一种集成式对转双转子电动轮一体化结构制造技术

本发明专利技术公开一种集成式对转双转子电动轮一体化结构，包括对转双转子电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构、轮辋、轮胎等。其充分利用对转双转子内、外转子均具有转速、转矩输出的特性，将其作为轮毂驱动系统动力源进行电动轮一体化集成结构设计，一体化集成结构同时考虑了系统的减振、冷却、密封、制动设计，使轮毂驱动系统能够更稳定工作。本发明专利技术结构方案可以实现三种驱动模式，扩大了轮毂驱动系统运行的转速和转矩范围，使轮毂驱动系统能够实现多工况下输出，同时，一体化集成结构设计提高了车轮内部空间的利用率，方便配套使用，可广泛用于多种纯电动车型上，也可用于这些车型的混合动力车型上。

An Integrated Double Rotor Controlled Electric Wheel Structure

The invention discloses an integrated structure of an integrated counter-rotating double-rotor electric wheel, which comprises a counter-rotating double-rotor motor, a planetary deceleration mechanism, a disc brake, a shock absorber, a cooling mechanism, a rim, a tire, etc. It makes full use of the characteristics of rotating speed and torque output of both inner and outer rotors of counter-rotating double rotors. It is used as the power source of hub drive system to design the integrated structure of electric wheels. The integrated structure takes into account the design of vibration absorption, cooling, sealing and braking of the system, so that the hub drive system can work more stably. The structure scheme of the invention can realize three driving modes, enlarge the rotational speed and torque range of the hub drive system, and enable the hub drive system to output under multi-working conditions. At the same time, the integrated structure design improves the utilization ratio of the inner space of the wheel, facilitates the matching use, and can be widely used in a variety of pure electric vehicles, and can also be used in hybrid power of these vehicles. Models.

【技术实现步骤摘要】
一种集成式对转双转子电动轮一体化结构
本专利技术涉及电动汽车领域的动力驱动系统，具体是指一种集成式对转双转子电动轮一体化结构。技术背景随着全球资源的日益消耗和环境污染的加重，混合动力汽车和纯电动汽车以其低污染的特性使其在当前汽车行业领域占据重要地位。轮毂电机驱动车辆将驱动电机、减速机构等高度集成于车轮内，这种结构不仅可以提高传动效率，使得底盘的机械结构简单化，同时，也减少了整车质量，且布置更合理，为实现底盘的智能和电气化提供了可能，轮毂电机驱动车辆诸多方面的技术优势，受到业界的高度重视。而轮毂电机驱动系统的一体化集成设计，作为轮毂电机驱动电动汽车的核心技术，其性能优劣将直接影响各驱动轮的驱动/制动性能和整车的行驶性能，目前轮毂驱动系统所采用的驱动电机一般均为普通单转子电机结构，但受空间与运行环境的限制，使得对轮毂电机转矩/功率密度的要求较高，很难满足车辆运行需求。对转双转子电机是一种具有双机械端口的电机，当对转双转子电机运用于电动汽车作为一个动力源时，其可兼备驱动、差速、制动能量再生等多项功能于一体，且具有重量轻、效率高和功率密度高的优点。本专利技术将充分利用对转双转子电机的优势，将其作为轮毂驱动系统的动力源进行电动轮一体化集成结构的设计，设计过程同时考虑轮毂驱动系统的密封、冷却及制动性能。
技术实现思路
本专利技术基于对转双转子内、外转子均具有转速、转矩输出的特性，将其作为轮毂驱动系统动力源进行电动轮一体化集成结构设计。本专利技术可以实现三种驱动模式，扩大了轮毂驱动系统运行的转速和转矩范围，使轮毂驱动系统能够实现多工况下输出，提高了车辆工作效率和稳定性；同时将整个轮毂电机系统进行一体化设计，使电机的集成度更高，提高了电机内部空间的利用率，同时使电机的装配、拆卸和维修更加方便。同时对电机进行减振、冷却、密封、制动设计，使轮毂驱动系统能够更稳定工作。本专利技术的目的通过以下方案实现：该机构包括轮毂电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构、轮辋和轮胎等。一体化结构包括轮毂电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构等，整个机构集成安装在一根固定轴上，然后安装在电机壳体内，与轮辋装配工作，轮毂电机主要由双转子及电机外壳组成，其中定子充当内转子工作，转子做外转子工作，二者转向相反；行星减速机构包括两级，在其中既充当减速机构进行减速增扭，而且充当动力传递机构进行动力的输入与输出；该对转双转子电机的动力传递分为三种模式，第一种是单独由内转子提供动力，外转子固定然后动力通过行星机构输出；第二种是单独由外转子提供动力，内转子固定动力通过行星机构输出；第三种是内、外转子同时工作，然后由行星机构进行输出。第一种模式下的动力传递情况为：动力来源于内转子，内转子转动带动定子支架转动，定子支架转动带动与其相连的定子齿圈进行转动，定子齿圈转动带动行星轮转动，太阳轮通过键连接固定于固定轴上，然后动力通过行星轮传递给行星架，由行星架输出，将动力传递给二级行星机构的太阳轮，太阳轮将动力传递给行星轮，由于外转子固定，所以与外转子相连的齿圈也固定，动力通过行星轮传递给行星架，行星架通过轮毂连接盘和减震机构与轮辋相连，将动力传递给车轮；第二种模式下的动力传递情况为：动力由外转子提供，外转子转动将动力传递给与其相连的转子齿圈，由于内转子固定，而且一级行星机构的太阳轮固定，所以整个一级机构是固定不工作的，使得二级行星机构的太阳轮是固定的，所以动力通过转子齿圈传递给行星轮，由行星架输出，行星架再将动力传递给轮辋，使车轮旋转；第三种模式下的动力传递情况为：内外转子同时工作，提供动力，动力来源于二级行星机构的太阳轮和齿圈，其中太阳轮的动力来自于内转子通过以及行星机构的输出，齿圈动力直接来源于外转子，然后共同由二级行星机构的行星架输出，将动力传递给车轮。所属制动器为盘式制动，制动器包括三部分，包括对内转子、外转子和车轮的制动，制动盘分别由定子支架的端盖盘状结构、转子支架的端盖盘状结构以及行星架的盘状结构所代替，制动钳分别安装在制动器支架和电机壳体上，减振机构主要由橡胶元件组成，分别安装在轮辋与电机连接处、外转子与齿圈和转子支架配合处、定子支撑架与固定轴和定子内圈之间以及电机壳体与固定轴之间，起到一定的连接、支撑、隔震、限位的作用，冷却机构采用喷射冷却，通过安装在电机外壳上的喷油器直接对定子线圈绕组喷射变压器油来完成对线圈绕组的冷却，同时定子旋转的离心力作用使油液飞溅到电机内部各处，起到冷却整个机构的作用，油液通过电机底部的回油道回到液压装置中。本专利技术的工作原理：轮毂电机分三种工作模式进行运作，分别是内转子单独工作、外转子单独工作以及内外转子同时工作。当内转子单独工作时，控制外转子转动的制动器工作，将外转子刹住，使其固定不旋转，然后内转子将动力通过两级行星机构输出到车轮，使汽车前进；同理，当外转子单独工作时，控制内转子转动的制动器工作，将内转子刹住，使其固定不旋转，外转子将动力通过行星机构输出，将动力传递给车轮，使汽车前进；当内外转子同时工作时，内转子将动力由一级行星机构的行星架输出，传递给二级行星机构的太阳轮，外转子将动力传递给二级行星机构的齿圈，然后两种动力来源同时将动力由行星架输出，将动力传递给车轮。当车轮需要制动时，盘式制动器工作，制动钳将作为制动盘的行星架的盘状机构刹住，从而中断动力输出，使车轮停止转动。电机长时间的工作会产生高温，需要对其进行冷却，冷却机构通过喷油器将变压器油喷向定子线圈绕组，使线圈绕组得到直接冷却，同时由于定子作为内转子旋转，借由定子旋转的离心作用，将油液飞溅到电机内部的各个地方，使整个机构都得到冷却和润滑。在车辆行驶的过程中，难免会有来自路面的着各种激励，它们会通过轮辋传递到电机本身，影响电机的驱动特性和车辆的动力学特性，减振机构由将电机与轮毂以弹性方式相连，减小了非簧载质量的同时，通过减振机构吸收上述传递到电机的激振能量，以减少对轮毂电机的影响，不但可以更好地发挥电机的驱动性能，还可以有效的改善系统的振动特性和车轮的接地性能，提高零件的使用寿命。对现有技术，本专利技术具有以下优点和有益效果：1、充分利用对转双转子内、外转子均具有转速、转矩输出的特性，使其作为轮毂驱动系统的动力源进行一体化集成结构设计，能使轮毂驱动系统的输出转速与转矩范围变大，使电机能够实现多工况下输出，起到一定的变速效果，提高了系统效率和运行稳定性。2、电机的一体化设计使电机的集成度更高，提高了电机内部空间的利用率，减小了电机体积，使整个结构更加紧凑，同时使电机的装配、拆卸和维修更方便。3、减振元件的设计，使电动轮新增加的非簧载质量--轮毂电机、行星机构、制动器等转化为与传统意义上的簧载质量相并联的质量系统，有效地改善了车辆的动力学特性，提高了车辆的平顺性和舒适性；冷却机构的设计使电机能得到直接的冷却，冷却效果更明显；机构中一些零部件采用轻量化设计，如行星架将其设计成扇形，减轻了质量，进而减小了电机的总质量，进一步减小了汽车的簧下质量，提高了汽车行驶的稳定性。附图说明下面结合附图和实施实例对本专利技术做进一步说明。图1是本专利技术集成式对转双转子电动轮一体化结构的结构原理图。图2是本专利技术集成式对转双转子电动轮一体化结构的一体化结构原理图。图3是本专利技术集成式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术公开一种集成式对转双转子电动轮一体化结构，包括轮毂电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构、轮辋和轮胎等。一体化结构(见说明书附图2)包括轮毂电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构等，整个机构集成安装在一根固定轴上，然后安装在电机壳体内，与轮辋装配工作，同时一体化结构的设计使电机的集成度更高，提高了电机内部空间的利用率，减小了电机体积，同时使电机的装配和维修更方便。轮毂电机主要由双转子及电机外壳组成，其中定子充当内转子工作，转子做外转子工作，二者转向相反；行星减速机构(减速机构所用齿轮均为斜齿轮，使减速机构工作更稳定)包括两级，在其中既充当减速机构进行减速增扭，而且充当动力传递机构进行动力的输入与输出；该对转双转子电机的动力传递分为三种模式，第一种是单独由内转子提供动力，外转子固定(外转子的固定是由制动机构来完成的，具体结构见说明书附图1)，然后动力通过行星机构输出；第二种是单独由外转子提供动力，内转子固定(内转子的固定也是由制动机构来完成的，具体结构见说明书附图1)，动力通过行星机构输出；第三种是内、外转子同时工作，然后由行星机构进行输出。第一种模式下的动力传递情况为：动力来源于内转子，内转子通过定子支架和深沟球轴承装配在固定轴上，其中定子支架与定子之间垫橡胶垫片(其作用是减振，减小外来冲击给内部减速机构或电机带来的影响)，然后通过螺栓连接固定，内转子转动带动定子支架转动，定子支架转动带动与其相连的定子齿圈(定子齿圈的具体结构见图5‑3)进行转动，定子齿圈转动带动行星轮转动，太阳轮通过键连接固定于固定轴上，然后动力通过行星轮传递给行星架，由行星架输出，将动力传递给二级行星机构的太阳轮，(在这里将一级行星机构的行星架与二级行星机构的太阳轮做成一体化结构，一方面太阳轮的动力直接由行星架获得，另一方面使整个机构结构更加紧凑，节省了空间)，太阳轮将动力传递给行星轮，由于外转子固定，所以与外转子相连的齿圈也固定(外转子与齿圈的具体装配结构见说明书附图1)，动力通过行星轮传递给行星架(本专利技术将行星架进行拓扑优化设计，减小了电机的非簧载质量，提高了行驶稳定性)，行星架通过轮毂连接盘和减震机构与轮辋相连，将动力传递给车轮；第二种模式下的动力传递情况为：动力由外转子提供，外转子左侧连接转子齿圈，右侧通过转子支架连接，使其在轴上固定旋转，转子齿圈和转子支架与外转子的配合处垫有橡胶垫片(其作用是减振，减小外来冲击给内部减速机构或电机带来的影响)，外转子转动将动力传递给与其相连的转子齿圈，由于内转子固定，而且一级行星机构的太阳轮固定，所以整个一级机构是固定不工作的，使得二级行星机构的太阳轮是固定的，所以动力通过转子齿圈传递给行星轮，由行星架输出，行星架再将动力传递给轮辋，使车轮旋转；第三种模式下的动力传递情况为：内外转子同时工作，提供动力，动力来源于二级行星机构的太阳轮和齿圈，其中太阳轮的动力来自于内转子通过以及行星机构的输出，齿圈动力直接来源于外转子，然后共同由二级行星机构的行星架输出，将动力传递给车轮。在输入一定的转速时，三种工作模式下的转速与转矩输出是不同的，这样使得电机的输出转速与转矩范围变大，使电机能够实现多工况下输出，起到一定的变速效果，使电机的适应性加强，同时也提高了车辆工作的稳定性。所属制动器为盘式制动，制动器包括三部分，包括对内转子、外转子和车轮的制动，制动盘分别由定子支架的端盖盘状结构、转子支架的端盖盘状结构以及行星架的盘状结构所代替，制动钳分别安装在制动器支架和电机壳体上，将制动器进行这样的设计，减少了零部件的数量，使机构简单化，提高了空间利用率。减振机构主要由橡胶元件组成，分别安装在轮辋与电机连接处、外转子与齿圈和转子支架配合处、定子支撑架与固定轴和定子内圈之间以及电机壳体与固定轴之间，起到一定的连接、支撑、隔震、限位的作用的同时减小了汽车的非簧载质量，减小了复杂路况带给轮毂电机的冲击，改善了电动轮驱动系统的动力学特性，提高了车辆行驶的稳定性，也延长了零部件的使用寿命。冷却机构采用喷射冷却，通过安装在电机外壳上的喷油器直接对定子线圈绕组喷射变压器油来完成对线圈绕组的冷却，同时定子旋转的离心力作用使油液飞溅到电机内部各处，起到冷却整个机构的作用，油液通过电机底部的回油道回到液压装置中。...

【技术特征摘要】
1.本发明公开一种集成式对转双转子电动轮一体化结构，包括轮毂电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构、轮辋和轮胎等。一体化结构(见说明书附图2)包括轮毂电机、行星减速机构、盘式制动器、减震机构、冷却机构等，整个机构集成安装在一根固定轴上，然后安装在电机壳体内，与轮辋装配工作，同时一体化结构的设计使电机的集成度更高，提高了电机内部空间的利用率，减小了电机体积，同时使电机的装配和维修更方便。轮毂电机主要由双转子及电机外壳组成，其中定子充当内转子工作，转子做外转子工作，二者转向相反；行星减速机构(减速机构所用齿轮均为斜齿轮，使减速机构工作更稳定)包括两级，在其中既充当减速机构进行减速增扭，而且充当动力传递机构进行动力的输入与输出；该对转双转子电机的动力传递分为三种模式，第一种是单独由内转子提供动力，外转子固定(外转子的固定是由制动机构来完成的，具体结构见说明书附图1)，然后动力通过行星机构输出；第二种是单独由外转子提供动力，内转子固定(内转子的固定也是由制动机构来完成的，具体结构见说明书附图1)，动力通过行星机构输出；第三种是内、外转子同时工作，然后由行星机构进行输出。第一种模式下的动力传递情况为：动力来源于内转子，内转子通过定子支架和深沟球轴承装配在固定轴上，其中定子支架与定子之间垫橡胶垫片(其作用是减振，减小外来冲击给内部减速机构或电机带来的影响)，然后通过螺栓连接固定，内转子转动带动定子支架转动，定子支架转动带动与其相连的定子齿圈(定子齿圈的具体结构见图5-3)进行转动，定子齿圈转动带动行星轮转动，太阳轮通过键连接固定于固定轴上，然后动力通过行星轮传递给行星架，由行星架输出，将动力传递给二级行星机构的太阳轮，(在这里将一级行星机构的行星架与二级行星机构的太阳轮做成一体化结构，一方面太阳轮的动力直接由行星架获得，另一方面使整个机构结构更加紧凑，节省了空间)，太阳轮将动力传递给行星轮，由于外转子固定，所以与外转子相连的齿圈也固定(外转子与齿圈的具体装配结构见说明书附图1)，动力通过行星轮传递给行星架(本发明将行星架进行拓扑优化设计，减小了电机的非簧载质量，提高了行驶稳定性)，行星架通过轮毂连接盘和减震机构与轮辋相连，将动力传递给车轮；第二种模式下的动力传递情况为：动力由外转子提供，外转子左侧连接转子齿圈，右侧通过转子支架连接，使其在轴上固定旋转，转子齿圈和转子支架与外转子的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭迪，葛光成，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37