一种优化轮毂电机的制作方法

本设计是一种适用于高扭矩且轴向结构紧凑类复杂精密器械的轮毂电机并配有油冷风冷结合的散热模式，属于机械结构设计领域。

背景技术：

随着模块化生产的不断发展与逐渐普及，促使轮毂电机这一课题的兴起。现有内转子轮毂电机多采用减速驱动，此类型噪声大，轴向尺寸大且不易维修。传统外转子电机内部含有定子支架占据较大空间且散热困难。

技术实现要素：

该设计主要是为解决现有技术缺陷，提供一种大扭矩、噪声小、易维修、易散热且小轴向尺寸的轮毂电机。

具体技术方案如下：优化轮毂电机包括减速器组件、电机组件、中心轴与轮毂。所述电机组件连接减速器组件，减速器组件整体内嵌在电机组件内部，减速器组件连接中心轴一端，中心轴另一端连接轮毂。其特征在于，所述减速器组件包括两级行星减速器，每级行星减速器均含有一个太阳轮一个行星架和三个行星轮，两行星减速器共用固定齿圈。电机组件为外转子电机，包括定子与转子，减速器共用齿圈替代电机定子支架内嵌在定子内部，转子设置有内齿齿圈连接减速器第一级行星减速器太阳轮，第二级行星减速器行星轮架内有内花键连接一端为外花键的中心轴，中心轴另一端通过螺钉与电机外壳连接，电机外壳通过螺钉与轮毂相连接。减速器组件内嵌入电机组件内部，在能提供大扭矩的同时减小轴向尺寸省区占用空间较大的定子支架。

将定子铁芯圆心为中心虚拟平均分为四个圆心角90度的扇形，分别由独立油冷通油管单向s型穿插缠绕于定子铁芯间隙，将管口分别置于虚拟分界处，朝轴向方向，形成出入口，四根油管结构、长短与缠绕方式相同，在通入油吸收定子铁芯在工作时产生的热，实现油冷。

铁芯外部包裹绝缘pvc密封层，将整个定子铁芯与其上缠绕的线圈和油管包裹起来，形成独立空间，防止冷却油的泄漏。外部配合将轮毂叶栅设计为轴流风扇形的轮毂，在发动旋转时形成向心风流进行风冷，综合实现内外双重冷却。

优化轮毂电机设计有如下几个特点：

1.安装与维修方便，结构紧凑，采用内嵌式结构设计，减小了轴向尺寸。

2.具备大扭矩高输出。

3.具备较好散热与较小噪音。

优化轮毂电机设计具备的优势：

综上，本设计专门为机器人与精密器械设计，结构紧凑，安装方便，在实现外转子电机高速旋转，噪音小且易维修与减速器能提升扭矩的固有特性同时，极大缩短了轴向尺寸，节省了空间，定子支架省去降低了整机重量，内置油冷与外置风冷提升了散热效果，实现高效高输出，改变了传统轮毂电机双面固定的结构为单面固定，方便装配与拆卸，并可根据需求灵活配置，具备前瞻性。

附图说明

图1为优化轮毂电机的整体外形(从内向外看)示意图

图2为优化轮毂电机的整体外形(从外向内看)示意图

图3为优化轮毂电机的内部装配侧视示意图

图4为优化轮毂电机的内部装配正视示意图

图5为内部油冷散热部分示意图

图6为内部油冷散热工作原理简图

图7为一根油管穿插方式简图

图8为风冷散热风扇形轮毂示意图

具体实施方式

轮毂电机的整体外形如图1图2所示，内部装配图如图3图4所示。

优化轮毂电机包括减速器组件、电机组件、中心轴与轮毂。所述减速器组件包括两级行星减速器，每级行星减速器均含有一个太阳轮一个行星架和三个行星轮，两行星减速器共用固定齿圈(13)。电机组件为外转子电机，包括定子(15)与转子(2)，减速器共用齿圈(13)替代电机定子支架内嵌在定子(15)内部，转子(2)外连接固定转子(2)的转子架(3)，转子架(3)内有内齿齿圈(4)连接减速器第一级行星减速器太阳轮(5)，该太阳轮(5)配合三个行星轮(6)，三个行星轮与一级行星架兼二级太阳轮(7)相连，一级行星架兼二级太阳轮(7)同样配有三个参数不同的行星轮(8)配合，该行星轮(8)具备行星架(9)，第二级行星减速器行星架(9)内有内花键(10)连接一端为外花键的中心轴(11)，中心轴(11)另一端通过螺钉与电机外壳(14)相连接，电机外壳(14)通过螺钉与风扇形轮毂(16)相连接。

运作时，器械内部线路通过通线层(1)内部的线路管道进入电机内部使转子(2)开始运作，从而带动转子架(3)转动，转子架(3)通过内齿齿圈(4)与第一级行星减速器太阳轮(5)配合将动力传递给第一级行星减速器的太阳轮(5)，之后与之配合的一级行星轮(6)开始转动，从而带动一级行星架兼二级太阳轮(7)运转，同样与之配合的二级行星轮(8)开始转动带动二级行星架(9)运转，以上为两级减速器进行减速，两级减速器共用一个固定齿圈(13)并内嵌在定子(15)内部；之后二级行星架(9)通过内二花键(10)将动力传递给中心轴(11)，中心轴(11)通过螺钉连接带动电机外壳(12)转动，之后同样通过螺钉连接使电机外壳(14)转动，最终实现风扇形轮毂(16)的运动，在运动的同时产生向心风流进行整机风冷。

油冷散热部分示意图如图5图6图7所示，定子(15)外缠绕线圈(17)，将定子铁芯圆心为中心虚拟平均分为四个圆心角90度的扇形，分别由独立油冷通油管(18)单向s型穿插缠绕于定子铁芯间隙，将管口分别置于虚拟分界处，朝轴向方向，形成出入口，四根油管结构、长短与缠绕方式相同，在通入油吸收定子铁芯在工作时产生的热，从管口(20)流出的油累积在密封层内部，达到管口高度时再次通过管口(20)进入管道，实现循环油冷，铁芯外部包裹绝缘pvc密封层(19)，将整个定子铁芯与其上缠绕的线圈和油管包裹起来，形成独立空间，防止冷却油的泄漏，再结合图8所示将轮毂叶栅设计为轴流风扇形的轮毂(16)转动形成风冷，内外结合进行冷却。

技术特征：

1.一种轮毂电机，包括减速器组件、电机组件、中心轴与轮毂；所述电机组件连接减速器组件，减速器组件整体内嵌在电机组件内部，减速器组件连接中心轴一端，中心轴另一端连接轮毂；其特征在于，所述减速器组件包括两级行星减速器，两者共用固定齿圈，所述电机组件为外转子电机，包括定子与转子，减速器共用齿圈替代电机定子支架内嵌在定子内部，转子设置有内齿齿圈连接减速器第一级行星减速器太阳轮，第二级行星减速器行星轮架内有内花键连接一端为外花键的中心轴，中心轴另一端通过螺钉与轮毂相连接。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征是：轮毂电机散热部分分为内部油冷部分与外部风冷部分两部分，铁芯外部包裹绝缘pvc密封层，将整个定子铁芯与其上缠绕的线圈和油管包裹起来，形成独立空间，再结合将轮毂叶栅设计为轴流风扇形的轮毂转动形成风冷。

3.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征是：内部油冷将定子铁芯圆心为中心虚拟平均分为四个圆心角90度的扇形，分别由独立油冷通油管单向s型穿插缠绕于定子铁芯间隙，将管口分别置于虚拟分界处，朝轴向方向，形成出入口。

技术总结
一种优化轮毂电机包括减速器组件、电机组件、中心轴与轮毂。所述电机组件连接减速器组件，减速器组件整体内嵌在电机组件内部，减速器组件连接中心轴一端，中心轴另一端连接轮毂。减速器组件包括两级行星减速器，共用固定齿圈。电机组件为外转子电机，减速器共用齿圈替代电机定子支架内嵌在定子内部，转子设置有内齿齿圈连接第一级行星减速器太阳轮，第二级行星减速器行星架内有内花键连接一端为外花键的中心轴，中心轴另一端通过螺钉与轮毂连接。散热为内部油管穿插定子铁芯进行油冷，外部为轴流式风扇轮毂进行风冷。本设计结构紧凑，安装方便，在实现外转子电机高速旋转，噪音小且易维修与减速器能提升扭矩的固有特性同时，极大缩短了轴向尺寸。

技术研发人员：刘辰阳;龚永晖
受保护的技术使用者：刘辰阳
技术研发日：2020.02.29
技术公布日：2020.08.28