一种轮毂电机、混合动力汽车和插电式混合动力汽车的制作方法

1.本实用新型涉及汽车轮毂电机技术领域，尤其是涉及一种轮毂电机、混合动力汽车和插电式混合动力汽车。


背景技术：

2.随着人们环保意识的不断提升，电动车和替代燃料汽车在未来将会成为减碳的主流。但是当前情况下，hev和phev仍然是减碳主力。其中轮毂电机具有较大的发展空间，一是因为轮毂电机技术并未大规模投入商用市场，技术本身的的开发空间很大，能契合当前主流的hev和phev的驱动模式，二是安装轮毂电机可以减少一些车辆中的常规结构，在材料阶段即可完成一定的减碳，还可以解决部分车身空间，提供更为舒适的内部空间。
3.但是，现有的车辆中配置轮毂电机在散热问题方向存在以下问题：第一，为了保护轮毂电机的核心部件，避免驾驶时风沙石子等物体损坏电机的内部结构，整个轮毂电机需要被完全包覆，如此设计将会导致轮毂电机中的定子在运行中产生的热量无法散发，可能会由于高温而损坏轮毂电机内的核心部件；第二，现有的轮毂电机主要采用风冷和水冷混合的方式散热，但是风冷会导致电机内部结构暴露，而在路况复杂时，容易由于风冷而损坏轮毂电机内部部件。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于解决现有轮毂电机为了保护其内部核心部件需要整体包覆，导致定子运行过程中无法散热，容易由于高温而损坏，或者由于风冷而将内部核心部件暴露在外而损坏的缺点，提供一种轮毂电机。
5.本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种轮毂电机，包括具有主轴的定子、套设于所述定子外侧的转子、套设于所述主轴的前端的面板和套设于所述主轴的后端的电机连接头；所述定子和所述电机连接头内设置有相互连通的冷却液管道，所述主轴的末端设置有冷却液入口，所述电机连接头在远离所述定子一端的端面上设置有出液管，每个所述出液管上均设置有冷却液出口，所述冷却液管道将所述主轴的冷却液入口与所述电机连接头的冷却液出口连通。
6.进一步地，所述冷却液管道包括一条设置于所述主轴内的主冷却液通道、若干条设置于所述定子的铁芯和所述主轴内与所述主冷却液通道连通的副冷却液通道以及若干条设置于所述电机连接头内与所述副冷却液通道连通的次冷却液通道。
7.进一步地，所述主轴包括由前至后依次连接的第一阶梯段、第二阶梯段、第三阶梯段、第四阶梯段和第五阶梯段，所述面板通过第一轴承固定于所述第一阶梯段，所述第二阶梯段与所述定子的铁芯连为一体，所述转子通过第二轴承固定于所述第三阶梯段，所述电机连接头套设于所述第四阶梯段和所述第五阶梯段。
8.具体地，所述主冷却液通道由所述主轴的第五阶梯段的冷却液入口处沿着所述主轴的轴线一直延伸至所述主轴的第二阶梯段。
9.进一步地，所述主轴的第四阶梯段上设置有若干个可供冷却液流出的出液口，所述电机连接头上设置有若干个与所述出液口一一对应设置的进液口，所述出液口与所述副冷却液通道一一对应设置。
10.具体地，所述副冷却液通道包括设置于所述主轴的第二阶梯段内的第一冷却液通道以及由所述主轴的第二阶梯段延伸至第四阶梯段的出液口的第二冷却液通道，所述第二冷却液通道为设置于所述主轴内环绕于所述主冷却液通道外侧的环形管道。
11.具体地，所述第一冷却液通道包括设置于所述主轴的第二阶梯段内的沿着径向延伸的第一径向冷却液通道和第二径向冷却液通道以及设置于所述主轴的第二阶梯段内连通所述第一径向冷却液通道和所述第二径向冷却液通道的第一轴向冷却液通道；所述第一径向冷却液通道的另一端与所述主冷却液通道连通，所述第二径向冷却液通道的另一端与所述第二冷却液通道连通。
12.进一步地，所述电机连接头包括套设于所述主轴的第四阶梯段的第一安装段和套设于所述主轴的第五阶梯段的第二安装段，所述进液口设置于所述第一安装段的内壁上，所述第二安装段的端部设置有三个所述出液管。
13.具体地，所述次冷却液通道包括若干条由所述进液口延伸至所述第二安装段内平行于所述主轴的轴线设置的第二轴向冷却液通道和若干条设置于所述第二安装段内将与所述第二轴向冷却液通道与所述出液管连通的冷却液汇流通道。
14.本实用新型所提供的一种轮毂电机的有益效果在于：具有优秀的散热性能和良好的保护性能；该定子和电机连接头内设置有冷却液管道，该冷却液管道散热效率高、无需风冷即可满足整个轮毂电机的散热需求；该定子和转子的前侧设置有面板，后侧设置有电机连接头，通过面板和连接头将定子和转子完全包裹在内，最大程度的避免了行驶过程中外部环境中的异物对轮毂电机造成伤害，并且该轮毂电机在工作时，转子旋转所产生的气旋可以将外部的空气由转子和面板之间的间隙吸入轮毂电机内部，并从电机连接头一侧排出，可以将轮毂电机内部可能产生的水汽排出。
15.本实用新型还提供了一种混合动力汽车，其特征在于，包括一对搭载上述的轮毂电机的第一车轮、一对搭载第一动力设备的第二车轮以及为所述轮毂电机提供冷却液的第一冷却系统，所述第一动力设备为所述轮毂电机供电。
16.本实用新型所提供的一种混合动力汽车，采用了搭载上述的轮毂电机的车轮，通过为第二车轮驱的第一动力设备为轮毂电机提供电能，该混合动力汽车的前轮或者后轮通过搭载上述的轮毂电机可以简化车辆的内部结构，节约车身空间，为车体提供更加宽广舒适的内部空间。
17.本实用新型还提供了一种插电式混合动力汽车，包括一对搭载上述的轮毂电机的第三车轮、一对搭载第二动力设备的第四车轮、为所述轮毂电机供电的电池组件以及为所述电池组件提供冷却液的第二冷却系统，所述第二冷却系统与所述轮毂电机的冷却液管道连通。
18.本实用新型所提供的一种插电式混合动力汽车的有益效果在于：采用了搭载上述的轮毂电机的车轮，并通过电池组件为轮毂电机提供电能，该插电式混合动力汽车的前轮或者后轮搭载上述的轮毂电机后可以简化车辆的内部结构，节约车身空间，为车体提供更加宽广舒适的内部空间；并且该轮毂电机可以与电池组件共用一套冷却系统，可以减少整
体冷却系统的投入，达到减碳的目的，节省车内空间，提高乘客驾驶的舒适性。
附图说明
19.图1是本实用新型提供的一种轮毂电机的立体轴侧图；
20.图2是本实用新型提供的一种轮毂电机中定子的立体轴侧图；
21.图3是本实用新型提供的一种轮毂电机中定子的正视图；
22.图4是图3中a-a处的剖视图；
23.图5是图3中b-b处的剖视图；
24.图6是本实用新型提供的一种轮毂电机中电机连接头的立体轴侧图；
25.图7是本实用新型提供的一种轮毂电机中电机连接头的正视图；
26.图8是图7中c-c处的剖视图；
27.图9是图7中d-d处的剖视图；
28.图10是本实用新型提供的一种混合动力汽车的架构示意图；
29.图11是本实用新型提供的一种插电式混合动力汽车的架构示意图。
30.图中：100-轮毂电机；
31.10-定子、11-主轴、111-第一阶梯段、112-第二阶梯段、113-第三阶梯段、114-第四阶梯段、1141-出液口、115-第五阶梯段、1151-冷却液入口；
32.12-铁芯、13-第一轴承、14-第二轴承、20-转子、30-面板；
33.40-电机连接头、41-第一安装段、411-进液口、42-第二安装段、421-出液管、4211-冷却液出口；
34.50-冷却液管道、51-主冷却液通道、52-副冷却液通道、521-第一冷却液通道、5211-第一径向冷却液通道、5212-第二径向冷却液通道、5213-第一轴向冷却液通道、522-第二冷却液通道、53-次冷却液通道、531-第二轴向冷却液通道、532-冷却液汇流通道、5321-一级汇流通道、5322-二级汇流通道；
35.200-混合动力汽车、210-第一车轮、220-第一动力设备、230-第二车轮、240-第一冷却系统；
36.300-插电式混合动力汽车、310-第三车轮、320-第二动力设备、330-第四车轮、340-电池组件、350-第二冷却系统。
具体实施方式
37.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.参见图1-图9，为本实用新型所提供的一种轮毂电机100。本实用新型所提供的轮毂电机100可以搭载于各种汽车中使用，尤其是混合动力汽车中使用，利用混合动力汽车中的冷却系统为其提供液冷的散热方案，充分利用车辆内的各个部件，实现减碳减排的目标。
39.进一步地，如图1所示，为本实用新型所提供的一种轮毂电机100的立体结构轴测图。本实用新型所提供的一种轮毂电机100，包括具有主轴11的定子10、套设于定子10外侧的转子20、套设于主轴11的前端的面板30和套设于主轴11的后端的电机连接头40。该轮毂
电机100中的定子10外部缠绕有定子线圈，转子20内部设置有永磁体，使得定子10和转子20在电磁感应的作用下，转子20可以相对于定子10的主轴11自转，从而带动与转子20连接的面板30同步转动。将面板30与汽车的车轮210的外轮毂固定连接后，可以通过轮毂电机100带动车轮210的轮胎同步转动，从而实现通过轮毂电机100驱动汽车的车轮210。
40.具体地，如图1和图2所示，本实用新型所提供的轮毂电机100中定子10的中心处设置有主轴11，该主轴11与定子10中的铁芯12连为一体。该主轴11包括由前至后依次连接的第一阶梯段111、第二阶梯段112、第三阶梯段113、第四阶梯段114和第五阶梯段115。如图2所示，该主轴11的第二阶梯段112与定子10的铁芯12连为一体，即该主轴11与定子10的铁芯12一体成型。
41.其中，主轴11的第一阶梯段111由定子10的铁芯12的前端伸出，用于与面板30固定连接，该轮毂电机100中的面板30通过第一轴承13固定于第一阶梯段111。该面板30的外侧面设置有与车轮的外轮毂固定连接的连接桩，面板30内侧面的中心处设置有第一轴承13的安装位，第一轴承13的内圈套设于主轴11的第一阶梯段111上，第一轴承13整个包覆于面板30中心处的安装位内。该主轴11的第三阶梯段113由定子10的铁芯12的后端伸出，用于与定子10外侧的转子20转动连接。如图1所示，转子20通过第二轴承14固定于第三阶梯段113。该转子20包括圆柱形筒体，在圆柱形筒体的一端设置有轴承安装位，该圆柱形筒体套设于定子10的外侧，并将该轴承安装位套设于定子10的主轴11的第三阶梯段113，该第二轴承14的内圈套设于主轴11的第三阶梯段113上，第二轴承14的外圈置于该转子的轴承安装位内，通过该第二轴承14实现转子20与定子10之间的转动连接。该第三阶梯段113上设置有若干个间隔排布的走线槽，该走线槽与第二阶梯段112上的铁芯12位置相关，可以将铁芯12上所缠绕的线圈通过该第三阶梯段113上的走线槽汇集至车辆的统一供电上，从而将外部的走线与内部的轴承分离。位于主轴11末端的第四阶梯段114和第五阶梯段115均是用于与电机连接头40固定连接，电机连接头40套设于第四阶梯段114和第五阶梯段115，该电机连接头40内部设置有台阶面，用于嵌设于主轴11的第四阶梯段114和第五阶梯段115之间。本实用新型所提供的轮毂电机100中的定子10通过安装于主轴11末端的电机连接头40实现与车辆主体之间的连接。
42.进一步地，如图1所示，本实用新型所提供的轮毂电机100中，该定子10和电机连接头40内设置有相互连通的冷却液管道50。该电机连接头40套设于定子10的主轴11上，冷却液管道50由定子10的主轴11进入轮毂电机100的定子10内部，并经过定子10流通至电机连接头40上，最终通过电机连接头40的末端排出。整个冷却液管道50在轮毂电机100内起到冷却散热的效果，能够满足轮毂电机100中定子10和转子20的散热需求，即使在定子10和转子20均完全包覆的状态下，依然达到所需的散热效果，确保定子10和转子20的正常运行。
43.进一步地，如图2所示，为本实用新型所提供的轮毂电机100中的定子10的立体结构轴侧图。该定子10中的主轴11的第五阶梯段115的末端设置有冷却液入口1151，冷却液可以通过主轴11末端的冷却液入口1151进入定子10内部，并在定子10内部流通至电机连接头40处。如图6所示，为本实用新型所提供的轮毂电机100中的电机连接头40的立体结构轴测图。该电机连接头40在远离定子10一端的端面上设置有出液管421，每个出液管421上均设置有冷却液出口4211。由定子10流入电机连接头40处的冷却液最终通过出液管421输出。而本实用新型所提供的轮毂电机100中所提供的冷却液管道50将主轴11的冷却液入口1151与
电机连接头40的冷却液出口4211连通，从而实现冷却液在轮毂电机100内部的循环流通路径。
44.进一步地，如图1和图2所示，本实用新型所提供的轮毂电机100中的冷却液管道50包括一条设置于主轴11内的主冷却液通道51、若干条设置于定子10的铁芯12和主轴11内与主冷却液通道51连通的副冷却液通道52以及若干条设置于电机连接头40内与副冷却液通道52连通的次冷却液通道53。该冷却液管道50中主冷却液通道51为一条设置于主轴11内的宽径冷却液管道，副冷却液通道52为设置于主轴11内的若干条与主冷却液通道51连通的窄径冷却液管道，主冷却液通道51内的冷却液被分流至不同的副冷却液通道52，再通过副冷却液通道52从主轴11流动至电机连接头40内，并最终通过电机连接头40内的若干条次冷却液通道53汇总后再排出。该主冷却液通道51位于主轴11的中心处，若干条副冷却液通道52环绕定子10的铁芯12间隔排布，且该副冷却液通道52由主轴11的中心处沿着径向延伸至铁芯12的边缘处，从而可以吸收转子20运行过程中所产生的热量，达到为定子10和转子20降温散热的作用。
45.具体地，如图2所示，本实用新型所提供的冷却液管道50中的主冷却液通道51由主轴11的第五阶梯段115的冷却液入口1151处沿着主轴11的轴线一直延伸至主轴11的第二阶梯段112。该主冷却液通道51位于主轴11的中心处，由主轴11的末端一直延伸至主轴11的第二阶梯段112与第一阶梯段111的连接处，即该主冷却液通道51完全覆盖真个轮毂的定子10的核心部件，且该主冷却液通道51内的管径大，可以通过主冷却液通道51分流冷却液至各个副冷却液通道52中。
46.具体地，如图3所示，本实用新型所提供的定子10中的主轴11在第四阶梯段114上设置有若干个可供冷却液流出的出液口1141。如图6所示，本实用新型所提供的电机连接头40上设置有若干个与主轴11的出液口1141一一对应设置的进液口411，出液口1141与副冷却液通道52一一对应设置。如图1所示，该电机连接头40套设于定子10的主轴11的端部，通过套设的方式将主轴11上的出液口1141与电机连接头40中的进液口411一一对齐，并保持连通。
47.具体地，如图2所示，本实用新型所提供的冷却液管道50中的副冷却液通道52包括设置于主轴11的第二阶梯段112内的第一冷却液通道521以及由主轴11的第二阶梯段112延伸至第四阶梯段114的出液口1141的第二冷却液通道522。其中，位于第二阶梯段112内的第一冷却液通道521将主冷却液通道51分流成多条支流。如图4所示，在本实施例中，该第二阶梯段112上设置有12条第一冷却液通道521，每条第一冷却液通道521均与主冷却液通道51连通。且每一条第一冷却液通道521均是由主轴11的中心处向着定子10的铁芯12的外侧沿着径向延伸，通过第一冷却液通道521可以充分吸收定子10的铁芯12由于运转所产生的热量，从而确保定子10的正常运作。如图2所示，本实用新型所提供的第二冷却液通道522由主轴11的第二阶梯段112沿着平行于主轴11的轴线的方向一延伸至主轴11的第四阶梯段114的出液口1141处。如图5所示，本实用新型所提供的第二冷却液通道522为设置于主轴11内环绕于主冷却液通道51外侧的环形管道。该第二冷却液通道522的环形管道又将若干条的第一冷却液通道521汇流后由出液口1141处排出。
48.具体地，如图2所示，本实用新型所提供的副冷却液通道52中的第一冷却液通道521包括设置于主轴11的第二阶梯段112内的沿着径向延伸的第一径向冷却液通道5211和
第二径向冷却液通道5212以及设置于主轴11的第二阶梯段112内连通第一径向冷却液通道5211和第二径向冷却液通道5212的第一轴向冷却液通道5213；第一径向冷却液通道5211的另一端与主冷却液通道51连通，第二径向冷却液通道5212的另一端与第二冷却液通道522连通。该副冷却液通道52中的第一冷却液通道521的两条径向通道相互平行设置，并通过轴向通道连通，并且该轴向通道与主冷却液通道51相互平行设置，多条轴向通道位于定子10的铁芯12中，很好的吸收铁芯12处的热量。
49.进一步地，如图6所示，本实用新型所提供的轮毂电机100中的电机连接头40包括套设于主轴11的第四阶梯段114的第一安装段41和套设于主轴11的第五阶梯段115的第二安装段42。其中，该第一安装段41套设于主轴11的第四阶梯段114上，该第二安装段42套设于主轴11的第五阶梯段115上。并且，该电机连接头40中的进液口411设置于第一安装段41的内壁上，并与主轴11的第四阶梯段114上的出液口1141一一对应设置。而本实用新型所提供的出液管421设置于电机连接头40的第二安装段42的端部，所有流经定子10的冷却液将会汇集至电机连接头40的第二安装段42处，并在第二安装段42处汇总后流出。在本实施例中，该第二安装段42的端部设置有三个出液管421。由主轴11的冷却液入口1151流入轮毂电机100中的冷却液最终会通过设置于第二安装段42上的三个出液管421流出。
50.具体地，如图6、图8和图9所示，本实用新型所提供的冷却液管道50中的次冷却液通道53包括若干条由进液口411延伸至第二安装段42内平行于主轴11的轴线设置的第二轴向冷却液通道531和若干条设置于第二安装段42内将与第二轴向冷却液通道531与出液管421连通的冷却液汇流通道532。该次冷却液通道53中的第二轴向冷却通道531位于电机连接头40的第一安装段41内，如图8所示，在本实施例中，该第一安装段41上设置有12个进液口411，对应的在第一安装段41内设置有12个与进液口411一一对应连通的第二轴向冷却液通道531，该第二轴向冷却液通道531沿着主轴11的轴线方向在电机连接头40内的第一安装段41中延伸至第二安装段42。如图9所示，在本实施例中，该12条第二轴向冷却液通道531最终需要在第二安装段42内汇总至三个出液管421内，因此该冷却液汇流通道532包括将两个相邻的第二轴向冷却液通道531汇集的一级汇流通道5321和将两个一级汇流通道5321汇集于出液管421的二级汇流通道5322，所有流入电机转接头40中的冷却液最终会在第二安装段42内通过冷却液汇流通道532汇流至三个出液管421中排出。
51.本实用新型所提供的一种轮毂电机100具有优秀的散热性能，该定子10和电机连接头40内设置有冷却液管道50，该冷却液管道50散热效率高、无需风冷即可满足整个轮毂电机100的散热需求。本实用新型所提供的轮毂电机100还同时具备良好的保护性能，该定子10和转子20的前侧设置有面板30，后侧设置有电机连接头40，通过面板30和连接头将定子10和转子20完全包裹在内，最大程度的避免了行驶过程中外部环境中的异物对轮毂电机100造成伤害，并且该轮毂电机100在工作时，转子20旋转所产生的气旋可以将外部的空气由转子20和面板30之间的间隙吸入轮毂电机100内部，并从电机连接头40一侧排出，可以将轮毂电机100内部可能产生的水汽排出。
52.如图10所示，本实用新型还提供了一种混合动力汽车200，包括一对搭载上述的轮毂电机100的第一车轮210、一对搭载第一动力设备220的第二车轮230以及为轮毂电机100提供冷却液的第一冷却系统240，第一动力设备220为轮毂电机100供电。在本实施例中，该混合动力汽车200中的两个前轮为采用内燃机作为第一动力设备220的驱动部件，两个后轮
210中搭载了本实用新型所提供的轮毂电机100，并且通过第一动力设备220为轮毂电机100提供电力支持。因此该混合动力汽车200为四驱混动动力汽车。其中该两个后轮210中所搭载的轮毂电机100需要通过第一冷却系统240为其提供冷却液，达到冷却散热的效果。
53.本实用新型所提供的一种混合动力汽车200，采用了搭载上述的轮毂电机100的车轮210，并通过为第二车轮230驱动的第一动力设备220为轮毂电机100提供电能，该混合动力汽车200的前轮或后轮通过搭载上述的轮毂电机可以简化车辆的内部结构，节约车身空间，为车体提供更加宽广舒适的内部空间。
54.如图11所示，本实用新型还提供了一种插电式混合动力汽车300，包括一对搭载上述的轮毂电机100的第三车轮310、一对搭载第二动力设备320的第四车轮330、为轮毂电机供电的电池组件340以及为电池组件340提供冷却液的第二冷却系统350，第二冷却系统350与轮毂电机100的冷却液管道50连通。在本实施例中，该插电式混合动力汽车300中的两个前轮采用内燃机作为第二动力设备320的驱动部件，两个后轮310中搭载了本实用新型所提供的轮毂电机100，并且通过电池组件340为轮毂电机100提供电能，因此该插电式混合动力汽车200为四驱混动动力汽车。其中该两个后轮310中所搭载的轮毂电机100可以利用电池组件340中的第二冷却系统350，在第二冷却系统350为电池组件340提供冷却降温的同时为轮毂电机100中的定子10和转子20提供降温散热，充分利用车辆中的第二冷却系统350，达到冷却液循环的目的。
55.本实用新型所提供的一种插电式混合动力汽车300，采用了搭载上述的轮毂电机100的车轮210，并通过电池组件340为轮毂电机100提供电能，该插电式混合动力汽车300的前轮或者后轮搭载上述的轮毂电机100后可以简化车辆的内部结构，节约车身空间，为车体提供更加宽广舒适的内部空间，并且该轮毂电机100与电池组件340共用一套第二冷却系统350，可以减少整车中冷却系统的投入，达到减碳的目的，节省车内空间，提高乘客驾驶的舒适性。
56.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。