外壳20，外壳20通过轴承安装在主轴上，可相对转动，于主轴10上还安装有电机型动力输出装置，该动力输出装置通过变速组30带动外壳20转动，外壳20连接轮子，实现电动驱动轮子行走。本实用新型有机地将动力装置和轮毂整成一整体，形成电动轮形式，可减少电机另设安装，减少传动结构，优化产品结构，提升产品性能和实用性。

图1、2所示，电机型动力输出装置、变速组30及外壳20之间以齿轮啮合传动，电机型动力输出装置包括定子铁心41、线圈绕组42、转子43及永磁体44，定子铁心41通过固定盘45安装在主轴10上，转子43则通过轴承安装在主轴10上，永磁体44固定于转子43上配合定子铁心及线圈绕组工作，转子43伸出或联动的主动齿轮431啮合变速组30。图1、4所示，变速组30系为一行星齿轮组，行星齿轮成对设置，啮合在转子的主动齿轮431外周，外壳20内表面设有环形齿带21啮合行星齿轮组。

图1所示，环形齿带21分别设在外壳20的两端盖上，即在主轴10上安装有两组动力输出装置，两组动力输出装置分别通过两个变速组30啮合外壳两端的环形齿带21，两组动力输出装置对称设置。电机型动力输出装置的转子43为U形体，永磁体44分别设置在转子43的两内侧，通过粘连、嵌设之方式固定，其中内环之永磁体采用内置嵌装之方式固定；所述的永磁体44由数个磁块首尾衔接排布形成。

本实施例中，外壳20通过两轴承与主轴10连接，外壳20的两端盖内表面设有环形齿带21，用于啮合行星行星齿轮组30，行星齿轮组30为减速机构；在外壳其中之右端盖上设有钢圈轮胎固定的螺丝22，轮胎通过钢圈紧固在端盖上，动力输出装置旋转，电动汽车行走。从图1可知，轮毂内部结构均是对称安装在主轴10上，行星齿轮组30由支架31固定在主轴10上，四个行星齿轮通过轴承在支架上自由转动，传递动力，转子43上有主动齿轮431、外转子432、内转子座433及内转子434，内转子434由硅钢片构造，内置有永磁体44，目的是解决离心力作用下永磁体的固定问题和利用弱磁控制在极高转速下电动机恒功率运行都有高效率，达到高效、大功率、高可靠性能的功效。定子铁心41也是由硅钢片叠成，为圆盘形，有内、外两层嵌线槽，不同的线圈绕组42分别绕置在内、外两层嵌线槽内，每层线圈绕组与之相对应的永磁体44可组成单台电机来运行，这样四个线圈绕组就可作四台电机单独工作；通过多种组合的工作模式，来满足电动汽车对轮毂式直流永磁无刷电机各种技术性能指标的要求。

本实施例中，还有位置传感器50安装在定子铁心41上或直接固定在主轴上，位置传感器50可采用霍尔位置传感器，电磁位置传感器或光电式位置传感器。

本实用新型的特点是在一个本体内对称装两台结构相同的直流永磁无刷电机，每台电机有两组可独立运行的线圈绕组，组成四台可单独运行的带行星齿轮组的直流永磁无刷电机.通过对这四台电机进行不同运行模式的控制，单台运行，二台并联运行，三台并联运行，四台并联运行的电动机运行模式，以及先二台串联再并联的发电机运行模式，使电机对外输出动力时在很低的转速都有大的转矩，在高转速时保持高效率和恒功率，也就是在极宽的速度范围内都保持大转矩，恒功率和高效率，同时还可利用制动力来发电，向电池反馈充电，来延长一次充电车辆的续行里程.由于四台电机装在一个轮毂里，所以本实用新型真正实现了电动汽车起步、加速时间短，最大爬坡角度大的功效；低、高速都有大转矩，恒功率、高效率的输出特性，一次充电续行里程长，亦即是做到了高可靠性、高性能、高效率、极宽的调速范围和低成本.本实用新型正是将电机型动力输出装置整装在轮毂内，形成一体，体积小，满足电动之要求，也便于安装.

当然，以上实施例仅为本实用新型较佳实施例，并非以此限定本实用新型的实施范围，该轮毂可应用在电动汽车、电动自行车上，在轮毂的另一端盖上还可安装有刹车结构，满足使用需要，当然也可将轮毂形式设计成其它动力部件，应用在其它动力设备上，故，凡是依照本实用新型之原理做等效变化或修饰，均应涵盖于本实用新型的保护范围内。

Claims

1.电动式轮毂，包括有主轴(10)、外壳(20)，外壳(20)通过轴承安装在主轴上，其特征在于：于主轴(10)上还安装有电机型动力输出装置，该动力输出装置通过变速组(30)带动外壳(20)转动，外壳(20)连接轮子。

2.根据权利要求1所述的电动式轮毂，其特征在于：电机型动力输出装置、变速组(30)及外壳(20)之间以齿轮啮合传动，电机型动力输出装置包括定子铁心(41)、线圈绕组(42)、转子(43)及永磁体(44)，定子铁心(41)通过固定盘(45)安装在主轴(10)上，转子(43)则通过轴承安装在主轴(10)上，永磁体(44)固定于转子(43)上配合定子铁心及线圈绕组工作，转子(43)伸出或联动的主动齿轮(431)啮合变速组(30)。

3.根据权利要求1或2所述的电动式轮毂，其特征在于：变速组(30)系为一行星齿轮组，行星齿轮成对设置，啮合在转子的主动齿轮(431)外周，外壳(20)内表面设有环形齿带(21)啮合行星齿轮组。

4.根据权利要求3所述的电动式轮毂，其特征在于：环形齿带(21)分别设在外壳(20)的两端盖上，即在主轴(10)上安装有两组动力输出装置，两组动力输出装置分别通过两个变速组(30)啮合外壳两端的环形齿带(21)，两组动力输出装置对称设置。

5.根据权利要求2所述的电动式轮毂，其特征在于：电机型动力输出装置的转子(43)为U形体，永磁体(44)分别设置在转子(43)的两内侧，通过粘连、嵌设之方式固定。

6.根据权利要求2或5所述的电动式轮毂，其特征在于：永磁体(44)由数个磁块首尾衔接排布形成。