CN216056525U - 一种轮毂电机驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轮毂电机驱动装置，包括电机转子、电机定子、主轴、制动器以及电机控制器，电机转子包括转子外壳、转子中段以及转子内壳，转子中段为薄环形结构，转子外壳和转子内壳均与转子中段固定连接，电机定子位于转子中段的内侧，电机定子套设在主轴上，转子外壳和转子内壳均与主轴转动连接，转子中段上设置有永磁磁极，电机定子上设置有磁极线圈，电机控制器与磁极线圈电连接，制动器安装在转子内壳上。本实用新型结构简单，采用薄环形转子中段和电机定子配合进行驱动，一方面降低了轮毂电机的簧下质量，优化了轮毂电机的性能，减少了功率热损失，另一方面增大了车轮的驱动力矩，提高了电机驱动效率，可广泛应用于电动汽车技术领域。

Description

一种轮毂电机驱动装置

技术领域

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其是一种轮毂电机驱动装置。

背景技术

在国家相关政策的推动下，我国电动汽车产业的发展迅速，2019年上半年新能源汽车产量累计61.4万辆，较去年环比增长19.4％，同比增长56.3％；销量上半年累计61.7万辆，较去年环比增长45.6％，同比增长高达80％，近几年电动汽车的产销量只增不减，具有良好的发展前景。

按照驱动系统结构布置的不同，电动汽车主要可分为集中式电机驱动电动汽车和分布式电机驱动电动汽车。目前在分布式电机驱动中分为轮边电机和轮毂电机两大类结构，轮毂电机相比轮边电机，集成度高，对车轮的驱动控制相应直接可靠。但是目前的轮毂电机也存在不少问题：轮毂电机会使车辆增加一个巨大的簧下质量，这会降低车辆的悬架响应速度，特别是在面对不平坦的路面时；而且由于簧下质量的增加，制动压力也增大，电机产热更多，散热问题更加严重；此外，采用轮毂电机驱动的车辆也无法满足制动系统的布置要求，电机本身已经占据了轮毂非常大的空间，制动盘、卡钳等部件就需要放置在轮毂外部，此种布置方案不仅加大了制动所需的力矩，在车辆的日常行驶过程中，制动系统也会面临严重的污染问题，从而降低了车辆的制动效率。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种结构简单、簧下质量小的轮毂电机驱动装置。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种轮毂电机驱动装置，包括电机转子、电机定子、主轴、制动器以及电机控制器，所述电机转子包括转子外壳、转子中段以及转子内壳，所述转子中段为薄环形结构，所述转子外壳和所述转子内壳均与所述转子中段固定连接，且分别位于所述转子中段的两侧，所述电机定子位于所述转子中段的内侧，且位于所述转子外壳与所述转子内壳之间，所述电机定子套设在所述主轴上，所述转子外壳和所述转子内壳均与所述主轴转动连接，所述转子中段上设置有永磁磁极，所述电机定子上设置有磁极线圈，所述电机控制器与所述磁极线圈电连接，所述电机控制器用于通过所述磁极线圈驱动所述电机转子转动，所述制动器安装在所述转子内壳上，所述制动器用于对所述电机转子进行制动。

进一步，所述电机定子包括外环铁芯、内环铁芯以及多个辐条，所述内环铁芯套设在所述主轴上，所述外环铁芯通过所述辐条与所述内环铁芯固定连接，所述磁极线圈设置在所述外环铁芯上。

进一步，所述主轴为空心轴，所述主轴内设置有电源线，所述磁极线圈和所述电机控制器通过所述电源线电连接。

进一步，所述制动器包括制动盘和制动钳，所述制动盘与所述转子内壳固定连接，所述制动钳通过支架与所述主轴固定连接，所述制动钳靠近所述制动盘的一侧设置有摩擦件，所述制动钳用于通过所述摩擦件对所述制动盘进行制动。

进一步，所述电机控制器为FOC电机控制器。

进一步，所述轮毂电机驱动装置还包括第一轴承和第二轴承，所述转子外壳通过所述第一轴承与所述主轴转动连接，所述转子内壳通过所述第二轴承与所述主轴转动连接。

进一步，所述轮毂电机驱动装置还包括固定座，所述固定座安装在所述主轴穿出所述转子内壳的一端，所述固定座用于与电动汽车的独立悬架杆连接。

本实用新型的有益效果是：轮毂电机驱动装置包括电机转子、电机定子、主轴、制动器及电机控制器，电机转子包括转子外壳、转子中段以及转子内壳，转子中段为薄环形结构，设有永磁磁极，电机定子设置在转子中段内侧，电机控制器通过设置在电机定子上的磁极线圈驱动电机转子转动，从而可以带动电动汽车的车轮转动。本实用新型结构简单，由于采用薄环形转子中段和电机定子配合进行驱动，一方面降低了轮毂电机的簧下质量，优化了轮毂电机的性能，减少了功率热损失，另一方面转子中段可以采用大直径且尽量薄的设计，增大了车轮的驱动力矩，提高了电机驱动效率。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例提供的一种轮毂电机驱动装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种轮毂电机驱动装置的爆炸示意图。

附图标记：

10、电机转子；11、转子外壳；12、转子中段；13、转子内壳；20、电机定子；21、外环铁芯；22、内环铁芯；23、辐条；30、主轴；40、制动器；41、制动盘；42、制动钳；51、第一轴承；52、第二轴承；60、固定座。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1和2，本实用新型实施例提供了一种轮毂电机驱动装置，包括电机转子10、电机定子20、主轴30、制动器40以及电机控制器，电机转子10包括转子外壳11、转子中段12以及转子内壳13，转子中段12为薄环形结构，转子外壳11和转子内壳13均与转子中段12固定连接，且分别位于转子中段12的两侧，电机定子20位于转子中段12的内侧，且位于转子外壳11与转子内壳13之间，电机定子20套设在主轴30上，转子外壳11和转子内壳13均与主轴30转动连接，转子中段12上设置有永磁磁极，电机定子20上设置有磁极线圈，电机控制器与磁极线圈电连接，电机控制器用于通过磁极线圈驱动电机转子10转动，制动器40安装在转子内壳13上，制动器40用于对电机转子10进行制动。

具体地，本实用新型的转子中段12(嵌入了永磁磁极)采用大直径且尽量薄的薄环形设计，对应于不同的轮辋尺寸，例如匹配15英寸的轮辋，转子中段12的直径达到34cm，本实用新型实施例采用放大直径压缩厚度的方式可以降低轮毂电机的簧下质量以及提高车轮的驱动力矩。

本实用新型实施例通过电机控制器(图1和2均未示出)为电机定子20上的磁极线圈提供特定的电压信号，使得磁极线圈产生相应的转动力矩，驱动电机转子10转动，从而可以带动电动汽车的车轮转动。本实用新型结构简单，由于采用薄环形转子中段12和电机定子20配合进行驱动，一方面降低了轮毂电机的簧下质量，优化了轮毂电机的性能，减少了功率热损失，另一方面转子中段12可以采用大直径且尽量薄的设计，增大了车轮的驱动力矩，提高了电机驱动效率。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，电机定子20包括外环铁芯21、内环铁芯22以及多个辐条23，内环铁芯22套设在主轴30上，外环铁芯21通过辐条23与内环铁芯22固定连接，磁极线圈设置在外环铁芯21上。

本实用新型实施例中，通过辐条23连接外环铁芯21和内环铁芯22形成电机定子20，增强了电机电子的结构强度的同时减少了其质量，而电机定子往往是整个电机质量的1/3，通过减少电机定子20的质量从而进一步降低了轮毂电机的簧下质量。

进一步作为可选的实施方式，主轴30为空心轴，主轴30内设置有电源线，磁极线圈和电机控制器通过电源线电连接。

具体地，本实用新型实施例的主轴30采用了空心轴的设计，强度高质量轻，并且可以方便拆装，通过空心轴引入电源线为电机定子20提供驱动电压信号。

参照图1，进一步作为可选的实施方式，制动器40包括制动盘41和制动钳42，制动盘41与转子内壳13固定连接，制动钳42通过支架与主轴30固定连接，制动钳42靠近制动盘41的一侧设置有摩擦件，制动钳42用于通过摩擦件对制动盘41进行制动。

具体地，本实用新型实施例采用制动反拖回收和制动器制动相结合的方式进行制动，在车辆的不同的工况中，解决了制动反拖中的制动热量过大、散热不良的问题，而且本实用新型实施例的轮毂电机的外壳采用铝合金的材料，散热性能好。

进一步作为可选的实施方式，电机控制器为FOC电机控制器。

具体地，本实用新型实施例采用FOC的控制方式进行磁极的电场转换，FOC(field-oriented control)为磁场导向控制，又称为矢量控制(vectorcontrol)，是一种利用变频器(VFD)控制三相交流马达的技术，利用调整变频器的输出频率、输出电压的大小及角度，来控制马达的输出，其特性是可以个别控制马达的的磁场及转矩，是目前无刷直流电机(BLDC)和永磁同步电机(PMSM)高效控制的最佳选择。本实用新型实施例通过FOC电机控制器可以精确地控制磁场大小与方向，使得电机转矩平稳、噪声小、效率高。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，轮毂电机驱动装置还包括第一轴承51和第二轴承52，转子外壳11通过第一轴承51与主轴30转动连接，转子内壳13通过第二轴承52与主轴30转动连接。

具体地，第一轴承51和第二轴承52可采用滚珠轴承。

参照图2，进一步作为可选的实施方式，轮毂电机驱动装置还包括固定座60，固定座60安装在主轴30穿出转子内壳13的一端，固定座60用于与电动汽车的独立悬架杆连接。

具体地，独立悬架杆可以使汽车两侧车轮单独运动互不影响，本实用新型通过固定座60将主轴30固定在独立悬架杆上，减小了簧下质量，提高了汽车的平顺性。

以上对本实用新型的结构进行了说明。可以理解的是，本实用新型实施例优化了电机转子和电机定子的机械结构，采用空心或骨架式设计减少了轮毂电机的簧下质量，通过磁极匹配以及制动器的设置，优化了扭矩控制及制动性能，解决了制动热量过大和电机散热不良的问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：包括电机转子、电机定子、主轴、制动器以及电机控制器，所述电机转子包括转子外壳、转子中段以及转子内壳，所述转子中段为薄环形结构，所述转子外壳和所述转子内壳均与所述转子中段固定连接，且分别位于所述转子中段的两侧，所述电机定子位于所述转子中段的内侧，且位于所述转子外壳与所述转子内壳之间，所述电机定子套设在所述主轴上，所述转子外壳和所述转子内壳均与所述主轴转动连接，所述转子中段上设置有永磁磁极，所述电机定子上设置有磁极线圈，所述电机控制器与所述磁极线圈电连接，所述电机控制器用于通过所述磁极线圈驱动所述电机转子转动，所述制动器安装在所述转子内壳上，所述制动器用于对所述电机转子进行制动。

2.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述电机定子包括外环铁芯、内环铁芯以及多个辐条，所述内环铁芯套设在所述主轴上，所述外环铁芯通过所述辐条与所述内环铁芯固定连接，所述磁极线圈设置在所述外环铁芯上。

3.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述主轴为空心轴，所述主轴内设置有电源线，所述磁极线圈和所述电机控制器通过所述电源线电连接。

4.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述制动器包括制动盘和制动钳，所述制动盘与所述转子内壳固定连接，所述制动钳通过支架与所述主轴固定连接，所述制动钳靠近所述制动盘的一侧设置有摩擦件，所述制动钳用于通过所述摩擦件对所述制动盘进行制动。

5.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述电机控制器为FOC电机控制器。

6.根据权利要求1所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述轮毂电机驱动装置还包括第一轴承和第二轴承，所述转子外壳通过所述第一轴承与所述主轴转动连接，所述转子内壳通过所述第二轴承与所述主轴转动连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种轮毂电机驱动装置，其特征在于：所述轮毂电机驱动装置还包括固定座，所述固定座安装在所述主轴穿出所述转子内壳的一端，所述固定座用于与电动汽车的独立悬架杆连接。

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