CN203752887U - 具有行星电机的轮毂驱动装置及采用该轮毂驱动装置的车轮动力系统 - Google Patents

Abstract

一种具有行星电机的轮毂驱动装置，包括：行星电机，包括齿圈定子及设于齿圈定子的径向内侧的多个行星转子；行星机构，用于匹配行星电机与轮毂的转速和转矩，行星机构包括行星架、齿圈及多个行星齿轮；多个行星齿轮设于齿圈径向内侧；多个行星齿轮均与齿圈相啮合，使多个行星齿轮沿齿圈的内周缘可滚动；多个行星齿轮分别与多个行星转子一一对应设置，并且多个行星齿轮分别与多个行星转子共轴连接；多个行星齿轮分别通过转轴与行星架可转动连接，使行星架随着多个行星齿轮相对于齿圈滚动而转动。上述轮毂驱动装置具有较高的功率密度、较高的可靠性及故障安全性。本实用新型还提供一种采用该轮毂驱动装置的车轮动力系统。

Description

具有行星电机的轮毂驱动装置及采用该轮毂驱动装置的车轮动力系统

【技术领域】

本实用新型涉一种轮毂驱动装置，尤其涉及一种具有行星电机的轮毂驱动装置及采用该轮毂驱动装置的车轮动力系统。

【背景技术】

轮毂独立驱动是一种古老而先进的驱动方式，具有以下显著的优点：其一，车轮的驱动力和制动力可以独立调节并根据整车的需求协调控制，车辆具有优异的动力学特性；其二，车辆总布置极为简化和灵活，车内空间最大化。其缺点主要是增大了非悬挂质量，降低了低速时的车辆接地安全性和平顺性，但改善了高速时的车辆平顺性。研究表明，只要增加的非悬挂质量较小，并对现有悬架进行相应的调校，即可克服这些不利的影响。近年来，伴随着电机和控制技术的进一步发展，轮毂驱动装置又得到了重视。

现有的轮毂驱动装置主要有两类，一种是带减速器的高速电机驱动装置，一种是不带减速器的低速电机驱动装置。前者多采用转速高达12000～15000rpm的高速、永磁、风冷或水冷电机来实现，搭配的减速器传动比为10～12左右。后者通常采用磁极对数高达20～24、集中绕组、永磁、风冷或水冷的环形电机来实现，其最高转速为1500～2000rpm。就现有的电机技术水平而言，带减速器的高速电机驱动装置的功率密度更高，也更易于和悬架集成，因此得到了优先的关注。

美国专利申请US2007/0078035A1和US2007/0209853A1公开了两种轮毂驱动装置，其包括直径较大而轴向长度较短或直径较小而长度较长的轮内电机、半嵌入电机内的行星减速器、制动器、轮毂单元和车轮。美国专利申请US2008/0070736A1公开了另外一种轮毂驱动装置，其包括直径较大而轴向长度较短的轮内电机，行星减速器内嵌在轮内电机里、制动器、轮毂单元和车轮。美国专利US8002060B2公开了另外一种轮毂驱动装置，其包括在车轮内偏置布置的轮内电机、内齿轮减速器、制动器、轮毂单元和车轮。美国专利申请US2008/308330A1公开了另一种轮毂驱动装置，其包括在车轮内偏置布置的轮内电机、一级外齿轮传动和一级行星减速器、制动器、轮毂单元和车轮。美国专利申请US2009/0236158A1公开了另外一种轮毂驱动装置，其包括转向节、布置在转向节后部的轮内电机、减速器和用于连接减速器输出端与车轮的传动轴。

上述公开的技术方案存在着以下问题：功率密度低，难与悬架进行集成，因为体积较大的带减速器的轮内电机占据了悬架摆臂与轮毂单元连接的空间；故障安全性低，如果轮内电机出现故障，则该轮将失去可控的驱动力，由此可能带来安全性隐患。

因此，还存在着提供一种具有高功率密度和高故障安全性的轮毂驱动装置的需求。

【实用新型内容】

鉴于上述状况，有必要提供一种具有功率密度较高和故障安全性较高的具有行星电机的轮毂驱动装置。

一种具有行星电机的轮毂驱动装置，其包括：

行星电机，用于提供驱动轮毂转动的第一动力，所述行星电机包括齿圈定子及设于所述齿圈定子的径向内侧的多个行星转子；及

行星机构，用于匹配所述行星电机与所述轮毂的转速和转矩，所述行星机构包括行星架、齿圈及多个行星齿轮；所述多个行星齿轮设于所述齿圈径向内侧，并且呈环形分布；所述多个行星齿轮均与所述齿圈相啮合，使所述多个行星齿轮沿所述齿圈的内周缘可滚动；所述多个行星齿轮分别与所述多个行星转子一一对应设置，并且所述多个行星齿轮分别与所述多个行星转子共轴连接，以使每个所述行星齿轮与对应的所述行星转子共轴同步转动；所述多个行星齿轮分别通过转轴与所述行星架可转动连接，使所述行星架随着所述多个行星齿轮相对于所述齿圈滚动而转动；

其中，当所述行星电机给所述车轮提供动力时，所述行星架为动力的输出端，并且所述行星架用于带动所述轮毂转动，所述行星转子驱动所述行星齿轮转动，所述行星齿轮与所述齿圈相啮合而沿所述齿圈滚动，从而带动所述行星架转动。

相较于传统的轮毂驱动装置，上述具有行星电机的轮毂驱动装置至少具有以下优点：

（1）由行星电机的原理可知，行星电机与常规的以径向力工作的电机有明显的区别，其特征是行星电机的转子为行星轮，磁路短，节能空间，转子运动的磁力主要为径向力，出力大，在功率密度上比一般电机有更大的优势。因此，上述具有行星电机的轮毂驱动装置具有较高的功率密度。

（2）上述具有行星电机的轮毂驱动装置可采用两个动力来驱动轮毂，其中一个动力可由行星电机提供，另外一个可由动力装置提供，并且，行星电机具有多个行星转子，由多套线圈供电工作，大大提高了工作可靠性和故障安全性。因此，上述具有行星电机的轮毂驱动装置可靠性和故障安全性较高。

在其中一个实施例中，所述齿圈定子与所述齿圈连接，并且所述齿圈定子沿着圆周方向布置成多个极区域，每个所述极区域内的线圈整距布置。

在其中一个实施例中，所述齿圈定子由定子铁芯及线圈组成，所述定子铁芯的内圈设有多个间隔设置的凸齿，每相邻两个所述凸齿之间形成齿槽，所述线圈缠绕在所述凸齿上，并且嵌入所述齿槽内，并且每个所述线圈对应一个所述凸齿，以构成一相，每个所述极区域内的所述线圈的数量与所述凸齿的数量相同。

在其中一个实施例中，所述齿圈定子的各相绕组由各个所述极区域的各相对应的线圈串联或并联构成，并且每两相相邻绕组同时通电，并流过相同大小的电流。

在其中一个实施例中，所述各相绕组与电力电子装置电连接，并且由所述电力电子装置给各相绕组按次序供电，当两相线圈通电时，所述行星转子上会产生磁拉力，并且所述磁拉力总是使得所述行星转子向着总磁路磁阻最小的位置运动。

在其中一个实施例中，所述行星转子为无磁趋向性的导磁圆柱体，并且所述多个行星转子沿所述齿圈定子的内周缘布置，其中，所述行星转子的数量与所述齿圈定子的极区域数量及所述行星齿轮的数量均相同。

在其中一个实施例中，所述行星转子内嵌入有磁钢。

在其中一个实施例中，所述齿圈定子及所述行星转子分别与所述齿圈及所述行星齿轮可拆卸地固定连接，或者，所述齿圈定子及所述行星转子分别与所述齿圈及所述行星齿轮一体成型。

在其中一个实施例中，还包括位置传感器，所述位置传感器设于所述行星架上，用于感测所述行星转子的位置。

同时，本实用新型还提供一种采用上述轮毂驱动装置的车轮动力系统。

一种车轮动力系统，包括：

上述的轮毂驱动装置；

所述轮毂，与所述行星架固定连接；

车轮，与所述轮毂固定连接，并且随着所述轮毂一起转动；

动力装置，用于提供驱动所述轮毂转动的第二动力；及

转向节，用于支撑所述行星电机、所述动力装置、所述行星机构及所述轮毂，并用于与悬架装置和转向装置相连接。

在其中一个实施例中，还包括轮毂轴承，所述轮毂轴承固定在所述转向节上，并且套设在所述轮毂的转轴上，用于支撑所述轮毂。

在其中一个实施例中，所述行星机构还包括太阳轮，所述太阳轮位于所述多个行星齿轮的中间位置，并且与所述多个行星齿轮相啮合；所述动力装置为电机，所述电机安装在所述多个行星转子的中间，并且所述电机的转子与所述太阳轮共轴连接，使所述太阳轮随着所述电机的转子一起转动；

其中，当所述动力装置给所述车轮提供动力时，所述动力装置驱动所述太阳轮转动，所述太阳轮与所述行星齿轮相啮合而带动所述行星齿轮转动，所述行星齿轮与所述齿圈相啮合而沿所述齿圈滚动，从而带动所述行星架转动。

在其中一个实施例中，所述电机的转子与所述太阳轮可拆卸地固定连接，或者，所述电机的转子与所述太阳轮一体成型。

在其中一个实施例中，所述动力装置为发动机，所述发动机通过传动轴驱动所述轮毂转动。

在其中一个实施例中，所述齿圈及所述齿圈定子均固定连接在所述转向节内。

【附图说明】

图1为本实用新型的实施例一的具有行星电机的车轮动力系统的剖视图；

图2为图1所示的内侧轴局部示意图；

图3为图1所示的外侧轴局部示意图；

图4为图1所示的行星电机和行星机构的转动状态示意图；

图5为图1所示的行星电机的结构示意图；

图6为图1所示的行星电机的行星转子在不同位置情况下，齿圈定子的一个极区域下的两相绕组对应线圈（线圈B1、C1）通电时产生的磁通示意图；

图7为图1所示的行星电机的齿圈定子两相绕组通电时，行星转子在不同位置情况下齿圈定子的绕组磁连/位置/电流关系图；

图8为图1所示的行星电机的齿圈定子的绕组与电力电子装置的连接示意图；

图9为图1所示的行星电机的齿圈定子的绕组的一个极（区域）下各相线圈的通电次序示意图；

图10为图1所示的行星电机的齿圈定子的绕组依次通电，行星转子受力做滚动运动的示意图；

图11是本实用新型的实施例二的车轮动力系统的剖视图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型的实施方式的车轮动力系统，其包括具有行星电机的轮毂驱动装置、轮毂、车轮、动力装置及转向节。轮毂驱动装置包括行星电机及行星机构。

行星电机用于提供驱动轮毂转动的第一动力。行星电机包括齿圈定子及设于齿圈定子的径向内侧的多个行星转子。具体的，齿圈定子沿着圆周方向布置成多个极区域，每个极区域内的线圈整距布置。齿圈定子可以固定连接在转向节内。

进一步地，齿圈定子由定子铁芯及线圈组成，定子铁芯的内圈设有多个间隔设置的凸齿，每相邻两个凸齿之间形成齿槽，线圈缠绕在凸齿上，并且嵌入齿槽内，并且每个线圈对应一个凸齿，以构成一相，每个极区域内的线圈的数量与凸齿的数量相同。

进一步地，齿圈定子的各相绕组由各个极区域的各相对应的线圈串联或并联构成，并且每两相相邻绕组同时通电，并流过相同大小的电流。

进一步地，各相绕组与电力电子装置电连接，并且由电力电子装置给各相绕组按次序供电，当两相线圈通电时，行星转子上会产生磁拉力，并且磁拉力总是使得行星转子向着总磁路磁阻最小的位置运动。

具体的，行星转子为无磁趋向性的导磁圆柱体，并且多个行星转子沿齿圈定子的内周缘布置，其中，行星转子的数量与齿圈定子的极区域数量及行星齿轮的数量均相同。

进一步地，行星转子内嵌入有磁钢，以增加行星转子的转矩密度。

行星机构用于匹配行星电机与轮毂的转速和转矩。行星机构包括行星架、齿圈及多个行星齿轮。

多个行星齿轮设于齿圈径向内侧，并且呈环形分布。多个行星齿轮均与齿圈相啮合，使多个行星齿轮沿齿圈的内周缘可滚动。具体的，齿圈定子与齿圈连接。齿圈及齿圈定子均固定连接在转向节内。

多个行星齿轮分别与多个行星转子一一对应设置，并且多个行星齿轮分别与多个行星转子共轴连接，以使每个行星齿轮与对应的行星转子共轴同步转动。

多个行星齿轮分别通过转轴与行星架可转动连接，使行星架随着多个行星齿轮相对于齿圈滚动而转动。

其中，当行星电机给车轮提供动力时，行星架为动力的输出端，并且行星架用于带动轮毂转动，行星转子驱动行星齿轮转动，行星齿轮与齿圈相啮合而沿齿圈滚动，从而带动行星架转动。

需要说明的是，齿圈定子及行星转子分别与齿圈及行星齿轮可拆卸地固定连接，或者，齿圈定子及行星转子分别与齿圈及行星齿轮一体成型。

进一步地，轮毂驱动装置还包括位置传感器，位置传感器设于行星架上，用于感测行星转子的位置。

轮毂与行星架固定连接。车轮与轮毂固定连接，并且随着轮毂一起转动。动力装置用于提供驱动轮毂转动的第二动力。转向节，用于支撑行星电机、动力装置、行星机构及轮毂，并用于与悬架装置和转向装置相连接。优选地，轮毂驱动装置还包括轮毂轴承，轮毂轴承固定在转向节上，并且套设在轮毂的转轴上，用于支撑轮毂。

动力装置可以为电机、发动机等，例如，当动力装置为电机时，行星机构还包括太阳轮，太阳轮位于多个行星齿轮的中间位置，并且与多个行星齿轮相啮合；动力装置安装在多个行星转子的中间，并且电机的转子与太阳轮共轴连接，使太阳轮随着电机的转子一起转动。当动力装置给车轮提供动力时，动力装置驱动太阳轮转动，太阳轮与行星齿轮相啮合而带动行星齿轮转动，行星齿轮与齿圈相啮合而沿齿圈滚动，从而带动行星架转动。电机的转子与太阳轮可拆卸地固定连接，或者，电机的转子与太阳轮一体成型。当动力装置为发动机，发动机可通过传动轴直接驱动轮毂转动。

需要说明是，上述轮毂驱动装置可以应用于电动动力的车轮动力系统中，也可以应用于混合动力的车轮动力系统中。

下面结合图示的实施例来说明上述车轮动力系统。

图1、图2及图3分别是本实用新型一具体实施例的剖视示意图、内侧轴的局部示意图和外侧轴的局部示意图。请参阅图1至图3，本实用新型的实施例一的车轮动力系统100包括行星电机110（行星电机100为第一电机）、第二电机120、行星机构130、轮毂单元140、转向节150及车轮160。轮毂单元140包括轮毂141及套设在轮毂141的转轴上的轮毂轴承143。

行星电机110用于提供驱动车轮160的第一动力，包括齿圈定子111及布置在齿圈定子111的径向内侧的多个行星转子113。第二电机120，用于提供车轮160的第二动力，其包括第二定子121和第二转子123。行星机构130，用于匹配行星电机110及第二电机120与车轮160的转速和转矩，行星机构130包括太阳轮131、行星架133、齿圈135和多个行星齿轮137。轮毂141，用于支撑和连接行星架133和车轮160。轮毂轴承143，用于支撑轮毂141旋转。转向节150，用于支撑行星电机110、第二电机120、行星机构130和轮毂轴承143，并与悬架装置（未示出）和转向装置（未示出）相连接。

第二电机120的第二定子121固接在转向节150内，第二转子123与行星机构130的太阳轮131相连接。行星机构130的太阳轮131与多个行星齿轮137相啮合，多个行星齿轮137可旋转地支撑在行星架133上，齿圈135固接在转向节150内。行星电机110的多个行星转子113分别与行星机构130的多个行星齿轮137固接，行星电机110的齿圈定子111固接在转向节150内，行星机构130的行星架133与轮毂141相连接，轮毂141支撑在轮毂轴承143上。

图4是行星电机110和行星机构130的转动示意图。请参阅图4在图示的实施例中，行星机构130采用的是太阳轮131输入，齿圈135固定，行星架133输出的减速增矩结构，可以实现的传动比为1+K（K是行星排的特征参数）。如果太阳轮131的转速为nt，则行星架133的转速nj为nt/(1+K)，行星齿轮137的转速nx为（3K-1）nt/（K^2-1）。由于行星齿轮137和行星转子113固接，因此，行星转子113的转速nr等于行星齿轮137的转速nx，也为（3K-1）nt/（K^2-1）。

图5是行星电机110的齿圈定子111和行星转子113的结构示意图。请参阅图5，在图示的实施例中，行星电机110的齿圈定子111与行星机构130的齿圈135连接，齿圈定子111由定子铁芯1111和线圈1113组成。定子铁芯1111的内圈设有多个间隔设置的凸齿1111a，每相邻两个凸齿1111a之间形成齿槽1111b。线圈1113缠绕在凸齿1111a上，并且嵌入齿槽1111b内，并且每个线圈1113对应一个凸齿1111a，以构成一相，每个极区域内的线圈1113的数量与凸齿1111a的数量相同。多个行星转子113分布在齿圈定子111的内侧，并且与行星机构130的行星齿轮137连接。

图5中的行星转子113上没有线圈，采用无趋向导磁材料，可以在转子内嵌入磁钢以增加转矩密度。假设行星转子113的个数为N2个（如为6），齿圈定子111的凸齿1111a的数量（齿槽1111b的数量）为N1个（如24），齿圈定子111的凸齿1111a被平均分配成N2个区域，定义为N2个极区域。N1为N2的整数倍，设齿圈定子111每个极区域下对应M个凸齿1111a（线圈1113），假设M为4，齿圈定子111的每个极区域下的线圈1113分别以Ai、Bi、Ci、Di表示（i为1，2，3，4），定义为齿圈定子111的绕组的相数，M为N1/N2。齿圈定子111的各相绕组由各个极区域下各相对应线圈1113串联（或并联）构成。

A相绕组对应第一个定子极区域的线圈A1的正极为A1+，负极为A1-，B相绕组对应第一个定子极区域的线圈B1的正极为B1+，负极为B1-，依次类推。行星电机110的齿圈定子111第一个极区域内的A1相线圈产生的磁通从凸齿A1T通过，方向为正（从定子向转子方向），B1相线圈产生的磁通从凸齿B1T通过，方向为负（从转子向定子方向），依次类推。

图6为行星电机110的行星转子113在不同位置情况下，齿圈定子111的一个极区域下的两相绕组对应线圈1113（线圈B1、C1）通电时产生的磁通示意图。图7为齿圈定子111的两相绕组通电时，转子在不同位置情况下定子绕组磁连/位置/电流关系图。请参阅图6和图7，在图示的实施例中，行星电机110的齿圈定子111的绕组采用两相绕组两两通电方式，即在绕组通电时，始终是两相相邻的绕组同时通电，流过相同大小的电流。每相绕组（线圈1113）通电与电流控制有专门的电力电子装置实现。当相邻两相绕组通电时，一相通正电流，另一相通负电流。如果A1线圈通正电流B1线圈通负电流，可表示为A1（+）B1（-），此时，行星电机110的齿圈定子111的第一个极区域内的A1相线圈产生的磁通从凸齿A1T通过，方向为正（从定子向转子方向），B1相线圈产生的磁通从凸齿B1T通过，方向为负（从转子向定子方向），磁通路径为：凸齿A1T——气隙——转子——气隙——凸齿B1T——定子轭部（连接凸齿A1T和凸齿B1T的磁路。

整个磁路的磁阻如下：

齿圈定子111的两个相邻近凸齿之间的轭部磁阻为Rl；

齿圈定子111的两个凸齿部磁路磁阻分别为Rt1、Rt2；

齿圈定子111的两个凸齿部对应的气隙磁路分别为Rg1、Rg2；

行星转子113通过磁通的磁路磁阻为Rr；

齿圈定子111的两相邻线圈通电的磁路总磁阻为：

Rfi=Rl+Rt1+Rt2+Rg1+Rg2+Rr （1）。

Rg1、Rg2、Rr与行星转子113位置有关，行星转子113离齿圈定子111的内侧最近点与齿圈定子111的每个确定位置（如A1、B1相线圈共用槽的中心线）的相对位置角度（θ）对上述磁路的磁阻有很大的影响。

设定行星电机110的齿圈定子111每个极区域的每相线圈的匝数为Wp，两个相邻线圈1113通电电流为ip，则上述磁路的总磁势为2Wp*ip，为简化分析，忽略不经过上述磁路闭合的磁通（称为漏磁通），两个相邻定子线圈1113的总磁链近似为：

ψk=4*ip（Wp）^2/Rfi （2）

总电感近似为：

Lab=4（Wp）^2/Rfi （3）

显然，总磁链和总电感与转子位置有关。

当两相线圈1113通电时，行星转子113上会产生磁拉力，该磁拉力总是使得行星转子113向着总磁路磁阻最小的位置运动。因此，存在着一个位置，在该两相线圈1113通电时，星转子113处于平衡状态，如果在该位置前，改变通电的线圈1113，可以使星转子113保持继续运动。由于行星转子113固定在行星架133上，行星转子113的运动围绕行星齿轮137中心呈滚动运动。

在两相邻线圈1113通电的情况下，行星转子113受到的磁拉力为：

其中ψk与星转子113的位置θ和两相电流ik有关。

由上分析可知，采用电流控制，行星电机110具有很好的恒功率特性。

图8为齿圈定子绕组与电力电子装置的连接示意图；图9为齿圈定子绕组的一个极区域的各相线圈1113的通电次序示意图；图10是齿圈定子绕组依次通电，行星转子受力做滚动运动的示意图。请参阅图8至图10，在图示的实施例中，在通电一个周期内，行星转子113转过一个齿圈定子111的一个极区域，如所示，分别为A1（+）B1（-）——B1（-）C1（+）——C1（+）D1（-）——D1（-）A（+）——A1（+）B1（-）……,也可以是A1（+）B1（-）——B1（+）C1（-）——C1（+）D1（-）——D1（+）A（-）——A1（+）B1（-）……。其中A1（+）表示A相线圈正向通电，A1（-）表示A相线圈反向通，A1（+）B1（-）A相线圈正向通电B相线圈反向通电。

每相绕组（线圈1113）通电与电流控制有专门的电力电子装置实现。为了将行星电机110的通电时刻与行星转子113位置配合，在本装置的行星架133上装配专门的位置传感器，用于感测行星转子113的具体位置。

相较于传统的轮毂141驱动装置，上述轮毂141驱动装置至少具有以下优点：

（1）由行星电机110的原理可知，行星电机110与常规的以径向力工作的电机有明显的区别，其特征是行星电机110的转子为行星轮，磁路短，节能空间，转子运动的磁力主要为径向力，出力大，在功率密度上比一般电机有更大的优势。因此，上述轮毂141驱动装置具有较高的功率密度。

（2）上述轮毂141驱动装置可采用两个动力来驱动轮毂141，其中一个动力可由行星电机110提供，另外一个可由动力装置提供，并且，行星电机110具有多个行星转子113，由多套线圈分别供电工作，大大提高了工作可靠性和故障安全性。因此，上述轮毂141驱动装置可靠性和故障安全性较高。

图11是本实用新型的实施二的具有传动轴的车轮动力系统100的剖视图。请参阅图11，本实用新型的实施例二的车轮动力系统200为混合动力驱动系统，其与实施例一的车轮动力系统100基本相同，其不同之处在于：实施例二的车轮动力系统200的动力装置为发动机220，发动机220采用传动轴270直接驱动轮毂转动，此时，行星机构230省略了太阳轮。

换句话说，实施例二的车轮动力系统200包括行星电机210、行星机构230、轮毂单元240、转向节250及发动机220。行星电机210，用于提供驱动车轮260的第一动力，其包括齿圈定子211和布置在齿圈定子211的径向内侧的多个行星转子213。行星机构230，用于匹配行星电机210与车轮260的转速和转矩，其包括行星架233、齿圈235和多个行星齿轮237。轮毂单元240，用于支撑、连接行星架233及车轮260旋转。轮毂单元240包括轮毂及套设在轮毂的转轴上的轮毂轴承。转向节250，用于支撑行星电机210、行星机构230及轮毂单元240，并与悬架装置（未示出）和转向装置（未示出）相连接。

多个行星齿轮237可旋转地支撑在行星架233上，齿圈235固接在转向节250内，多个行星转子213分别与多个行星齿轮237固接，齿圈定子211固接在转向节250内，行星架233与轮毂单元240相连接，通过传动轴270传递来的发动机220的动力用于驱动车轮260及行星架233。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种具有行星电机的轮毂驱动装置，其特征在于，包括：

行星电机，用于提供驱动轮毂转动的第一动力，所述行星电机包括齿圈定子及设于所述齿圈定子的径向内侧的多个行星转子；及

行星机构，用于匹配所述行星电机与所述轮毂的转速和转矩，所述行星机构包括行星架、齿圈及多个行星齿轮；所述多个行星齿轮设于所述齿圈径向内侧，并且呈环形分布；所述多个行星齿轮均与所述齿圈相啮合，使所述多个行星齿轮沿所述齿圈的内周缘可滚动；所述多个行星齿轮分别与所述多个行星转子一一对应设置，并且所述多个行星齿轮分别与所述多个行星转子共轴连接，以使每个所述行星齿轮与对应的所述行星转子共轴同步转动；所述多个行星齿轮分别通过转轴与所述行星架可转动连接，使所述行星架随着所述多个行星齿轮相对于所述齿圈滚动而转动；

其中，当所述行星电机给车轮提供动力时，所述行星架为动力的输出端，并且所述行星架用于带动所述轮毂转动，所述行星转子驱动所述行星齿轮转动，所述行星齿轮与所述齿圈相啮合而沿所述齿圈滚动，从而带动所述行星架转动。

2.如权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述齿圈定子与所述齿圈连接，并且所述齿圈定子沿着圆周方向布置成多个极区域，每个所述极区域内的线圈整距布置。

3.如权利要求2所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述齿圈定子由定子铁芯及线圈组成，所述定子铁芯的内圈设有多个间隔设置的凸齿，每相邻两个所述凸齿之间形成齿槽，所述线圈缠绕在所述凸齿上，并且嵌入所述齿槽内，并且每个所述线圈对应一个所述凸齿，以构成一相，每个所述极区域内的所述线圈的数量与所述凸齿的数量相同。

4.如权利要求3所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述齿圈定子的各相绕组由各个所述极区域的各相对应的线圈串联或并联构成，并且每两相相邻绕组同时通电，并且流过相同大小的电流。

5.如权利要求4所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述各相绕组与电力电子装置电连接，并且由所述电力电子装置给各相绕组按次序供电，当两相线 圈通电时，所述行星转子上会产生磁拉力，并且所述磁拉力总是使得所述行星转子向着总磁路磁阻最小的位置运动。

6.如权利要求2所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述行星转子为无磁趋向性的导磁圆柱体，并且所述多个行星转子沿所述齿圈定子的内周缘布置，其中，所述行星转子的数量与所述齿圈定子的极区域数量及所述行星齿轮的数量均相同。

7.如权利要求6所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述行星转子内嵌入有磁钢。

8.如权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，所述齿圈定子及所述行星转子分别与所述齿圈及所述行星齿轮可拆卸地固定连接，或者，所述齿圈定子及所述行星转子分别与所述齿圈及所述行星齿轮一体成型。

9.如权利要求1所述的轮毂驱动装置，其特征在于，还包括位置传感器，所述位置传感器设于所述行星架上，用于感测所述行星转子的位置。

10.一种车轮动力系统，其特征在于包括：

如权利要求1～9任一项所述的轮毂驱动装置；

所述轮毂，与所述行星架固定连接；

车轮，与所述轮毂固定连接，并且随着所述轮毂一起转动；

动力装置，用于提供驱动所述轮毂转动的第二动力；及

转向节，用于支撑所述行星电机、所述动力装置、所述行星机构及所述轮毂，并用于与悬架装置和转向装置相连接。

11.如权利要求10所述的车轮动力系统，其特征在于，还包括轮毂轴承，所述轮毂轴承固定在所述转向节上，并且套设在所述轮毂的转轴上，用于支撑所述轮毂。

12.如权利要求10所述的车轮动力系统，其特征在于，所述行星机构还包括太阳轮，所述太阳轮位于所述多个行星齿轮的中间位置，并且与所述多个行星齿轮相啮合；所述动力装置为电机，所述电机安装在所述多个行星转子的中间，并且所述电机的转子与所述太阳轮共轴连接，使所述太阳轮随着所述电机的转子一起转动；

其中，当所述动力装置给所述车轮提供动力时，所述动力装置驱动所述太阳轮转动，所述太阳轮与所述行星齿轮相啮合而带动所述行星齿轮转动，所述行星齿轮与所述齿圈相啮合而沿所述齿圈滚动，从而带动所述行星架转动。

13.如权利要求12所述的车轮动力系统，其特征在于，所述电机的转子与所述太阳轮可拆卸地固定连接，或者，所述电机的转子与所述太阳轮一体成型。

14.如权利要求10所述的车轮动力系统，其特征在于，所述动力装置为发动机，所述发动机通过传动轴驱动所述轮毂转动。

15.如权利要求10所述的车轮动力系统，其特征在于，所述齿圈及所述齿圈定子均固定连接在所述转向节内。