矿用一体式自适应独立电驱动总成的制作方法

1.本发明涉及矿用驱动系统技术领域，特别是涉及一种矿用一体式自适应独立电驱动总成。


背景技术：

2.目前煤矿存在减员增效、提高煤矿安全和降低事故发生率的客观要求，迫切需要实现节能减排。防爆蓄电池胶轮车在一定程度上缓解了柴油机车辆在煤矿井下造成的“四高一低”等问题，由于防爆改造后柴油机结构及参数难以达到合理配置，加之井下通风条件较差，受道路条件所限车速较低，与同等运能的地面车辆相比存在明显的“四高一低”：尾气排放高、噪声高、故障率高、运行费用高，效率低；但是现有技术状态下，由于煤矿井下工况复杂，蓄电池车辆呈现出工况适应性较差的痛点，传统的集中式驱动方式在长距离大坡度的低速大扭矩工况要求下，驱动系统的的功率和转矩输出十分有限，导致防爆电机及控制器易频繁过载，发热量大而频繁停机保护，整车的动力性能较差。同时，单台集中式驱动方式要求电机具有较大的功率和转矩，而电机大转矩要求传动轴变粗，电机高转速带来旋转部件线速度大大提高，对电机、机械传动的可靠性提出新的技术挑战。此外，集中式驱动的动力传动路线是：蓄电池
→
电控箱
→
电机
→
减速器
→
车轮，较长的传动链会降低系统效率，也加重了噪音污染。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种矿用一体式自适应独立电驱动总成，以解决上述现有技术存在的问题，提高矿用电驱动总成的可靠性和传动效率。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供了一种矿用一体式自适应独立电驱动总成，包括车轮，所述车轮内设置有定子总成和两个转子总成，所述定子总成包括定子铁芯、电枢绕组和定子支架，所述定子支架固设在所述车轮的轮轴上，所述轮轴与车体固连，所述定子铁芯固设在所述定子支架上，所述电枢绕组设置在所述定子铁芯上；两个所述转子总成沿所述轮轴的轴向间隔分布，且每个所述转子总成都包括分别与电机壳体固连的转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯中设置有防爆腔，所述防爆腔中设置有多个防爆电池，所述防爆电池与所述定子支架固连，所述电机壳体与所述车轮的轮辋固连；所述定子铁芯上固设有控制器和电源管理单元，多个所述防爆电池串联后与所述电源管理单元电连接，所述电枢绕组和所述电源管理单元分别与所述控制器电连接，所述控制器与整车控制单元无线通讯连接。
6.优选的，还包括制动器，所述制动器包括刹车片、压盘、中间壳体和端盖，所述刹车片包括摩擦片和对偶件，所述中间壳体位于两个所述端盖之间，且两个所述端盖分别与所述中间壳体密封连接，两个所述端盖分别通过轴承与所述轮轴转动连接，动壳滑动套设在所述轮轴上，所述摩擦片固设在所述动壳上，对偶件与所述中间壳体固连，所述动壳上还固定套设有压盘，所述压盘上固设有第一活塞和第二活塞，所述第一活塞与所述中间壳体之
间形成有第一油腔，所述第二活塞与所述中间壳体之间形成有第二油腔，且所述第一油腔和所述第二油腔均位于所述第一活塞和所述第二活塞之间；在所述端盖上固设有防爆电磁铁，所述防爆电磁铁能够驱动所述第一活塞靠近所述防爆电磁铁，所述防爆电磁铁还能够驱动所述第二活塞远离所述防爆电磁铁，一个所述端盖与所述电机壳体固连。
7.优选的，所述压盘固连有一插杆，所述插杆远离所述压盘的一端插入所述端盖的空腔中，所述弹簧腔中设置有套设在所述插杆上的弹簧，所述弹簧一端与所述弹簧腔的内壁抵接、另一端与所述插杆抵接。
8.优选的，还包括旋转变压器，所述旋转变压器的旋变定子与所述轮轴固连，所述旋转边压器的转子与转子支架固连，所述转子支架与所述电机壳体固连，且所述转子支架通过轴承与所述轮轴转动配合。
9.优选的，还包括位于所述电机壳体与所述转子铁芯之间的水冷机壳，所述水冷机壳与所述电机壳体固连。
10.优选的，所述定子铁芯上还固设有无线通讯模块，所述控制器通过所述无线通讯模块与所述整车控制单元无线通讯连接。
11.优选的，所述车轮上设置有轮胎，所述轮胎采用橡胶空气胎；所述定子铁芯上设置有斜槽，所述电枢绕组设置在所述斜槽内。
12.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
13.本发明的矿用一体式自适应独立电驱动总成的可靠性好，传动效率高。本发明的矿用一体式自适应独立电驱动总成中的两个转子总成公用一个定子总成，两个转子总成均通过电机外转子壳体直接固联在车轮轮辋上，形成了两个电机，每个电机独立可控，能够单独工作和同时工作，是集储能、驱动及制动一体化的自适应独立电驱动总成，具有结构紧凑，输出转矩大、可控性好、响应速度快的特点，能够解决目前单个大功率电机驱动系统及传动系统布置难的问题，扩大了中小型功率的应用范围。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明矿用一体式自适应独立电驱动总成的结构示意图；
16.图2为本发明矿用一体式自适应独立电驱动总成中第一转子总成的结构示意图；
17.图3为本发明矿用一体式自适应独立电驱动总成中第二转子总成的结构示意图；
18.图4为本发明矿用一体式自适应独立电驱动总成中制动器的结构示意图；
19.其中：1、轮轴；2、轮辋；3、定子支架；4、第一o型圈；5、第一深沟球轴承；6、内六角螺钉；7、垫圈；8、压环；9、螺钉；10、第二o型圈；11、电机壳体；12、水冷机壳；13、防爆电池；14、磁钢；15、第一转子总成；16、定子铁芯；17、防爆腔；18、第二转子总成；19、隔磁材料；20、轮盖；21、后轴承盖；22、旋转变压器；23、平键；24、弹性挡圈；25、第二深沟球轴承；26、转子支架；27、电枢绕组；28、无线通讯模块；29、制动器；30、第一转子铁芯；31、第二转子铁芯；32、电源管理单元；33、控制器；34、橡胶空气胎；291、动壳；292、中间壳体；293、第二活塞；294、
端盖；295、第二油腔；296、压盘；297、防爆电磁铁；298、第一油腔；299、摩擦片；2910、对偶件；2911、第一活塞。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明的目的是提供一种矿用一体式自适应独立电驱动总成，以解决上述现有技术存在的问题，提高动力性能，并降低能耗。
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
23.如图1至图4所示：本实施例提供了一种矿用一体式自适应独立电驱动总成，包括车轮和设置在车轮内的双转子永磁同步电机。
24.车轮包括轮轴1、轮辋2、轮盖20和设置在轮辋2上的橡胶空气胎34，轮盖20通过螺栓与轮辋2可拆卸连接，设置可拆卸的轮盖20能够方便安装和拆卸双转子永磁同步电机。
25.双转子永磁同步电机包括定子总成和两个转子总成，两个转子总成沿轮轴1的轴向左、右间隔分布。两个转子总成分别为第一转子总成15和第二转子总成18。
26.定子总成包括定子铁芯16、电枢绕组27和定子支架3，定子支架3固设在车轮的轮轴1上，轮轴1与车体固连，定子铁芯16固设在定子支架3上，电枢绕组27设置在定子铁芯16上，需要说明的是，在本实施例中电枢绕组27分为两个相互独立的子电枢绕组，其中一个子电枢绕组与第一转子总成15相互对应，另一个子电枢绕组与第二转子总成18相互对应，通过控制器33控制两个子电枢绕组的通断电，来控制两个转子总成是否工作，只有在对应的子电枢绕组通电时，对应的转子总成才会被驱动进行转动；两个转子总成可以同时工作，也可以一个工作、另一个不工作；具体的，定子铁芯16上设置有斜槽，电枢绕组27设置在斜槽内，旋转变压器22的旋变定子通过平键23与轮轴1键连接，轮轴1上设置有弹性挡圈24和台阶对旋转变压器22进行轴向限位。旋转变压器22的旋变转子与转子支架26固连，转子支架26与电机壳体固连，且转子支架26通过轴承与轮轴转动配合；旋转变压器22为无刷磁阻式旋变，由旋变定子、旋变转子及解码芯片组成，旋变转子与旋变定子分离无接触。旋变定子和旋转转子间的空气隙内的磁通分布呈正(余)弦规律，当给旋变定子一个绕组加上励磁电压，通过电磁耦合，旋变转子将产生电压，其输出电压的大小取决于旋变定子和旋变转子两个绕组轴线在空间的相对位置。两者平行时其值最大，两者垂直时其值为零，电压值大小随着转子偏转角度呈正(余)弦变化；旋转变压器22内设置专用的转换芯片解码，将旋变输出的模拟信号转为数字信号，旋变转子与电机的输出部分相连，用以检测电机转速，在电机参与传动需要反馈实时速度时，完成速度反馈功能。
27.轮辋2通过第一深沟球轴承5与轮轴1转动连接，转子支架26通过第二深沟球轴承25与轮轴1转动连接，转子支架26上还连接有后轴承盖21。
28.第一转子总成15包括第一转子铁芯30和磁钢14，第二转子总成18包括第二转子铁芯31和磁钢14，第一转子铁芯30中和第二转子铁芯31中都设置有防爆腔17，防爆腔17中设
置有多个防爆电池13，防爆电池13与定子支架3固连，且防爆电池13与防爆腔17的内壁之间具有间隙，即防爆电池13与防爆腔17之间无接触，且在防爆腔17的内壁上敷设有隔磁材料19，以防止转子15的磁性对防爆电池13造成影响；双转子永磁同步电机的电机壳体11通过内六角螺钉6、垫圈7与轮辋2固定连接。轮辋2与电机壳体11之间夹设有第一o型圈4，电机壳体11与转子铁芯还设置有水冷机壳12，两个转子总成固定设置在水冷机壳12上，水冷机壳12通过压环8、第二o型圈10及螺钉9与电机壳体11连接在一起，第二o型圈10夹设在压环8与电机壳体11之间，螺钉9将压环8固定在水冷机壳12上。
29.在定子铁芯16上固设有控制器33和电源管理单元32，多个防爆电池13串联后与电源管理单元32电连接，电枢绕组27和电源管理单元32分别与控制器33电连接，定子铁芯16上还固设有无线通讯模块28，控制器33通过无线通讯模块28与整车控制单元无线通讯连接。
30.本实施例矿用一体式自适应独立电驱动总成还包括制动器29，制动器29包括刹车片、压盘296、中间壳体292和端盖294，刹车片包括摩擦片299和对偶件2910，中间壳体292位于两个端盖294之间，且两个端盖294分别与中间壳体292密封连接，两个端盖294分别通过轴承与轮轴1转动连接，动壳291滑动套设在轮轴1上，摩擦片299固设在动壳291上，对偶件2910与中间壳体292固连，动壳291上还固定套设有压盘296，压盘296上固设有第一活塞2911和第二活塞293，第一活塞2911与中间壳体292之间形成有第一油腔298，第二活塞293与中间壳体292之间形成有第二油腔295，且第一油腔298和第二油腔295均位于第一活塞2911和第二活塞293之间；在端盖294上固设有防爆电磁铁297，防爆电磁铁297能够驱动第一活塞2911靠近防爆电磁铁297，防爆电磁铁297还能够驱动第二活塞293远离防爆电磁铁297，一个端盖294与电机壳体11固连。
31.压盘296固连有一插杆，插杆远离压盘296的一端插入端盖294的空腔中，弹簧腔中设置有套设在插杆上的弹簧，弹簧一端与弹簧腔的内壁抵接、另一端与插杆抵接。
32.制动器29采用闭式油冷却湿式制动，刹车片(对偶件2910，摩擦片299)浸在循环油液里，制动器29的热量通过油液进行冷却，使用寿命长，免维护。制动器29内有两组活塞，其中一组小活塞采用电制动和液压释放工作方式实现车辆驻车制动和紧急制动，摩擦片299与动壳291通过花键与轮轴1连接一起转动，对偶件2910与中间壳体292用花键连接，而中间壳体292用螺栓与两侧端盖294相固定。小活塞在防爆电磁铁297作用下向右运动压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，压力油经脚踏制动阀进入第二油腔295，推动小活塞向左运动，使制动器29松闸；另一组大活塞采用液压制动和电释放工作方式实现车辆行车制动及力矩控制，压力油经脚踏制动阀进入第一油腔298，大活塞在压力油的作用下向右运动压紧刹车片产生制动力矩，解除制动时，脚踏制动阀动作切断压力油，大活塞在防爆电磁铁297的作用下向左运动返回，使制动器29松闸。湿式制动器29两套功能共用一套防爆电磁铁297和刹车片(对偶件2910，摩擦片299)，刹车片、在油腔内接合。电液制动器29封闭安装在电机壳体11内的一侧，其转速与与电机外转子转速一致，制动器29与轮轴1连接。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅
用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。