CN103633775A - 一种内置差减总成的电动汽车驱动电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，该电动汽车驱动电机包括驱动电机、差速器及行星齿轮或定轴齿轮减速器；电机定子、电机转子、差速器和行星齿轮或定轴齿轮减速器设置在机壳内，将差速器内嵌在电机转子内，差速器的左右输出轴分别与内置于电机的行星减速器连接，或将电机转子与定轴齿轮减速器连接，再经差速器将电机动力向两边输出。本发明集驱动、减速、差速功能一体化；选用的绝缘机油还可以润滑电机内的滚动轴承或滑动轴承以及减速器齿轮，从而实现电机动力总成的冷却润滑一体化。本发明具有结构紧凑，功率密度高，润滑冷却效果好等优点。

Description

一种内置差减总成的电动汽车驱动电机

技术领域

本发明涉及一种电动汽车驱动电机，特别是涉及一种内置差减总成的电动汽车驱动电机。

背景技术

随着世界能源紧张和环境污染问题日益严重，低能耗、无污染的电动汽车越来越受到人们的重视。由于电动汽车油耗低、排放少，非常适合城市交通运输，对保护环境、节约能源有着非常明显的积极作用，所以国内外汽车公司和各大高校都在积极研究电动汽车技术。

由于电动汽车需要经常起步、停车，因此对于驱动电机的过载性能及动态响应性能要求较高，并且由于搭载了大量的电池包，使其总重量增加，为了提高质量利用系数，充分发挥电动汽车的节能优势，驱动电机应在满足动力性要求的前提下尽可能轻便。这些问题都是电动汽车在推广和产业化过程中所必须要解决的技术问题。

目前电动汽车驱动电机主要采用高功率密度的永磁同步电机，动力***的布置形式主要有两种。其一为将传统汽车用发动机替换成电机，与原有的差减总成连接，向车轮输出动力。这种方式便于采用高转速的电机，有利于提高驱动电机的功率密度，但由于需要外接减速器和差速器，使整个动力***的布置空间增大。其二为采用低转速电机直接向车轮输出动力。这种方式虽然省去了减速器和差速器，使布置更加紧凑，但由于低转速电机的功率密度低，导致驱动电机更加笨重，也使整车效率降低。

如现有技术汽车用驱动电机，由定子、转子、机壳和轴承组成。其中定子和转子设置在机壳内，转子支架上固定有铁心，铁心的外圆开有电枢槽，在电枢槽内嵌放有电枢线圈，特色之处是电枢槽的槽边采用绝缘槽边。采用上述结构后，可提高汽车的爬坡能力及超载能力，但由于添加绝缘槽边，使铁心的尺寸增大，同时增加了装配难度，而且需要外接差减总成。

公开号为CN102290950A的中国发明专利提出一种混合动力电动汽车50Kw永磁无刷直流电机。该电机的转子采用径向磁钢的包容式永磁转子，在转子表面装径向磁钢，径向磁钢嵌入转子铁心凸台间，并在径向磁钢外设置一焊接成型的套圈，在转子两端设置端板。这种电机结构紧凑，具有较高的功率密度。但转子结构复杂，使加工难度大，成本高。同样需要外接差减总成。

公告号为CN201388111Y的中国实用新型专利提出一种内置差速器的永磁电动机。该电机将机械差速器的外壳与转子铁芯固连，差速器的两根输出轴作为电机的输出轴，以达到驱动汽车、实现差速的目的。但由于没有减速功能，该电机用于汽车驱动时只能选用低额定转速的电机，导致整机功率密度较低，不利于电动汽车行驶需要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有的电动汽车驱动电机的不足，提供一种集驱动、减速、差速功能一体化的内置差减总成的电动汽车驱动电机。

本发明将差速器内嵌在电机转子内，差速器左右输出轴分别与内置于电机的行星减速器连接，或将电机转子与定轴齿轮减速器连接，再经差速器将电机动力向两边输出，以实现驱动、减速、差速一体化。本发明提供的电动汽车驱动电机对电机型式不限，可以采用直流电机、交流异步电机、交流同步电机和永磁电机。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，包括电机、差速器及齿轮减速器，电机包括机壳、油套、电机定子和电机转子；油套在机壳内侧与机壳连接，机壳和油套之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳上，喷嘴对着环形空腔；该电动汽车驱动电机还包括差速器和行星减速器；电机定子、电机转子、差速器、行星减速器设置在机壳内，差速器包括差速器行星架、第一差速器从动齿轮、第二差速器从动齿轮、第一差速器输出轴、第二差速器输出轴和差速器主动齿轮；行星减速器包括第一行星减速器太阳轮、第二行星减速器太阳轮、第一行星减速器行星轮、第二行星减速器行星轮、第一行星减速器行星架、第二行星减速器行星架、第一行星减速器齿圈、第二行星减速器齿圈；电机转子与差速器行星架固接，2个或4个差速器主动齿轮装在差速器行星架的轴上，第一差速器从动齿轮与右侧的差速器主动齿轮啮合，第二差速器从动齿轮与左侧的差速器主动齿轮啮合，第一差速器从动齿轮与第一差速器输出轴连接；第二差速器从动齿轮与第二差速器输出轴连接；第一差速器输出轴和左侧的第二差速器输出轴分别与左右行星减速器的第一行星减速器太阳轮和第二行星减速器太阳轮连接，第一行星减速器太阳轮和第二行星减速器太阳轮分别与第一行星减速器行星轮和第二行星减速器行星轮连接，第一行星减速器行星轮和第二行星减速器行星轮分别与第一行星减速器行星架和第二行星减速器行星架连接，第一行星减速器行星架和第二行星减速器行星架与传动装置连接，第一行星减速器齿圈和第二行星减速器齿圈都与油套固连。

优选地，所述电机还包括油相，油箱设置在机壳的底部。

所述电机为直流电机、交流异步电机、交流同步电机或永磁电机。

本发明另一种技术方案：一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，包括电机、差速器及齿轮减速器，电机包括机壳、油套、电机定子和电机转子；油套在机壳内侧与机壳连接，机壳和油套之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳上，喷嘴对着环形空腔；电动汽车驱动电机还包括差速器和定轴齿轮减速器；电机转子与定轴齿轮减速器的输入齿轮连接，输入齿轮与第一中间齿轮啮合，第一中间齿轮与第二中间齿轮啮合；第二中间齿轮与差速器行星架固接，2个或4个差速器主动齿轮装在差速器行星架的轴上，第一差速器从动齿轮与差速器主动齿轮啮合，第二差速器从动齿轮与左侧的差速器主动齿轮啮合，第一差速器从动齿轮与第一差速器输出轴连接；第二差速器从动齿轮与左侧的第二差速器输出轴连接；第一差速器输出轴和第二差速器输出轴和传动装置连接。

优选地，所述电机转子通过花键与定轴齿轮减速器的输入齿轮连接。所述电机还包括油相，油箱设置在机壳的底部。所述差速器为对称圆锥齿轮式差速器，凸轮式差速器或自由轮式差速器。所述差速器还包括摩擦盘或差速锁。

本发明主要由驱动电机、差速器及行星或定轴齿轮减速器组成。将差速器内嵌在电机转子内，差速器的左右输出轴分别与内置于电机的行星减速器连接，电机的动力经差速器行星架、差速器左右输出轴、行星齿轮减速器向两边的车轮输出；也可将电机转子与定轴齿轮减速器连接，再经差速器将电机动力向两边输出。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1）本发明由于内置了差速器及减速器，可以采用高转速的电机，便于提高电机的功率密度。

2）由于差速器直接嵌装在电机转子内，并且减速器为结构紧凑的行星齿轮式减速器，整个动力总成的结构比传统的驱动电机外接差减总成方案更加紧凑，使电动汽车动力***更加轻便，布置上也更为方便。

3）为提高电机的效率和过载能力，电机定子的冷却采取循环油冷方式。同时，在电机底部积存一定量的冷却油，对电机定（转）子和齿轮实现浸油（飞溅）冷却，增强***的整体冷却效果。由于采用的冷却油为具有高绝缘性，良好的化学稳定性和热氧化稳定性，合适的粘度，较低的倾点和絮凝点，挥发性小，闪电高，不含油和杂质的绝缘机油，因此飞溅到电机绕组的冷却油不会影响电机的电磁性能，而且还可以用来润滑电机内的滚动轴承或滑动轴承以及减速器齿轮，从而实现电机动力总成的冷却润滑一体化。

4）本发明提供的电动汽车驱动电机对电机型式不限，可以采用直流电机、交流异步电机、交流同步电机和永磁电机。

附图说明

图1是本发明实施例1内置差减总成的电动汽车驱动电机的结构示意图。

图2是本发明实施例2内置差减总成的电动汽车驱动电机的结构示意图。

图3是本发明实施例3内置差减总成的电动汽车驱动电机的结构示意图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限如此。

实施例1

如图1所示，一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，包括机壳12、油套11、电机定子9、电机转子8、差速器、行星减速器和油箱1；电机定子9、电机转子8、差速器、行星减速器设置在机壳12内，油套11在机壳12内侧与机壳12连接，机壳12和油套11之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳12上，喷嘴对着环形空腔，油箱1设置在机壳12的底部；差速器包括差速器行星架2、第一差速器从动齿轮3、第二差速器从动齿轮18、第一差速器输出轴4、第二差速器输出轴17和差速器主动齿轮19；行星减速器包括第一行星减速器太阳轮5、第二行星减速器太阳轮16、第一行星减速器行星轮6、第二行星减速器行星轮15、第一行星减速器行星架7、第二行星减速器行星架14、第一行星减速器齿圈10、第二行星减速器齿圈13；电机转子8与差速器行星架2固接，2个或4个差速器主动齿轮19装在差速器行星架2的轴上并使其能绕各自转轴自由旋转，右侧的第一差速器从动齿轮3与右侧的差速器主动齿轮19啮合，左侧的第二差速器从动齿轮18与左侧的差速器主动齿轮19啮合，右侧的第一差速器从动齿轮3与右侧的第一差速器输出轴4连接，将电机动力从右侧输出；左侧的第二差速器从动齿轮18与左侧的第二差速器输出轴17连接，将电机动力从左侧输出；形成一内置差速器的电机转子。

右侧的第一差速器输出轴4和左侧的第二差速器输出轴17分别与左右行星减速器的第一行星减速器太阳轮5和第二行星减速器太阳轮16连接，第一行星减速器太阳轮5和第二行星减速器太阳轮16分别与第一行星减速器行星轮6和第二行星减速器行星轮15连接，第一行星减速器行星轮6和第二行星减速器行星轮15分别与第一行星减速器行星架7和第二行星减速器行星架14连接，第一行星减速器行星架7和第二行星减速器行星架14经传动装置连接到左右车轮，第一行星减速器齿圈10和第二行星减速器齿圈13都与油套11固连。

第一行星减速器齿圈10和第二行星减速器齿圈13固定，动力从第一差速器输出轴4和第二差速器输出轴17输入到第一行星减速器太阳轮5和第二行星减速器太阳轮16，再通过第一行星减速器行星轮6和第二行星减速器行星轮15，经第一行星减速器行星架7和第二行星减速器行星架14输出，将电机动力最终输出到左右车轮上。

本发明电机由于内置了差减总成，既能实现电机驱动、减速、差速功能一体化，使电机结构紧凑、便于布置，又有利于使用高转速电机，提高驱动电机的功率密度。

为提高本发明电机的效率和过载能力，电机定子的冷却采取循环油冷方式。电机机壳12和油套11之间形成一环形空腔，冷却油在油泵的压力作用下在此空腔内循环流动，以实现对电机定子的冷却，油箱1起到储存冷却油的作用。

由于本发明电机集成了差减速器，电机内部的齿轮也需得到可靠的润滑冷却，为此在电机底部积存一定量的冷却油，对电机定子、电机转子和齿轮实施浸油或飞溅冷却。由于采用了绝缘性和润滑性兼备的绝缘机油作为冷却油，电机的电磁性能不会受到影响。因此本发明还能实现对驱动电机的冷却润滑一体化，既能保证高效可靠的冷却润滑效果，又不致增加更多的机械附件，有利于降低成本。

实施例2

如图2所示为本发明的另外一个实施例。该实施例使用定轴齿轮减速器，而没有行星减速器。一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，包括机壳12、油套11、电机定子9、电机转子8、差速器、定轴齿轮减速器和油箱1；电机定子9、电机转子8、差速器、定轴齿轮减速器设置在机壳12内，油套11在机壳12内侧与机壳12连接，机壳12和油套11之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳12上，喷嘴对着环形空腔，油箱1设置在机壳12的底部；电机转子8通过花键与定轴齿轮减速器的输入齿轮21连接，输入齿轮21与第一中间齿轮22啮合，第一中间齿轮22与第二中间齿轮23啮合；第二中间齿轮23与差速器行星架2固接，2个或4个差速器主动齿轮19装在差速器行星架2的轴上并使其能绕各自转轴自由旋转，右侧的第一差速器从动齿轮3与右侧的差速器主动齿轮19啮合，左侧的第二差速器从动齿轮18与左侧的差速器主动齿轮19啮合，右侧的第一差速器从动齿轮3与右侧的第一差速器输出轴4连接，将电机动力从右侧输出；左侧的第二差速器从动齿轮18与左侧的第二差速器输出轴连接，将电机动力从左侧输出。电机动力经第一中间齿轮22、第二中间齿轮23传递给差速器，第一差速器输出轴和第二差速器输出轴和传动装置连接；第一差速器输出轴和第二差速器输出轴直接通过传动装置分别与两边车轮连接，驱动汽车行驶。

所述差速器可用对称圆锥齿轮式差速器，凸轮式差速器或自由轮式差速器。差速器还包括摩擦盘或差速锁，以实现限滑差速功能。

本实施例由于定轴齿轮减速器结构上不如行星减速器紧凑，使该实施例电机的轴向尺寸较大。但是定轴齿轮减速器的制造和装配都比较简单，所用零件数也较少，因此具有便于加工，成本较低等优点。电机内部的轴承和减速器齿轮同样可以采用飞溅润滑冷却。

实施例3

如图3所示为本发明的第三个实施例。该实施例是对实施例1的简化。其中驱动电机只集成了减速器，因此本实施例仅具备驱动、减速功能而不具备差速功能。如图3所示，一种电动汽车驱动电机，包括机壳12、油套11、电机定子9、电机转子8、减速器和油箱1；电机定子9、电机转子8和减速器设置在机壳12内，油套11在机壳12内侧与机壳12连接，机壳12和油套11之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳12上，喷嘴对着环形空腔，油箱1设置在机壳12的底部；电机转子8与内转子轴20连接，内转子轴20与行星减速器太阳轮5连接，行星减速器太阳轮5与行星减速器行星轮6与行星减速器行星架7连接，行星减速器行星架7与传动装置连接，星减速器齿圈10与油套11固连。电机的动力通过内转子轴20-行星减速器太阳轮5-行星减速器行星轮6-行星减速器行星架7输出。由于带有减速器，因此可以使用高转速电机，使驱动电机的功率密度比较高，但由于没有差速功能，所以必须外设差速器才能驱动汽车。其它同实施例1。

Claims (8)

1.一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，包括电机、差速器及齿轮减速器，电机包括机壳、油套、电机定子和电机转子；油套在机壳内侧与机壳连接，机壳和油套之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳上，喷嘴对着环形空腔；其特征在于：电动汽车驱动电机还包括差速器和行星减速器；电机定子、电机转子、差速器、行星减速器设置在机壳内，差速器包括差速器行星架、第一差速器从动齿轮、第二差速器从动齿轮、第一差速器输出轴、第二差速器输出轴和差速器主动齿轮；行星减速器包括第一行星减速器太阳轮、第二行星减速器太阳轮、第一行星减速器行星轮、第二行星减速器行星轮、第一行星减速器行星架、第二行星减速器行星架、第一行星减速器齿圈、第二行星减速器齿圈；电机转子与差速器行星架固接，2个或4个差速器主动齿轮装在差速器行星架的轴上，第一差速器从动齿轮与右侧的差速器主动齿轮啮合，第二差速器从动齿轮与左侧的差速器主动齿轮啮合，第一差速器从动齿轮与第一差速器输出轴连接；第二差速器从动齿轮与第二差速器输出轴连接；第一差速器输出轴和左侧的第二差速器输出轴分别与左右行星减速器的第一行星减速器太阳轮和第二行星减速器太阳轮连接，第一行星减速器太阳轮和第二行星减速器太阳轮分别与第一行星减速器行星轮和第二行星减速器行星轮连接，第一行星减速器行星轮和第二行星减速器行星轮分别与第一行星减速器行星架和第二行星减速器行星架连接，第一行星减速器行星架和第二行星减速器行星架与传动装置连接，第一行星减速器齿圈和第二行星减速器齿圈都与油套固连。

2.根据权利要求1所述的内置差减总成的电动汽车驱动电机，其特征在于，所述电机还包括油相，油箱设置在机壳的底部。

3.根据权利要求1所述的内置差减总成的电动汽车驱动电机，其特征在于，所述电机为直流电机、交流异步电机、交流同步电机或永磁电机。

4.一种内置差减总成的电动汽车驱动电机，包括电机、差速器及齿轮减速器，电机包括机壳、油套、电机定子和电机转子；油套在机壳内侧与机壳连接，机壳和油套之间形成一环形空腔，喷油嘴设置在机壳上，喷嘴对着环形空腔；其特征在于：电动汽车驱动电机还包括差速器和定轴齿轮减速器；电机转子与定轴齿轮减速器的输入齿轮连接，输入齿轮与第一中间齿轮啮合，第一中间齿轮与第二中间齿轮啮合；第二中间齿轮与差速器行星架固接，2个或4个差速器主动齿轮装在差速器行星架的轴上，第一差速器从动齿轮与差速器主动齿轮啮合，第二差速器从动齿轮与左侧的差速器主动齿轮啮合，第一差速器从动齿轮与第一差速器输出轴连接；第二差速器从动齿轮与左侧的第二差速器输出轴连接；第一差速器输出轴和第二差速器输出轴和传动装置连接。

5.根据权利要求4所述的内置差减总成的电动汽车驱动电机，其特征在于，所述电机转子通过花键与定轴齿轮减速器的输入齿轮连接。

6.根据权利要求4所述的内置差减总成的电动汽车驱动电机，其特征在于，所述电机还包括油相，油箱设置在机壳的底部。

7.根据权利要求4所述的内置差减总成的电动汽车驱动电机，其特征在于，所述差速器为对称圆锥齿轮式差速器，凸轮式差速器或自由轮式差速器。

8.根据权利要求7所述的内置差减总成的电动汽车驱动电机，其特征在于，所述差速器还包括摩擦盘或差速锁。

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