CN210733818U - 一种集成式轮毂电机总成及电动车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成式轮毂电机总成，用于连接悬架和轮毂，包括用于输出驱动转矩的驱动电机、用于输出制动转矩的制动器和用于增大并输出所述驱动转矩和输出转矩的减速器；还包括主壳体、端盖、副壳体和主轴；所述主壳体和所述副壳体沿轴向依次设置，所述端盖设于所述主壳体和所述副壳体之间，其与所述主壳体固连以形成设有所述驱动电机和所述减速器的空间I，其与所述副壳体固连以形成设有所述制动器的空间II；所述主轴贯穿所述端盖，其一部分转动设于所述空间I内并与所述减速器的输入端抗扭相连，另一部分转动设于所述空间II内并与所述制动器的输出端抗扭相连。本实用新型能够减小整体尺寸、体积和质量，提高集成化水平。

Description

一种集成式轮毂电机总成及电动车

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种集成式轮毂电机总成及电动车。

背景技术

现有技术中，为满足电动轮对于功率密度和转矩密度的高要求，轮毂电机多采用中高速电机加外置减速器的结构形式，即在电机的输出端连接减速器，即电机的动力经过降低转速、增加转矩之后输出给工作机，充分发挥中高速电机体积质量较小的特点，达到轻量化要求，并利用减速器减速增扭的作用满足工作机对于转速和转矩的要求。

为满足车辆的相关法规和技术要求，电动轮应具有满足一定制动强度要求的机械制动器，因此，轮毂电机往往要在输出端连接减速器，减速器输出端与车轮毂间安装制动器，为减小制动器轴向尺寸和占用空间，并保证较好的制动性能，往往选用盘式制动器。

这样电动轮总成或者轮毂电机总成由相互独立成零部件的轮毂驱动电机、减速器、制动器串联组成。这样的组成和结构存在下列问题：

（1）轮毂电机总成中轮毂电机、减速器、制动器零部件独立并串联安装，集成化程度低，存在结构和零部件存在冗余，例如，轮毂电机、减速器、制动器的传动轴、支承轴承、连接螺栓、相邻壳体、端盖、密封结构存在一定程度的冗余，质量较大，难以满足电动轮总体轻量化要求；相互独立的结构往往通过螺栓进行连接，使电动轮总成具有一级级通过螺栓连接的阶梯状结构，这种结构轴向尺寸相对较大，不利于充分利用轮毂内空间，并且具有悬臂特征，轴向刚度较差，抗垂向冲击载荷能力较差，零部件连接处发生弯曲变形和损坏的可能性相对较大。例如制动器与减速器的连接、减速器与主壳体的连接。

承载轴向尺寸较大电机总成的体积和质量的增加所带来的弊端有很多，轮毂电机较大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，对于车辆的操控性、平顺性很不利。

（2）针对轮毂电机驱动车辆，轮毂电机以及减速器位于车轮内部，属于簧下质量，现有的内中高速电机、轮边减速器和制动器独立的形式不可避免地增加了簧下质量，也增加了轮毂的转动惯量，较大程度地降低了车辆的操控性以及稳定性，影响了车辆的平顺性。

（3）选用盘式制动器，并布置于轮辋与电机之间，由于电机外径较大，使得制动装置所处空间较为密闭，空气流动性差，不利于制动装置的冷却，易产生热衰退，从而影响车辆安全；制动器布置于减速器输出端，直接与轮辋相连，需求制动力较大，为保证制动器强度和可靠性，制动盘及制动卡钳本身质量较大，不利于电动轮轻量化；此外制动器所需的制动液管路需要从轮边内侧经电机及减速器外轮廓连接到制动卡钳上，制动管路较长，且制动管路位于电机和减速器壳体与轮辋内壁形成的缝隙中，固定于电机和减速器壳体上，而电机和减速器壳体为静止零部件，轮毂为旋转件，行驶过程中，存在异物进入缝隙随轮辋运动而划破制动管路，进而造成制动失效的风险。

在动力性能一致的前提下，减小电动轮总成的体积和质量，减小电动轮轴向尺寸，要求进一步提升电动轮毂内空间利用率，提高电动轮总成的集成化水平。然而，轮毂电机、减速器、制动器等零部件往往来源于不同供应商，其轻量化、紧凑化、集成化的设计目标是针对零部件本身，而零部件之间的轻量化和集成化设计有所缺乏，即电动轮整体的轻量化和集成化设计难度较高，且实施较为困难。因此，电动轮总成或轮毂电机总成（包括轮毂电机、减速器、制动器）的整体轻量化设计和集成急需优化解决。

为了解决上述问题，提高轮毂电机总成的轻量化和集成化水平，本发明提供了一种集成加速器和制动器的轮毂电机总成。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种集成式轮毂电机总成及电动车，通过共用壳体和主轴的设计来达到减小整体尺寸、体积和质量，提高集成化水平的目的。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种集成式轮毂电机总成，用于连接悬架和轮毂，包括用于输出驱动转矩的驱动电机、用于输出制动转矩的制动器和用于增大并输出所述驱动转矩和输出转矩的减速器；还包括主壳体、端盖、副壳体和主轴；

所述主壳体和所述副壳体沿轴向依次设置，所述端盖设于所述主壳体和所述副壳体之间，其与所述主壳体固连以形成设有所述驱动电机和所述减速器的空间I，其与所述副壳体固连以形成设有所述制动器的空间II；

所述主轴贯穿所述端盖，其一部分转动设于所述空间I内并与所述减速器的输入端抗扭相连，另一部分转动设于所述空间II内并与所述制动器的输出端抗扭相连。

进一步地，所述制动器包括动摩擦盘、静摩擦盘、挡板、驱动件和复位件；所述挡板与所述副壳体抗扭相连，所述动摩擦盘与所述主轴形成花键连接，所述静摩擦盘与所述驱动件形成花键连接，所述驱动件轴向活动设置，用以在驱动力作用下推动所述动摩擦盘、所述静摩擦盘和所述挡板结合形成所述制动转矩、在所述复位件的作用下复位使所述动摩擦盘、所述静摩擦盘和所述挡板分离。

进一步地，所述副壳体设有制动液口，所述驱动件为能够在制动液作用下移动的环状活塞。

进一步地，所述制动器为多盘式湿式制动器，所述端盖与所述主壳体和所述副壳体均密封相连形成密封的空间I、II，所述副壳体远离所述端盖的侧壁设有开口部，所述开口部内部设有用于密封所述开口部的密封端盖、外部设有用于定位所述密封端盖的定位端盖，所述密封端盖设有用于冷却液进入所述空间II的进液口，所述副壳体设有用于冷却液流出的出液口。

进一步地，所述减速器为行星减速器，其包括浮动行星架、若干行星轮和内齿圈；所述主轴的端部设有太阳轮，作为所述减速器的输入端，所述内齿圈固设于所述主壳体内，所述行星轮转动设于所述浮动行星架上，所述行星轮的内侧部分与所述太阳轮啮合，其外侧部分与所述内齿圈啮合；所述浮动行星架作为输出端用于输出驱动扭矩。

进一步地，所述集成式轮毂电机总成还包括用于将所述驱动扭矩传递至轮毂的输出机构，所述输出机构包括输出法兰、浮动轴和轴向定位机构；所述输出法兰与所述主壳体靠近轮毂的一侧转动连接，所述浮动轴设于所述浮动行星架和所述输出法兰之间，其设有外直齿，所述输出法兰和所述浮动行星架均设有与所述外直齿相啮合的内直齿；所述主轴与所述浮动行星架之间、所述浮动轴与所述浮动行星架之间以及所述浮动轴与所述输出法兰之间均设有所述轴向定位机构。

进一步地，所述集成式轮毂电机总成还包括用于将所述驱动扭矩传递至轮毂的输出机构，所述输出机构包括输出法兰、联轴套、浮动轴和轴向定位机构；所述输出法兰与所述主壳体靠近轮毂的一侧转动连接，所述联轴套和所述浮动轴设于所述浮动行星架和所述输出法兰之间，所述浮动轴设有外直齿，所述浮动行星架设有内直齿，所述输出法兰设有与所述浮动轴的外直齿相啮合的内直齿，所述联轴套设有与所述浮动行星架的内直齿相啮合的外直齿以及与所述浮动轴的外直齿相啮合的内直齿；所述主轴与所述浮动行星架之间、所述浮动轴与所述输出法兰之间以及所述浮动行星架与所述联轴套之间均设有所述轴向定位机构。

进一步地，所述轴向定位机构包括簧片和顶尖，所述簧片和所述顶尖分别设于相连的两个部件上并形成滑动接触。

进一步地，所述驱动电机包括同轴套设的设有绕组的定子、转子以及作为所述驱动电机的输出端的转子支架；所述转子支架设有沿轴向延伸的筒状部，所述筒状部的外侧固设所述转子，内侧形成与所述空间I相通的空间III，所述减速器至少部分地设于所述空间III内。

进一步地，所述驱动电机包括同轴套设的设有绕组的定子、转子以及作为所述驱动电机的输出端的转子支架；所述转子支架的外侧固设所述转子，所述主壳体设有同轴固设所述减速器和所述定子的圆周面。

本发明还提供了一种电动车，包括悬架、车轮和连接所述悬架和所述车轮的轮毂电机，所述轮毂电机为上述的集成式轮毂电机总成。

本发明具有的有益效果：

1.本发明通过共用壳体的形式实现了内部部件的紧凑装配，相比于各自独立的外壳设计，共用壳体大大简化了壳体的结构复杂度和轮毂电机与减速器之间的连接结构；同时确保了壳体整体呈现规则的圆柱状结构，减少了螺栓等连接部件的使用数量，降低了壳体的设计难度和加工成本，为整体的集成化设计和制造提供了便利基础。

2.本发明通过共用主轴的形式提高了主要部件的集成化水平，减少了轴与轴之间的连接工序，简化了零部件间的连接结构，减少了轴承等传动部件的使用数量，提高了制/驱动力的传动效率，同时一体轴式设计增加系统刚度和耐冲击性。

3.本发明通过湿式制动器布置于减速器的输入端的形式实现了制动力经减速器放大后直接作用于车轮从而保证制动强度的前提下，有效减小了制动器质量的目的，带来明显的轻量化效果，在此基础上还通过强制油冷的方式解决了因散热差而造成易热衰减的问题；同时制动器为行驻车一体式，湿式制动器保证了驻车时所需的制动力，适用于大质量车辆，而且整体所需空间低，系统集成度高，在有限的空间内，制动力输出能力优于盘式制动器和鼓式制动器。

4.本发明通过对减速器在主壳体内进行适应性布置的形式，实现了电机总成的轴向尺寸或径向尺寸的减小，满足不同类型车辆的装配需求。

5.本发明通过浮动式装配形式，实现了运行过程中的自动定心的功能，大大降低了安装难度，提高了装配效率。

6.本发明采用多种冷却方式配合，不同部件分别根据各特点设计冷却方式：湿式制动器采用油液强制循环冷却；主壳体上设有水道，可对主壳体进行水冷；油液采用喷射或飞溅的方式在腔体内循环，对电机内部进行冷却。多种冷却方式配合能够最大化发挥冷却系统的冷却效率，保证电动轮长时间在大负荷工况下工作时系统的稳定性。

附图说明

图1为本发明第一个优选实施例的整体布局示意图；

图2为图1所示实施例的结构示意图；

图3为图1所示实施例中主轴的装配示意图；

图4为图1所示实施例中自动定心功能的结构原理图；

图5为图1所示实施例提供的驱动力的能量流向图；

图6为图1所示实施例提供的制动力的能量流向图；

图7为图1所示实施例中主壳体的结构示意图；

图8为本发明第二个优选实施例的结构示意图；

图9为图8所示实施例提供的驱/制动力的能量流向图；

图10为图8所示实施例沿轴向的结构爆炸图；

图11为图8所示实施例中减速器的沿轴向的结构爆炸图；

图12为图8所示实施例中主壳体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“外侧”、“内侧”、“左侧”、“右侧”、“左端”、“右端”、“上方”、“下方”、“轴向”、“径向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介相连。对于本领域的技术人员，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1至7所示，一种集成式轮毂电机总成，用于连接悬架和轮毂，包括主壳体4、端盖5、副壳体6、主轴7、驱动电机1、制动器3、减速器2和输出机构8。驱动电机1用于产生并输出驱动转矩，制动器3用于产生并输出制动转矩，减速器2用于增大驱动转矩和输出转矩并将其并输出至轮毂，主壳体4、端盖5和副壳体6用于形成安装内部部件的空间并提供保护，主轴7用于将驱动电机1输出的驱动转矩和制动器3输出的制动转矩传递到减速器2。

主壳体4和副壳体6沿轴向依次设置，主壳体4具有沿轴向延伸的圆筒壁405，副壳体6也具有沿轴向延伸的圆筒壁604。端盖5设于主壳体4和副壳体6之间，其与主壳体4的圆筒壁405的端部固连以形成设有驱动电机1和减速器2的空间I，其与副壳体6的圆筒壁604的端部固连以形成设有制动器3的空间II。

主轴7贯穿端盖5，其一部分转动设于空间I内并与减速器2的输入端抗扭相连，另一部分转动设于空间II内并与制动器3的输出端抗扭相连。

驱动电机1包括定子、转子、转子支架104、旋变105。驱动电机1的定子包括定子铁芯101、定子绕组102和导热环氧树脂109，定子绕组102通过绕线固定在定子铁芯101上，定子铁芯101的外圆与主壳体4的圆筒壁405的内壁固定，导热环氧树脂109填充在定子铁芯101、定子102绕组与主壳体4之间的空隙中，提升定子的散热性能。转子包括转子磁钢103和转子支架104，转子磁钢103固定在转子支架104上，转子支架104与主轴7采用过盈配合，并通过一对相隔180°布置的平键实现转子支架104与主轴7的周向定位，保证转子良好的动平衡性能。转子支架104的辐部进行镂空减重，并采用轴向偏置结构，其截面呈类Z型截面，辐部外缘向一侧轴向延伸成筒状部1041从而形成空间III，空间III与空间I相连通以便容纳减速器2。筒状部1041的端面与转子磁钢103的同侧端面平齐，减速器4的一部分或全部布置于筒状部1041的空间III中。通过这种布置方式可以使主壳体1的轴向尺寸缩小，从而可以使轮毂电机总成应用于一般乘用车的车轮为其提供动力。幅部中心孔处向另一侧或向两侧轴向延伸形成轴套结构1042从而与主轴7抗扭相连。轴套结构1042的外侧还预留有旋变安装位，用于安装旋变105。旋变105具有测量电机转速的作用，内圈与转子支架104上预留的旋变安装位置配合，外圈与端盖5旋变安装凸缘501配合。转子与定子之间保持足够大的气隙以保证转子和定子的正常工作。

如图3和图4，主轴7从靠近悬架的一端（即靠近制动器的一端）开始，沿轴向依次分为轴承安装段I701、动摩擦盘安装段702、轴承安装段II703、支架安装段704、定位段705和齿部段706。轴承安装段I701用于安装主轴轴承701，轴承701的外圈固定在副壳体6的中心孔中。动摩擦盘安装段702用于装配动摩擦盘302，轴承安装段II703用于安装主轴轴承106，支架安装段704相隔180°加工有两个平键槽，通过平键与转子支架104装配，保证主轴良好的动平衡；定位段705为轴肩，用于定位转子支架104，齿部段706加工有齿形，作为减速器的太阳轮，用于连接减速器2的输入端。主轴7在靠近悬架的一端的端面加工有减重孔，另一端的端面加工有减速器2的轴向定位装置的安装孔。

主轴轴承106、307为满足高速、高精度要求，并承受车轮受到侧向冲击时由电机转子惯量引起的轴向载荷，采用两个相向安装的单列角接触轴承；主轴轴承301的内圈与主轴7采用过盈配合，外圈与副壳体6的中心孔过渡配合，允许主轴7热胀冷缩时轴向伸缩移动，并通过固定于副壳体6的中心孔的弹性橡胶圈308实现主轴轴承301的外圈防转动功能；主轴轴承106的内圈与主轴7采用过盈配合，外圈与端盖5的轴承座503采用过渡配合，主轴轴承106安装于端盖5的轴承座503内，端盖5的轴承座503外端采用弹性挡圈实现主轴轴承106的轴向定位。

如图2和图7所示，主壳体4外轮廓呈两级阶梯圆柱状，两端面分别通过密封元件与端盖5、主轴7和输出法兰801、构成封闭的空间I，保证驱动电机1及减速器2的正常工作。主壳体4具有四个功能区域：S形槽403、内齿圈固定凸缘401、轮毂轴承座402、加强筋/肋404。S形槽403布置于主壳体7的圆筒壁405的外圆面，并且沿周向首尾连接，圆筒壁405的外侧还密封设置环形围板406从而使S型槽403形成冷却水道。驱动电机1工作时，冷却水在冷却水道内不断循环，与驱动电机1进行热交换，防止驱动电机1过热，保护驱动电机1的正常运行；冷却水道的轴向长度不小于空间I的轴向尺寸，冷却水道中凸起的肋条和凹陷的水槽结构在轴向具有加强筋的作用，保证冷却效率的同时，也保证了主壳体4轴向承受弯矩的能力，相较于环形水道有更高的轴向刚度。

主壳体4与端盖5通过螺钉连接，螺钉孔周布于主壳体4端面，主壳体4的端面加工螺钉孔的位置对应S型槽403中有肋条的位置，保证整体连接强度。主壳体4端面上加工有内齿圈固定凸缘401，减速器2的内齿圈201与内齿圈固定凸缘401的内壁过盈配合。轮毂轴承座402用于装配轮毂轴承802。加强筋/肋404主要分布于主壳体4的外端面和轮毂轴承座402之间，加强主壳体4承受弯矩和垂向冲击载荷的能力。

端盖5具有与悬架连接的作用，是悬架与轮毂电机总成的连接零件。端盖5一侧加工有悬架连接部502，根据实际悬架形式而调整定位点；同侧端面加工有制动器安装座，用于安装制动器，并保证制动器3与主壳体4及电机内部零部件的同轴度；端盖5另一侧加工有旋变安装座501，与旋变105的外圈配合。端盖5中心位置加工有轴承座503，轴承座503内加工有弹性挡圈装配槽，用来装配主轴轴承并实现轴向定位。轴承座503一侧还加工有密封圈座，用来安装制动器密封圈，将空间I与空间II隔离，防止制动器内部冷却油液进入电机腔体。此外，端盖5与主壳体4配合处加工有密封圈槽，用于装配O型密封圈，保证主壳体4与端盖5间的密封性能。端盖两侧都加工有加强筋和减重槽，实现轻量化。

如图2和图4所示，减速器2与驱动电机1采用共壳体同腔结构，驱动电机1采用转子支架104轴向偏置结构，形成空间III。减速器2为行星减速器，减速器2包括内齿圈201、行星轮202、行星轮轴承204、行星轮轴205和浮动行星架203。内齿圈201固定于主壳体4的内齿圈固定凸缘401内，若干个行星轮202分别通过行星轮轴承204和行星轮轴205周向均布于浮动行星架203上，行星轮轴205两端均通过弹性挡圈实现轴向定位，防止行星轮轴205发生轴向窜动。浮动行星架203靠近悬架的端面中心加工有太阳轮插入孔，便于主轴7的齿部段706与行星轮202啮合，同时实现减重。

如图4所示，输出机构8包括输出法兰801、浮动轴803、轴向定位机构和轮毂轴承802。输出法兰801为轮毂电机总成的输出零件，输出法兰801具有一体相连的连接轴套8011和法兰盘8012，法兰盘8012通过轮毂螺栓与轮毂9或其他工作机连接，将驱、制动力传递给车辆的轮毂9或工作机，同时输出法兰801起到轮芯作用。一对轮毂轴承802的外圈与轮毂轴承座402配合，内圈与输出法兰801的连接轴套8011配合，输出法兰801靠近电机一端通过调节螺母和加工在输出法兰801一端的螺纹实现，调节轮毂轴承802的轴向预紧力，并配合轴肩和两轴承外圈之间的套筒实现轮毂轴承的轴向定位。输出法兰801设有内直齿，与浮动轴803的外齿部啮合传递动力；输出法兰801与主壳体4配合处安装有密封圈，保证主壳体4的密封性能。

浮动轴803设有外直齿并加工有减重通孔，一端与浮动行星架203的内齿轮凸缘2031的内直齿啮合，另一端与输出法兰801的内直齿啮合。由于浮动轴803的存在，浮动行星架203、浮动轴803与其他零件不存在严格的定心装配关系，同时浮动行星架203和浮动轴803也不具有定心装置，保证了浮动行星架203和浮动轴803在工作过程中可以自动定心，保证了浮动行星架203在工作过程中可以自动定心，保证减速器2的均载性能。

如图4所示，轴向定位装置由簧片804和顶尖805组成，簧片804嵌在旋转件端部中心，具有弹性，受顶尖805传来的轴向力可以变形，顶尖805头部凸起不尖锐，能在簧片804上自由移动，不影响浮动机构自主定心，两者构成非刚性不定心的轴向定位装置。因此，簧片804和顶尖805可以分别安装在主轴7与浮动行星架203之间、浮动行星架203与浮动轴803之间、浮动轴803与输出法兰801之间，实现上述零部件之间的轴向定位。通过采用行星架203和浮动轴803的双浮动设计，能够实现减速器2内旋转部件间的自动定心作用，进而实现较好的均载效果，保证传递驱/制动力的一致性，同时相较于太阳轮浮动设计可以提高行星齿轮减速器在高转速时的NVH性能，有效降低减速器高速噪声。

如图5所示，轮毂电机总成驱动时，轮毂电机总成受电机控制器控制，接通三相高压电，定子绕组102通电使定子励磁而产生磁场，具有转子磁钢103的转子在磁场中受电磁力而产生转矩，转子受转矩驱动而发生转动并将转矩输出。驱动电机1产生的驱动转矩经转子支架104传递至主轴7，主轴7将驱动转矩经减速器2实现减速增扭，浮动行星架203作为输出端将驱动转矩传递至浮动轴803，浮动轴803将驱动转矩传至输出法兰801，输出法兰801通过轮毂螺栓与轮毂9连接，所以驱动转矩经输出法兰传递至车轮，车轮附着于地面产生驱动力，驱动车辆行驶。

因此，轮毂毂电机总成的驱动力（扭矩）传递路线为：电机定子、转子→转子支架104→主轴7（太阳轮）→行星轮202、内齿圈201→浮动行星架203→浮动轴803→输出法兰801→车轮。

如图2和图3所示，制动器3采用湿式制动器，布置于轮毂电机总成的驱动力输入端一侧，即相对于驱动电机1更靠近悬架，与驱动电机1共用主轴7来传递驱/制动力，与现有的制动器布置于轮毂电机输出端且轮毂电机、减速器、制动器相互独立的结构形式相比，这种布置形式的优势在于制动器3在减速器2前端，制动转矩经减速器增扭输出给车轮，满足同等轮上制动强度要求所需的制动器制动力要小，因此制动器体积质量都会减小，有利于轮毂电机总成的轻量化和提高轮毂电机总成的空间利用率。

制动器3包括动摩擦盘302、静摩擦盘304、环状活塞303、复位弹簧305、挡板306和密封元件。副壳体6的内表面加工有活塞环槽，活塞环槽内有制动液口603，环状活塞303一端的活塞头部装配于活塞环槽内，环状活塞303与活塞环槽间安装有密封元件，从而形成液压腔。环状活塞303另一端均布复位弹簧安装孔，螺钉依次与复位弹簧305和活塞装配，最后安装在副壳体6的中心孔上；挡板306外圆面加工有导向齿，与副壳体6的中心孔内壁上的导向齿槽配合，实现周向定位。挡板306一端贴靠端盖5，当环状活塞303达到最大行程时，挡板306另一端面仍与环状活塞303端面存在间隙，保证摩擦盘可以被活塞摩擦面和挡板306端面压紧。动摩擦盘302通过内花键与主轴7配合，静摩擦盘304通过外花键与环状活塞303内花键配合，动、静摩擦盘302、304可沿内外花键轴向滑动，动、静摩擦盘302、304相间装配，动摩擦盘302的片数总比静摩擦盘304多一片，动摩擦盘302数量根据实际制动力要求匹配。最外端两片动摩擦盘302外侧摩擦面分别能够与环状活塞303摩擦面、挡板306摩擦面配合。

副壳体6的连接孔通过螺栓固定在端盖5上，副壳体6的中心设有具有中心孔的开口部，密封端盖601外圆面装配有两个O型密封圈，并装配于副壳体6的中心孔上，构成双密封结构。定位端盖602与副壳体6的中心孔通过螺纹紧固，其端面顶住密封端盖601外端面，实现密封端盖601的轴向定位。制动器1的冷却油液通过密封端盖601上的进油口6011进入，通过并冷却主轴轴承301，然后流入副壳体6的中心孔，充分冷却制动器1的内部动、静摩擦盘302、304、环状活塞303及挡板306摩擦面，最后经副壳体6上的出油口流出，进入外部冷却油液滤清和热交换装置。

由于制动器3于驱动电机1共用一轴，所以制动器3动结构与转子转速相同，制动器3动结构转速较高，因此，采用多片摩擦盘组合和强制油冷设计，可以有效解决制动器高速、高强度制动的过热衰减问题；同时多片制动片采用复合材料，保证制动强度的同时，较钢制制动盘轻量化效果好；同时制动器位于轮毂电机总成靠近车身一侧，制动液管路和冷却液管路都较短，且方便布置固定，可远离旋转件和狭窄空间，被划破风险较低。

轮毂电机总成制动时，根据工况不同，往往采取不同的制动策略。作为本发明的优选实施例，采用轮毂电机的电驱动汽车在高速制动时，为了保证制动强度和制动强度的连续性，从而保证制动性能和行驶安全，制动力主要由机械制动力提供；电驱动汽车中、低速行驶时制动力由电制动力和机械制动力共同提供，但优先使用电制动。

电制动制动力由驱动电机产生，其传递路径与驱动力相同。如图5所示，轮毂电机总成受电机控制器控制，接通三相高压电，定子绕组102通电使定子励磁而产生磁场，与驱动励磁磁场方向相反，具有转子磁钢103的转子在磁场中受电磁力而产生阻碍转子转动的制动转矩，转子受转矩驱动而减速并将转矩输出。电机产生的电制动动转矩经转子支架104传递至主轴7，主轴7将转矩经减速器的行星轮202、内齿圈201传至浮动行星架203，实现增扭，浮动行星架203将转矩传递至浮动轴803，浮动轴外齿与输出法兰内齿啮合，将转矩传至输出法兰801，输出法兰801通过轮毂螺栓与轮毂9连接，所以制动转矩经输出法兰传递至车轮，车轮附着于地面产生制动力，降低车辆行驶速度。

因此，轮毂毂电机总成的电制动力（扭矩）传递路线为：电机定子、转子→转子支架104→主轴7（太阳轮）→行星轮202、内齿圈201→浮动行星架203→浮动轴803→输出法兰801→车轮。

如附图6，机械制动过程如下，由驾驶员踩下踏板的人力和制动助力泵驱动制动液通过制动器壳体上的制动液口603进入制动轮缸，高压制动液推动环状活塞303轴向移动，环状活塞303将动摩擦盘302、静摩擦盘304压紧在挡板306上，制动力（扭矩）随作用在动静摩擦盘上的正压力增大而线性增大；制动力（扭矩）作用于动摩擦盘302上，阻碍动摩擦盘的转动，并将制动力（扭矩）传递至输出端零部件；动摩擦盘302将制动力（扭矩）传递至与之通过花键连接的主轴7，主轴7将转矩经减速器的行星轮202、内齿圈201传至浮动行星架203，实现增扭，浮动行星架203将转矩传递至浮动轴803，浮动轴803将转矩传至输出法兰801，输出法兰801通过轮毂螺栓与轮毂9连接，所以制动转矩经输出法兰801传递至车轮，车轮附着于地面产生制动力，降低车辆行驶速度。

因此，作为本发明的优选实施例，轮毂毂电机总成的机械制动力（扭矩）传递路线为：环状活塞303、静摩擦盘304、挡板306→动摩擦盘302→主轴7（太阳轮）→行星轮202、内齿圈201→浮动行星架203→浮动轴803→输出法兰801→车轮。

实施例二

如图8至12所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，主壳体4内的驱动电机1和减速器2并列布置。驱动电机1的定子的外径与减速器2的内齿圈201的外径相匹配并固设于主壳体4的圆筒壁405内壁，这样可以使主壳体4的圆筒壁405为直筒型结构，大大降低了主壳体4的设计难度和制造成本，相比较于实施例一中的主壳体4，本实施例中的主壳体4的轴向尺寸有所增加，但径向尺寸有所减小，因此使该轮毂电机总成可以车轮较宽的车辆，例如货车。定子外径与减速器内齿圈外径之差限定在一定范围之内，电机和减速器的壳体作为电动轮主要承力部件，整体结构为一圆筒件，避免了现有的电动轮中电机与减速器尺寸相差过大而出现阶梯状结构，电动轮系统的强度更大，空间利用率更高。

本实施例中，输出机构8包括输出法兰801、联轴套804、浮动轴803和轴向定位机构；输出法兰801可以为实施例一中的单体结构，也可以为分体结构，即包括法兰盘8012和连接轴套8011。连接轴套8011通过螺钉与法兰盘8012连接，法兰盘801通过螺钉与轮毂9连接。联轴套804和浮动轴803设于浮动行星架203和输出法兰801之间，浮动轴803设有外直齿，浮动行星架203的内齿轮凸缘2031设有内直齿，连接轴套8011设有与浮动轴803的外直齿相啮合的内直齿，联轴套804设有与内齿轮凸缘2031的内直齿相啮合的外直齿以及与浮动轴803的外直齿相啮合的内直齿；主轴7与浮动行星架203之间、浮动轴803与输出法兰801之间以及浮动行星架203与联轴套804之间均设有轴向定位机构。轴向定位机构的组成、结构及安装方式均记载在实施例一中，故不赘述。

另一方面，端盖5的外侧还连接有连接盘11，连接盘设有用于连接悬架的悬架连接部和用于连接转向拉杆的转向连接部。

如图12所示，作为一个改进例，主壳体4的圆筒壁405设有若干槽4053和槽4053之间的筋4052，筋4052可以提高主壳体4的强度，槽4053可以注入冷却水进行冷却。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种电动车，包括悬架、车轮和连接悬架和车轮的轮毂9的轮毂电机总成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种集成式轮毂电机总成，用于连接悬架和轮毂，包括用于输出驱动转矩的驱动电机、用于输出制动转矩的制动器和用于增大并输出所述驱动转矩和输出转矩的减速器；其特征在于：还包括主壳体、端盖、副壳体和主轴；

所述主壳体和所述副壳体沿轴向依次设置，所述端盖设于所述主壳体和所述副壳体之间，其与所述主壳体固连以形成设有所述驱动电机和所述减速器的空间I，其与所述副壳体固连以形成设有所述制动器的空间II；

所述主轴贯穿所述端盖，其一部分转动设于所述空间I内并与所述减速器的输入端抗扭相连，另一部分转动设于所述空间II内并与所述制动器的输出端抗扭相连。

2.根据权利要求1所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述制动器包括动摩擦盘、静摩擦盘、挡板、驱动件和复位件；所述挡板与所述副壳体抗扭相连，所述动摩擦盘与所述主轴形成花键连接，所述静摩擦盘与所述驱动件形成花键连接，所述驱动件轴向活动设置，用以在驱动力作用下推动所述动摩擦盘、所述静摩擦盘和所述挡板结合形成所述制动转矩、在所述复位件的作用下复位使所述动摩擦盘、所述静摩擦盘和所述挡板分离。

3.根据权利要求2所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述副壳体设有制动液口，所述驱动件为能够在制动液作用下移动的环状活塞。

4.根据权利要求2所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述制动器为多盘式湿式制动器，所述端盖与所述主壳体和所述副壳体均密封相连形成密封的空间I、II，所述副壳体远离所述端盖的侧壁设有开口部，所述开口部内部设有用于密封所述开口部的密封端盖、外部设有用于定位所述密封端盖的定位端盖，所述密封端盖设有用于冷却液进入所述空间II的进液口，所述副壳体设有用于冷却液流出的出液口。

5.根据权利要求1所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述减速器为行星减速器，其包括浮动行星架、若干行星轮和内齿圈；所述主轴的端部设有太阳轮，作为所述减速器的输入端，所述内齿圈固设于所述主壳体内，所述行星轮转动设于所述浮动行星架上，所述行星轮的内侧部分与所述太阳轮啮合，其外侧部分与所述内齿圈啮合；所述浮动行星架作为输出端用于输出驱动扭矩。

6.根据权利要求5所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述集成式轮毂电机总成还包括用于将所述驱动扭矩传递至轮毂的输出机构，所述输出机构包括输出法兰、浮动轴和轴向定位机构；所述输出法兰与所述主壳体靠近轮毂的一侧转动连接，所述浮动轴设于所述浮动行星架和所述输出法兰之间，其设有外直齿，所述输出法兰和所述浮动行星架均设有与所述外直齿相啮合的内直齿；所述主轴与所述浮动行星架之间、所述浮动轴与所述浮动行星架之间以及所述浮动轴与所述输出法兰之间均设有所述轴向定位机构。

7.根据权利要求5所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述集成式轮毂电机总成还包括用于将所述驱动扭矩传递至轮毂的输出机构，所述输出机构包括输出法兰、联轴套、浮动轴和轴向定位机构；所述输出法兰与所述主壳体靠近轮毂的一侧转动连接，所述联轴套和所述浮动轴设于所述浮动行星架和所述输出法兰之间，所述浮动轴设有外直齿，所述浮动行星架设有内直齿，所述输出法兰设有与所述浮动轴的外直齿相啮合的内直齿，所述联轴套设有与所述浮动行星架的内直齿相啮合的外直齿以及与所述浮动轴的外直齿相啮合的内直齿；所述主轴与所述浮动行星架之间、所述浮动轴与所述输出法兰之间以及所述浮动行星架与所述联轴套之间均设有所述轴向定位机构。

8.根据权利要求6或7所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述轴向定位机构包括簧片和顶尖，所述簧片和所述顶尖分别设于相连的两个部件上并形成滑动接触。

9.根据权利要求1所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述驱动电机包括同轴套设的设有绕组的定子、转子以及作为所述驱动电机的输出端的转子支架；所述转子支架设有沿轴向延伸的筒状部，所述筒状部的外侧固设所述转子，内侧形成与所述空间I相通的空间III，所述减速器至少部分地设于所述空间III内。

10.根据权利要求1所述的一种集成式轮毂电机总成，其特征在于：所述驱动电机包括同轴套设的设有绕组的定子、转子以及作为所述驱动电机的输出端的转子支架；所述转子支架的外侧固设所述转子，所述主壳体设有同轴固设所述减速器和所述定子的圆周面。

11.一种电动车，包括悬架、车轮和连接所述悬架和所述车轮的轮毂电机，其特征在于：所述轮毂电机为权利要求1所述的一种集成式轮毂电机总成。

Images