一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103730980 A (43)申请公布日 2014.04.16 CN 103730980 A (21)申请号 201310626951.5 (22)申请日 2013.12.01 H02K 7/10(2006.01) H02K 7/116(2006.01) B60K 7/00(2006.01) (71)申请人 江麓机电集团有限公司 地址 411100 湖南省湘潭市雨湖区解放北路 1 号江麓机电集团有限公司 (72)发明人 谢雷 李胜军 付志良 朱刚 李志勇 (74)专利代理机构 湘潭市雨湖区创汇知识产权 代理事务所 43207 代理人 梁钜喜 (54) 发明名称 一种。

2、基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机 (57) 摘要 一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 它包括设有中间隔体的机座及机座前、 后腔体， 机 座隔体中心配装传动主轴， 于机座后腔体内的主 轴上设置转子、 磁钢、 挡板、 霍尔元件、 定子及后端 盖， 在机座隔体前腔体内的主轴上设置行星装置， 该行星装置的输出端设置传动法兰盘， 其径向设 置密封盖及前端盖的技术方案 ； 它解决了现有运 输、 工程和执行特殊任务车辆所使用的轮毂驱动 系统， 因其驱动电机与减速器为单独安装的多机 连接方式， 从而带来了结构庞杂、 安装空间小、 功 率损耗大， 传动效率低， 运行环境适应性差， 故障 率高等缺陷 ； 它适。

3、合作现有运输车辆、 工程车辆、 矿山车辆的轮毂驱动系统， 特别适合作现有执行 特殊任务车辆的轮毂驱动系统。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103730980 A CN 103730980 A 1/1 页 2 1. 一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于它包括一设有中间隔体 （2） 的机座 （1） ， 机座 （1） 隔体 （2） 前部设前腔体 （3） ， 机座 （1） 隔体 （2） 后部设后腔体 （4） ， 机座 （1。

4、） 隔体 （2） 中心配装传动主轴 （5） ， 在机座 （1） 隔体 （2） 后腔体 （4） 内的主轴 （5） 上设置 转子 （41） 、 磁钢 （42） 、 挡板 （43） 、 霍尔元件 （44） 、 定子 （45） 及后端盖 （46） ， 在机座 （1） 隔体 （2） 前腔体 （3） 内的主轴 （5） 上设置行星装置 （6） ， 该行星装置 （6） 的输出端设置传动法兰 盘 （7） ， 其径向设置密封盖 （31） 及前端盖 （32） 。 2. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 行星装置 （6） 由太阳轮 （61） 、 行星轮 （62） 、 行星。

5、架 （63） 、 内齿圈 （64） 组成。 3. 根据权利要求 2 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 行星架 （63） 的输出端设置连接螺纹 （631） 及锁紧螺母 （632） 。 4. 根据权利要求 2 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 太阳轮 （61） 设置于传动主轴 （5） 前端的径向上。 5. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 前端盖 （32） 上设有油孔 （33） 及堵油塞 （34） 。 6. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 隔体 （2。

6、） 中心设置中空和数个支撑平台 （21） 。 7. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 霍尔元件 （44） 设为 3 个， 它分别与 3 对磁极对应， 且与转子 （41） 同轴设置。 8. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 霍尔元件 （44） 的布设是 ： 从 N 极依次按间隔 12 18顺序排布。 9. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于所述 机座 （1） 设有散热筋 （11） 。 10. 根据权利要求 1 所述的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其特征在于。

7、所 述机座 （1） 为钛合金材料制造。 权 利 要 求 书 CN 103730980 A 2 1/5 页 3 一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机 技术领域 0001 本发明涉及一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机。 背景技术 0002 现有运输车辆、 工程车辆、 具有执行特殊任务车辆等使用的轮毂驱动系统主要包 括驱动电机、 减速器等， 特别是要求车辆运行时有较大力矩时， 减速器与驱动电机的传动连 接结构就成为轮毂驱动系统的重要特征 ； 当上述车辆要求获取大扭矩工况运行时， 其连接 方式必然是由驱动电机通过减速器的降速传动比实现 ； 而驱动电机与减速器的制造厂商， 均按传统生产方式提供其单一产。

8、品， 并无改进传动连接结构方面的考虑， 故该类驱动电机 和减速器与车辆轮毂的配套使用中存在的缺陷有 ： 结构复杂， 与其连接安装的空间较大， 影响了执行特殊任务车辆及特殊空间的结构布局 ； 庞大复杂的减速器既占空间又消耗较 多功率 ； 多级机械连接， 输出功率损耗较大 ； 多级机械传动， 传动效率较低， 运行工况 复杂， 扭矩小 ； 适应恶劣环境的运行性能差 ； 运行安全性低 ； 故障、 维护频率高 ； 限 制了产品的应用范围。 发明内容 0003 针对上述情况， 本发明的目的在于提供一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电 机， 它既不改变现有车辆轮毂驱动系统连接安装结构， 又能实现大力矩运行工况。

9、， 且结构简 单、 紧凑， 输出效率高， 可全天候运行于野外等恶劣环境， 运行安全， 应用范围大， 易于普及 推广。 0004 为了实现上述目的， 一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 它包括一设有中 间隔体的机座， 机座隔体前部设前腔体， 机座隔体后部设后腔体， 机座隔体中心配装传动主 轴， 在机座隔体后腔体内的主轴上设置转子、 磁钢、 挡板、 霍尔元件、 定子及后端盖， 在机座 隔体前腔体内的主轴上设置行星装置， 该行星装置的输出端设置传动法兰盘， 其径向设置 密封盖及前端盖。 0005 为了实现结构、 效果优化， 其进一步的措施是 ： 0006 所述行星装置由太阳轮、 行星轮、 行星架。

10、、 内齿圈组成。 0007 所述行星架的输出端设置连接螺纹及锁紧螺母。 0008 所述太阳轮设置于传动主轴前端的径向上。 0009 所述前端盖上设有油孔及堵油塞。 0010 所述隔体中心设置中空和数个支撑平台。 0011 所述霍尔元件设为 3 个， 它分别与 3 对磁极对应， 且与转子同轴设置。 0012 所述霍尔元件的布设是 ： 从 N 极依次按间隔 12 18顺序排布。 0013 所述机座设有散热筋。 0014 所述机座为钛合金材料制造。 0015 本发明一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 它包括设有中间隔体的机座及 说 明 书 CN 103730980 A 3 2/5 页 4 机座前。

11、、 后腔体， 机座隔体中心配装传动主轴， 于机座后腔体内的主轴上设置转子、 磁钢、 挡 板、 霍尔元件、 定子及后端盖， 在机座隔体前腔体内的主轴上设置行星装置， 该行星装置的 输出端设置传动法兰盘， 其径向设置密封盖及前端盖的技术方案 ； 它解决了现有运输、 工程 和执行特殊任务车辆所使用的轮毂驱动系统， 因其驱动电机与减速器为单独安装的多机连 接方式， 从而带来了结构庞杂、 安装空间小、 功率损耗大， 传动效率低， 运行环境适应性差， 故障率高等缺陷。 0016 本发明相比现有技术所产生的有益效果 ： 0017 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动。

12、输出电机方案， 它解决了执行特殊任务车辆及特殊空间的结构布局难题 ； 0018 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于充分利用了电机传动主轴的输出端， 并在此输出端上设置行星 装置的太阳轮代替减速器， 解决了一体两机结构及布局紧凑的难题 ； 0019 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于充分利用了电机传动主轴的输出端， 并在此输出端上设置行星 装置的太阳轮代替减速器， 解决了多次多级传导和输出效率损失的难题， 太阳轮与传动主 轴同轴的直接输出， 使得整机的输出效率上升到 9。

13、0% 以上 ； 0020 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于充分利用了电机传动主轴的输入端， 并在此输入端上设置三对 与霍尔传感换向控制元件对应的磁极， 解决了一体两机结构下仍能高效率输出的难题 ； 0021 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于充分利用了电机传动主轴的输入端， 并在此输入端上设置三对 与磁极对应的霍尔传感换向控制元件， 并按间隔 12 18顺序同轴排布， 解决了一体两 机结构下的电机各相绕组能否按一定顺序可靠运行的工况问题， 取得了意想不到的技术效 果。

14、 ； 0022 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于充分利用了机座中间隔体及中空法兰盘式隔体设置， 大大减小 了一体机的外形尺寸， 满足在特殊空间下的使用 ； 0023 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于充分利用了机座中间隔体及中空法兰盘式隔体设置， 便于实现 机座前、 后腔体之间的油封间隔密封结构， 减少了机械连接， 减少了连接缝隙， 提高了整机 密封性能和恶劣运行环境的适应性， 实现了全天候运行工作模式 ； 0024 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电。

15、机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 克服了减速器和电机单一连接结构容易错位， 造成不同轴的缺陷， 提 高了抗振动冲击， 拓宽了车辆运行的野外环境 ； 0025 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 由于电机转子采取铆接方法制造， 转子冲片铆接成转子体， 相比叠压 方法制造的转子， 提高了强度， 工艺流程简单， 减少了扣片， 加大了内部空间， 有利于电机内 部散热 ； 0026 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 说 明 书 CN 103730980 A 4 3/5 页 5 式传动输出电机方案，。

16、 由于采用高精度电机定、 转子设计与制造， 热负荷能控制在最低范 围， 有效降低了电机的发热量 ： 0027 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 在机座两边增设数个散热筋， 加快了一体机热量的传导 ； 0028 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一体 式传动输出电机方案， 机座采用钛合金材料制造和空气自然冷却设计， 有利于减小一体机 体积和加快热传导效果 ； 0029 （） 本发明采用于机座中间隔体的传动主轴上配装电机元件和行星装置的一 体式传动输出电机方案， 它既保留了现有车辆轮毂驱动系统的连接安装结构。

17、， 又实现了大 力矩运行工况， 且结构简单、 紧凑， 输出效率高， 可全天候运行于野外等恶劣环境， 运行安 全， 应用范围大， 易于普及推广。 0030 本发明适合作现有运输车辆、 工程车辆、 矿山车辆的轮毂驱动系统， 特别适合作现 有执行特殊任务车辆的轮毂驱动系统。 0031 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。 附图说明 0032 图 1 为本发明一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机主视图。 0033 图 2 为图 1 中本发明的剖视图。 0034 图 3 为图 2 中本发明法兰盘的剖视图。 0035 图 4 为图 2 中本发明设有中间隔体和前、 后腔体的机座剖视图。 0036 。

18、图 5 为图 2 中显示本发明传动主轴与传动主轴轴伸端太阳轮的结构关系的主视 图。 0037 图 6 为图 2 中显示本发明输出部件及相互结构连接关系的轴向左侧视图。 0038 图中 ： 1、 机座， 11、 散热筋， 2、 隔体， 21、 支撑平台， 3、 前腔体， 31、 密封盖， 32、 前端 盖， 33、 油孔， 34、 堵油塞， 4、 后腔体， 41、 转子， 42、 磁钢， 43、 挡板， 44、 霍尔元件， 45、 定子， 46、 后端盖， 5、 主轴， 6、 行星装置， 61、 太阳轮， 62、 行星轮， 63、 行星架， 631、 连接螺纹， 632、 锁紧 螺母， 64、 。

19、内齿圈， 7、 法兰盘。 具体实施方式 0039 由附图所示， 本发明的工作与原理。 0040 本发明一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 它包括一设有中间隔体 2 的机 座 1 及机座前、 后腔体， 机座隔体 2 中心配装传动主轴 5， 于机座后腔体 4 内的主轴 5 上设 置转子 41、 磁钢 42、 挡板 43、 霍尔元件 44、 定子 45 及后端盖 46， 在机座前腔体 3 内的主轴 5 上设置行星装置 6， 该行星装置 6 的输出端设置传动法兰盘 7， 其径向设置密封盖 31 及前 端盖 32 的轮毂驱动系统 ； 本发明实质上是将驱动电机的内容和减速器的内容经中间隔体 2、 传动。

20、主轴 5 分装于机座前腔体 3 和机座后腔体 4 内的集成体， 它集电机传动输出与行星 传动再输出的二级传动， 变为传动与减速传动连续的一级一体式传动输出， 实现直接与车 辆轮毂连接的驱动电机。 首先， 选取普通永磁直流无刷电机外接减速器的驱动、 减速结构进 行改进设计， 将电机与减速器整合为一体， 减速器采用行星齿轮结构， 电机的轴伸端设计成 说 明 书 CN 103730980 A 5 4/5 页 6 齿轮， 直接插入行星减速器代替太阳轮驱动行星架， 将电机机座改进成一个整体机座内腔 的前、 后两个分隔内腔， 前面的内腔配装行星装置， 后面的内腔配装定、 转子等电机元器件， 机座的内部中间。

21、设计成中空的法兰隔体， 达到分隔行星装置和电机元器件的各自的独立润 滑、 密封结构， 同时， 中间隔体又加强了对行星装置结构强度的支撑， 经采用如此周密的技 术措施后， 使得该结构的外部轮廓尺寸大大减小， 极大地满足了特殊空间环境条件下的使 用， 实现了小空间安装的目标， 节省连接、 安装减速器的空间， 给车辆轮毂驱动系统的连接 结构改造或车辆新设计布局的推广带来了新的应用前景， 取得了预想不到的技术效果 ； 二， 本发明的一体式结构， 机座选用钛合金材料制造， 弥补了因机座壁厚层减少所造成的强度 影响， 它既减小了外形尺寸， 也减轻了一体机的重量， 将减速、 驱动合二为一， 它满足了运 输、。

22、 工程、 矿山和执行特殊任务等车辆轮毂所需的大扭矩 ； 三、 电机轴伸端直接作为太阳轮 输出传动， 使太阳轮与传动主轴成为既是输入传动又是输出传动的载体， 大大提高了整机 的可靠性和输出效率， 而普通永磁直流无刷电机带减速器输出的结构是电机轴伸端与减速 器输入端花键连接， 再由输入端驱动减速器的输出齿轮， 因该类结构存在多次连接与重复 传动， 降低了输出效率， 最后从减速器输出时效率已经不到 70% 了， 而由电机轴直接代替太 阳轮， 减少了机械连接和机械传动所需的功率损失， 传动效率大大提升， 从而使得整机的输 出效率能达到 90% 以上 ； 四、 为了保证在紧凑型结构布局下轮毂驱动系统还能。

23、有高效率的 输出， 对现有采用霍尔传感器控制的永磁直流无刷电机多数用1对或2对磁极的技术措施， 改为本发明的 3 对磁极和对应的 3 个霍尔元件传感器， 达到与电机转子同轴和实施正常控 制电机换向， 而且磁极以 N 极开始依次间隔 12 18排布， 控制电路对位置信号进行逻 辑变换后产生控制信号， 控制信号经驱动电路隔离放大后控制逆变器的功率开关管， 使电 机的各相绕组按一定的顺序工作 ； 五、 采用机座加隔体的一体式装配， 提高了整机的密封 性， 行星装置与电机传动输出之间用油封于隔体处间隔密封， 整体结构减少了机械连接和 连接缝隙， 提高了密封性， 可以使整机在相对恶劣的环境下能实施正常的。

24、运行工况 ； 六、 一 体机结构中的太阳轮与传动主轴共轴， 克服了普通永磁直流无刷电机带减速器输出结构因 其机械连接太多， 在振动和冲击要求较高的情况下， 减速器和电机容易错位， 造成不同轴的 缺陷， 提高了本发明行星装置与电机传动元器件的同轴性能和抗振动冲击性能， 拓宽了车 辆运行的野外环境， 扩展车辆的范围 ； 七、 加强了一体机结构的散热 ： 首先， 电机转子采取 铆接， 将转子冲片铆接成转子体， 相比较叠压的转子， 提高了强度， 工艺流程简单， 减少了扣 片， 加大了内部空间， 有利于电机内部散热 ； 其二， 利用空气自然冷却， 也有利于减小体积， 电机设计时反复计算定转子参数， 对绕。

25、线、 定子槽型等进行设计方案筛选， 将热负荷控制在 最低范围， 限制了电机的发热量 ； 其三， 机座两边设计 4 个散热筋， 经钛合金材质的机座和 自然空气的快速移动， 能迅速带走一体机的热量， 散热效果显著。 0041 结合附图， 一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 它包括一设有中间隔体 2 的机座 1， 为了加强散热效果， 机座 1 选用钛合金材料制造， 机座 1 两侧设置 4 条散热筋 11 ； 为了使隔体 2 除发挥其分隔、 安装、 支撑等多种作用外， 还能提高传动主轴 5 于隔体 2 的安 装精度， 所以， 隔体2中心设置中空和4个支撑平台21 ； 为了使两机合为一机， 于机座隔。

26、体2 前部设前腔体 3， 机座隔体 2 后部设后腔体 4， 机座隔体 2 中心配装传动主轴 5， 在机座隔体 2 后腔体 4 内的主轴 5 上设置铆接式转子 41 体、 磁钢 42、 挡板 43， 以及既与转子 41 同轴又 与 3 对磁极对应且其布设是从 N 极依次按间隔 12 18顺序排布的 3 个霍尔元件 44， 说 明 书 CN 103730980 A 6 5/5 页 7 定子 45， 后端盖 46， 在机座隔体前腔体 3 内的主轴 5 上设置由太阳轮 61、 行星轮 62、 行星架 63、 内齿圈 64 组成的行星装置 6， 为了解决传统轮毂驱动系统的传动效率和结构一体化的 问题， 。

27、太阳轮 61 设置于传动主轴 5 前端的径向上， 使太阳轮 61 与传动主轴 5 成为既是输入 传动又是输出传动的载体， 行星架 63 的输出端， 特别配置了用于连接输出传动的法兰盘 7 的连接螺纹 631 及锁紧螺母 632， 在机座前腔体 3 的端面设置前端盖 32， 在前端盖 32 与法 兰盘 7 的径向设置密封盖 31， 密封盖 31 上设有油孔 33 和堵油塞 34。 0042 参照附图， 本发明的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机的输出连接方式 有 ： 由输出传动的兰盘 7 及备用的法兰连接螺栓直接与车辆轮毂连接 ； 或由行星架 63 输出 端的连接螺纹 631 及配套的锁紧螺母。

28、 632 处经连接件与车辆轮毂连接 ； 连接方式的选择应 视具体安装条件而定。 0043 综合附图， 本发明的一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电机， 其传动输出工况 是 ： 电机启动， 使电机的传动主轴 5 及其太阳轮 61 转动， 带动与内齿圈 64 啮合的行星轮 62 自转， 从而带动行星架 63 输出端的转动及输出端连接件的转动， 进而实现车辆轮毂的减速 直接驱动。 说 明 书 CN 103730980 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103730980 A 8 2/2 页 9 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103730980 A 9 。