一种球铰万向回转电机转向轮毂系统技术方案

本发明专利技术公开了一种球铰万向回转电机转向轮毂系统，包括轮毂本体以及连接机构，连接机构用于轮毂本体与车悬架的连接，轮毂本体的内部设置有一球铰回转电机，回转电机包括可旋转的球缺状的转子球壳体、位于转子球壳体内且与连接机构连接的定子球体以及绕制在定子球体上的第一组线圈与第二组线圈，向第一组线圈通电使转子球壳体绕相对于定子球体的第一轴线旋转，向第二组线圈通电使转子球壳体绕相对于定子球体的第二轴线运动，第一轴线不同于第二轴线，转子球壳体的缺口处设置有密封挡板。本发明专利技术是自起动同步伺服永磁电机,无级调速范围大,具有自主转向动力和防尘功能，且转向灵敏、转向角度大、转向精准、转向平稳、转向可靠、操作简单、结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种球铰万向回转电机转向轮毂系统。
技术介绍
综观全球，以球形电机为目标的研究设计不计其数，而且花费了巨资；有些还具有技术专利的授权证明书，如CN202085108U；而且其在自由度选择上局限在十字轴上的二自由度，由于其十字正交，无法突破自由度限制。针对基于球铰万向回转电机的技术，目前专利技术专利申请状况如下：1、美国USPTO批准，分案1:14/088056、分案2：14/288504(APPLICATIONNO)11/25/2014，颁发了专利技术专利授权证明书；2、PCT申请:A14P0101、PCT/CN2014/085407，已经在2014年11月26日核准发布；3、澳门核准专利技术专利:I/001246(110)；4.、中国台湾专利技术专利证书:专利技术第I502861号；5、专利申请号为“201310543509.6”的中国专利申请，国家知识产权局已发出审查意见，并已作答。以上是球铰万向回转电机专利技术申请的申请现状。此外，目前在汽车行业中，车辆的转向一般需要借助外力来实现，例如机械液压助力、电子液压助力、电动助力，这些转向系统存在转向不灵、操作困难、转向不精准、转向角度不大等不足之处。基于上述存在的不足之处，本专利技术是球铰万向回转电机的延伸专利技术，是球铰万向回转电机在汽车领域的应用，其目的在于提供一种具有自主动力的可转向轮毂系统。它的产生将对将来汽车领域发生重大深远影响。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种球铰万向回转电机转向轮毂系统，其具有自主转向动力和防尘功能，无级调速范围大且转向灵敏、转向角度大、转向精准、转向平稳、转向可靠、操作简单方便、结构简单。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种球铰万向回转电机转向轮毂系统，包括轮毂本体以及连接机构，连接机构用于轮毂本体与车悬架的连接，轮毂本体的内部设置有一球铰回转电机，回转电机包括可旋转的球缺状的转子球壳体组成、位于转子球壳体内且与连接机构连接的定子球体以及绕制在定子球体上的第一组线圈与第二组线圈，向第一组线圈通电使转子球壳体绕相对于定子球体的第一轴线旋转，向第二组线圈通电使转子球壳体绕相对于定子球体的第二轴线运动，第一轴线不同于第二轴线；第一轴线位置处设置有一与定子球体固定连接的主轴，主轴延伸出转子球壳体的缺口，转子球壳体缺口处两侧外表面分别设置有一防护滑套，防护滑套靠近转子球壳体缺口处的一端设置有一定位挡块，两个定位挡块之间设置有一球型的密封挡块，密封挡块固定设置在转子球壳体的缺口的前方处的主轴上。优选的，密封挡块与定位挡块连接处设置有一密封圈。优选的，转子球壳体包括球薄壳的永磁体、磁轭以及防护层铝合金罩，永磁体被磁化形成多个磁极，防护滑套设置在防护层铝合金罩的外表面上；定子球体包括多层球切面形状的电枢，每一层电枢具有由多层硅钢片叠压而形成的铁芯球体，多层电枢在定子球体上沿主轴对称布置，相邻的两层电枢之间设有间隔层，多层电枢及多层间隔层在安装位置具有相同锥形度的锥孔通过沉入式锥形体的主轴锁紧螺帽实现自锁固定封闭连接，主轴锁紧螺帽与硅钢片球体形成封闭自锁而与主轴外螺丝连接旋紧；铁芯球体的每一片硅钢片的外沿周向上设有多个线圈槽，每一个线圈槽的槽口均朝外设置；至少一层电枢的铁芯球体上绕制有第一组线圈，第一组线圈绕制在同一层电枢的铁芯球体上；至少一层电枢的铁芯球体上绕制有第二组线圈，第二组线圈与所在电枢对称的另一球电枢的第二组线圈电连接。优选的，主轴的两侧分别设置有一用于固定电枢的固定轴，固定轴两端位于主轴首尾两头的第二个电枢的间隔层处，多层电枢及多层间隔层在安装位置具有相同锥形度的锥孔通过沉入式锥形体的固定轴锁紧螺帽实现自锁固定封闭连接，固定轴锁紧螺帽与硅钢片球体形成封闭自锁而与固定轴外螺丝连接旋紧。优选的，防护层铝合金罩包括靠近缺口的开口座和远离缺口的封闭外壳，开口座和封闭外壳通过法兰与螺栓连接，防护滑套设置在开口座的外表面上。优选的，电枢层数至少为3个且为奇数，正中间层数的电枢成为自启动控制00电枢，自启动控制电枢上的第一组线圈同对应的第二组线圈相应位置连接，通电后使转子球壳体绕第一轴线转动。较一般同步电机需单独设立起动电机简单。启动后可以同其他电枢一起绕Z轴在XOY平面转动。优选的，所述回转球铰电机的制造方法为：将硅钢板材用数控走丝电火花线切割机床按每一直径相同尺寸钢片多片叠压在一起固定，按图尺寸加工成线圈槽片；每一电枢由球直径尺寸改变变化的多片线圈槽片组成；按每一球体电枢层数分配；每次加工同一尺寸线圈槽片多片；直至完成1/2球体内所有尺寸线圈槽片；每一球体有2片相同尺寸线圈槽片；切割制成多片由球直径变化尺寸不相等的硅钢片线圈槽片，将硅钢片叠压形成多层电枢，使用沉入式锥形体主轴锁紧螺帽穿过电枢及间隔层的相应锥形孔自锁贴紧并固定多层电枢同时旋紧主轴外螺纹；在每一层电枢的铁芯球体线圈槽片上绕制第一组线圈，第一组线圈绕制在同一层电枢的铁芯球体上；在每一层电枢的铁芯球体上再绕制第二组线圈，第二组线圈与所在电枢对称的另一电枢的第二组线圈电连接，将定子球体装入转子球壳体内。优选的，使用沉入式锥形体主轴锁紧螺帽穿过电枢及间隔层的相应锥形孔自锁贴紧并固定多层所述电枢同时旋紧主轴外螺纹之后，对所述电枢的硅钢片线圈槽球体外表面进行精加工处理，使多层所述电枢的外表面成为圆球面。优选的，定子球体的外侧设置有磁敏感应组件与磁敏霍尔组件，磁敏感应组件用来检测永磁体和第一组线圈及第二组线圈通电之后的磁通量，磁敏霍尔组件用来检测转子球壳体与定子球体的相关位置，从而保障磁平衡/磁悬浮的实施优选的，转子球壳体与定子球体之间均匀设置有若干非导磁球滚珠。优选的，转子球壳体与定子球体之间设置有一球形的支持架，球滚珠均匀分布在支持架上。相当于是一个球形状滚珠轴承,而且必须用非金属非导磁材料制造。优选的，转子球壳体远离缺口的一端设置有制动机构，制动机构包括一固定设置在转子球壳体上的右轴滚动支座和轴承连座，右轴滚动支座上安装有制动器，轴承连座上安装有制动器支撑支座。优选的，制动机构的数量为两种，可以根据需要安装鼓式或盘式制动器，对称设置在主轴的两外侧。优选的，连接机构包括接主轴输出球笼万向节、主轴万向节拉杆滑动套、底盘接主轴外球笼万向节、V型下摆臀连杆以及悬架万向球笼螺丝，悬架万向球笼螺丝用于接主轴输出球笼万向节与主轴的连接。优选的，轮毂本体在转子球壳体的缺口两侧分别设置有第一稳定机构和第二稳定机构，第一稳定机构和第二稳定机构各包括一设置在转子球壳体上的支座基座、一设置在支座基座上的左轴滚动支座、一设置在左轴滚动支座上的具滑动键球铰支座、一设置在具滑动键球铰支座的滑动拉杆、一设置在滑动拉杆上的滑动套、一与滑动拉杆连接的转向球笼万向节、一与转向球笼万向节连接的摆臂，摆臂通过一摆臂铰设置在一摆臂支座上。优选的，第一稳定机构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球铰万向回转电机转向轮毂系统，包括轮毂本体以及连接机构，连接机构用于轮毂本体与车悬架的连接，其特征在于：所述轮毂本体的内部设置有一球铰回转电机，所述回转电机包括可旋转的球缺状的转子球壳体、位于转子球壳体内且与所述连接机构连接的定子球体以及绕制在定子球体上的第一组线圈与第二组线圈，向所述第一组线圈通电使所述转子球壳体绕相对于所述定子球体的第一轴线旋转，向所述第二组线圈通电使所述转子球壳体绕相对于所述定子球体的第二轴线运动，所述第一轴线不同于所述第二轴线；所述第一轴线位置处设置有一与所述定子球体固定连接的主轴，所述主轴延伸出所述转子球壳体的缺口，所述转子球壳体缺口处两侧外表面分别设置有一防护滑套，防护滑套靠近转子球壳体缺口处的一端设置有一定位挡块，两个定位挡块之间设置有一球型的密封挡块，所述密封挡块固定设置在转子球壳体的缺口的前方处的主轴上。

【技术特征摘要】
1.一种球铰万向回转电机转向轮毂系统，包括轮毂本体以及连接机构，连接机构用于轮毂本体与车悬架的连接，其特征在于：
所述轮毂本体的内部设置有一球铰回转电机，所述回转电机包括可旋转的球缺状的转子球壳体、位于转子球壳体内且与所述连接机构连接的定子球体以及绕制在定子球体上的第一组线圈与第二组线圈，向所述第一组线圈通电使所述转子球壳体绕相对于所述定子球体的第一轴线旋转，向所述第二组线圈通电使所述转子球壳体绕相对于所述定子球体的第二轴线运动，所述第一轴线不同于所述第二轴线；
所述第一轴线位置处设置有一与所述定子球体固定连接的主轴，所述主轴延伸出所述转子球壳体的缺口，所述转子球壳体缺口处两侧外表面分别设置有一防护滑套，防护滑套靠近转子球壳体缺口处的一端设置有一定位挡块，两个定位挡块之间设置有一球型的密封挡块，所述密封挡块固定设置在转子球壳体的缺口的前方处的主轴上。
2.如权利要求1所述的球铰万向回转电机转向轮毂系统，其特征在于：所述密封挡块与定位挡块连接处设置有一密封圈。
3.如权利要求1所述的球铰万向回转电机转向轮毂系统，其特征在于：所述转子球壳体包括球薄壳的永磁体、磁轭以及防护层铝合金罩，所述永磁体被磁化形成多个磁极，所述防护滑套设置在防护层铝合金罩的外表面上；
所述定子球体包括多层球切面形状的电枢，每一层电枢具有由多层硅钢片叠压而形成的铁芯球体，多层电枢在定子球体上沿所述主轴对称布置，相邻的两层电枢之间设有间隔层，多层电枢及多层间隔层在安装位置具有相同锥形度的锥孔通过沉入式锥形体的主轴锁紧螺帽实现自锁固定封闭连接，主轴锁紧螺帽与硅钢片球体形成封闭自锁而与主轴外螺丝连接旋紧；
所述铁芯球体的每一片硅钢片的外沿周向上设有多个线圈槽，每一个线圈槽的槽口均朝外设置；
至少一层电枢的铁芯球体上绕制有第一组线圈，第一组线圈绕制在同一层电枢的铁芯球体上；
至少一层电枢的铁芯球体上绕制有第二组线圈，第二组线圈与所在电枢对称的另一球电枢的第二组线圈电连接。
4.如权利要求3所述的球铰万向回转电机转向轮毂系统，其特征在于：所述主轴的两侧分别设置有一用于固定电枢的固定轴，所述固定轴两端位于主轴首尾两头的第二个电枢的间隔层处，多层电枢及多层间隔层在安装位置具有相同锥形度的锥孔通过沉入式锥形体的固定轴锁紧螺帽实现自锁固定封闭连接，固定轴锁紧螺帽与硅钢片球体形成封闭自锁而与固定轴外螺丝连接旋紧。
5.如权利要求3所述的球铰万向回转电机转向轮毂系统，其特征在于：所述防护层铝合金罩包括靠近所述缺口的开口座和远离缺口的封闭外壳，所述开口座和封闭外壳通过法兰与螺栓连接，所述防护滑套设置在开口座的外表面上。
6.如权利要求3所述的球铰万向回转电机转向轮毂系统，其特征在于：所述电枢层数至少为3个且为奇数，正中间层数的电枢成为自启动控制电枢，自启动控制电枢上的第一组线圈同对应的第二组线圈相应位置连接，通电后使所述转子球壳体绕所述第一轴线转动。
7.如权利要求3所述的万向回转电机转向轮毂系统，其特征在于：
所述球铰回转电机按照如下方法制造：将硅钢板材用数控走丝电火花线切割机床按每一直径相同尺寸钢片多片叠压在一起固定，按图尺寸加工成线圈槽片；每一电枢由球直径尺寸改变变化的多片线圈槽片组成；按每一球体电枢层数分配；每次加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国华，
申请(专利权)人：何国华，
类型：发明
国别省市：中国澳门;82