CN207327987U - 一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂 - Google Patents
一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，该轮毂采用中空的无轴结构，减少了轮毂转动部件与固定部件之间的压强，减轻了部件之间的摩损，同时采用类似自行车“单向链轮”的原理，使轮毂在失去电机驱动力时仍然可以保持较长距离的滑行，在需要进行刹车时，刹车系统会带动“反向切换”装置工作，实现电机对刹车动能的回收，本实用新型结构简单，制造成本低，便于批量生产。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，该轮毂采用中空的无轴结构，减少了轮毂转动部件与固定部件之间的压强，减轻了部件之间的摩损，同时采用类似自行车“单向链轮”的原理，使轮毂在失去电机驱动力时仍然可以保持较长距离的滑行，在需要进行刹车时，刹车系统又会带动“反向切换”装置工作，实现利用电机对刹车动能进行回收；此外，在轮毂需要反向行驶时，反向转动的轮毂电机会自行带动“反向切换”装置工作，实现倒车功能；更为重要的是本实用新型利用可以自由单向转动的轮毂，较好地解决了四轮驱动过程中四轮转速分配问题，简化了控制电路设计和电路算法设计，本实用新型主要涉及机械设计领域的技术。
背景技术
随着电机技术的日益成熟，采用轮毂电机的模式设计、制造电动汽车已成为未来电动汽车发展的重要方向之一。目前交流感应电机、开关磁阻电机和永磁直流电机是轮毂电机的主要电机类型，其中永磁直流电机由于高效率和大扭矩、调速方便等原因已成为小型轮毂电机的首选电机类型，但永磁直流电机由于存在“无电流空转磁阻力”，在使用该类型轮毂电机设计的电动汽车中无法使用“分时四驱”方式自由切换“两轮驱动”和“四轮驱动”，也无法采用下坡的惯性力实现长距离滑行，这对节约电动车行驶中的能耗极为不利。并且在永磁直流轮毂电机四驱车中，四轮在转弯时的转速(动力)分配也极大地增加了电机控制器设计、制造的复杂程度。
发明内容
为了克服利用永磁直流轮毂电机设计四驱电动汽车过程中出现的上述问题，本实用新型利用类似自行车“单向链轮”的原理，使轮毂在失去电机驱动力时仍然可以保持较长距离的滑行，在需要进行刹车时，刹车系统会带动“反向切换”装置工作，实现电机对刹车动能的回收；此外，在轮毂需要反向行驶时，反向转动的轮毂电机会自行带动“反向切换”装置工作，此时轮毂可重新获得电机驱动力。另外，本实用新型利用可以自由单向转动的轮毂来解决四轮驱动过程中四轮转速分配问题，简化了控制电路设计和电路算法设计。
本实用新型的技术方案为：一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，其特征在于该轮毂的转子(4)上安装有单向止动块(4-4)、反向切换块(4-3)，单向止动块(4-4)下方安装有弹力钢丝(4-9)，单向止动块(4-4)在弹力钢丝(4-9)的推动下向上抬起并插入到滑动轮毂(3)内壁上的正向凹槽(3-2)中，维持滑动轮毂(3)与转子(4)之间只发生单方向相对转动，反向切换块(4-3)可在楔形推块(4-6)或反向切换块复位弹簧(4-8)的驱动下向上抬起并插入滑动轮毂(3)内壁上的反向凹槽(3-1)中，从而在必要时制止滑动轮毂(3)与转子(4)发生转动；优选的，所述的一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，其特征在于所述的反向切换块(4-3)共轴装配有扇形摆齿(4-5)，扇形摆齿(4-5)上的齿牙与定子(5)外圆上的齿牙啮合，转子(4)向前转动时，扇形摆齿(4-5)向后摆动，扇形摆齿(4-5)上的反向切换块复位弹簧(4-8)拉动反向切换块(4-3)隐藏于转子(4)的单向止动块安装槽中，转子(4)向后转动时扇形摆齿(4-5)摆向前方，扇形摆齿(4-5)上的反向切换块复位弹簧(4-8)反向拉动反向切换块(4-3)从转子(4)的单向止动块安装槽中抬起，并插入滑动轮毂(3)内壁上的反向凹槽(3-1)中；优选的，所述的一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，其特征在于转子(4)一侧的滑动槽中装配有转子滑动环(4-2)，转子滑动环(4-2)突出的四根立柱安装在转子(4)反向切换块的轴孔内，并作为反向切换块(4-3)和扇形摆齿(4-5)的共用转轴，转子滑动环(4-2)上装配有楔形推块(46)，旋转升降环(6)安装在旋转升降架(7)的四条斜向轨道上，旋转升降架(7)安装在定子(5)一侧的四个安装点上，定子(5)上的旋转升降环(6)一侧突出的滑动块同时被装配到转子(4)转子滑动环(4-2)的内凹轨道中。
本实用新型的有益效果是结构简单，性能可靠，可以很好地利用车辆惯性来提高电动汽车的续航能力，同时解决车辆转弯时的四轮转速分配的问题。
附图说明
下面结合附图和实例对本实用新型进一步说明。
图1一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂第一角度结构示意图，
图2一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂第二角度结构示意图，，
图3主要部件组装关系及局部放大图，
图4外转子上的“反向切换”装置剖面图。
图5外转子上的“反向切换”装置工作原理示意图，
图6定子、旋转升降环及旋转升降架之间的组装关系图，
图7定子、旋转升降环、旋转升降架及液压臂装配后的效果图，
图8旋转升降环、旋转升降架、液压臂及“反向切换”装置之间的工作原理示意图。
其中，
图3中的1.转子限位环，2.轮胎，3.滑动轮毂，4.转子，4-1.刹车盘，4-2.转子滑动环，5.定子，6.旋转升降环，7.旋转升降架；
图4中的4-3.反向切换块，4-4.单向止动块，4-5.扇形摆齿，4-6.楔形推块；
图5中的3-1.反向凹槽，3-2.正向凹槽，4-7.扇形摆齿复位弹簧，4-8.反向切换块复位弹簧，4-9.弹力钢丝；
图7中8.液压臂；
图5、图8中的箭头方向表示对应部件的运动方向。
具体实施方式
首先按照图3、图4、图6、图7中的示意将各个部件装配好，其中单向止动块(4-4)安装在转子(4)的单向止动块安装槽中，弹力钢丝(4-9)插进单向止动块安装槽中央的小孔中，目的是使单向止动块(4-4)在未受到滑动轮毂(3)内壁挤压之时可以在弹力钢丝(4-9)的弹力作用下向上弹起，并使其一头插入滑动轮毂(3)内壁的正向凹槽(3-2)中，从而使滑动轮毂(3)实现单向转动；反向切换块(4-3)安装在转子(4)对应的装配方孔内，扇形摆齿(4-5)的上端与反向切换块(4-3)装配在同一转轴上，扇形摆齿复位弹簧(4-7)下端与扇形摆齿(4-5)上的复位弹簧连接点相连，上端与转子(4)上的复位弹簧连接点相连；反向切换块复位弹簧(4-8)一端与扇形摆齿(4-5)上的上端弹簧连接柱相连，另一端与反向切换块(4-3)上的弹簧连接点相连；转子滑动环(4-2)装配在转子(4)一侧的滑动槽中，其突出的四根立柱安装在转子(4)反向切换块装配方孔的轴孔内，作为反向切换块(4-3)和扇形摆齿(4-5)的共用转轴。楔形推块(4-6)装配到转子滑动环(4-2)对应的装配孔上；旋转升降环(6)安装在旋转升降架(7)的四条斜向轨道上，旋转升降架(7)再安装到定子(5)一侧的四个安装点上。当转子(4)上所有附属部件均按照上述方法安装好后，再将转子(4)整体安装到定子(5)上，此时定子(5)上的旋转升降环(6)一侧突出的滑动块将同时落入转子(4)转子滑动环(4-2)的内凹轨道中，转子(4)转动时旋转升降环(6)的滑动块便在内凹轨道内滑动。然后再将滑动轮毂(3)安装到转子(4)上，将轮胎(2)安装到滑动轮毂(3)上，最后将转子限位环(1)安装到定子(5)的外侧，将液压臂(8)安装到旋转升降环(6)、旋转升降架(7)对应的安装点上，该装置便组装完成。
工作过程及原理：当汽车启动时转子(4)向前转动，此时单向止动块(4-4)嵌入滑动轮毂(3)内壁的正向凹槽(3-2)中，滑动轮毂(3)及轮胎(2)开始向前转动，车子开始行驶，当车子下坡时，滑动轮毂(3)及轮胎(2)向前转动的速度可能会大于转子(4)向前转动的速度，单向止动块(4-4)被从滑动轮毂(3)内壁的正向凹槽(3-2)中挤压回单向止动块安装槽中，与此同时，扇形摆齿(4-5)在定子(5)上齿轮齿牙的推动下摆向后方，反向切换块(4-3)在反向切换块复位弹簧(4-8)的拉动下藏于转子(4)的安装槽中，也失去反方向的止动能力，车子便开始无动力滑行，当发现速度过快时驾驶员踩下刹车，此时刹车装置首先驱动液压臂(8)收缩，旋转升降环(6)便在旋转升降架(7)上向上滑动，旋转升降环(6)一侧突出的滑动块将挤压转子滑动环(4-2)向轮毂的外侧方向运动，转子滑动环(4-2)上的楔形推块(4-6)的楔形面将推动反向切换块(4-3)向上抬起并插入到滑动轮毂(3)反向凹槽(3-1)中，滑动轮毂(3)便反过来驱动转子(4)向前转动，转子(4)利用动能进行能量回收，并对电瓶充电，当需要进一步制定时，可继续踩深刹车踏板，此时刹车系统将使刹车片与刹车盘摩擦从而实现快速制动；当车辆转弯时，由于外侧的车轮转速高于内侧，此时外侧转子如果转速分配过低，外侧两轮将变为从动轮，相反如果外侧轮转速分配过高，则内侧的两轮将变为从动轮，从而减少对精确转速分配的要求；当需要倒车时，转子(4)反向转动，此时扇形摆齿(4-5)在定子(5)上齿轮齿牙的推动下摆向另一方，反向切换块(4-3)在反向切换块复位弹簧(4-8)的拉动下从转子(4)的安装槽中抬起并插入滑动轮毂(3)内壁的反向凹槽(3-1)中，滑动轮毂(3)被迫跟随转子(4)反向转动，从而实现车辆的向后行驶。
Claims (3)
1.一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，其特征在于该轮毂的转子(4)上安装有单向止动块(4-4)、反向切换块(4-3)，单向止动块(4-4)下方安装有弹力钢丝(4-9)，单向止动块(4-4)在弹力钢丝(4-9)的推动下向上抬起并插入到滑动轮毂(3)内壁上的正向凹槽(3-2)中，维持滑动轮毂(3)与转子(4)之间只发生单方向相对转动，反向切换块(4-3)可在楔形推块(4-6)或反向切换块复位弹簧(4-8)的驱动下向上抬起并插入滑动轮毂(3)内壁上的反向凹槽(3-1)中，从而在必要时制止滑动轮毂(3)与转子(4)发生转动。
2.根据权利要求1所述的一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，其特征在于所述的反向切换块(4-3)共轴装配有扇形摆齿(4-5)，扇形摆齿(4-5)上的齿牙与定子(5)外圆上的齿牙啮合，转子(4)向前转动时，扇形摆齿(4-5)向后摆动，扇形摆齿(4-5)上的反向切换块复位弹簧(4-8)拉动反向切换块(4-3)隐藏于转子(4)的单向止动块安装槽中，转子(4)向后转动时扇形摆齿(4-5)摆向前方，扇形摆齿(4-5)上的反向切换块复位弹簧(4-8)反向拉动反向切换块(4-3)从转子(4)的单向止动块安装槽中抬起，并插入滑动轮毂(3)内壁上的反向凹槽(3-1)中。
3.根据权利要求1所述的一种基于永磁直流轮毂电机驱动的无轴轮毂结构，其特征在于转子(4)一侧的滑动槽中装配有转子滑动环(4-2)，转子滑动环(4-2)突出的四根立柱安装在转子(4)反向切换块的轴孔内，并作为反向切换块(4-3)和扇形摆齿(4-5)的共用转轴，转子滑动环(4-2)上装配有楔形推块(4-6)，旋转升降环(6)安装在旋转升降架(7)的四条斜向轨道上，旋转升降架(7)安装在定子(5)一侧的四个安装点上，定子(5)上的旋转升降环(6)一侧突出的滑动块同时被装配到转子(4)转子滑动环(4-2)的内凹轨道中。
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