防水型大功率密度高转矩高度集成轮毂电机的制作方法

本发明涉及的是一种新能源汽车、特种车辆、分布式驱动控制技术领域的轮毂电机，特别是一种驱动电机、行星排减速器、制动器集成在一起的防水型大功率密度高转矩高度集成轮毂电机。

背景技术：

轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。而对于乘用车所用的轮毂电机，日系厂商对于此项技术研发开展较早，目前处于领先地位，包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。

我国国内对于轮毂电机的研究多集中于高校，产品均为电动汽车，但是对于轮毂电机驱动技术的研究尚不成熟，尤其是在高转矩轮毂电机开发方面，与国外先进产品仍有一定差距，因此我国仍需加强对轮毂电机技术的研发投入，提高核心竞争力，缩小差距，争取达到世界先进水平。目前轮毂电机大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，这对于车辆的操控性能是不利的。同时轮毂电机驱动的车辆，由于轮毂电机系统的电制动容量较小，不能满足整车制动性能的要求，都需要附加机械制动系统，靠电动真空泵来提供刹车助力，制动系统消耗的能量影响电动车续航里程。此外，轮毂电机工作的环境恶劣，面临水、灰尘等多方面影响，在密封方面也有较高要求，同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种防水型大功率密度高转矩高度集成轮毂电机，驱动电机、行星排减速器、制动器高度集成为一个整体，形成一个高效、高功率密度的驱动模块，整体重量仅为同级别产品的50％，有效降低了整车非簧载质量。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括轮毂、主轴、外壳体、内壳体、右凸缘、活塞、嵌块、内齿圈、刹车片总成、二级减速器总成、一级减速器总成、电机定子总成、电机转子总成、旋转定子、旋转转子、滚针轴承、平面轴承、解除刹车油腔、充油刹车油腔、冷却水道、车身快插组件、解除刹车油路、充液刹车油路、碟簧，轮毂与主轴的左端连接在一起，外壳体的右端与内壳体的左端连接在一起，内壳体的右端与右凸缘的左端连接在一起，主轴贯穿外壳体、内壳体的轴线；活塞、嵌块、碟簧一起组成制动总成装置，制动总成装置布置在外壳体内，活塞与外壳体之间的腔体组成充油刹车油腔，活塞、嵌块之间的腔体组成解除刹车油腔，解除刹车油腔与解除刹车油路相连通，充油刹车油腔与充液刹车油路相连通；内齿圈、刹车片总成、二级减速器总成、一级减速器总成、电机定子总成、电机转子总成、旋转定子、旋转转子均布置在内壳体内，内齿圈、电机定子总成与内壳体的内壁面固定连接在一起，电机定子总成与电机转子总成相匹配，旋转定子与旋转转子相匹配，电机转子总成、旋转转子与一级减速器总成相连接，二级减速器总成、一级减速器总成连接在一起，二级减速器总成与轮毂连接在一起，主轴与右凸缘之间通过滚针轴承、平面轴承连接在一起；冷却水道布置在内壳体的外周，冷却水道的位置与电机定子总成的位置相匹配；车身快插组件与右凸缘的右端连接在一起。

进一步地，在本发明中，活塞、嵌块、碟簧的纵截面均为圆环结构，活塞的横截面为“土”字型。

更进一步地，在本发明中，刹车片总成包括离合器左端板、离合器摩擦片、离合器钢片、离合器右端板，离合器摩擦片、离合器钢片间隔布置。

更进一步地，在本发明中，一级减速器总成、二级减速器总成均为太阳行星结构，一级减速器总成包括一级太阳轮、一级行星齿轮和一级行星齿轮架；二级减速器总成包括二级太阳轮、二级行星齿轮和二级行星齿轮架。

更进一步地，在本发明中，内齿圈的内齿分别与刹车片总成、一级行星齿轮、二级行星齿轮的齿轮相匹配。

更进一步地，在本发明中，二级减速器总成与轮毂之间的连接，是轮毂通过传扭轴与二级减速器总成的二级行星齿轮架相连接。

更进一步地，在本发明中，车身快插组件的一侧布置弱电接线管、进水管、出水管、行车高压油管、驻车高压油管，另一侧布置三相线端子、快接绝缘挡块；在快接绝缘挡块中布置铜端子公头、铜端子母头，铜端子公头、铜端子母头之间通过软线相连接。

更进一步地，在本发明中，冷却水道为肋片型环道。

更进一步地，在本发明中，外壳体、内壳体之间通过螺栓连接在一起；外壳体与轮毂之间通过轴承连接，端部油封密封；轮毂与车轮轮辋之间通过螺栓连接，轮毂与主轴的左侧端部之间通过螺栓连接，主轴的右侧端部通过锁紧装置与右侧车身法兰连接。

更进一步地，在本发明中，轮毂电机内部三分之一直径范围内充满润滑油。

更进一步地，在本发明中，车辆行车制动及驻车制动均由全盘湿式制动器实现，行车制动采用碟簧加充液，驻车制动采用碟簧。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：第一，本发明将驱动电机、行星排减速器、制动器高度集成为一个整体，形成一个高效，高功率密度的驱动模块，整体重量仅为同级别产品的50％，有效降低了整车非簧载质量；第二，本发明与车身接口采用快接方式，便于快速拆装；第三，本发明冷却通道采用水套方式密封，成本低，效率高，有别于传统的焊接形式；第四，本发明对外密封可靠，可涉水工作,防水防尘等级ip6k9k；第五，本发明采用行星排减速器，质量轻，结构可靠，传功齿轮为非标产品，传动效率高，噪音低；第六，本发明采用液压全盘湿式制动器，结构巧妙，制动可靠，既节省空间又能满足行、驻车双路径一体化的高难度技术指标。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明实施例1的结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为图2的左视图；

图5为图2的右视图；

图6为图2的纵剖面图；

图7为本发明实施例2的局部结构示意图；

图8为本发明实施例3的局部结构示意图；

其中：1、轮毂，2、主轴，3、外壳体，4、内壳体，5、右凸缘，6、活塞，7、嵌块，8、内齿圈，9、刹车片总成，10、二级减速器总成，11、一级减速器总成，12、电机定子总成，13、电机转子总成，14、旋转定子，15、旋转转子，16、滚针轴承，17、平面轴承，18、解除刹车油腔，19、充油刹车油腔，20、冷却水道，21、车身快插组件，22、解除刹车油路，23、充液刹车油路，24、碟簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

具体实施例图1至图6所示，本发明包括轮毂1、主轴2、外壳体3、内壳体4、右凸缘5、活塞6、嵌块7、内齿圈8、刹车片总成9、二级减速器总成10、一级减速器总成11、电机定子总成12、电机转子总成13、旋转定子14、旋转转子15、滚针轴承16、平面轴承17、解除刹车油腔18、充油刹车油腔19、冷却水道20、车身快插组件21、解除刹车油路22、充液刹车油路23、碟簧24，轮毂1与主轴2的左端连接在一起，外壳体3的右端与内壳体4的左端连接在一起，内壳体4的右端与右凸缘5的左端连接在一起，主轴2贯穿外壳体3、内壳体4的轴线；活塞6、嵌块7、碟簧24一起组成制动总成装置，制动总成装置布置在外壳体3内，活塞6与外壳体3之间的腔体组成充油刹车油腔19，活塞6、嵌块7之间的腔体组成解除刹车油腔18，解除刹车油腔18与解除刹车油路22相连通，充油刹车油腔19与充液刹车油路23相连通；内齿圈8、刹车片总成9、二级减速器总成10、一级减速器总成11、电机定子总成12、电机转子总成13、旋转定子14、旋转转子15均布置在内壳体4内，内齿圈8、电机定子总成12与内壳体4的内壁面固定连接在一起，电机定子总成12与电机转子总成13相匹配，旋转定子14与旋转转子15相匹配，电机转子总成、旋转转子与一级减速器总成相连接，二级减速器总成10、一级减速器总成11连接在一起，二级减速器总成10与轮毂1连接在一起，主轴2与右凸缘5之间通过滚针轴承16、平面轴承17连接在一起；冷却水道20布置在内壳体4的外周，冷却水道20的位置与电机定子总成12的位置相匹配；车身快插组件21与右凸缘5的右端连接在一起。活塞6、嵌块7、碟簧24的纵截面均为圆环结构，活塞6的横截面为“土”字型。一级减速器总成11、二级减速器总成10均为太阳行星结构，一级减速器总成11包括一级太阳轮、一级行星齿轮和一级行星齿轮架；二级减速器总成10包括二级太阳轮、二级行星齿轮和二级行星齿轮架。车身快插组件21的一侧布置弱电接线管、进水管、出水管、行车高压油管、驻车高压油管，另一侧布置三相线端子、快接绝缘挡块；在快接绝缘挡块中布置铜端子公头、铜端子母头，铜端子公头、铜端子母头之间通过软线相连接。冷却水道20为肋片型环道。外壳体3、内壳体4之间通过螺栓连接在一起；外壳体3与轮毂1之间通过轴承连接，端部油封密封；轮毂1与车轮轮辋之间通过螺栓连接，轮毂1与主轴2的左侧端部之间通过螺栓连接，主轴2的右侧端部通过锁紧装置与右侧车身法兰连接。轮毂电机内部三分之一直径范围内充满润滑油。

在本实施例中，轮毂电机为内转子式，是电机嵌在车轮轱辘里。左端轮毂1与轮辋固定，向车轮传递一定的转速和扭矩；右端法兰与车身固定，为整车重量的承载件，将整车重量分布到各个车轮胎。定子通电后，定转子相对运动，电能转化为动能；通过转子支撑花键将动能传递给一级减速器总成11的一级太阳轮；而后经过固定传动比行星排减速器，速度下降，扭矩增大；再由二级减速器总成10的二级行星齿轮架四定位孔将相应的速度和扭矩传递给轮辋。外壳体肋片型环道为冷却水道，带走电机及传动件内部的热量。车辆行车制动及驻车制动由全盘湿式制动器实现，行车制动采用碟簧加充液刹，驻车制动采用碟簧。

在本实施例中，传动关系为：定子通电--转子定子相对运动(含转子支撑)--一级太阳轮--一级减速器组(含一级行星齿轮架)--二级太阳轮--二级减速器组(含二级行星齿轮架)--轮毂1--轮辋及轮胎。

本发明中的制动装置为内置式，整合到了轮毂电机内部：通过内置碟簧，及高压油室去实现制动或减速或解除制动。每个高压油室有特定的油道进口，油道分布内壳体4、外壳体3、右凸缘5上，各部件之间油道进出口采用特定的密封方式。通过电机内置的1/3润滑油冷却，上部2/3处通过转动件飞溅的润滑油冷却。

当驻车制动时，仅碟簧24驱动活塞6右移，实现对轮毂1的制动，充液刹车油腔19、解除刹车油腔18均不工作；在行车制动时，在充液刹车油腔19内充油，充液刹车油腔19与碟簧24一起驱动活塞6右移，实现对轮毂1的制动，解除刹车油腔18不工作；在行车时，在解除刹车油腔18内充油，充液刹车油腔19不工作，并使解除刹车油腔18向左推动活塞6的力大于碟簧24驱动活塞6向右的力，从而使轮毂1不受制动力约束。

在本发明中，永磁电机提供满足轮毂技术指标的功率参数；行星齿轮组提供技术指标所需要的扭矩及功率输出；制动部分满足技术指标所提出的技术需求；快速插接部分满足战场快速更换需求，拆卸两个螺钉即可；承载轴系满足技术指标所提出的承载和三轴加速度需求。

与已有技术对比，本发明同规格下(尺寸相当)：输出最大功率高于传统电机20％；输出最大扭矩高于传统电机30％，同步永磁电机最大转速高于传统电机10％，最大牵引力高于传统电机20％，输出最高转速高于传统电机10％，制动器规格大于传统电机40％，工艺难度及复杂程度高于传统电机。

实施例2

在实施例1中，活塞6、嵌块7、碟簧以及刹车片总成9组成的制动系统布置在二级减速器总成11与轮毂1之间，可以直接对轮毂1或是二级行星齿轮架实行制动，刹车片线速度比较低。

在本实施例中，活塞6、嵌块7、碟簧以及刹车片总成9组成的制动系统布置布置在一级减速器总成11与电机转子总成13之间，如图7所示，可对一级减速后的行星齿轮架或是二级太阳轮实行制动，制动力与刹车片线速度适中。

实施例3

在本实施例中，活塞6、嵌块7、碟簧以及刹车片总成9组成的制动系统布置布置在电机转子总成13与右凸缘5之间，如图8所示，可直接对转子支撑实行制动，制动力比较小。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。