一种外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥的制作方法

1.本实用新型属于轮毂电机驱动桥技术领域，尤其是涉及一种纯电动或者混合动力的客车用外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥。


背景技术：

2.在纯电动或者混合动力的客车里，目前驱动桥基本都是使用中央电机或者轮边电机进行驱动，中央电机或者轮边电机由于需要使用变速箱、传动轴等一系列减速及传动机构，占据了底盘的很多空间，给整车布置带来不方便，系统的能耗也非常高，也难以实现低地板的客车要求。面对这些问题，将动力系统完全布置进车轮的轮毂电机技术开始逐渐得到应用，轮毂电机有两种驱动方式，一种是带减速的轮毂电机，一种是直驱的轮毂电机，直驱的轮毂电机由于能够提供最高的效率和最高的可靠性，成为下一步客车驱动桥驱动的最佳方案。
3.目前市场上少量的客车直驱的轮毂电机驱动桥，电机基本都是使用的三相电机，三相电机输出的扭矩密度不高，峰值扭矩不够限制了车辆的爬坡能力和加速能力，限制了车辆的应用，同时三相电机的转矩脉动也比较大，经常带来额外的振动和噪声，影响车辆的舒适性。驱动桥的制动气室通常采用与制动卡钳直联的形式，设计在车桥底部，这种设计使驱动桥的离地间隙减小，同时低地板难以实现，驱动桥中间通道的宽度也难以保证。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥，以解决直驱轮毂电机的扭矩密度不够，驱动桥的离地间隙减小，低地板难以实现，驱动桥中间通道的宽度也难以保证的问题。
5.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一种外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥，包括主体结构总成，主体结构总成包括安装连接框架、承载臂和支架，安装连接框架左右两侧对称安装支架，支架的四个角处分别固定安装一个承载臂，承载臂的端部固定安装悬架单元和减震单元，每个支架的外侧依次固定安装多相轮毂电机单元、鼓式制动单元，支架上还安装了上导向推力杆、稳定杆单元、冷却回路及电气单元，安装连接框架的前端固定安装了下导向推力杆。
7.进一步的，制动单元包括鼓式制动器总成、制动气室、制动气室支架、u型平行连杆总成，鼓式制动器总成的制动鼓是集成到内端盖的右侧，制动鼓内侧有两片制动瓦，两片制动瓦通过制动瓦连接弹簧连接在一起，制动瓦通过制动瓦销轴连接安装至主体结构总成的支架上；制动气室通过制动气室支架安装到主体结构总成的支架上，u型平行连杆总成的一端和制动气室相连，另一端通过凸轮与两片制动瓦接触，当制动气室伸缩运动时，通过一组u型平行连杆，把伸缩运动变为凸轮的旋转运动，使制动瓦和制动鼓接触或者脱离，产生制动。
8.进一步的，所述多相轮毂电机包括内定子和外转子，外转子通过内轴承和外轴承
安装到内定子上，内定子的主轴左侧固定安装外轴承和电机外盖，且外轴承位于电机外盖内部；内定子的主轴右侧安装内端盖、内轴承，且内轴承外部套接内端盖，内定子的主轴右侧还固定安装内轴盖，且内轴承位于内轴盖内部，方便保护内轴承；
9.进一步的，所述内定子包括水冷壳体及主轴总成、定子绕组和定子铁芯，水冷壳体及主轴总成内部为腔体结构，定子绕组嵌入到定子铁芯上后，整体热套到水冷壳体及主轴总成上，组成了轮毂电机的内定子；
10.进一步的，所述外转子包括外壳和转子永磁体，转子永磁体粘接到外壳的内表面，组成了轮毂电机的外转子，外壳的左侧固定安装电机外盖，电机外盖位于外轴承外部，外壳的右侧固定安装内端盖，内端盖内套内轴承。
11.进一步的，所述定子绕组是三相、六相或九相集中绕组，组成了多相轮毂电机。
12.进一步的，所述稳定杆单元包括纵向稳定杆连杆，横向稳定杆为u型杆，横向稳定杆上方固定安装两个橡胶轴承，橡胶轴承用于连接至车架，稳定杆的两个端部分别安装一个纵向稳定杆连杆，纵向稳定杆连杆的另一端连接至支架。
13.进一步的，所述导向推力杆单元包括2根下导向推力杆和2根上导向推力杆，且2根下导向推力杆呈v字型设置，2根上导向推力杆平行布置，下导向推力杆和上导向推力杆都指向驱动轴前方，两根上导向推力杆的一端均固定连接至支架，另一端用于连接至车架，两根下导向推力杆的一端均固定连接至安装连接框架的一侧，另一端的用于连接至车架，导向推力杆单元使驱动桥整体在车辆坐标x-z平面内平稳运动，即只有一个自由度。
14.进一步的，所述冷却回路及电气部分由冷却和电气两部分组成，冷却回路为冷却水管，冷却水管通过多相轮毂电机的电机轴引出，为电机提供冷却液体回路；电气部分有传感器插件和多相动力电缆，各相动力电缆也通过电机轴引出，然后接到动力接线盒，动力接线盒安装在支架上。
15.相对于现有技术，本实用新型所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥具有以下优势：
16.(1)本实用新型所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥，采用外转子直驱电机，多相绕组，尤其在六相、九相绕组的情况下，更可以大幅提高轮毂电机的扭矩密度，提高峰值扭矩，降低轮端的噪声和振动，最大限度的提高驱动桥的各项性能。
17.(2)本实用新型所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥，采用制动气室上置，鼓式制动器集成到轮毂电机上，通过一套u型平行连杆总成传动的结构实现制动。这种方案可以降低车辆地板的高度，最大限度缩短轮毂电机含制动部分的宽度，提供车辆更宽的中间通道宽度，提升车辆的舒适性。
附图说明
18.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
19.图1为本实用新型实施例所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥的前视
图；
21.图3为本实用新型实施例所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥的俯视图；
22.图4为本实用新型实施例所述的外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥的侧视图；
23.图5为本实用新型实施例所述的多相轮毂电机及制动部分局部放大图；
24.图6为本实用新型实施例所述的制动气室及u型平行连杆总成、鼓式制动器总成安装图示
25.图7为本实用新型实施例所述的制动气室及u型平行连杆总成连接图示；
26.图8为本实用新型实施例所述的鼓式制动器总成结构示意图；
27.图9为本实用新型实施例所述的主体结构总成的结构示意图；
28.图10为本实用新型实施例所述的多相轮毂电机多相绕组图示；
29.图11为本实用新型实施例所述的多相轮毂电机的结构示意图；
30.图12为本实用新型实施例所述的多相轮毂电机剖视图。
31.附图标记说明：
32.1-下导向推力杆；2-上导向推力杆；3-多相轮毂电机；31-内端盖；32-制动鼓；33-制动瓦；34-内轴盖；35-水冷壳体及主轴总成；36-内轴承；37-电机外盖；38-外轴承；39-外壳；310-定子绕组；311-转子永磁体；312-定子铁芯；313-制动瓦连接弹簧；314-制动瓦销轴；4-减震器；5-气囊；6-纵向稳定杆连杆；7-橡胶轴承；8-横向稳定杆；9-主体结构总成；91-安装连接框架；92-承载臂；93-支架；10-鼓式制动器总成；11-u型平行连杆总成；12-制动气室；13-制动气室支架；14-冷却水管；15-多相动力电缆；16-动力接线盒；17-凸轮。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
37.一种外转子直驱轮毂电机低地板宽通道驱动桥，如图1至图12所示，包括主体结构总成9、多相轮毂电机单元、悬架单元、稳定杆单元、导向推力杆单元、减震单元、鼓式制动单元、冷却回路及电气单元，主体结构总成9包括安装连接框架91、承载臂92和支架93，安装连接框架91的左右两侧对称安装支架93，支架93的四个角处分别固定安装一个承载臂92，承载臂92的端部固定安装悬架单元和减震单元，每个支架93的外侧依次固定安装多相轮毂电机单元、制动单元，支架93上还安装了稳定杆单元、上导向推力杆2、冷却回路及电气单元，安装连接框架91的前端固定安装下导向推力杆1。
38.主体结构总成9是驱动桥的主要结构部件，其它的七个部分都安装在主体结构部分上。主体结构总成9为其他部分提供安装基础，是整个驱动桥的主要结构部件，并承担地面力到车架的传递任务。主体结构总成9包括安装连接框架91和承载臂92，安装连接框架91为矩形框架结构，两侧对称设有支架93，支架93的四个角处分别固定安装一个承载臂92，优选的，承载臂92与支架93用螺栓连接。支架93及安装连接框架91为铸件，可以是一体化铸造出来，也可以分部分铸造，然后用螺栓连接组装，铸件经过详细的cae分析轻量化设计，最大限度的降低整个车架的重量。承载臂17用于安装空气弹簧及减震器，也是用铸造方法生产的端部空心结构件。
39.如图10至12所示，多相轮毂电机单元是一种外转子直驱永磁电机，设计为三相、六相或九相绕组，电机在外转子壳体上粘接有磁钢，绕组嵌入到内定子铁芯上，电机为水冷结构。两个多相轮毂电机3通过电机的主轴安装到支架93上。多相轮毂电机3为整个车辆提供前进、后退、或者制动的驱动力。
40.多相轮毂电机3包括内端盖31、内轴盖34、内轴承36、电机外盖37、外轴承38、内定子和外转子，内定子外部固定安装外转子，内定子的主轴左侧固定安装外轴承38和电机外盖37，且外轴承38位于电机外盖37内部；内定子的主轴右侧安装内端盖31、内轴承36，且内轴承36外部套接内端盖31，内定子的主轴右侧还固定安装内轴盖34，且内轴承36位于内轴盖34内部，方便保护内轴承34；内定子包括水冷壳体及主轴总成35、定子绕组310、定子铁芯312，水冷壳体及主轴总成35内部为腔体结构，外部为轴状结构，外部套接其他部件，起到主轴的作用；这种结构即实现了减重又能够设计为水道、动力电缆通道、传感器电缆的通道，大大节约了设备的空间。如图12所示，定子绕组310嵌入到定子铁芯312上后，整体热套到水冷壳体及主轴总成35上，组成了轮毂电机的内定子；如图10所示，优选的，定子绕组310是三相、六相或九相集中绕组。
41.外转子包括外壳39和转子永磁体311，转子永磁体311粘接到外壳39的内表面，组成了轮毂电机的外转子，外壳39的左侧固定安装电机外盖37，电机外盖37位于外轴承38外部，用于保护外轴承38；外壳39的右侧固定安装内端盖31，内端盖31内套内轴承36，内端盖31外部固定安装制动鼓32。以上组成了的多相轮毂电机3可以看到，水冷壳体及主轴总成35是不转的，然后多相动力电缆、冷却回路、传感器电缆都是从水冷壳体及主轴总成35的腔体部位引出。
42.本发明采用多相直驱轮毂电机的设计后，在同样的相电流的情况下，随着电机相数的增加，比如增加到六相或者九相后，电机的输出扭矩可以大幅增加，扭矩密度进一步提高，搭载本驱动桥的车辆的爬坡能力和加速性能大幅改善。本发明采用多相轮毂电机设计后，譬如六相或九相电机，当定子绕组发生一相或多相故障时，通过采用适当的容错控制策
略，使得剩余电机绕组重新合成旋转磁势轨迹为圆形，电机继续稳定运行，车辆的可靠性和容错能力更强。本发明采用多相轮毂电机设计后，随着电机相数的增加，空间谐波次数增加，转矩脉动频率提高，幅值下降，进而降低了车辆运行时的噪声和振动。
43.悬架单元由空气悬架组成，包括四个气囊5，气囊5的压力可调，气囊5的下端用螺栓螺母安装于承载臂92上，上端用于连接至车架，车身整体落在四个气囊5上面。
44.稳定杆单元包括两个纵向稳定杆连杆6、两个橡胶轴承7和一个横向稳定杆8，稳定杆单元的作用是保证车辆因受到侧向力而发生侧倾时，可以抵抗此侧倾力产生的车身侧倾。横向稳定杆8为u型杆，横向稳定杆8上方固定安装两个橡胶轴承7，橡胶轴承7用于连接至车架，稳定杆8的两个端部分别安装一个纵向稳定杆连杆6，稳定杆连杆6的另一端连接至支架93。优选的，稳定杆连杆6的两端均采用球销结构，横向稳定杆8的主体是直径50毫米的圆钢制作。
45.导向推力杆单元包括2根下导向推力杆1和2根上导向推力杆2，其中2根下导向推力杆1呈v字型设置，2根上导向推力杆2平行布置，且下导向推力杆1和上导向推力杆2都指向驱动轴前方，两根上导向推力杆2的一端均固定连接至支架93，另一端用于连接至车架，两根下导向推力杆1的一端均固定连接至安装连接框架91的一侧，使得两根下导向推力杆1呈现出60
°
的倒v角。下导向推力杆1的另一端用于连接至车架。导向推力杆单元使驱动桥整体在车辆坐标x-z平面内平稳运动，即只有一个自由度。
46.减震单元为减震器4，每个承载臂92的外部固定安装一个减震器4，且减震器4位于气囊5一侧。优选的，减震器4下端用螺栓螺母连接于承载臂92的最外孔，上端以螺栓螺母结构连接于车架上的安装支架上，减震器起到给车辆减震的作用。
47.冷却回路及电气部分由冷却和电气两部分组成，冷却回路为冷却水管14，冷却水管14通过多相轮毂电机3的电机主轴引出，为电机提供冷却液体回路。电气部分有传感器插件和多相动力电缆15(三相或六相或九相动力电缆)，各相动力电缆也通过电机轴引出，然后接到动力接线盒16，动力接线盒16安装在安装连接框架91的支架93上。本发明采用的接线盒设计，使本驱动桥在满足各类车型应用时不需要改变设计，仅需要根据客户的整车布置，改变从驱动桥到电机控制器的线束长度，由此实现了产品的通用化和标准化。
48.制动部分的作用是使车辆停止或减速，本系统采用气压制动，气压动力源自车辆气罐。制动部分集成在多相轮毂电机3的内侧。如图5、6、7、8所示，本系统采取了制动气室12上置，并设计了一组u型平行连杆总成11，将制动鼓32与多相轮毂电机的内端盖31集成，这个技术方案实现了车辆低地板，并大幅压缩了制动部分在驱动桥上所占的宽度，从而有效增加了驱动桥中间通道的宽度；
49.简述如下：制动部分包括鼓式制动器总成10、制动气室12、制动气室支架13、u型平行连杆总成11。鼓式制动器总成10的制动鼓32是集成到内端盖31的右侧，制动鼓32内侧有两片制动瓦33，两片制动瓦33通过制动瓦连接弹簧313连接在一起，制动瓦33通过制动瓦销轴314连接安装至支架93上。制动气室12通过制动气室支架13安装到支架93上。u型平行连杆总成11一端和制动气室12相连，另一端通过凸轮17与两片制动瓦33接触。当制动气室12伸缩运动时，通过u型平行连杆总成11的一组u型平行连杆，把伸缩运动变为凸轮21的旋转运动，使制动瓦33和制动鼓32接触或者脱离，产生制动效果，这种u型平行连杆结构最大限度的压缩了制动部分占据的宽度尺寸。相较于常规的其它轮毂电机驱动桥，本发明提供了
更宽通道、更低地板的车辆应用。
50.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。