一种基于车辆轮毂的减速直驱一体式电的制造方法
【专利摘要】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。
【专利说明】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:①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；②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；⑦故障、维护频率高；⑧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，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、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。
[0016]本发明相比现有技术所产生的有益效果:
[0017]( I )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，它解决了执行特殊任务车辆及特殊空间的结构布局难题；
[0018](II)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](III)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90%以上；
[0020](IV)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](V)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;
[0022](VI)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](YD)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](VDI)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，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](IX)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](X)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](XI)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](ΧΠ)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](XIII)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，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。
【专利附图】
【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]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、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I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、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I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I选用钛合金材料制造，机座I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，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，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。
【权利要求】
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(I)，机座(I)隔体(2 )前部设前腔体(3 )，机座(I)隔体(2 )后部设后腔体(4)，机座Cl)隔体(2)中心配装传动主轴(5)，在机座(I)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(I)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)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(I)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，其特征在于所述机座(I)为钛合金材料制造。
【文档编号】H02K7/10GK103730980SQ201310626951
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月1日 优先权日:2013年12月1日
【发明者】谢雷, 李胜军, 付志良, 朱刚, 李志勇 申请人:江麓机电集团有限公司