轮边驱动总成的三合一集成设计方法与流程

1.本发明涉及轮边驱动总成的三合一集成设计方法，属于轮边驱动器技术领域。


背景技术：

2.采用电力作为驱动动力的电驱动是目前广泛推广应用的一种新能源驱动方式，其应用范围越来越广，而且由驱动电机与减速器合成的“二合一电轮边驱动总成”，以及由驱动电机与减速器和制动装置合成的“三合一电轮边驱动总成”也逐步形成。但是在如何对这些“二合一电轮边驱动总成”和“三合一电轮边驱动总成”的控制方面却一直处于原来的分散控制方式，即将控制“二合一电轮边驱动总成”和“三合一电轮边驱动总成”的控制器放置在远离动力总成的控制盒里面，这样虽说有利于分别制造，做机械的只管机械部分，做控制只管控制部分，但是这样就势必造成控制与设备的分离；在组装时，需要分别安装动力总成和控制器，再将控制器中的控制线拉到动力总成，造成安装麻烦，线束过多，容易出错和使用时出现故障；因此有待加以改进。
3.轮边驱动应用最广泛的领域在工程机械的工程作业车，常见的驱动为电机减速器二合一结构。这类车辆需要停车制动装置，一般是在电机尾部安装电磁制动器，制动器安装在电机尾部，通过花键套与电机轴配合。制动器用螺栓固定在电机后盖上面。这样一来，电机（温度、速度）传感器安装位置变小，传感器类型选择受限；而且不利于控制器、电机、减速器的集成。


技术实现要素：

4.本发明提供的轮边驱动总成的三合一集成设计方法，不仅大幅简化电机与控制器之间的电气控制线路，降低线路故障，提高控制稳定性，而且形成了控制器与电机的固态连接，方便整个轮边驱动总成的一体安装调试和维护，提高电驱动轮的现场安装调试和维护效率，提高电驱动轮的实用性，即提高了三合一集成的轮边驱动总成的结构可靠性，又降低了三合一集成的轮边驱动总成对安装空间的要求，实用性高。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：轮边驱动总成的三合一集成设计方法，包括电机、减速器和驱动电机的控制器，其特征在于：将电机的制动器装配在电机前侧，将控制器集成在电机后端，且制动器直接从控制器中取电，形成控制器、电机和减速器的集成整体。
6.优选的，所述的控制器集成在电机机壳内且同轴固定在电机转轴后侧，使控制器、电机和减速器的同轴设置。
7.优选的，在电机机壳后端设置用于安装控制器的安装腔，控制器固定于安装腔中，在电机机壳中开设沿轴向的制动器走线槽，制动器走线槽延伸与安装腔联通中，制动器取电连线从制动器走线槽中走线并伸入至安装腔中与控制器连接实现取电。
8.优选的，在电机机壳中同轴设置分隔走线盘，分隔走线盘将电机机壳两分前后两腔，前腔内安装电机的定子及转子，后腔为安装腔，控制器为线路板控制器并与电机机壳后
端同轴固定，电机的三相线和传感器连线从分隔走线盘中穿出与控制器连接。
9.优选的，将制动器设置在电机机壳前侧与电机转轴花键配合，电机机壳嵌套进减速器壳体中，将制动器封闭在减速器壳体中。
10.优选的，在减速器壳体后端开设与电机机壳相配合的凹槽，制动器置于凹槽中，电机机壳前端伸入至凹槽中与减速器壳体固定，并将凹槽封闭。
11.优选的，将电机转轴伸入至减速器中与减速器的行星齿轮啮合连接，使电机转轴作为减速器的输入轴，形成电机与减速器的共轴结构。
12.优选的，在所述的分隔走线盘的内环中设置一体成型的支撑筒，将轴承一压装在支撑筒中并将电机转轴后端压装至轴承一内圈中，在电机机壳前端压装轴承二并将电机转轴压装至轴承二的内圈中，在减速器壳体中压装轴承三并将电机转轴压装在轴承三内圈中，轴承一、轴承二和轴承三均被轴向定位，对电机转轴形成从后至前的依次径向支撑及轴向定位。
13.优选的，将电机机壳设计为由电机机壳本体和后筒盖组成的分体结构，电机机壳本体内安装电机的定子及转子，且电机机壳本体的后端为直通开口，后筒盖同轴固定在电机机壳本体的后端，分隔走线盘一体成型在后筒盖中，控制器固定在后筒盖内。
14.优选的，将后筒盖设计为由圆筒形的后筒盖本体和同轴固定在后盖筒本体后端的安装盘组成，将控制器集成在电机后端的具体步骤为：第一步，将控制器固定在安装盘上；第二步：将轴承一压装至电机转轴后端，再将支撑筒压装至轴承一上使后筒盖本体盖于电机机壳本体后端；第三步：将电机的三相线、传感器连线穿出分隔走线盘，并将制动器取电连线伸入至后筒盖本体中，再用螺栓将后筒盖本体与电机机壳本体固定；第四步：将电机的三相线、传感器连线以及制动器取电连线与控制器连接；第五步：将安装盘固定在后筒盖本体后端。
15.发明的有益效果是：1.本发明中将制动器装配在电机前侧为控制器集成腾出电机后端的空间，同时也方便电机与控制器电气控制线路的连接，控制器集成在电机后端，且制动器直接从控制器中取电，不仅大幅简化电机与控制器之间的电气控制线路，降低线路故障，提高控制稳定性，而且形成了控制器与电机的固态连接，方便整个轮边驱动总成的一体安装调试和维护，提高电驱动轮的现场安装调试和维护效率，提高电驱动轮的实用性。
16.2.将制动器装配在电机前侧，电机转轴前端轴径更大，强度更高，制动器可直接与转轴形成花键配合套装，无需使用花键套，转轴与制动器花键配合的连接结构更可靠，在制动器频繁制动或紧急制动等工况时，可有效保证转轴强度满足工况需求，提高制动灵敏性。
17.3.将电机机壳前端伸入至凹槽中与减速器壳体固定，将制动器封闭于凹槽中，省去了制动器所需外壳，缩短了电机与减速器体的配合轴向尺寸，而且将电机转轴作为减速器的输入轴形成电机与减速器的共轴结构，省去了减速器的输入轴，简化了电机与减速器的集成结构，并进一步缩短了电机与减速器配合的轴向尺寸，提高轮边驱动总成的结构紧凑性，从而减小轮边驱动总成的体积，降低其空间占用率，即提高了三合一集成的轮边驱动总成的结构可靠性，又降低了三合一集成的轮边驱动总成对安装空间的要求，实用性高。
18.4.电机转轴从前至后依次被轴承一、轴承二和轴承三径向支撑及轴向定位，有效保证了转轴的同轴度，降低了转轴的轴向振动，提高电机与减速器共轴结构的可靠性，提高了转轴的传动效果，从而提高轮边驱动总成的驱动可靠性。
附图说明
19.图1为轮边驱动总成的三合一集成结构示意图。
20.图2为图1的局部放大图。
具体实施方式
21.下面结合图1~2对本发明的实施例做详细说明。
22.轮边驱动总成的三合一集成设计方法，包括电机1、减速器2和驱动电机1的控制器3，其特征在于：将电机1的制动器4装配在电机1前侧，将控制器3集成在电机1后端，且制动器4直接从控制器3中取电，形成控制器3、电机1和减速器1的集成整体。
23.以上所述的轮边驱动总成的三合一集成设计方法，将制动器4装配在电机1前侧为控制器3集成腾出电机1后端的空间，同时也方便电机1与控制器3电气控制线路的连接，控制器3集成在电机1后端，且制动器4直接从控制器3中取电，不仅大幅简化电机1与控制器3之间的电气控制线路，降低线路故障，提高控制稳定性，而且形成了控制器3与电机1的固态连接，方便整个轮边驱动总成的一体安装调试和维护，提高电驱动轮的现场安装调试和维护效率，提高电驱动轮的实用性。将制动器4装配在电机1前侧，电机转轴11前端轴径更大，强度更高，制动器4可直接与转轴形成花键配合套装，无需使用花键套，转轴与制动器花键配合的连接结构更可靠，在制动器频繁制动或紧急制动等工况时，可有效保证转轴强度满足工况需求，提高制动灵敏性。
24.其中，所述的控制器3集成在电机机壳12内且同轴固定在电机转轴11后侧，使控制器3、电机1和减速器2的同轴设置。如图所示，控制器3和减速器2分别设置在电机1的前后两侧，三者同轴设置，即方便电机1中各种连线与控制器3的连接，又不占用电机1的外周空间，轮边驱动总成的周向宽度小，降低空间占用率便于轮边驱动总成在电驱动轮上的安装，控制器3设置在电机1后端方便修护保养，实用性高。
25.其中，在电机机壳12后端设置用于安装控制器3的安装腔121，控制器3固定于安装腔121中，在电机机壳12中开设沿轴向的制动器走线槽122，制动器走线槽122延伸与安装腔121联通中，制动器取电连线从制动器走线槽122中走线并伸入至安装腔121中与控制器3连接实现取电。安装腔121不仅可容纳控制器3，而且可容纳电机的传感器连线、三湘连线以及制动器取电连线，为电机1与控制器3的电气控制线路的布置和连接提供空间，使电机1与控制器3形成固态连接，线路短且连接方便，三合一集成的轮边驱动总成组装成型效率高，易于集成。
26.其中，在电机机壳12中同轴设置分隔走线盘123，分隔走线盘123将电机机壳12两分前后两腔，前腔内安装电机的定子及转子，后腔为安装腔121，控制器3为线路板控制器并与电机机壳后端同轴固定，电机1的三相线和传感器连线从分隔走线盘中穿出与控制器连接。分隔走线盘123将电机机壳12分成前后两个腔，后腔为安装腔121容纳控制器3，分隔走线盘123上可开设多个走线孔，以方便走线穿出，即方便线路的连接，又将电机中的定转子
主要结构与控制器3进行分隔，形成独立的控制器安装腔室，便于后续的维护和保养。
27.其中，将制动器4设置在电机机壳前侧与电机转轴11花键配合，电机机壳12嵌套进减速器壳体中，将制动器4封闭在减速器壳体21中。省去了制动器4所需外壳，而且电机机壳12嵌套至减速器壳体中，可有效减小电机1与减速器2集成组装的轴向尺寸，从而减小轮边驱动总成的轴向尺寸，提高轮边驱动总成的结构紧凑性。
28.其中，在减速器壳体21后端开设与电机机壳12相配合的凹槽211，制动器4置于凹槽211中，电机机壳12前端伸入至凹槽211中与减速器壳体21固定，并将凹槽211封闭。凹槽211为电机机壳12的嵌套以及制动器4设置提供空间，制动器4被封闭在电机机壳12与减速器壳体21之间，形成电机1与减速器2的嵌套一体结构，提高两者的组装便利性，而且有效减少两者组装后的轴向尺寸，减小轮边驱动总成的轴向尺寸，减少空间占用率，结构紧凑，降低对安装空间的要求。
29.其中，将电机转轴伸入至减速器中与减速器的行星齿轮啮合连接，使电机转轴作为减速器的输入轴，形成电机与减速器的共轴结构。省去了减速器2的输入轴，简化了电机1与减速器2的集成结构，并进一步缩短了电机1与减速器2配合的轴向尺寸，提高轮边驱动总成的结构紧凑性，从而减小轮边驱动总成的体积，降低其空间占用率，即提高了三合一集成的轮边驱动总成的结构可靠性，又降低了三合一集成的轮边驱动总成对安装空间的要求，实用性高。
30.其中，在所述的分隔走线盘123的内环中设置一体成型的支撑筒124，将轴承一5压装在支撑筒124中并将电机转轴11后端压装至轴承一5内圈中，在电机机壳12前端压装轴承二6并将电机转轴11压装至轴承二6的内圈中，在减速器壳体21中压装轴承三7并将电机转轴11压装在轴承三7内圈中，轴承一5、轴承二6和轴承三7均被轴向定位，对电机转轴11形成从后至前的依次径向支撑及轴向定位。如图所示，轴承一5被支撑筒124和电机转轴11轴向定位，并对电机转轴11后端形成径向支撑，轴承二6被电机机壳前端和电机转轴11轴向定位，并对电机转轴11中部形成径向支撑，轴承三7被减速器壳体12和电机转轴11轴向定位，并对电机转轴11前端成径向支撑，电机转轴11从后至前依次被轴承一5、轴承二6和轴承三7径向支撑及轴向定位，有效保证了转轴的同轴度，降低了转轴的轴向振动，提高电机与减速器共轴结构的可靠性，提高了转轴的传动效果，从而提高轮边驱动总成的驱动可靠性。
31.其中，将电机机壳12设计为由电机机壳本体13和后筒盖14组成的分体结构，电机机壳本体13内安装电机的定子及转子，且电机机壳本体13的后端为直通开口，后筒盖14同轴固定在电机机壳本体13的后端，分隔走线盘123一体成型在后筒盖14中，控制器3固定在后筒盖14内。后筒盖14与电机机壳本体13可拆分，控制器3与电机1先进行电气控制线路的布置、连接，再进行控制器3的固定，即保证控制器3对电机1的驱动可靠性，也提高集成组装的便利性和效率。
32.其中，将后筒盖14设计为由圆筒形的后筒盖本体141和同轴固定在后盖筒本体141后端的安装盘142组成，将控制器3集成在电机后端的具体步骤为：第一步，将控制器3固定在安装盘142上；第二步：将轴承一5压装至电机转轴11后端，再将支撑筒124压装至轴承一5上使后筒盖本体141盖于电机机壳本体13后端；第三步：将电机的三相线、传感器连线穿出分隔走线盘，并将制动器取电连线伸入
至后筒盖本体13中，再用螺栓将后筒盖本体141与电机机壳本体13固定；第四步：将电机的三相线、传感器连线以及制动器取电连线与控制器3连接；第五步：将安装盘142固定在后筒盖本体141后端。
33.将后盖筒14也设计为分体结构，用安装盘142安装控制器3，用轴承一5与支撑筒124和电机转轴11的配合将后盖筒本体141装在电机机壳本体13后端，在电机的三相线、传感器连线以及制动器取电连线伸出后再进行电机与控制器的接线，电机与控制器的接线操作简单，不受控制器位置的局限，有足够的接线操作空间，最后将安装盘142与后筒盖本体141固定，实现集成，集成过程由内至外逐步进行，操作简单易于实现。
34.以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。