专利名称：活齿减速轮毂电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及减速电机，尤其涉及一种用活齿传动减速器减速的高速轮毂电机。
背景技术：
带减速器的高速轮毂电机用于电动车辆，它即是车辆的轮毂又是车辆的电力驱动源。我们知道低速轮毂电机转矩特性“软”，用低速轮毂电机的电动车辆在启动或爬坡时需要大电流驱动电机，此时电机效率会下降很多。高速电机有较宽的高效率平台，负载较大时，高速电机的效率高于低速电机，而减速器能提升电机的转矩；带减速器的高速轮毂电机转矩特性“硬”。使用带减速器的高速轮毂电机的电动车辆在启动或爬坡时，效果明显优于低速电机。其所用电流比低速电机小很多，而此时的高速电机仍工作在较高效率区。高转速电机配大减速比减速器的轮毂电机比同等级的低速电机在体积、重量上占有绝对优势。
市场上有一种用专利公开号为CN1581646A的专利技术制成地外转子减速轮毂电机，还有一种类似的、但采用内转子减速轮毂电机它们都用渐开线行星齿轮减速器，电机内部都是通轴结构；其减速比小于7，其电机转子转速每分钟大约2000转左右，只能说是中速电机；它们如增加电机转速，电机噪音会增加、齿轮磨损会加大，电机可靠性就会降低；增大减速器的减速比其轮毂内部空间不允许，否则只能加大轮毂电机尺寸。
市场还有一种带减速器的高速轮毂电机减速器外形与渐开线行星齿轮减速器类同，只不过输入轴、行星轮、外齿圈不是通常齿轮外形，而输入轴为光轴，行星轮、外齿圈为滚轮和圆环；它们以行星滚轮摩擦碾合形式减速传动。为了增加减速比，电机内部采用半轴结构，其减速比可达到12，电机内转子转速每分钟可达3000转；由于速比、转速较高，与前者相比体积更小、重量更轻、且运行噪音低；但它的制造装配工艺、对其传动部件的材料及表面硬度都有很高的要求；虽然如此，稍有不慎就是在电动车辆被卡或超载起步驱动时，行星摩擦轮就会处于磨损转动，此时极易造成行星摩擦轮磨损损坏，使行星摩擦轮减速器打滑失效。
高速电机如用摆线针轮减速器减速，其结构复杂，制造成本与维修成本都高，如用谐波类减速器，其速比又过大。
就目前市场情况来看，制造大速比(十以上)、高转速(每分钟3000转以上)、运行噪音低、质量可靠、且又要通轴结构的减速轮毂电机实属不易。
发明内容
本发明的目的是要克服目前带减速器的高速轮毂电机噪音大、减速比范围小，电机转速受限制，可靠性不高等现有技术不足，提供一种电机为通轴结构，减速器减速比范围大(1.2至40，且减速器的速比变化，不会引起减速器外形、位置及所占空间尺寸变动。)电机高转速(每分钟3000至7000转)、内部结构紧凑、承载能力大、传动效率高、成本低、体积小、重量轻、转矩大、运行平稳、噪音低、质量易保证的活齿减速轮毂电机。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现 本发明提供的一种活齿减速轮毂电机包括定子，转子，定子左、右端盖，电机中轴，支撑轴承，单向轴承外圈，钢珠，弹簧，轮毂外壳，轮毂端盖，活齿减速器等；活齿减速器又包括中心轮，滚珠活齿，活齿架，激波轮，偏心轴等。所述电机中轴上非中心位置有一一体的、带螺孔的圆盘，中轴圆盘的短端穿过定子左端盖中心孔，将定子左端盖内侧面与电机中轴圆盘端面贴紧，用螺丝旋紧固定为一体。外圈粘连有磁瓦的转子通过转子轴承装入电机中轴，绕有线圈的定子套入转子中，用长螺丝通过有与定子衔接端口的左右定子端盖把定子旋夹紧，使之成为一个体整体。定子右端盖上配装有支撑轴承和内环有包络的曲线齿廓的中心轮。偏心轴偏心端装有激波轮，内孔装有滚针轴承；它的同心端通过滚针轴承装入电机中轴，同时其外圈配装且穿过支撑轴承内孔，用连接销与电机转子连接。支撑轴承与中轴之间的偏心轴和滚针轴承保证定子右端盖、中心轮与电机轴同心且固定。此时电机就可以由转子通过偏心轴带动激波轮围绕电机中轴偏心旋转了。一只活齿盘盘上开有一组均匀分布的导沟槽，外圈上有一圈球沟道；一组与导沟槽数相等滚珠活齿，它可以在活齿盘上各自对应的导沟槽内沿导沟槽内壁滑滚动；活齿盘通过装在中心部位的轴承装配在电机中轴上，并使活齿盘的沟槽和滚珠活齿介于激波轮与中心轮内环的曲线齿廓之间，并使滚珠活齿内、外分别与激波轮外环表面、中心轮内环的曲线齿廓相啮合。一只圆环外圈与内圈端面之间均匀分布一组斜通孔，斜孔外端有一过斜孔中心线、并与其垂直的通孔；其斜孔中心线与一组为同一平面，与单向轴承外圈为同一径向的，并为连续变半径、变偏心距的偏心圆上的一点分别相切。它与活齿架外圈动配合并与球沟道对接，各孔放入对应的钢球和弹簧，用封闭销插入与斜孔垂直的通孔内，使各钢珠与弹簧保持在斜孔中；弹簧压迫钢珠，使钢珠始终与活齿盘上的球沟道保持接触；由此、圆环与活齿架成为一个可单向转动的单向轴承；圆环成为单向轴承的外圈，活齿架成为单向轴承内圈。用螺丝将单向轴承外圈固定在套入电机中轴内的轮毂端盖上，端盖又于通过轮毂轴承装在电机中轴另一端的轮毂外壳对接连接为外形为一个完整地轮毂。
本发明的活齿减速高速轮毂电机在电力驱动下，电机转子顺时针以角速度ω1转动，转子通过支撑轴承、滚针轴承、带动偏心轴、激波轮围绕电机中轴顺时针偏心转动，激波轮半径变化的轮廓曲线产生径向推力，迫使与中心轮工作齿形接触的诸滚珠活齿，在沿活齿架径向导槽移动的同时，沿着中心轮工作齿廓滑滚，由于中心轮固定，诸滚珠活齿通过活齿架的径向导槽推动活齿架以等角速度ω2(如活齿减速器的减速比为N，则ω2＝ω1/(N+1))顺时针转动；如果单向轴承外圈上的斜孔的倾斜方向与顺时针方向一致，则活齿架带动单向轴承外圈顺时针转动，从而使整个相连的轮毂围绕电机中轴顺时针方向等角速度ω2减速转动。滚柱活齿传动完成了转速变换运动，而与中心非工作齿廓接触的诸滚柱活齿，在活齿架径向导槽推动下，顺序地返回工作起始位置。这样就可以将电机的高速运转通过活齿减速器由轮毂减速输出。当撤销驱动电机的电力，由于单向轴承的作用，轮毂脱离减速器使其仍能围绕电机轴惯性转动，从而能使电动车辆滑行。
本发明的活齿减速高速轮毂电机有益效果是 活齿传动减速器占用空间尺寸位置小，减速比的增减不会引起减速器外形和占用空间尺寸位置变化。由于采用活齿传动，使减速器的承载能力得以提高。高转速(每分钟3000至7000转)，大减速比(10至40)的减速轮毂电机体积会更小、重量会更轻、用材会更省；其效率、转矩、电流曲线会更平滑，不会因负载增加，使各曲线向下大范围波动。
本发明的活齿减速高速轮毂电机运行平稳、噪音低、结构紧凑、承载能力大、传动效率高、质量易保证。
本发明的活齿减速高速轮毂电机即能使电动车辆较高速行驶，又有超强启动、爬坡能力。
本发明的活齿减速高速轮毂电机尤其在大功率的应用场合，更能体现出其优特点；其平滑的效率、转矩、电流曲线对电动车辆配套的控制器、电缆等要求降低，对电动车辆行驶里程地提高，电池寿命地延长，会起到关键作用。
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
图1是本发明活齿减速高速轮毂电机的三维结构图。
图2是本发明活齿减速高速轮毂电机的剖视图。
图3是本发明活齿减速高速轮毂电机内的单向轴承外圈剖视图。
图中电机中轴(1)，中轴螺丝(2)，定子左端盖(3)，转子轴承(4)，转子(5)，磁瓦(6)，偏心轴(7)，支撑轴承(8)，激波轮(9)，连接销(10)，活齿架(11)，滚柱活齿(12)，活齿架轴承(13)，中心轮(14)，固定销(15)，定子右端盖(16)，铁心定子(17)，长螺丝(18)，单向轴承外圈(19)，封闭销(20)，滚珠(21)，弹簧(22)，端盖螺丝(23)，轮毂端盖(24)，轮毂轴承(25)，轮毂外壳(26)，滚针轴承(27)。
具体实施例方式 由图1将所示方式的各零部件装配成图2所示的整体轮毂电机用中轴螺丝(2)把电机中轴(1)和定子左端盖(3)连接一起；通过转子轴承(4)将带有磁瓦(6)的转子(5)装配进电机中轴(1)内；把支撑轴承(8)和中心轮(14)分别压入定子右端盖(16)中，用固定销(15)固定中心轮(14)；将饶有线圈的铁心定子(17)套入转子(5)，用长螺丝(18)通过定子左端盖(3)和定子右端盖(16)夹紧铁心定子(17)；偏心轴(7)的内孔与电机中轴间(1)装有滚针轴承(27)，将装有激波轮(9)的偏心轴(7)装入并过支撑轴承(8)，通过连接销(10)与转子(5)连接；活齿架(11)有导沟槽端装入中心轮(14)与激波轮(9)之间，活齿架(11)各导沟槽内的滚柱活齿(12)分别与激波轮(9)的外圈表面、中心轮(14)内环的曲线齿廓相啮合；活齿架(11)与电机中轴(1)之间设有活齿架轴承(13)；活齿架(11)外露有滚珠沟道的外圈面与单向轴承外圈(19)通过滚珠(21)、弹簧(22)单向转动对接，封闭销(20)阻止滚珠(21)、弹簧(22)外跑，并使弹簧(22)压迫滚珠(21)使滚珠(21)始终与滚珠沟道接触，由此组成单向轴承；单向轴承外圈(19)用端盖螺丝(23)与轮毂端盖(24)固定一体；轮毂外壳(26)与轮毂端盖(24)螺纹旋紧成为一体；轮毂外壳(26)与电机中轴(1)设有轮毂轴承(25)。
本发明的活齿减速高速轮毂电机在电力驱动下，电机转子(5)带动相连的偏心轴(7)和激波轮(9)围绕电机中轴(1)偏心运转，激波轮(9)半径变化的轮廓曲线产生径向推力，迫使与中心轮(14)工作齿形接触的诸滚珠活齿(12)，在沿活齿架(11)径向导槽移动的同时，沿着中心轮(14)工作齿廓滑滚，由于中心轮(14)固定，诸滚珠活齿通过活齿架(11)的径向导槽推动活齿架(11)围绕电机中轴(1)同方向减速转动，如果单向轴承外圈(19)上的斜孔的倾斜方向与转速方向一致，则单向轴承外圈(19)随动，由此带动轮毂端盖(24)和对接一体的轮毂外壳(26)围绕电机中轴(1)减速转动。以此达到电机的高速运转通过活齿减速器转为轮毂低速输出的目的。
权利要求
1.活齿减速轮毂电机，包括定子，转子，定子左右端盖，电机中轴，单向轴承外圈，轮毂外壳，轮毂端盖，支撑轴承、中心轮，滚珠活齿，活齿架，激波轮，偏心轴；其特征为轮毂电机的高速转子通过活齿减速器减速后输出动力。
2.根据权利要求1所述的活齿减速轮毂电机，其特征在于定子左端盖的内侧面与电机中轴上的圆盘端面贴紧，用螺丝旋紧固定一体。
3.根据权利要求1所述的活齿减速轮毂电机，其特征在于定子右端盖装有支撑轴承和中心轮。
4.根据权利要求1所述的活齿减速轮毂电机，其特征在于用长螺丝通过左右定子端盖把定子旋夹紧。
5.根据权利要求1所述的活齿减速轮毂电机，其特征在于偏心轴内孔与电机中轴设有滚针轴承，偏心轴同心端外圈配装并穿过支撑轴承内孔，用连接销与电机转子对连。
6.根据权利要求1所述的活齿减速轮毂电机，其特征在于活齿架与电机轴设有轴承。
7.根据权利要求1所述的活齿减速轮毂电机，其特征在于单向轴承外圈在内外环端面之间均匀分布一组斜通孔，其斜孔中心线与一组为同一平面，与单向轴承外圈为同一径向的，并为连续变半径、变偏心距的偏心圆上的一点分别相切。
全文摘要
一种活齿减速轮毂电机，其特征为电机中轴与定子左端盖连接一起，用长螺丝通过左右定子端盖把套入转子中的定子旋紧；右定子端盖装有中心轮与支撑轴承，装有激波轮的偏心轴与中轴之间设有滚针轴承，其外圈配装并过支撑轴承与转子连对接；激波轮与中心轮之间有活齿盘和滚珠活齿，活齿盘与中轴之间设有轴承，活齿盘外圈有球沟道处装入内有钢珠弹簧且与轮毂相连接的单向轴承外圈。由此构成了高速输入、低速输出的单向减速轮毂电机。本发明的活齿减速轮毂电机，由于采用活齿减速器，使减速器耐磨性能得以提高；高转速、大速比会使电机体积更小、重量更轻、用材更省；其效率、转矩、电流曲线会更平滑，不会因负载增加，使各曲线向下大范围波动。
文档编号H02K5/22GK101299555SQ200810085309
公开日2008年11月5日 申请日期2008年3月8日 优先权日2008年3月8日
发明者崔永兴 申请人:崔永兴