一种外转子轮毂电机驱动总成的制作方法

本发明涉及一种外转子轮毂电机驱动总成。

背景技术：

随着交通行业的日益发达及人们经济水平的提高，汽车成为了人们日常生活不可或缺的交通工具。然而，数目庞大的燃油汽车一方面耗用了巨量有限的石油资源，另一方面也会导致环境污染加剧。为了发展绿色环保经济，缓解日益严重的环境问题，出行首选不消耗石油资源、清洁无污染的电动汽车。对电动汽车而言，电驱系统是决定其行驶性能的一项核心关键技术。新能源汽车相对于传统燃油车而言，由于能量供给形式不同，不论在整车总布置型式，还是驱动系统总成，都发生了巨大变化，其中驱动系统总成对整车性能至关重要，不仅承担承载、驱动功能，而且直接决定整车的安全和舒适性。因此开发高效、高集成度、实用性强的电驱动系统总成是非常必要的。

当前大部分汽车驱动系统,尤其是新能源汽车的驱动系统的结构主要是由中央主驱电机、减速器及传统轴驱动车轮，这种驱动系统体积大、结构复杂，传动效率低，成本高，驱动系统性能也不是最优方案。部分采用轮边电机加行星减速器的驱动方式，但仍然存在占用空间大、效率低等问题。

近年来，在电驱动车辆技术领域中，集中于轮毂驱动的直驱总成广泛受到关注，轮毂直驱作为一种新兴电动汽车驱动方式，驱动电机外转子和轮胎的轮毂直接进行连接，省去了减速器，简化了机械结构，提高了传动效率，减轻了汽车质量，加大了车身空余空间，是电动汽车未来的发展趋势。区别于传统车轮的驱动方式，采用轮毂电机分布式驱动，整车电池产生电力，轮边电机将电能直接转化为机械能，轮毂电机直接布置在轮毂内驱动车轮，满足整车动力要求。在该类驱动系统中，电机一般为双数，至少为2个或4个，电机通常布置在前轮或后轮，或前后轮同时布置，实现四驱结构，因此电驱动总成结构要求更紧凑，集成度高，重量更轻，同时需要解决因高度集成化引起的布置、润滑、散热、nvh等问题。但是现有技术中，尚无较好方案解决电机结构紧凑及冷却等问题，因此轮毂电机未实现大批量产业化应用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种外转子轮毂电机驱动总成。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种外转子轮毂电机驱动总成，包括轮毂、电机、制动器；所述电机安装在轮毂内，电机包括转子总成和定子总成,转子总成安装在定子总成外，定子总成与电源连接驱动转子总成带动轮毂转动，所述电机还与制动器连接且通过制动器制动转子总成使轮毂停止旋转。

所述转子总成还包括铁芯,铁芯内壁固接有磁钢，铁芯的两端通过紧固件分别与转子左支架和转子右支架的外端连接，转子左支架和转子右支架的另一侧分别与轮毂和制动器连接。

所述铁芯、转子左支架、转子右支架使转子总成的侧面形成封闭结构，所述铁芯和转子右支架之间安装有密封装置且相互接触的端面为台阶状。

所述磁钢的两端分别与转子左支架和转子右支架接触。

所述定子总成包括定子支架，定子支架的一端通过连接轴与整车支架固连，定子支架的另一端伸入铁芯内且与铁芯之间安装有轴承，定子支架伸入铁芯端的外侧安装有冷却装置和定子，定子一端相邻于磁钢另一端与冷却装置接触。

所述冷却装置包括安装在定子支架外侧壁上的水套密封圈,水套密封圈的圆周侧面加工有若干环水套密封圈的冷却槽，水套密封圈外端通过安装定子外水套密封封闭。水套密封圈内壁上还安装有水管,水管的一端伸入定子支架内一端与冷却槽连接。

所述制动器包括制动盘、制动卡钳，制动盘安装转子右支架上与制动卡钳配合，制动盘和制动卡钳分别与转子右支架和整车支架固接。

所述转子总成和定子总成之间还安装有旋变总成,旋变总成包括旋变转子和旋变定子,旋变转子和旋变定子均分别通过紧固件安装在铁芯和定子支架内，旋变定子设置在旋变转子的径向外侧。

所述定子支架与制动卡钳之间的连接轴为中空结构，与定子支架内导通。

所述紧固件为螺栓。

本发明的有益效果在于：将轮毂电机总成的冷却结构和支撑结构全部集成在轮毂内，大大的缩短了电机结构尺寸，冷却性能好，制动器直接与转子支架连接，转子总成与定子总成采用两个轴承支撑，定位精度高，结构更可靠，同时简化驱动总成结构，通用性强，可满足各种车型对驱动总成的布置要求。另外，制动盘直接与转子总成固连，制动性能更好，可靠性更高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的a处局部放大图；

图中：1-轮毂，2-电机，21-转子总成，211-转子左支架，212-铁芯，2121-防水台阶，213-磁钢，214-电机密封圈，215-转子右支架，2151-连接凸台，216-铁芯螺栓，22-定子总成，221-定子，222-定子外水套，223-定子内水套，224-水套密封圈，225-定子支架，2251-连接轴，226-定子固定螺栓，23-电机外轴承，24-轴承套，25-旋变总成，251-旋变转子，252-旋变定子，26-旋变锁紧套，27-旋变压板，28-水管，29-电机内轴承，3-电机安装螺栓，4-制动器，41-制动盘，42-制动卡钳，5-制动器安装螺栓。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

一种外转子轮毂电机驱动总成，包括轮毂1、电机2、制动器4；所述电机2安装在轮毂1内，电机2包括转子总成21和定子总成22,转子总成21安装在定子总成22外，定子总成22与电源连接驱动转子总成21带动轮毂1转动，所述电机2还与制动器4连接且通过制动器4制动转子总成21使轮毂1停止旋转。

所述转子总成21还包括铁芯212,铁芯212内壁固接有磁钢213，铁芯212的两端通过紧固件分别与转子左支架211和转子右支架215的外端连接，转子左支架211和转子右支架215的另一侧分别与轮毂1和制动器4连接。

所述铁芯212、转子左支架211、转子右支架215使转子总成21的侧面形成封闭结构，所述铁芯212和转子右支架215之间安装有密封装置且相互接触的端面为台阶状。

所述磁钢213的两端分别与转子左支架211和转子右支架215接触。

所述定子总成22包括定子支架225，定子支架225的一端通过连接轴与制动器4连接，定子支架225的另一端伸入铁芯212内且与铁芯212之间安装有轴承，定子支架225伸入铁芯212端的外侧安装有冷却装置和定子221，定子221一端相邻于磁钢213另一端与冷却装置接触。

所述冷却装置包括安装在定子支架225外侧壁上的水套密封圈224,水套密封圈224的圆周侧面加工有若干环水套密封圈224的冷却槽，水套密封圈224外端通过安装定子外水套222密封封闭。水套密封圈224内壁上还安装有水管28,水管28的一端伸入定子支架225内一端与冷却槽连接。

所述制动器4包括制动盘41、制动卡钳42，制动盘41安装转子右支架215上与制动卡钳42配合，制动盘41和制动卡钳42分别与转子右支架215和整车支架固接。

所述转子总成21和定子总成22之间还安装有旋变总成25,旋变总成25包括旋变转子251和旋变定子252,旋变转子251和旋变定子252均分别通过紧固件安装在铁芯212和定子支架225内，旋变定子252设置在旋变转子251的径向外侧。

所述定子支架225与制动卡钳42之间的连接轴为中空结构，与定子支架225内导通。

所述紧固件为螺栓。

进一步地，所述轮毂电机总成包括：转子总成、定子总成、旋变总成、电机外轴承、电机内轴承、轴承套、电机安装螺栓、旋变锁紧螺套、水管。

进一步地，所述转子总成包括：转子左支架、转子铁芯、转子右支架、磁钢、铁芯螺栓。

进一步地，所述定子总成包括定子组件、定子支架、定子内水套、定子外水套、水套密封圈。

进一步地，所述制动器总成保护制动盘和制动器总成。

进一步地，所述轮毂电机总成在电机定子内腔设置水道冷却，水道采用环形结构布置。

进一步地，所述轮毂电机总成的转子左支架与所述轮毂通过螺栓连接，直接驱动车轮。

进一步地，所述轮毂电机总成采用永磁同步电机，提高总成效率和可靠性。

进一步地，所述轮毂电机总成采用永磁同步电机采用外转子内定子结构，非常适用于直接驱动结构，不需要安装减速机构，这样整个驱动轮结构变得更加简单、紧凑，轴向尺寸减小，外转子直接和车轮相连，没有减速机构，效率进一步提高，且速度响应快。另外，在尺寸相同的情况下，外转子结构的永磁电机比内转子结构的电机转矩更大、转矩脉动更小。

进一步地，所述定子支架为空心轴结构，一方面减轻驱动总成重量，另外一方面高、低压线、水管均从该中心孔穿过与整车连接，结构更节凑。

进一步地，所述转子总成与定子总成采用两个轴承支撑，定位精度更高，结构更可靠。

进一步地，所述电机外轴承、电机内轴承优先采用深沟球轴承，效率高，成本低，可靠性高。

进一步地，所述电机的位置检测采用所述旋转变压器结构，结构坚固简单，可靠性高。

进一步地，所述电机可以是驱动电机或发电机，当整车需要动力时，电机以驱动电机状态运行，当整车减速滑行或制动时，电机以发电机状态运行，回收能量，进一步提高整车续航里程。

进一步地，所述轮毂电机可以布置在两个前轮或两个后轮，也可以同时布置在四轮上。

本发明提供的外转子轮毂电机驱动总成，一方面电机采用外转子内定子结构，结构变得更加简单、紧凑，轴向尺寸减小，输出转矩大、转矩脉动小，效率和功率密度更高，另一方面，轮毂电机内部设置循环冷却水道，高压线、水管等均从定子支架中心孔穿过，结构更加简单，布置方便。

具体原理为

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明进一步描述。

参照图1，本发明实施例提供了一种外转子轮毂电机驱动总成包括：轮毂1、轮毂电机总成2、紧固螺栓ⅰ3、制动器总成4、制动器安装螺栓5。

所述轮毂1与轮毂电机总成2通过所述电机安装螺栓3连接，轮毂电机总成2通电后产生的动力直接驱动轮毂1，进而驱动整车行驶。

参照图1，所述轮毂电机总成包括：转子总成21、定子总成22、轴承ⅰ23、轴承限位套24、旋变总成25、旋变锁紧螺套26、旋变压板27、水管28、水套密封圈29等。

参照图2，所述转子总成21包括：转子左支架211、转子铁芯212、磁钢213、o形密封圈ⅰ214、转子右支架215、铁芯螺栓216。

参照图1，所述定子总成包括定子组件221、定子外水套222、定子内水套223、水套密封圈224、定子支架225、定子固定螺栓226。

所述定子总成22的定子组件221与所述定子外水套222连接。

所述定子外水套222与定子内水套223配合形成环形的密封水道，环形水道设置在定子内水套223上。

所述定子组件221轴向通过定子内水套223和所述定子支架225限位。

所述定子内水套223与定子外水套222一端采用焊接或螺栓固连，另外一端与所述定子支架225一起通过定子固定螺栓226连接。

所述定子支架225为中心孔结构，用于穿过所述轮毂电机总成2的定子组件221和旋转变压器25的连接线和冷却水管。

所述定子内水套223与定子外水套222右侧采用水套密封圈224密封，防止冷却液外漏。

所述水套密封圈2224的安装槽设在定子外水套222上。

所述制动器总成4包括制动盘41和制动卡钳总成42。

所述转子总成21与轮毂1、制动器总成4固连后一起旋转。

所述转子右支架215与所述制动盘41通过制动器安装螺栓5连接，整车制动时通过所述制动器总成防止所述轮毂电机总成2的转子总成21旋转即可。

所述毂电机总成2为外转子内定子的永磁同步电机。

所述转子铁芯212与转子左支架211采用螺栓或焊接方式固定。

所述磁钢213通过紧固胶粘贴在所述转子铁芯212表面，另外一种连接方式是在所述转子铁芯212内孔开槽，用于放置所述磁钢213。

所述磁钢213优选采用钕铁硼材料，其目的是在有限的尺寸空间内提高电机性能。

所述磁钢213轴向通过转子左支架211和转子右支架215限位。

所述转子右支架215与所述转子铁芯212采用铁芯螺栓216连接。

所述转子右支架215与转子铁芯212采用电机密封圈214，所述转子右支架215设所述电机密封圈ⅰ214的安装槽。

所述转子总成21与定子总成22之间通过轴承ⅰ23轴承ⅱ29定位。

所述轴承ⅰ23内圈与转子左支架211固定，随转子左支架211一起旋转，轴承内圈一端通过所述转子左支架211上的挡肩限位，另外一侧通过所述轴承限位套24限位。轴承外圈分别通过所述定子内水套223和定子支架225轴向限位。轴承外圈与所述定子支架225采用间隙配合。

所述电机内轴承29外圈与转子右支架215固连一起旋转，内圈与定子支架225间隙配合。

所述轮毂电机3上设有旋转变压器总成25，用于检测转子位置，所述旋转变压器25的转子251与所述轮毂电机3的转子左支架211固连，轴向通过所述旋变锁紧螺套26固定；所述旋转变压器25的定子252与定子支架225固连。

所述定子总成22上设有进、出水口，其上面安装水管28，水管28通过所述定子支架225上的窗口出来，然后连接整车水箱。

所述定子总成22连接线、旋转变压器连接线均通过所述定子支架225中心孔输出。

所述定子总成22靠近制动器侧，在定子支架225上设置螺栓孔，与整车支架通过螺栓固定，防止定子总成22旋转或振动。

所述轮毂电机总成1可以是驱动电机或发电机，当整车需要动力时，电机以驱动电机状态运行，消耗电能，电能转化为机械能，驱动整车行驶。当整车减速滑行或制动时，电机以发电机状态运行，回收能量，机械能转化为电能，向电池充电储能，进一步提高整车续航里程。

为了更清楚介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的具体工作方式上予以介绍。

轮毂电机总成2接受整车电池释放的电能，轮毂电机总成2中的定子总成22接受电池释放的电能通电后产生旋转的磁场，拉动有永磁体的转子总成21旋转，进而将电能转化为机械能，转子总成21与轮毂1固连而带动轮毂旋转，驱动整车行驶。其轮毂电机总成2输出的扭矩和转速是通过控制电池输出的电流大小控制的，所述轮毂电机总成2输出扭矩根据整车行驶工况通过轮毂电机控制器调节，满足上、下坡，加减速、转弯等不同工况需求。当整车制动时，通过操作制动器总成4可以阻止轮毂电机总成2中的转子总成21旋转。而所述轮毂电机总成2运行过程中所产生的热量通过集成在所述轮毂电机总成2内部的冷却水套散热，进而保证整个系统的可靠性。

本发明是将轮毂电机总成的冷却结构和支撑结构全部集成在轮毂内，大大的缩短了电机结构尺寸，冷却性能好，转子总成与定子总成采用两个轴承支撑，定位精度高，结构更可靠，同时简化驱动总成结构，通用性强，可满足各种车型对驱动总成的布置要求。另外，制动盘直接与转子总成固连，制动性能更好，可靠性更高。