轮毂电机及电动车的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种轮毂电机及电动车。


背景技术：

2.随着技术的发展，轮毂电机的小型化和高功率密度已成为发展趋势。现有轮毂电机普遍存在尺寸和重量大、功率密度不够高的缺点。相关技术中，电动车采用轮毂电机直接驱动车轮，部分轮毂电机具有减速机构以降低转速、提高扭矩及电机的功率密度。但是增加减速机构后，减速机构占用的轴向空间较多，导致轮毂电机的轴向尺寸较大，只适用于轴向尺寸空间大的轮毂电机，使用范围受限。因此，充分利用好电机内部的空间，研究出轴向尺寸小的带齿轮的轮毂电机，具有广泛的应用前景。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种轮毂电机，轴向布局紧凑，扩大使用范围。
4.本实用新型同时提出具有上述轮毂电机的电动车。
5.根据本实用新型第一方面实施例的轮毂电机，包括中轴以及连接于所述中轴的壳体组件、定子组件、转子组件以及齿轮组件，所述壳体组件通过第一轴承支撑在所述中轴上，所述转子组件通过第二轴承支撑在所述中轴上，所述转子组件与所述壳体组件通过所述齿轮组件传动连接，所述转子组件朝向所述齿轮组件的侧面设置有第一容置槽，至少部分所述齿轮组件置于所述第一容置槽内。
6.根据本实用新型第一方面实施例的轮毂电机，至少具有如下有益效果：轮毂电机的转子组件通过齿轮组件驱动壳体组件旋转，壳体组件与电动车的车轮连接为一体，实现电动车的行驶。轮毂电机通过齿轮组件实现减速和提高扭矩，在轴向上，利用转子组件的第一容置槽容纳至少部分齿轮组件，减小轮毂电机的轴向尺寸，减小轮毂电机的空间需求，扩大使用范围。
7.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述齿轮组件包括太阳轮、三个行星轮、行星架以及内齿圈，所述太阳轮固定连接于所述转子组件，所述行星架固定连接所述中轴，所述行星轮转动连接于所述行星架，所述内齿圈固定连接于所述壳体组件，所述行星轮同时啮合于所述太阳轮和所述内齿圈，部分所述行星轮和部分所述内齿圈置于所述第一容置槽内。
8.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述定子组件朝向所述转子组件的侧面设置有第二容置槽，部分所述第一容置槽位于所述第二容置槽内。
9.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述转子组件朝向所述定子组件的侧面设置有第三容置槽，所述定子组件具有周向均布的多个绕组，所述绕组置于所述第三容置槽内。
10.根据本实用新型第一方面的一些实施例，所述行星轮包括同轴的大齿轮和小齿
531、第三轴承532、内齿圈540、缺口541。
具体实施方式
33.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
36.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
37.相关技术中，电动车采用轮毂电机作为动力部件，轮毂电机在设计上追求动力系统、传动系统及刹车系统集成为一体。通过轮毂电机的壳体和车轮的轮辋为一体结构，在轮毂电机的内部集成减速机构，转子通过减速机构带动壳体旋转，而且利用减速机构降低转速和提高扭矩。但是减速机构占用的空间较大，尤其是轴向空间，导致轮毂电机的轴向尺寸较大，使用上比较受限，有待改进。
38.如图1至图4所示，本实用新型第一方面的实施例提出一种应用于电动车的轮毂电机，轮毂电机包括中轴100以及安装在中轴100的壳体组件200、定子组件300、转子组件400以及齿轮组件500，中轴100通常连接于电动车的车架并且作为安装基础，壳体组件200包括第一端盖210、第二端盖220以及轮辋230，第一端盖210和第二端盖220分置在轮辋230的两侧，第一端盖210和第二端盖220均通过螺丝固定连接于轮辋230，方便拆装及维护。中轴100上安装有第一轴承110及第二轴承120，第一端盖210和第二端盖220通过第一轴承 110转动连接于中轴100，转子组件400通过第二轴承120转动连接于中轴100，均能相对中轴100转动。
39.可以理解的是，转子组件400与壳体组件200的第二端盖220通过齿轮组件500实现传动连接，也即轮毂电机运转时，转子组件400通过齿轮组件500驱动壳体组件200旋转，壳体组件200的轮辋230是电动车的车轮一部分，轮辋230直接带动车轮转动，实现电动车的行驶。
40.考虑到，齿轮组件500安装在中轴100上，在中轴100的轴向上占据了一定的空间，因而在转子组件400上开设第一容置槽401，第一容置槽401位于转子组件400上朝向齿轮组件500的侧面，而且第一容置槽401能够容纳部分齿轮组件500，比如沿中轴100的径向，第一容置槽401的宽度尺寸大于该部分齿轮组件500的尺寸，部分齿轮组件500置于第一容置槽401内，布局更加紧凑，能够减小轮毂电机的轴向尺寸，当然也可以是全部齿轮组件500 置
于第一容置槽401内。在轴向上，利用转子组件400的第一容置槽401容纳至少部分齿轮组件500，实现减小轮毂电机的轴向尺寸，减小轮毂电机的空间需求，扩大使用范围。
41.参照图5至图8，齿轮组件500包括太阳轮510、行星架530以及内齿圈540，行星架530 设置三个齿轮轴531，三个齿轮轴531围绕太阳轮510周向均布，每个齿轮轴531上安装一个行星轮520，齿轮轴531与行星轮520之间设置有第三轴承532，利用第三轴承532的支承实现行星轮520的旋转。太阳轮510与转子组件400固定连接，行星架530与中轴100固定连接，内齿圈540与壳体组件200固定连接，三个行星轮520围绕太阳轮510，而且太阳轮 510和内齿圈540同时啮合于行星轮520，转子组件400带动太阳轮510转动，太阳轮510驱动三个行星轮520转动，由于行星架530是固定的，使得三个行星轮520驱动内齿圈540与壳体组件200转动，壳体组件200的轮辋230带动电动车的车轮转动，因此轮毂电机直接驱动车轮转动，实现电动车的行驶。
42.可以理解的是，齿轮组件500为行星齿轮传动系统，行星齿轮传动与普通齿轮传动相比，具有传动比大且体积小的优点，所以行星齿轮传动系统被广泛应用于各种机械传动系统中的减速器、增速器和变速装置。齿轮组件500采用行星齿轮传动系统，并且集成在轮毂电机中，使得轮毂电机的结构紧凑，有利于轮毂电机小型化。
43.考虑到，内齿圈540位于齿轮组件500的外周，因而将部分内齿圈540和部分行星轮520 置于第一容置槽401内，第一容置槽401的内壁包围齿轮组件500，防止转子组件400的结构与齿轮组件500产生干涉，有利于轮毂电机的顺畅运转。
44.参照图7和图8，行星轮520为双联齿轮，双联齿轮是指两个同轴而又相隔一定距离的齿轮构成一体的结构，双联齿轮的作用就是改变输出轴的转速。行星轮520具有齿数较多的大齿轮521和齿数较少的小齿轮522，其中，大齿轮521与太阳轮510啮合，小齿轮522与内齿圈540啮合，大齿轮521的齿数比太阳轮510的齿数多，实现第一级减速，内齿圈540 的齿数比小齿轮522的齿数多，实现第二级减速，因此齿轮组件500具有两级减速，在较小的体积下取得较大的减速比，同时提高输出扭矩，有利于电动车提速。
45.参照图4，转子组件400具有轴承座420，轴承座420的内部形成有两个轴承室，每个轴承室中安装一个第二轴承120，而且两个第二轴承120之间具有隔套，保持轴向位置的固定，采用两个第二轴承120支承转子组件400，能够提高转子组件400转动的稳定性，提高轮毂电机的可靠性。第二轴承120采用两个，可以选择尺寸更小的型号，提高结构紧凑性，减小轴承座420的外径尺寸，由于小齿轮522的外径小于大齿轮521的外径，在小齿轮522的外周具有空间，轴承座420可以嵌入小齿轮522外周的空间，在轴向上布局更加紧凑，减小轴向尺寸，而且增大了第一容置槽401的径向空间，由于容纳齿轮组件500。
46.参照图3，可以理解的是，壳体组件200的第二端盖220设置有齿轮壳体221，齿轮壳体 211的内腔能够容纳齿轮组件500，起到保护和限位的作用。齿轮壳体221的端部设置有向内收缩的连接部222，内齿圈540安装在连接部222的内壁，连接部222延伸至第一容置槽401 内，满足嵌套的要求，减小轴向的空间。
47.可以理解的是，齿轮组件500的太阳轮510、行星轮520以及内齿圈540均涂覆有润滑脂以减少磨损，而齿轮壳体221伸入第一容置槽401，即齿轮壳体221与转子组件400在轴向上交错，能够阻挡被甩离的润滑脂，促使润滑脂回流，继续润滑齿轮组件500的太阳轮510、行星轮520以及内齿圈540。
48.可以理解的是，内齿圈540固定安装在齿轮壳体221的内壁，可以采用过盈配合的方式固定，也可以采用螺栓固定。如图8所示，内齿圈540的外壁设置有缺口541，齿轮壳体221 的内壁设置配合缺口541的凸块(图中未示出)，组装时，利用凸块卡入缺口541，准确定位，而且防止内齿圈540相对齿轮壳体221转动，提高可靠性。
49.可以理解的是，由于第一容置槽401是凹陷的，第一容置槽401的内壁边缘则形成阶梯，齿轮壳体221设置为匹配该阶梯的形状，使得齿轮壳体221与转子组件400之间形成间隙，防止在转动中产生干涉，而且齿轮壳体221的表面存在弯折，有利于提高结构强度，提高稳定性。
50.参照图1和图2，可以理解的是，第二端盖220的中心设置有开口224，开口224连通齿轮壳体221的内腔，开口224的最大直径大于齿轮组件500的最大直径，使得整个齿轮组件 500能够从开口224中进出。第二端盖220连接有可拆卸的面盖240，面盖240覆盖开口224，从而防止齿轮组件500外露。在后期的维护中，拆卸面盖240可以通过开口224检查齿轮组件500、进行添加润滑脂等操作，也可以从开口224拆卸整个齿轮组件500或者齿轮组件500 的各个部件进行更换，大大提升便利性，减少耗时。
51.可以理解的是，面盖240通过螺栓固定连接第二端盖220，满足拆装的需求，采用周向均布的八颗螺栓，提高结构稳定性。当然面盖240也可以通过卡扣连接第二端盖220，又或者采用卡扣配合螺栓的结构。如图2所示，面盖240设置有围绕中轴100的外套241，在外套241的内部设置有内套242，内套242的内壁形成轴承室以配合第一轴承110，通过设置外套241及内套242，既便于配合安装第一轴承110，又能提升面盖240的结构强度，提高可靠性。
52.可以理解的是，面盖240是轮辋230的受力传递至中轴100的中间环节，面盖240通过内套242连接中轴100上的第一轴承110，而面盖240与第二端盖220之间则采用嵌套的结构，面盖240的形状为圆形，在第二端盖220上设置定位槽223，定位槽223与面盖240的形状匹配，组装时，面盖240嵌入定位槽223，面盖240的外壁与定位槽223的内壁抵接，既实现了准确定位，又实现了受力支撑，提高结构稳定性。如图2所示，面盖240的厚度大于定位槽223的深度，组装后，部分面盖240突出于第二端盖220，采用厚度更大的面盖240 有利于传递受力，减少变形的风险。
53.参照图2至图4，定子组件300设置有第二容置槽301，第二容置槽301位于定子组件 300上朝向转子组件400的侧面，部分第一容置槽401嵌入第二容置槽301内，而部分齿轮组件500嵌入第一容置槽401内，齿轮组件500、转子组件400和定子组件300三者在轴向上形成双重嵌套结构，进一步减小轮毂电机的轴向尺寸。
54.参照图2至图4，定子组件300包括绕组310及定子铁芯320，定子铁芯320的外周设置有多个周向均布的齿部321，绕组310绕设在齿部321上。为了减少轮毂电机的轴向尺寸，采用了轴向尺寸较小的定子铁芯320，但是绕组310的轴向尺寸不能相应减小，因而在转子组件400上开设第三容置槽402，将绕组310的一部分嵌入第三容置槽402内，定子组件300 与转子组件400的位置关系更加靠近，结构更紧凑，有利于减小轮毂电机的轴向尺寸。
55.参照图5，可以理解的是，转子组件400的主要构件是转子包塑件410，转子包塑件410 通过在注塑成型的过程中一体包裹磁轭(图中未示出)及永磁体(图中未示出)，便于制造，降低成本。转子组件400采用一体化的结构，利用转子包塑件410包裹磁轭及永磁体实现固定，避免永磁体脱落，提升转子组件400的可靠性，有利于提高轮毂电机的使用寿命。
56.可以理解的是，转子包塑件410上设置有多个导流孔411，多个导流孔411沿转子包塑件410的周向均布，导流孔414连通第三容置槽402，在径向上，导流孔411与绕组310的位置对应。转子组件400高速旋转时，导流孔411作为气流流动的通道，连通了转子包塑件 410的两侧，气流流动至壳体组件200的内腔，壳体组件200的第一端盖210和第二端盖220 通常为金属件，比如铝合金制件，具有较大的结构强度和优良的传热性能，气流接触第一端盖210和第二端盖220，并且通过第一端盖210和第二端盖220将热量散发到轮毂电机的外部空间。
57.如图5所示，转子包塑件410上的外周还设置有多个周向均布的肋板412，肋板412起到加强筋的作用，提高转子组件400的结构强度和刚度，减少转动中的晃动。每个导流孔411 的两侧各分布一个肋板412，转子组件400高速旋转，肋板412能够驱动气流流动，配合导流孔411在轮毂电机的内部形成气流循环回路，提升了轮毂电机内部的空气对流能力，充分将绕组310产生的热量带走，提升了轮毂电机的散热性能，降低轮毂电机的温升，从而保证轮毂电机的输出效率稳定，满足轮毂电机的带负载运行需求。
58.本实用新型第二方面实施例提出的电动车，包含第一方面实施例的轮毂电机，轮毂电机包括中轴100以及连接于中轴100的壳体组件200、定子组件300、定子组件300以及齿轮组件500，中轴100通常连接于电动车的车架并且作为安装基础，壳体组件200包括第一端盖 210、第二端盖220以及轮辋230，第一端盖210和第二端盖220分置在轮辋230的两侧，第一端盖210和第二端盖220均通过螺丝固定连接于轮辋230，方便拆装及维护。中轴100上安装有第一轴承110及第二轴承120，第一端盖210和第二端盖220通过第一轴承110转动连接于中轴100，转子组件400通过第二轴承120转动连接于中轴100，均能相对中轴100转动。
59.齿轮组件500安装在中轴100上，在中轴100的轴向上占据了一定的空间，因而在转子组件400上开设第一容置槽401，第一容置槽401位于转子组件400上朝向齿轮组件500的侧面，而且第一容置槽401能够容纳部分齿轮组件500，沿中轴100的径向，第一容置槽401 的宽度尺寸大于该部分齿轮组件500的尺寸，齿轮组件500伸入第一容置槽401，布局更加紧凑，能够减小轮毂电机的轴向尺寸。在轴向上，利用转子组400件的第一容置槽401容纳至少部分齿轮组件500，实现减小轮毂电机的轴向尺寸，减小轮毂电机的空间需求，扩大使用范围。
60.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下，作出各种变化。