一种轮毂电机驱动系统的制作方法

1.本实用新型涉及驱动系统技术领域，特别是涉及一种轮毂电机驱动系统。


背景技术：

2.随着电动汽车技术的发展及轮毂电机的应用，采用轮毂电机作为动力源来驱动卡车已经成为卡车一种可观的发展方向，目前采用纯电动的卡车都是电机通过传动轴将动力传递给驱动桥，动力机械传递过程中存在大量的能量损失，从而影响续航里程。而采用轮毂电机直接驱动车轮，可以减少能量损失，提高卡车的续航里程，同时可实现能量回收。
3.目前纯电动卡车仅仅是用电机替代原有的内燃机，其内部的传动结构和车身结构布置与传统的内燃机相差无几，而采用轮毂电机不仅可以优化车辆的传动结构，使传动效率以及能量的回收利用得到提高，而且在起步、加速等工况时，由于有电机的辅助，可以降低油耗，这个过程中可以实现制动能量回收。
4.对于新能源重载汽车来讲，采用分布式电驱动的技术可以有效的降低传动效率低的限制，尤其是采用轮毂电机驱动的电动轮，可以大大的减少底盘的有效空间，增大车轮的灵活性，但是电动轮本身的设计难度会加大，对车轮内部有限空间的合理布置轮毂电机、减速机构等成为各个汽车公司和科研单位的研究重点。
5.目前已经存在多种轮毂电机驱动的电动轮设计方案，比较典型的专利为“一种适用于双胎并装车轮的电动轮总成、车桥及车辆”(专利号：cn109130839a)。然而，上述专利方案采用的是将轮毂电机和制动器集成于内侧轮毂内部，一方面是在有限的空间内同时安装驱动装置、制动装置和减速机构，不仅会导致电机所占用空间的减小影响电机的输出功率，还会直接导致发热严重并且散热效果差，极易降低轮毂电机和制动器的使用寿命；另一方面其专利方案中，因轮毂电机安装在内侧车轮中，未能安装在外侧车轮的外端部，以至于行星齿轮减速器机构为了配合轮毂电机也安装在内侧车轮内，不仅占用了内侧车轮的有限空间，还对所应用的车桥和底盘结构有非常大的改变，极大地增大研发难度。
6.专利“一种轮毂电机集成系统”(专利号：108749556a)，其专利技术将轮毂电机、制动装置、减速机构分布在内外两侧轮毂中，但是其技术方案将减速器和制动器设置在外侧车轮内，极大地改变了原有卡车车桥和底盘结构。
7.因此，亟待开发一种新的轮毂电机驱动系统，以解决现有技术所存在的上述问题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种轮毂电机驱动系统，以解决现有技术所存在的上述问题，可形成三种工作模式，发动机驱动模式、纯电减速驱动模式、混合驱动模式，能够通过控制电机进行能量回收利用，可降低燃油消耗。
9.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种轮毂电机驱动系统，包括轮毂电机、减速器、车轮和桥壳；所述轮毂电机以及所述减速器均安装于所述车轮内，所述桥壳位于所述车轮的中部；所述轮毂电机安装于所述桥壳上，所述轮毂电机与
所述车轮连接，用于带动所述车轮转动；所述轮毂电机通过电线连接有电源，用于为所述轮毂电机供电；所述车轮转动安装于所述桥壳上，所述减速器与所述车轮连接，用于带动所述车轮转动；所述桥壳内还转动安装有半轴，所述半轴的一端用于与发动机连接，另一端穿过所述桥壳与所述减速器连接。
10.优选的，所述轮毂电机包括套筒、定子铁心、磁铁、外转子壳和电机端盖；所述套筒的内侧安装有中部轮边壳，所述套筒的内侧与所述中部轮边壳的外侧通过平键连接；所述中部轮边壳的内侧通过法兰与所述桥壳固定连接；所述定子铁心套在所述套筒的外侧，所述磁铁安装于所述定子铁心的外侧形成转子部件，所述外转子壳套接于所述转子部件的外侧，所述外转子壳与所述转子部件之间留有气隙；所述电机端盖固定于所述外转子壳的外端。
11.优选的，所述法兰设置有两个，包括由内向外背向设置的第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰之间设置有间隙，用于使所述电线通过；所述中部轮边壳的内侧以及所述第一法兰和所述第二法兰的外侧均对应车有键槽，所述中部轮边壳与所述第一法兰以及所述第二法兰通过平键连接；所述第一法兰以及所述第二法兰通过螺栓固定于所述桥壳上。
12.优选的，所述桥壳的外侧设置有凹槽，用于使所述电线通过为所述轮毂电机供电。
13.优选的，还包括端部轮边壳和内部轮边壳，所述端部轮边壳固定于所述电机端盖的内侧，用于连接所述减速器；所述内部轮边壳安装于所述外转子壳内，所述内部轮边壳的端部与所述外转子壳的内端固定连接，并且所述内部轮边壳与所述车轮固定连接；所述端部轮边壳和内部轮边壳分别套接在所述中部轮边壳的两端，套接处设置有密封件。
14.优选的，所述减速器为行星齿轮减速器，包括太阳轮、行星轮、齿圈和行星盘架；所述行星盘架通过螺栓固定于所述电机端盖的内侧；所述行星盘架远离所述端部轮边壳的一侧设置有安装槽，所述安装槽内设置有多个安装部，每个所述安装部上均安装有一个所述行星轮；所述行星轮的内侧与所述太阳轮啮合，外侧与所述齿圈啮合，所述太阳轮安装于所述半轴上，所述齿圈与所述第二法兰固定连接。
15.优选的，所述太阳轮通过平键与所述半轴固定连接，所述齿圈与所述第二法兰通过螺栓固定连接。
16.优选的，所述行星齿轮减速器采用两级行星齿轮减速器，进行两级减速。
17.优选的，所述车轮包括轮毂，所述轮毂电机以及所述减速器均安装于所述轮毂内；所述轮毂连接有轴承连接件，所述轴承连接件通过轴承转动安装于所述桥壳上，所述外转子壳、所述内部轮边壳、所述轮毂以及所述轴承连接件通过螺栓连接在一起；所述轮毂的外侧安装有轮胎。
18.优选的，所述轴承设置有两个，包括并列设置的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承安装于所述桥壳上。
19.优选的，所述半轴通过第三轴承转动安装于所述桥壳内。
20.本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
21.1、本实用新型所涉及的轮毂电机及其驱动系统，提高了传动效率，从而提高卡车续航里程；优化了轮毂电机散热结构和增大了散热面积，使轮毂电机使用寿命增长；
22.2、动力性优于同排量的纯内燃机卡车，特别是在起步加速时，电机可以有效地弥
补内燃机低转速扭矩不足的弱点；
23.3、本实用新型所涉及的轮毂电机及其驱动系统不需要改变既有卡车的底盘结构；
24.4、本实用新型的布置形式，安装简单，易操作。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型剖视图；
27.图2为本实用新型爆炸视图；
28.图3为本实用新型桥壳主视图；
29.图4为本实用新型桥壳俯视图；
30.图5为本实用新型轮毂电机等轴测视图；
31.图6为本实用新型轮毂电机正面横剖示意图；
32.图7为本实用新型第二法兰的三维示意图；
33.图8为本实用新型第二法兰的剖视图；
34.图9为本实用新型端部轮边壳的三维示意图；
35.图10为本实用新型端部轮边壳的剖视图；
36.图11为本实用新型中部轮边壳的三维示意图；
37.图12为本实用新型中部轮边壳的剖视图；
38.图13为本实用新型内部轮边壳的三维示意图；
39.图14为本实用新型内部轮边壳的剖视图；
40.图15为本实用新型套筒的三维示意图；
41.图16为本实用新型套筒的剖视图；
42.图中，桥壳01，半轴02，第一法兰03，第二法兰04，第一轴承05，第二轴承06，第三轴承07，轴承连接件08，太阳轮11，行星轮12，齿圈13，行星盘架14，套筒21，定子铁心22，磁铁23，外转子壳204，电机端盖205，端部轮边壳301，中部轮边壳302，内部轮边壳303，轮毂401，轮胎402，第一密封件51，第二密封件52。
具体实施方式
43.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
44.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
45.实施例一
46.如图1
‑
16所示，本实施例提供一种轮毂电机驱动系统，可以用于混合动力或纯电
动卡车、大巴、工程车等，包括轮毂电机、减速器、车轮和桥壳01；轮毂电机以及减速器均安装于车轮内，桥壳01位于车轮的中部；轮毂电机安装于桥壳上，轮毂电机与车轮连接，用于带动车轮转动；轮毂电机通过电线连接有电源，用于为轮毂电机供电；车轮转动安装于桥壳上01，减速器与车轮连接，用于带动车轮转动；桥壳内还转动安装有半轴02，半轴02的一端用于与发动机连接，另一端穿过桥壳01与减速器连接。
47.在本实施例中，轮毂电机包括套筒21、定子铁心22、磁铁23、外转子壳204和电机端盖205；其中定子铁心22通过套筒21、中部轮边壳302、第一法兰03、第二法兰04与桥壳01相连实现固定，具体地，套筒21的内侧安装有中部轮边壳302，套筒21的内侧与中部轮边壳302的外侧对应车有键槽，两者通过平键形式连接；中部轮边壳302的内侧通过法兰与桥壳01固定连接；定子铁心22套在套筒21的外侧。磁铁23安装于定子铁心22的外侧形成转子部件，具体地，磁铁23通过纤维材料和树脂固结在定子铁心22外侧的凹槽内部，定子铁心22和磁铁23形成的转子部件和外转子壳204套接在一起，转子部件和外转子壳204留有1毫米到3毫米的气隙。电机端盖205通过螺栓固定于外转子壳204的外端(朝向车轮外侧的一端)，具体地，电机端盖205的边缘(远离圆心的位置处)设置有螺栓孔，外转子壳204的外端端面对应设置有螺栓孔，两者通过螺栓穿过螺栓孔实现固定连接。
48.在本实施例中，法兰设置有两个，包括由内向外背向设置的第一法兰03和第二法兰04，第二法兰04位于靠近车轮外侧的一侧，第一法兰03和第二法兰04之间设置有间隙，用于使电线通过；中部轮边壳302的内侧以及第一法兰03和第二法兰04的外侧均对应车有键槽，中部轮边壳302与第一法兰03以及第二法兰04通过平键连接；第一法兰03以及第二法兰04均钻有径向螺纹孔，通过螺栓固定于桥壳01上。
49.在本实施例中，桥壳01的外侧设置有凹槽，实现电线沿桥壳01的凹槽，通过第一法兰03、第二法兰04之间的间隙进入轮毂电机进入轮毂电机定子铁心22上的线束绕组内部通电。
50.在本实施例中，还包括轮边壳，轮边壳包括端部轮边壳301、内部轮边壳303以及上文中中部轮边壳302，端部轮边壳301固定于电机端盖205的内侧，用于连接减速器，具体地，电机端盖的中部(靠近圆心侧)设有螺纹孔，与端部轮边壳301以螺栓形式相连；内部轮边壳303为圆筒状，安装于外转子壳204内，其朝向车轮内侧的一端设置有环形的安装板，安装板上开设有螺纹孔，外转子壳204内端端面对应设置有轴向螺纹孔，用于与内部轮边壳303螺栓连接，并且内部轮边壳303与车轮固定连接。
51.进一步地，为保证端部轮边壳301和内部轮边壳303相对中部轮边壳302旋转，中部轮边壳302两端部环套有端部轮边壳301和内部轮边壳303，在环套位置处分别设有第一密封件51和第二密封件52，实现不接触连接，第一密封件51和第二密封件52根据需要从市场上选择常用的密封圈即可。
52.在本实施例中，车轮包括轮毂401，轮毂电机以及减速器均安装于轮毂401内；轮毂401连接有轴承连接件08，轴承连接件08通过轴承转动安装于桥壳上01，内部轮边壳303套接在轴承连接件08的左侧(靠近轮毂电机的一侧)外转子壳204、内部轮边壳303、轮毂401以及轴承连接件08通过同一组螺栓连接在一起，实现轮毂电机通电后外转子壳204直接驱动车轮。轴承连接件08通过第二轴承06、第一轴承05套绕在桥壳01上，轴承连接件08起到支撑与它相连的外转子壳204、内部轮边壳303和轮毂401的作用，轮毂401的外侧安装有轮胎
402。
53.在本实施例中，半轴02通过第三轴承07转动安装于桥壳01内，实现动力传递。
54.在本实施例中，减速器为行星齿轮减速器，行星齿轮减速器是利用太阳轮11、行星轮12和齿圈13组成的转速和扭矩变换装置，通过齿比的不同实现减速，其包括太阳轮11、行星轮12、齿圈13和行星盘架14；行星盘架14外圈设置有螺纹孔，端部轮边壳301上对应设置有螺纹孔，行星盘架14通过螺栓固定于端部轮边壳301的内侧，而端部轮边壳301与电机端盖205螺栓连接，电机端盖205又与外转子壳204螺栓连接，从而实现行星盘架14与电机外转子壳的固定连接；行星盘架14远离端部轮边壳301的一侧开设有安装槽，安装槽内设置有多个柱形的安装部，每个安装部上均安装有一个行星轮12，行星轮12的内侧与太阳轮11啮合，外侧与齿圈13啮合；具体地，太阳轮11安装于半轴02上，通过平键与半轴02固定连接，齿圈13的内圈设置有轮齿，齿圈13位于第二法兰04朝向车轮外侧的一面，其上设置有螺纹孔，与第二法兰04以螺栓方式固定连接，实现固定；此时，齿圈13环套在太阳轮11上，两者之间安装有多个行星轮12，三者啮合连接。
55.本实用新型的工作模式分为三种：
56.1、发动机驱动。来自发动机的动力通过半轴传递进入行星齿轮减速器进行减速增扭，减速增扭后的动力通过行星齿轮减速器中的行星盘架、端部轮边壳、电机端盖、电机外转子传递到轮毂，带动轮胎旋转。此工作模式中，在制动时，通过控制定子磁场的旋转速度低于车轮对应转速，以使转子磁场切割定子磁场，实现电磁制动，以达到制动能量回收。
57.2、纯电驱动。在此工作模式下，轮毂电机通过放置在定子铁心的铜线产生磁场，带动电机外转子壳旋转，并且将动力直接传递到轮毂带动轮胎旋转。此工作模式中，在制动时，通过控制定子磁场的旋转速度低于车轮对应转速，以使转子磁场切割定子磁场，实现电磁制动，以达到制动能量回收。
58.3、混合动力驱动。当处于此工作模式下，来自发动机的动力经过减速增扭后，通过轮毂电机进一步增大扭矩传递到轮毂带动轮胎旋转。
59.实施例二
60.本实施例是在实施例一的基础上进行的改进，其改进之处在于：行星齿轮减速器采用两级行星齿轮减速器，进行两级减速；具体地，太阳轮、行星轮、齿圈和行星盘架设置有两组，第二级行星齿轮的太阳轮安装于第一级行星齿轮的行星盘架14上，由半轴02带动第一级行星齿轮的行星盘架14后，再继续带动第二级行星齿轮的太阳轮，实现两级减速；第二级行星齿轮的行星盘架通过螺栓与端部轮边壳301固定连接。
61.进一步地，行星齿轮减速器还可以根据需要设置有多级。
62.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
63.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一
般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。