专利名称：Aft变矩轮毂电机的制作方法
技术领域：
本发明创造涉及一种轮毂电机，特别是一种可根据速度变化自动改变输出扭矩的AFT变矩轮毂电机。
背景技术：
电动车由于节能环保、操作简单、使用方便、运行成本低，深受广大消费者的喜欢，同时也得到了各级政府的高度重视，电动车进入快速发展通道，轮毂电机出现了供不应求的局面。目前电动车上使用的轮毂电机包括直流电机、轮毂、左右轮毂盖、左右半轴、减速装置，直流电机和减速装置设置在轮毂内，左右轮毂盖对应固定在轮毂的两侧，所述的减速装置包括固定在直流电机转轴上的中心齿轮、星形分布的行星齿轮、设置在右轮毂盖上的齿圈，行星齿轮可转动地设置在固定轴上，固定轴固定在直流电机的电机盖与右半轴之间，行星齿轮内侧与中心齿轮啮合，其外侧与齿圈啮合，右半轴可转动地设置在右轮毂盖上，左半轴可转动地设置在左轮毂盖上并与直流电机的电机壳固定连接。工作时，电机转轴通过中心齿轮带动行星齿轮，行星齿轮再带动齿圈旋转，齿圈带动轮毂转动，从而实现电动车骑行的目的。这种模式结构简单、控制方便，但在实际使用过程中，电动车对不同的路况其要求是不同的；当正常行驶时，要求轮毂电机转速快、输出扭矩小；当启动、爬坡或大负载时，要求轮毂电机转速慢、输出扭矩大；其存在的不足之处是一是由于电机按正常运行条件设计，在电机功率不变的条件下无法改变输出扭矩，因此，在启动、爬坡和大负载时常常使电机处于非正常状态下运转，迫使电机在低效率区工作，导致电机堵转、发热，甚至停止转动，造成电机、蓄电池、控制器等重要部件受到冲击，缩短寿命；二是爬坡能力和过载能力差、适应范围小、运行效率低、续行里程短。为此，许多生产厂家和有识之士都进行了卓有成效地开发和研究，但至今尚未有合理的产品面世。
发明内容为了克服现有轮毂电机存在的上述弊病，本发明创造的目的是提供一种结构简单合理、传动扭矩大、爬坡能力和过载能力好、运行效率高、能根据速度自动改变输出扭矩的AFT变矩轮毂电机，其中A代表自动档，F代表工作方式和结构，T代表传动装置。本发明创造解决上述技术问题所采用的技术方案，它包括轮毂电机壳体、电机轴、电机壳体、自动离合器、转子磁钢、定子线圈、定子铁芯、单向器座、低速单向器、低速中心齿轮、高速中心齿轮，轮毂电机壳体可转动地设置在电机轴上，电机壳体与电机轴固定连接，所述的高速中心齿轮、自动离合器和低速中心齿轮依次可转动地安装在电机轴上，转子磁钢均布在自动离合器的圆周壳体上，定子铁芯固定在与转子磁钢相对应的电机壳体上，定子线圈镶嵌在定子铁芯上，单向器座固定在自动离合器上并通过低速单向器与低速中心齿轮连接，自动离合器的内套环与高速中心齿轮啮合，电机壳体的两侧对应设有低速传动机构和高速传动机构，低速中心齿轮带动低速传动机构转动，高速中心齿轮带动高速传动机构转动。所述自动离合器包括离合器壳体、主动盘、离心飞块、外摩擦片、内摩擦片、碗型弹垫、盖板、外套环、内套环，离合器壳体与主动盘固定后可转动地设置在电机轴上，内套环可转动地设置在主动盘上，外套环可转动地套设在内套环上，在内套环的外端设有顶压在外套环端面的波形弹垫，若干片外摩擦片可滑动地设置在离合器壳体的滑槽上，相邻外摩擦片之间设有复位弹簧，离心飞块铰接在主动盘上并与内侧的外摩擦片配合，若干片内摩擦片可滑动地设置在外套环的滑槽上，内摩擦片与外摩擦片交叉设置，在外侧的外摩擦片与盖板之间设有碗型弹垫。所述的内套环上设有螺旋锥形齿块，外套环上设有与螺旋锥形齿块相配合的螺旋齿槽。所述的低速传动机构包括低速行星架、低速行星齿轮、低速齿圈，低速行星架与电机轴固定连接，低速行星架通过低速齿轮轴与电机壳体固定连接，低速行星齿轮可转动地设置在低速齿轮轴上，低速齿圈固定在轮毂电机壳体内，低速行星齿轮内侧与低速中心齿轮啮合，外侧与低速齿圈啮合。所述的高速传动机构包括高速行星架、高速行星齿轮、高速齿圈、高速单向器，高速行星架可转动地设置在电机轴上并通过高速单向器与轮毂电机壳体连接，高速行星齿轮通过高速齿轮轴可转动地设置在高速行星架上，高速齿圈固定在电机壳体上，高速行星齿轮内侧与高速中心齿轮啮合，外侧与高速齿圈啮合。所述的外套环上设有润滑油槽。所述的轮毂电机壳体两端对应设有与电机轴密封配合的密封圈。采用上述结构后本发明创造与现有技术比较有如下优点和效果—是将自动离合器与电机组合成一体，自动离合器作为电机的转子，转子磁钢均布在自动离合器的圆周壳体上，电机工作后自动离合器就自动工作，在行驶过程中根据速度的变化自动控制自动离合器离合，实现低速和高速的自动转换，输出不同的速度及扭矩，使电动车在不同路况都能稳定工作，有效提高爬坡能力、过载能力和续行里程。二是高低速传动机构采用中心齿轮带动行星齿轮，行星齿轮通过齿圈带动轮毂转动，结构简单紧凑、体积小，传动扭矩大。
图1为本发明创造的结构示意图。图2为本发明创造自动离合器的结构示意图。图3为本发明创造外套环的结构示意图。图4为图3的A-A剖面示意图。图5为本发明创造内套环的结构示意图。图6为图5的P向局部示意图。其中I轮毂电机壳体，2高速齿圈，3高速行星齿轮，4高速齿轮轴，5高速行星架，6高速中心齿轮，7高速单向器，8密封圈，9电机轴，10内套环，11波形弹垫，12外套环，13盖板，14碗型弹垫，15内摩擦片，16外摩擦片，17复位弹簧，18电机壳体，19定子线圈，20离合器壳体，21磁性隔离套，22转子磁钢，23定子铁芯，24离心飞块，25主动盘，26单向器座，27低速单向器，28低速齿圈，29低速行星齿轮，30低速齿轮轴，31低速行星架，32低速中心齿轮，33螺旋齿槽，34润滑油槽，35螺旋锥形齿块。
具体实施方式
图1至图6所示，为本发明创造AFT变矩轮毂电机的具体实施方案，它包括轮毂电机壳体1、电机轴9、电机壳体18、自动离合器、转子磁钢22、定子线圈19、定子铁芯23、单向器座26、低速单向器27、低速中心齿轮32、高速中心齿轮6，轮毂电机壳体I通过轴承可转动地设置在电机轴9上，电机壳体18通过低速齿轮轴30及低速行星架31与电机轴9固定连接，所述的高速中心齿轮6可转动地安装在电机轴9上，自动离合器和低速中心齿轮32通过轴承依次可转动地安装在电机轴9上，转子磁钢22通过磁性隔离套21均布在自动离合器的圆周壳体上，定子铁芯23固定在与转子磁钢22相对应的电机壳体18上，定子线圈19镶嵌在定子铁芯23上，单向器座26固定在自动离合器上并通过低速单向器27与低速中心齿轮32连接，自动离合器的内套环10与高速中心齿轮6啮合，电机壳体18的两侧对应设有低速传动机构和高速传动机构，低速中心齿轮32带动低速传动机构转动，高速中心齿轮6带动高速传动机构转动。所述的轮毂电机壳体I两端对应设有与电机轴9密封配合的密封圈8。所述自动离合器包括离合器壳体20、主动盘25、离心飞块24、外摩擦片16、内摩擦片15、碗型弹垫14、盖板13、外套环12、内套环10，离合器壳体20与主动盘25固定后通过轴承可转动地设置在电机轴9上，内套环10可转动地设置在主动盘25上，外套环12可转动地套设在内套环10上，在内套环10的外端设有顶压在外套环12端面的波形弹垫11，所述的内套环10上设有螺旋锥形齿块35，外套环12上设有与螺旋锥形齿块35相配合的螺旋齿槽33。所述的外套环12上设有润滑油槽34。若干片外摩擦片16可滑动地设置在离合器壳体20的滑槽上，相邻外摩擦片16之间设有复位弹簧17，离心飞块24铰接在主动盘25上并与内侧的外摩擦片16配合，若干片内摩擦片15可滑动地设置在外套环12的滑槽上，内摩擦片15与外摩擦片16交叉设置，在外侧的外摩擦片16与盖板13之间设有碗型弹垫14。所述的低速传动机构包括低速行星架31、低速行星齿轮29、低速齿圈28，低速行星架31与电机轴9固定连接，低速齿轮轴30固定连接在低速行星架31与电机壳体18之间，低速行星齿轮29通过轴承可转动地设置在低速齿轮轴30上，低速齿圈28固定在轮毂电机壳体I内，低速行星齿轮29内侧与低速中心齿轮32啮合，外侧与低速齿圈28啮合。所述的高速传动机构包括高速行星架5、高速行星齿轮3、高速齿圈2、高速单向器7,高速行星架5通过轴承可转动地设置在电机轴9上并通过高速单向器7与轮毂电机壳体I连接，高速行星齿轮3通过轴承及高速齿轮轴4可转动地设置在高速行星架5上，高速齿圈2固定在电机壳体I上，高速行星齿轮3内侧与高速中心齿轮6啮合，外侧与高速齿圈2
口四合。下面对本发明创造AFT变矩轮毂电机的工作作进一步描述，其中A代表自动档，F代表工作方式和结构，T代表传动装置，在启动、爬坡或大负载低速运行时，自动离合器的离心飞块24由于转速低,推动外摩擦片16的力量小,未能达到内外摩擦片15、16结合，内外套环10、12以及高速中心齿轮6不转动，离合器壳体20经固定在单向器座26上的低速单向器27作用下带动低速中心齿轮32运转，低速中心齿轮32通过低速行星齿轮29带动低速齿圈28旋转，低速齿圈28带动轮毂电机壳体I旋转工作，轮毂电机从而实现低转速、大扭矩输出工作模式，此时，高速传动机构在高速单向器7作用下与轮毂电机壳体I分离，高速传动机构不跟随转动。当速度超过控制器的设定值时，控制器发出轮毂电机停止运转指令，使轮毂电机立即停止运转，控制器再迅速发出反向运转指令，使轮毂电机反向高速旋转，自动离合器的离心飞块24由于转速高、推力大，从而推动外摩擦片16与内摩擦片15结合，直到碗型弹垫14变形、顶平、压紧，使内外磨擦片15、16紧密结合，内摩擦片15带动外套环12旋转，为了保证内外摩擦片15、16不打滑，内套环10上设有旋转斜度β最好为25-30°的螺旋锥形齿块35，外套环12内设有与螺旋锥形齿块35相配合的螺旋齿槽33，当外套环12带动内套环10转动时，在β最好为25-30°的螺旋锥形齿块35与相对应的螺旋齿槽33作用下，外套环12向内推动并由外套环12上的卡簧将波形弹垫11顶平，使盖板13与内外摩擦片15、16压得更紧，最后由内套环10带动高速中心齿轮6转动，高速中心齿轮6带动高速行星齿轮3旋转，由于高速齿圈2固定在电机壳体18上不动，高速行星齿轮3通过高速齿轮轴4带动高速行星架5旋转，高速行星架5在高速单向器7的作用下带动轮毂电机壳体I旋转工作，轮毂电机从而实现高转速、小扭矩输出工作模式，此时，低速传动机构及低速中心齿轮32随着轮毂电机壳体I转动，低速中心齿轮32在低速单向器27作用下与单向器座26超越分离。
当负载加重或爬坡时，速度随之下降，当轮毂电机速度下降到控制器的设定值时，控制器发出轮毂电机停止运转指令，轮毂电机立即停止运转，控制器再迅速发出低速运转指令，轮毂电机又回到低转速、大扭矩输出工作模式。
权利要求1.一种AFT变矩轮毂电机，包括轮毂电机壳体(I)、电机轴(9)、电机壳体(18)、自动离合器、转子磁钢(22)、定子线圈(19)、定子铁芯(23)、单向器座(26)、低速单向器(27)、低速中心齿轮(32)、高速中心齿轮￠)，轮毂电机壳体(I)可转动地设置在电机轴(9)上，电机壳体(18)与电机轴(9)固定连接，其特征是所述的高速中心齿轮￠)、自动离合器和低速中心齿轮(32)依次可转动地安装在电机轴(9)上，转子磁钢(22)均布在自动离合器的圆周壳体上，定子铁芯(23)固定在与转子磁钢(22)相对应的电机壳体(18)上，定子线圈(19)镶嵌在定子铁芯(23)上，单向器座(26)固定在自动离合器上并通过低速单向器(27)与低速中心齿轮(32)连接，自动离合器的内套环(10)与高速中心齿轮(6)啮合，电机壳体(18)的两侧对应设有低速传动机构和高速传动机构，低速中心齿轮(32)带动低速传动机构转动，高速中心齿轮(6)带动高速传动机构转动。
2.根据权利要求1所述的AFT变矩轮毂电机，其特征是所述自动离合器包括离合器壳体(20)、主动盘(25)、离心飞块(24)、外摩擦片(16)、内摩擦片(15)、碗型弹垫(14)、盖板(13)、外套环(12)、内套环(10)，离合器壳体(20)与主动盘(25)固定后可转动地设置在电机轴(9)上，内套环(10)可转动地设置在主动盘(25)上，外套环(12)可转动地套设在内套环(10)上，在内套环(10)的外端设有顶压在外套环(12)端面的波形弹垫(11)，若干片外摩擦片(16)可滑动地设置在离合器壳体(20)的滑槽上，相邻外摩擦片(16)之间设有复位弹簧(17)，离心飞块(24)铰接在主动盘(25)上并与内侧的外摩擦片(16)配合，若干片内摩擦片(15)可滑动地设置在外套环(12)的滑槽上，内摩擦片(15)与外摩擦片(16)交叉设置，在外侧的外摩擦片(16)与盖板(13)之间设有碗型弹垫(14)。
3.根据权利要求2所述的AFT变矩轮毂电机，其特征是所述的内套环(10)上设有螺旋锥形齿块(35)，外套环(12)上设有与螺旋锥形齿块(35)相配合的螺旋齿槽(33)。
4.根据权利要求1或2或3所述的AFT变矩轮毂电机，其特征是所述的低速传动机构包括低速行星架(31)、低速行星齿轮(29)、低速齿圈(28)，低速行星架(31)与电机轴(9)固定连接，低速行星架(31)通过低速齿轮轴(30)与电机壳体(18)固定连接，低速行星齿轮(29)可转动地设置在低速齿轮轴(30)上，低速齿圈(28)固定在轮毂电机壳体(I)内，低速行星齿轮(29)内侧与低速中心齿轮(32)啮合，外侧与低速齿圈(28)啮合。
5.根据权利要求4所述的AFT变矩轮毂电机，其特征是所述的高速传动机构包括高速行星架(5)、高速行星齿轮(3)、高速齿圈(2)、高速单向器(7)，高速行星架(5)可转动地设置在电机轴(9)上并通过高速单向器(7)与轮毂电机壳体(I)连接，高速行星齿轮(3)通过高速齿轮轴(4)可转动地设置在高速行星架(5)上，高速齿圈(2)固定在电机壳体(I)上，高速行星齿轮(3)内侧与高速中心齿轮(6)啮合，外侧与高速齿圈(2)啮合。
6.根据权利要求5所述的AFT变矩轮毂电机，其特征是所述的外套环(12)上设有润滑油槽(34)。
7.根据权利要求6所述的AFT变矩轮毂电机，其特征是所述的轮毂电机壳体(I)两端对应设有与电机轴(9)密封配合的密封圈(8)。
专利摘要本实用新型创造公开了一种AFT变矩轮毂电机，包括轮毂电机壳体(1)、电机轴(9)、电机壳体(18)、自动离合器、转子磁钢(22)、定子线圈(19)、定子铁芯(23)、单向器座(26)、低速单向器(27)、低速中心齿轮(32)、高速中心齿轮(6)，所述的高速中心齿轮(6)、自动离合器和低速中心齿轮(32)依次可转动地安装在电机轴(9)上，单向器座(26)固定在自动离合器上并通过低速单向器(27)与低速中心齿轮(32)连接，内套环(10)与高速中心齿轮(6)啮合，电机壳体(18)的两侧对应设有与低速中心齿轮(32)啮合的低速传动机构和与高速中心齿轮(6)啮合的高速传动机构。采用本结构后，具有构简单合理、传动扭矩大、爬坡能力和过载能力好、运行效率高、自动改变输出扭矩等优点。
文档编号H02K7/108GK202872560SQ201220536218
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者马加良 申请人:马加良