设有行星齿轮系统的电动马达设备技术方案

本实用新型专利技术涉及一种设有行星齿轮系统的电动马达设备，该电动马达设备包括环形的带有薄周缘的定子(1)以及与该定子同轴的扭矩输出轴(2)。根据本实用新型专利技术，该设备包括：在定子(1)内侧的环形的带有薄周缘的转子(3)；固定地联接到该转子且与输出轴(2)同轴的太阳轮(4)；在转子内的以不能移动的方式联接的齿圈(5)，其具有带齿的内表面；与齿圈及太阳轮啮合的行星齿轮(6)；行星架(7)，所述行星齿轮被支撑在该行星架(7)上；以及联接装置(8)，该联接装置(8)用于可选地将转子的扭矩直接传递到扭矩输出轴或通过行星架传递到扭矩输出轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种设有行星齿轮系统的电动马达设备。
技术介绍
传统地，各种重型器械(例如拖拉机、森林机械、土方机械、叉车等)已经涉及机械传动系的使用，该机械传动系具有选择用于工作的低量程齿轮系统和用于从一个位置驱动到另一个位置的高量程齿轮系统的可能性。然而，在增加的程度上，重型器械中的传动系统当前由车轮专用轮毂马达实施，也就是，带有安装在车轮轮毂上或构成轮毂的液压马达或电动马达，因为这种类型的布置提供用于机械设计和性能的最大自由度。轮毂中的空间是有限的，这是为什么马达通常是以单一速度形式取得的原因。因此，马达的扭矩特性和操作特性必须遵守低速工作需求来选择，这是为什么重型装备的一个位置到另一个位置的驱动在不必要的低速下进行或不得不通过另外的运输装备来实现。专利技术目的本技术的目的是消除现有技术中的上述缺陷。具体地，本技术的目的是引入一种新型的、用于重型机械的基于电动马达的轮毂牵引马达，其允许车轮专用齿轮系统的使用，由此使装备有轮毂马达的重型机械的慢驱动和快驱动分离。
技术实现思路
根据本技术的设有行星齿轮系统的电动马达设备包括环形的带有薄周缘(thin rimmed)定子以及与其同轴的扭矩输出轴。根据本技术，该设备包括在定子内侧的环形的且带有薄周缘的转子，与 输出轴同轴的太阳轮被固定地联结至该转子。该设备还包括：在转子内的以不能移动的方式联接的齿圈，该齿圈具有带齿的内表面；以及行星齿轮，所述行星齿轮布置在齿圈和太阳轮之间且与齿圈及太阳轮啮合，并且被支撑在行星架上。该行星架与输出轴同轴。因此，行星架能够绕输出轴旋转，从而行星齿轮还能够随着行星架绕所述输出轴旋转并绕行星齿轮自己的轴线旋转。另外，根据本技术的该设备包括联接装置，该联接装置用于可选地将转子的扭矩直接传递到输出轴或通过行星架传递到输出轴。因此，该联接装置提供了将电动马达的动力在高速和低扭矩下直接传递到输出轴或在低速和高扭矩下通过行星齿轮系统传递到输出轴的手段。在本技术的一个实施例中，该联接装置包括两个彼此分开的联接件，即：第一联接件，由电机的转子和太阳轮构成的共同旋转组件能够通过该第一联接件直接联接到输出轴，以及第二联接件，行星架能够通过该第二联接件直接联接到输出轴。由于这两个联接件在电动马达的转子和输出轴之间建立了不相等的齿轮比，自然就防止了它们的意外同时致动。这可以通过使所述联接件同时移动来以机械方式实现。以电子方式相互联接也是可以的。在本技术的一个实施例中，在马达不旋转的任何时候，这种同时致动仍然是可能的。这是一种实现功能可靠且简单保持制动而不必分开制动部件的简单方式。在本技术的一个实施例中，所述第一联接件和第二联接件包括围绕输出轴的联接套筒，该联接套筒适合相对于输出轴是旋转刚性的(rotationally rigid)，但仍能够相对于输出轴在纵向方向上移动。此外，合适的是，该联接套筒和由转子和太阳轮构成的共同旋转组件包括互补的联接元件，用于通过该联接套筒在输出轴的方向上的移动而将该联接套筒和所述共同旋转组件以旋转刚性的方式彼此联接，同样，该联接套筒和行星架包括互补的联接元件，用于通过该联接套筒在输出轴的方向上的移动而将该联接套筒和行星架以旋转刚性的方式彼此联接。因此，在其特定位置，该联接套筒与输出轴一起自由旋转，并且， 在该输出轴的纵向方向上移位的另一个位置，该联接套筒以旋转刚性的方式与转子或太阳轮以如下方式啮合：即，该输出轴与转子或太阳轮一起以与其相同的速度旋转。因此，在本实施例中，该输出轴以如下方式延伸穿过设有行星齿轮系统的电动马达设备：即，由齿轮系统执行且具有两个不同齿轮比的联接在该电动马达设备的不同侧上与同一刚性轴一起发生。在根据本技术的一个实施例的联接装置中，行星架被刚性地安装在延伸穿过实际的电动马达设备的输出轴上，从而，可选的联接装置绕输出轴设置在电动马达设备的同一侧。在这种情况下，优选地，该联接装置包括：第一嵌齿轮(cogwheel)，其与转子联接，即，与转子以相同的速度旋转；第二嵌齿轮，其在直径和齿形(toothing)方面是类似的且同轴，并且通过所述输出轴联接到行星架并以与行星架相同的速度旋转；以及第三嵌齿轮，其在直径和齿形方面是类似的且同轴，并联接到将旋转扭矩传递到整个组件外部的输出轴。此外，所有这三个同轴且等周的(equi circumferential)嵌齿轮被共同的联接套筒围绕，通过该联接套筒，能够可选地在第一嵌齿轮和第三嵌齿轮之间或在第二嵌齿轮和第三嵌齿轮之间实现旋转扭矩的传递。为了防止第一嵌齿轮和第二嵌齿轮的同时致动，第一嵌齿轮和第二嵌齿轮被适当地布置，在本技术的一个实施例中，第一嵌齿轮和第二嵌齿轮彼此间隔一定距离，即，在第一嵌齿轮和第二嵌齿轮之间包括空闲空间或绕所述输出轴自由旋转的第四嵌齿轮。该空闲空间或第四嵌齿轮为该设备提供了空档档位，从而，马达的扭矩不从该设备向外传递到输出轴。在一个优选的联接套筒的设计中，该联接套筒的内表面设有两个间隔开的齿环(gear ring)，通过可选地在纵向方向(即轴向方向)上移动该联接套筒，所述两个间隔开的齿环能够联接在第一嵌齿轮和第三嵌齿轮之间、在第二嵌齿轮和第三嵌齿轮之间、或在第四嵌齿轮/空闲 空间与第三嵌齿轮之间。设有行星齿轮系统的电动马达设备所需选择的是如下这种电动马达：该电动马达的转子的内部能够是中空的，以便将行星齿轮系统装配在转子内侧。电机的转子和定子均具有所谓的磁轭，通过该磁轭，磁通量被引导到邻近的磁极区域。所需的磁轭的高度取决于磁轭的结构材料和电机磁极的宽度，使得穿过磁极的磁通量的一半具有足够的空间以分别由转子磁轭穿过并在定子侧上由定子磁轭穿过，而不会不利地饱和或不会引起过多的损失。通常，定子和转子的磁路由电气钢板构成且在现有技术基础教科书中的介绍是磁轭中的磁通密度不允许超过1.5特斯拉。通常在钢板构造的磁路的情况下，气隙磁通密度的最大值大约是Bmax＝1T。假定磁极宽度是TAU。在这种情况下，经由磁极穿过的最大可能磁通量是c×TAU×Bmax×1’，其中1’是电机的磁长度。如果Bmax＝1T，则经由磁轭穿过的磁通将是(c×TAU×1T×1’)/2。因此磁轭具有大约1’的长度且转子磁轭中的最大磁通密度Byr＝1.5T，转子磁轭的高度将是yr＝(c×TAU×1T×1’/2)/(1’×Byr)＝c×TAU/3。如果气隙磁通密度是正弦曲线，c的得到的值将是c＝0.64。如果气隙磁通密度的分布是梯形的，则c的值将朝一增长。因此，得到的磁轭的高度将是yr＝(0.21-0.3)TAU。这意味着在电机中磁极距TAU越窄，转子(yr)所需的磁轭越低，对于定子(ys)也是同样的。应当注意，高度多磁极电机的磁轭将是薄的。当磁极距窄时，需要多个极来填充具有磁极的电机的外围，且电机的磁极成对数目p将会是高的。根据电机的基本原理，电机的磁化电感与电机的磁极对数(pair number)p的平方成反比。磁化电感部分确定例如用于短路马达的磁化电流的需求。具有高磁轭和低p的电机需要大量的磁化电流，从而导 致较弱的动力因子。因此，电感马达在涉及高度多磁极电机的情况下具有较弱的特性。电感式电机最好是p＝1或2。在设计装备有行星齿轮系统的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设有行星齿轮系统的电动马达设备，所述电动马达设备包括：环形定子(1)；与所述定子同轴的扭矩输出轴(2)；在所述定子(1)内侧的环形转子(3)；太阳轮(4)，所述太阳轮(4)固定地联接到所述转子并与所述输出轴(2)同轴；在转子内的以不能移动的方式联接的齿圈(5)，所述齿圈(5)具有带齿的内表面；行星齿轮(6)，所述行星齿轮(6)与所述齿圈及所述太阳轮啮合；以及行星架(7)，所述行星齿轮被支撑在所述行星架(7)上，其特征在于，所述设备包括联接装置(8)，所述联接装置(8)用于可选地将所述转子的扭矩直接传递到所述扭矩输出轴或通过所述行星架传递到所述扭矩输出轴。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.19 FI 201358411.一种设有行星齿轮系统的电动马达设备，所述电动马达设备包括：环形定子(1)；与所述定子同轴的扭矩输出轴(2)；在所述定子(1)内侧的环形转子(3)；太阳轮(4)，所述太阳轮(4)固定地联接到所述转子并与所述输出轴(2)同轴；在转子内的以不能移动的方式联接的齿圈(5)，所述齿圈(5)具有带齿的内表面；行星齿轮(6)，所述行星齿轮(6)与所述齿圈及所述太阳轮啮合；以及行星架(7)，所述行星齿轮被支撑在所述行星架(7)上，其特征在于，所述设备包括联接装置(8)，所述联接装置(8)用于可选地将所述转子的扭矩直接传递到所述扭矩输出轴或通过所述行星架传递到所述扭矩输出轴。2.根据权利要求1所述的电动马达设备，其特征在于，所述联接装置(8)包括：第一联接件(10)，所述第一联接件(10)用于将由所述电动马达的转子(3)和太阳轮(4)构成的共同旋转组件联接至所述输出轴(2)；以及第二联接件(11)，所述第二联接件(11)用于将所述行星架(7)直接联接到所述输出轴(2)。3.根据权利要求2所述的电动马达设备，其特征在于，所述第一联接件(10)和所述第二联接件(11)彼此连接，用于防止所述设备旋转时的同时联接。4.根据权利要求2或3所述的电动马达设备，其特征在于，所述第一联接件(10)和所述第二联接件(11)包括围绕所述输出轴(2)的联接套筒(12)，所述联接套筒(12)被制造成相对于所述输出轴是旋转刚性的，但仍能够相对于所述输出轴在纵向方向上移动。5.根据权利要求4所述的电动马达设备，其特征在于，所述联接套筒与由所述转子和太阳轮构成的所述共同旋转组件/行星架包括互补 的联接元件(13)，用于通过所述联接套筒在所述输出轴的方向上的移动而将所述联接套筒与所述共同旋转组件/行星架以旋转刚性的方式彼此联接。6.根据权利要求2或3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：西莫·辛科，托米·努梅林，安西·苏罗宁，尤哈·皮尔赫宁，
申请(专利权)人：塞马应用科学大学，
类型：新型
国别省市：芬兰;FI