轮毂驱动电机的制作方法

本发明属于电学技术领域，涉及一种电机，特别是一种轮毂驱动电机。

背景技术：

轮毂电磁装置既用于支撑轮胎，又用于驱动轮胎旋转。轮毂电磁装置按变速类型可分为电子式无级控制器变速和机械式变速。

关于机械式变速的电动车轮毂电磁装置相关文献较多，如中国专利文献中记载的电动车变档驱动轮毂(授权公告号：CN102410317B)，电动车变速驱动轮毂(申请公布号：CN103840604A)。本领域技术人员希望提出更多不同结构的轮毂驱动电机，以满足不同客户和不同工况要求。

技术实现要素：

本发明提出了一种轮毂驱动电机，本发明要解决的技术问题是如何提出另一种结构的轮毂驱动电机。

本发明的要解决的技术问题可通过下列技术方案来实现：本轮毂驱动电机包括中心轴、电磁装置、轮毂和行星齿轮组件；轮毂与中心轴之间转动连接；电磁装置的定子与中心轴之间固定连接，转子与中心轴之间转动连接；所述中心轴上套设有行星齿轮组件，行星齿轮组件的外齿圈与转子相连接，中心轮与中心轴之间通过超越离合器相连接，行星轮与轮毂之间转动连接。

本轮毂驱动电机安装在电动车上，电动车需前行时，电磁装置输出扭矩，带动外齿圈旋转，中心轮通过超越离合器与中心轴锁死，行星轮带动轮毂转动，轮毂转速低于电磁装置输出转速，即行星齿轮组件以低传动比减速传动，如传动比为1.55～1.75，因而本轮毂驱动电机适合应用在电动车中。由于行星齿轮组件具有增加扭矩的作用，因而电动车可采用低功率电磁装置，在采用相同电池组的情况下，至少可延长单次充电行驶里程20％左右。

驾驶者推动电动车需倒退时，轮毂具有带动行星轮移动的趋势，由于中心轮受力方向改变，超越离合器处于分离状态，进而电动车能轻松且灵活地倒退，无需额外地手动操作。

本轮毂驱动电机与现有技术相比，行星齿轮组件质量分布均匀，其中心在中心轴上，进而可提高轮毂驱动电机运行稳定性。本轮毂驱动电机充分利用自身结构，即利用轮毂作为行星齿轮组件的行星架，因而至少可省略行星轮一侧的行星架，具有简化结构的优点；换言之，本轮毂驱动电机具有结构紧凑且简单的优点。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述电磁装置位于轮毂的外侧，行星齿轮组件位于轮毂内；中心轴上套设有一根一端部位于轮毂内的传动轴，传动轴的一端部固定连接有齿圈安装座，外齿圈与齿圈安装座固定连接。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述行星轮的一端部与轮毂之间通过第五轴承相连接；所述行星轮与齿圈安装座之间设有支架，支架与轮毂固定连接；行星轮的另一端部与支架之间通过第七轴承相连接。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述支架与传动轴的一端部之间通过第六轴承相连接。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述电磁装置和行星齿轮组件均位于轮毂内，行星齿轮组件位于电磁装置的一侧，电磁装置的转子具有两个第一边盖，外齿圈与转子的一个第一边盖固定连接。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述行星轮的一端部与轮毂之间通过第五轴承相连接；所述行星轮与转子的一个第一边盖之间设有支架，支架与轮毂固定连接；行星轮的另一端部与支架之间通过第七轴承相连接。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述支架与转子的一个第一边盖之间通过第八轴承相连接。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述转子与轮毂之间还通过具有主动件和从动件的离心离合器相连接，主动件与转子相连接，从动件与轮毂固定连接。离心离合器可以为中国专利文献记载的离合器(申请公布号CN104482075A)。那么，本轮毂驱动电机中转子的转速低于离心离合器结合转速时，离心离合器处于分离状态，超越离合器处于结合状态，中心轮处于锁死状态；转子带动外齿圈转动，进而带动行星轮自转并绕着中心轮转动；进而行星轮带动轮毂转动实现减速输出。

本轮毂驱动电机中转子的转速高于离心离合器结合转速时，离心离合器处于结合状态，转子通过离心离合器带动轮毂等速输出。具体来说，由于行星轮和外齿圈相对于中心轴的转速相同，因而中心轮、行星轮和外齿圈三者之间不相互转动，且中心轮的受力方向相对于离心离合器处于分离状态时相反，因而超越离合器处于分离状态，中心轮、行星轮和外齿圈三者以及转子和轮毂同速绕着中心轴转动。

本轮毂驱动电机应用在电动车中经常需要倒车，而倒车的速度较慢，此时超越离合器处于分离状态，离心离合器也处于分离状态，因而电动车能自由地倒车。

电动车行驶过程中，中止动力输出，但电动车在惯性力作用下继续行驶时，超越离合器处于分离状态，离心离合器状态会根据行驶速度产生变化，总之，行驶速度低于离心离合器结合速度，离心离合器处于分离状态。

本轮毂驱动电机既可低速行驶，也可高速行驶，根据电磁装置转速自动切换，同时该结构还可仅一步延长电动车单次充电行驶里程以及驾驶舒适性和乐趣。

根据实际情况，离心离合器还可采用下述结构：在上所述的轮毂驱动电机中，所述离心离合器包括主动件和套设在主动件外的从动件，主动件内设有能沿主动件径向滑动的离心体和能使离心体复位的第一弹簧；至少在主动件的一侧设有能沿主动件周向滑动的传动板，主动件的外侧面上开设有多个沿主动件周向均匀分布的楔形槽，每个楔形槽内均设有滚柱和用于限制滚柱移动的限位柱，滚柱与楔形槽的底面之间设有第二弹簧；限位柱与传动板固定连接，离心体与传动板之间设有当离心体径向滑动时能使传动板周向滑动的换向传动结构。

当主动件旋转时，离心体产生离心力，克服第一弹簧的弹力，向主动件的外侧径向滑动，离心体通过换向传动结构带动传动板周向滑动，传动板带动限位柱移动，实现释放滚柱；滚柱在第二弹簧的弹力作用下移动。当主动件的转速低于离心离合器结合转速时，由于离心体产生离心力较小，离心体径向滑动行程不足，导致传动板周向滑动行程和滚柱移动行程不足，进而滚柱无法同时与从动件和主动件摩擦结合，即主动件空转。当主动件的转速高于离心离合器结合转速时，由于离心体产生离心力增大，离心体径向滑动行程增大，使得滚柱移动行程也增大，进而滚柱同时与从动件和主动件摩擦结合，强制从动件进入转动状态以及实现传递扭矩。

当离心离合器处于结合状态，中止向主动件输入动力，离心体在第一弹簧的弹力作用下向主动件的中心径向滑动，实现复位，离心体通过换向传动结构带动传动板周向反向滑动，传动板带动限位柱移动，推动滚柱移动，使滚柱无法同时与从动件和主动件摩擦结合，进而实现离心离合器分离。

本离心离合器的传动方式以及结合与分离控制方式均与现有技术不同。本离心离合器的结合转速可根据设计确定，如主动件的转速为280转/分；当本离心离合器的主动件转速低于结合转速时，无论主动件正转或反转均为空转，此状态满足轮毂驱动电机通过减速机构减速后输出以及轮毂驱动电机倒转；此状态时滚柱不转动，显著地降低了滚柱磨损，进而显著地提高了滚柱的使用寿命，使得离心离合器的使用寿命满足轮毂驱动电机的技术要求。当本离心离合器的主动件转速高于结合转速时，离心离合器处于结合状态，离心离合器实现等速输出且传输扭矩满足轮毂驱动电机高速且高效输出要求。

在上所述的轮毂驱动电机中，所述换向传动结构包括与离心体连为一体的换向柱和位于传动板上的斜槽，换向柱嵌入斜槽内。

附图说明

图1是实施例一中轮毂驱动电机的剖视结构示意图。

图2是本离心离合器处于分离状态时的主视结构示意图。

图3是本离心离合器处于分离状态且隐去一侧的传动板后的立体结构示意图。

图4是本离心离合器处于分离状态且隐去一侧的传动板后的主视结构示意图。

图5是本离心离合器处于结合状态时的主视结构示意图。

图6是本离心离合器处于结合状态且隐去一侧的传动板后的立体结构示意图。

图7是本离心离合器处于结合状态且隐去一侧的传动板后的主视结构示意图。

图8是实施例二中轮毂驱动电机的剖视结构示意图。

图9是实施例二中轮毂驱动电机隐去部分部件后的立体结构示意图。

图中，1、离心离合器；1a、主动件；1a1、楔形槽；1a2、导向孔；1a3、避让孔；1a4、环形定位部；1b、从动件；1c、离心体；1c1、换向柱；1d、传动板；1d1、斜槽；1e、第一弹簧；1f、滚柱；1g、垫板；1h、限位板；1i、定位槽；1j、第二弹簧；1k、限位柱；1m、衬套；1n、紧固件；2、中心轴；3a、定子；3b、转子；3b1、第一边盖；4、轮毂；4a、第二边盖；5a、外齿圈；5b、中心轮；5c、行星轮；6、传动轴；7、第一轴承；8、第二轴承；9、花键套；10、第三轴承；11、第四轴承；12、齿圈安装座；13、超越离合器；14、第五轴承；15、支架；16、第六轴承；17、第七轴承；18、第八轴承。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1所示，本轮毂驱动电机包括中心轴2、电磁装置、轮毂4和行星齿轮组件。

电磁装置位于行星齿轮组件的一侧。说明书附图给出，电磁装置采用位于轮毂4外侧布置方式，该结构适合大功率电磁装置，即该结构有利于电磁装置散热。

行星齿轮组件位于轮毂4内，该结构可有效地保护行星齿轮组件，进而保证使用寿命。中心轴2上套设有一根穿入轮毂4内的传动轴6，传动轴6与中心轴2之间通过第一轴承7相连接，进而传动轴6具有负载能力且能保证灵活转动。

电磁装置包括定子3a和转子3b，定子3a与中心轴2之间固定连接，转子3b中具有位于定子3a两侧的第一边盖3b1，第一边盖3b1与中心轴2之间均通过第二轴承8相连接，因而转子3b相对于中心轴2能灵活且稳定地转动。

传动轴6中位于轮毂4外的端部上套设有花键套9，花键套9与转子3b的一个第一边盖3b1通过螺栓固定连接。传动轴6与花键套9之间为花键配合连接，该结构使得电磁装置与中心轴2一起组装以及轮毂4与轮毂4内部结构一起组装，最后两大组装件再进行装配，具有提高轮毂驱动电机装配效率的优点。

轮毂4中具有两个第二边盖4a，一个第二边盖4a与传动轴6的外侧面之间通过第三轴承10相连接，另一个第二边盖4a与中心轴2之间通过第四轴承11相连接；因而轮毂4相对于中心轴2能灵活且稳定地转动。

转子3b与轮毂4之间通过行星齿轮组件相连接，具体来说，行星齿轮组件的一侧设有与传动轴6连为一体的齿圈安装座12，行星齿轮组件的外齿圈5a通过螺栓与齿圈安装座12固定连接，进而实现外齿圈5a与转子3b相连接；中心轮5b与中心轴2之间通过超越离合器13相连接；行星轮5c的一端部与轮毂4中另一个第二边盖4a之间通过第五轴承14相连接；进而实现行星轮5c相对于轮毂4灵活且稳定地转动。说明书附图给出行星轮5c的数量为两个，根据实际情况，行星轮5c的数量可适应地地增加。

行星轮5c与齿圈安装座12之间设有支架15，支架15与传动轴6中位于轮毂4内的端部之间通过第六轴承16相连接；支架15与轮毂4中另一个第二边盖4a之间通过螺栓固定连接，该螺栓位于中心轮5b和外齿圈5a之间；进而支架15相对于传动轴6能灵活且稳定地转动。行星轮5c的另一端部与支架15之间通过第七轴承17相连接；行星轮5c相对于支架15能灵活且稳定地转动；进而行星轮5c的两端均受力，使得行星轮5c转动灵活且稳定。

转子3b与轮毂4之间通过离心离合器1相连接，离心离合器1位于轮毂4内，离心离合器1套设在传动轴6上。

如图2至图7所示，离心离合器1包括主动件1a、从动件1b、离心体1c和传动板1d。

主动件1a呈圆环形，其中部为轴孔，主动件1a的外侧面上开设有多个沿主动件1a周向均匀分布的楔形槽1a1。主动件1a的中部开设有多个沿主动件1a周向均匀分布导向孔1a2，导向孔1a2呈条状且导向孔1a2沿着主动件1a的径向设置。主动件1a的中部还开设有多个避让孔1a3。说明书附图给出轴孔侧面上设有花键槽；楔形槽1a1的数量为6个；导向孔1a2的数量为两个；避让孔1a3的数量为四个；根据实际情况可适应性地调整轴孔侧面上的键槽，楔形槽1a1的数量，导向孔1a2的数量以及避让孔1a3的数量。

从动件1b也呈圆环形，从动件1b套设在主动件1a外，从动件1b上开设有多个连接孔，便于从动件1b与负载件固定连接。

离心体1c的数量与导向孔1a2的数量相同，离心体1c一一对应地嵌设在导向孔1a2内，离心体1c的侧面与导向孔1a2的侧面之间形成导向结构，进而离心体1c能沿主动件1a径向稳定地且灵活地滑动。主动件1a内设有能使离心体1c复位的第一弹簧1e，第一弹簧1e为压簧，压簧位于导向孔1a2的外侧端面与离心体1c之间，离心体1c在压簧的弹性作用下始终具有向主动件1a中心方向移动的趋势，即在常态下离心体1c与导向孔1a2的内侧端面相抵靠。根据实际情况第一弹簧1e也可采用拉簧。

每个楔形槽1a1内均设有一根滚柱1f，滚柱1f的轴心线与主动件1a的轴心线平行设置。楔形槽1a1具有斜面和底面，楔形槽1a1的斜面上固定有垫板1g，垫板1g与主动件1a通过螺栓固定连接；该结构既可保证供滚柱1f抵靠的斜面符合相关技术要求，又可降低楔形槽1a1斜面的加工精度以及主动件1a的材料要求，进而实现降低离心离合器1的制造成本。

楔形槽1a1的底面上固定有限位板1h，限位板1h与楔形槽1a1的斜面和楔形槽1a1的底面形成定位槽1i，用于确定处于常态下滚柱1f的位置，换言之，离心离合器1处于常态下滚柱1f位于定位槽1i内，避免滚柱1f无序地移动，进而保证了离心离合器1性能稳定。采用限位板1h辅助形成定位槽1i具有降低楔形槽1a1加工难度以及定位槽1i加工难度的优点，进而降低离心离合器1制造成本。

滚柱1f与楔形槽1a1的底面之间设有第二弹簧1j，第二弹簧1j为压簧，楔形槽1a1的底面上开设有弹簧安装孔，第二弹簧1j嵌入弹簧安装孔内，弹簧安装孔为第二弹簧1j安装提供足够的空间，进而可缩小定位槽1i所需的深度，使得离心离合器1处于常态下滚柱1f与定位槽1i底面相抵靠，进一步提高滚柱1f的状态稳定性。

每个楔形槽1a1内还均设有用于限制滚柱1f移动的限位柱1k，即滚柱1f位于第二弹簧1j和限位柱1k之间。限位柱1k向靠近楔形槽1a1底面方向移动能推动滚柱1f向靠近楔形槽1a1底面方向移动，进而压缩第二弹簧1j；限位柱1k向远离楔形槽1a1底面方向移动，第二弹簧1j推动滚柱1f向远离楔形槽1a1底面方向移动。

至少在主动件1a的一侧设有传动板1d，说明书附图给出主动件1a的两侧均设有一张传动板1d；限位柱1k与传动板1d固定连接。主动件1a的每个避让孔1a3内均设有一个衬套1m，紧固件1n穿过两张传动板1d和衬套1m使两张传动板1d固定连接。紧固件1n与传动板1d的中部相连，限位柱1k与传动板1d的外侧缘部相连，两块传动板1d之间具有连接牢固的优点。由此可知，离心体1c和滚柱1f均位于两张传动板1d之间，传动板1d可限制离心体1c摆动且离心体1c的侧面与传动板1d的侧面之间会形成导向结构，由此进一步地提高了离心体1c的滑动稳定性；传动板1d可限制滚柱1f轴向窜动，进而提高离心离合器1分离与结合的稳定性。

离心体1c与传动板1d之间设有当离心体1c径向滑动时能使传动板1d周向滑动的换向传动结构。换向传动结构包括与离心体1c连为一体的换向柱1c1和位于传动板1d上的斜槽1d1，换向柱1c1嵌入斜槽1d1内。当离心体1c相对于主动件1a径向滑动时，换向柱1c1迫使传动板1d相对于主动件1a转动。主动件1a的中部具有环形定位部1a4，传动板1d套设在环形定位部1a4上，传动板1d的内端面与主动件1a的环形定位部1a4外侧面之间形成导向结构，进而传动板1d能稳定且灵活地转动。

离心离合器1的主动件1a与传动轴6固定连接，进而实现主动件1a与转子3b相连接；从动件1b与轮毂4的一个第二边盖4a通过螺栓固定连接。

将本轮毂驱动电机应用在两轮电动车中，通过阐述电动车行驶部分状态进一步说明离心离合器1、离心离合器1中各个部件以及轮毂驱动电机的功能和优点：假设离心离合器1结合所需转速为280转/分钟。

电动车向前行驶时，离心离合器1中主动件1a沿着图4中箭头所示方向旋转。

当电磁装置的转子3b转速低于离心离合器1结合转速时，离心离合器1处于分离状态，超越离合器13处于结合状态，中心轮5b处于锁死状态；转子3b带动外齿圈5a转动，外齿圈5a带动行星轮5c自转并绕着中心轮5b转动；进而行星轮5c带动轮毂4转动实现减速输出；此状态尤其适合起步和爬坡，换言之，电动车具有起步稳，动力强劲，爬坡能力强的优点。

当电磁装置的转子3b转速高于离心离合器1结合转速时，离心离合器1处于结合状态，转子3b通过离心离合器1带动轮毂4等速输出。具体来说，由于行星轮5c和外齿圈5a相对于中心轴2的转速相同，因而中心轮5b、行星轮5c和外齿圈5a三者之间不相互转动，且中心轮5b的受力方向相对于离心离合器1处于分离状态时相反，因而超越离合器13处于分离状态，中心轮5b、行星轮5c和外齿圈5a三者以及转子3b和轮毂4同速绕着中心轴转动。

离心离合器1的状态变化为：离心体1c产生离心力并逐渐增加，离心体1c向主动件1a的外侧径向滑动，第一弹簧1e逐渐被压缩；在此过程中，离心体1c带动换向柱1c1同步移动，换向柱1c1迫使传动板1d相对于主动件1a转动，传动板1d转动行程可通过斜槽1d1倾斜角度和离心体1c滑动行程控制；传动板1d带动限位柱1k同步移动，即限位柱1k向远离楔形槽1a1底面方向移动，第二弹簧1j推动滚柱1f也向远离楔形槽1a1底面方向移动；由于楔形槽1a1的顶部与从动件1b内侧面之间间距小于楔形槽1a1的底部与从动件1b内侧面之间间距，滚柱1f移动一定距离后，滚柱1f既与从动件1b内侧面滚动摩擦，又与垫板1g的板面滚动摩擦，进而带动从动件1b转动；之后的瞬间滚柱1f会进一步移动并形成自锁，即滚柱1f与从动件1b内侧面和垫板1g的板面均静摩擦结合，主动件1a通过滚柱1f带动从动件1b高效转动；由此满足电动车负载技术要求。

当电动车在惯性力作用下前行时，即中止电磁装置动力输出，离心离合器1中主动件1a转速逐渐下降，且低于离心离合器1结合所需转速时，离心体1c在第一弹簧1e的弹力作用下逐渐复位，即离心体1c逐渐向主动件1a的中心方向滑动；在此过程中，离心体1c带动换向柱1c1同步移动，换向柱1c1迫使传动板1d反向转动，进而传动板1d带动限位柱1k同步移动，即限位柱1k向靠近楔形槽1a1底面方向移动，限位柱1k推动滚柱1f向靠近楔形槽1a1底面方向移动，第二弹簧1j逐渐被压缩。

电动车经常需要倒车，此时动力从行星轮5c输入，因而超越离合器处于分离状态；主动件1a沿着图4中箭头所示方向反向旋转，倒车的速度较慢，因而离心离合器也处于分离状态。

实施例二

本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，基本相同之处不再累赘描述，仅描述不一样的地方，不一样的地方在于：如图8和图9所示，电磁装置位于轮毂4内，该结构适合中小功率电磁装置。

中心轴2上无需设置传动轴6、齿圈安装座12和相关轴承等部件。行星齿轮组件位于电磁装置的一侧，离心离合器1位于电磁装置的另一侧。轮毂4的两个第二边盖4a与中心轴2之间均通过第四轴承11相连接；因而轮毂4相对于中心轴2能灵活且稳定地转动。

转子3b与轮毂4之间通过离心离合器1相连接，具体来说，离心离合器1的主动件1a与转子3b的一个第一边盖3b1通过花键相连接；从动件1b与轮毂4的一个第二边盖4a通过螺栓固定连接。

转子3b与轮毂4之间还通过行星齿轮组件相连接，具体来说，行星齿轮组件的外齿圈5a通过螺栓与转子3b的另一个第一边盖3b1固定连接，中心轮5b与中心轴2之间通过超越离合器13相连接；行星轮5c的一端部与轮毂4中另一个第二边盖4a之间通过第五轴承14相连接；支架15设置在行星轮5c与转子3b的另一个第一边盖3b1之间，支架15与转子3b的另一个第一边盖3b1之间通过第八轴承18相连接；行星轮5c的另一端部与支架15之间通过第七轴承17相连接。