CN106953462B - 轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机技术领域，公开了轮毂电机，其包括电机主体和与电机主体转动连接的输出轴，电机主体内具有位于其中心轴位置处的传动轴，输出轴的一端伸入电机主体内并通过锥齿轮结构传动连接传动轴，输出轴的另一端伸出电机主体外。本发明提供的轮毂电机，在具体应用中，通过调配锥齿轮结构的传动比，可在不外加变速箱的前提下，实现轮毂电机最高输出转速的提高；而通过改变锥齿轮结构的啮合角度，可在不外加转向器或转向齿轮箱的前提下，实现轮毂电机动力输出轴输出方向的改变；且其将电机结构与变速变向结构集成于一体，具有结构简单、体积小、质量轻、节约空间、易于拆装、使用成本低等优点。

Description

轮毂电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及轮毂电机。

背景技术

目前，很多新能源汽车都采用电力驱动，而轮毂电机驱动是新能源汽车的一种重要驱动方式。轮毂电机技术也称为车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力装置、传动装置和制动装置都一起整合到轮毂内，得以将电动车辆的机械部分大为简化。相比较于传统内燃机的驱动方式，轮毂电机具有结构简单、扭矩大、体积小重量轻、传动效率高、噪音小等优点。但是，现有技术中，轮毂电机仍存在诸多不足之处，具体体现如下：

1)现有的轮毂电机相比传统内转子电机虽然扭矩大，但是最高转速比较低，一般最高转速在1500-2000rpm/min左右，这样的转速，在有些使用工况当中处于一种尴尬的地位，即：虽然轮毂电机扭矩是足够大，但是最高转速又达不到要求。而如果外加变速箱不仅增加使用成本，而且会增加整个驱动***的复杂性，增加整车或者设备的重量，且需要腾出更多的空间来安装变速箱，如此一来整个驱动***的可靠性也会下降。

2)现有的轮毂电机因本身结构的特性，很难做到比较可靠的密封，防水、防尘的问题一直都没有得到有效的解决，在具体使用过程中容易出现因进水或者进异物而烧毁电机的现象，严重影响了轮毂电机的可靠性。

3)在有些使用工况当中，如果要改变轮毂电机的动力输出轴输出方向，则需要外加特定的转向器或者转向齿轮箱，这样，会导致驱动***的结构变得很复杂，成本也大幅度增加。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一个不足之处，提供了轮毂电机，其解决了如何在不外加变速箱和转向器或转向齿轮箱的前提下提高轮毂电机最高输出转速和改变轮毂电机动力输出轴输出方向的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：轮毂电机，包括电机主体和与所述电机主体转动连接的输出轴，所述电机主体内具有位于其中心轴位置处的传动轴，所述输出轴的一端伸入所述电机主体内并通过锥齿轮结构传动连接所述传动轴，所述输出轴的另一端伸出所述电机主体外。

优选地，所述锥齿轮结构包括安装于所述传动轴上的主动锥齿轮和安装于所述输出轴上的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合连接。

优选地，所述电机主体包括主机体、盖帽和固定座，所述盖帽和所述固定座安装于所述主机体的同一端部上，所述传动轴的一端穿设于所述主机体内、另一端穿设于所述盖帽内，所述输出轴转动安装于所述固定座上，且所述输出轴的一端伸入所述盖帽内并通过所述锥齿轮结构传动连接所述传动轴、另一端露于所述固定座和所述盖帽外。

优选地，所述输出轴通过第一轴承、第一密封件和第二密封件安装于所述固定座上，所述第一密封件和所述第二密封件沿所述输出轴的轴向分别安装于所述固定座的两端，所述第一轴承沿所述输出轴的轴向位于所述第一密封件和所述第二密封件之间。

优选地，所述主机体包括定转子组件、罩于所述定子总成与所述转子总成外的外罩壳和安装于所述外罩壳一端的外盖板，所述盖帽和所述固定座都安装于所述外盖板上，所述传动轴的一端穿设于所述定转子组件内、另一端穿设于所述盖帽内。

优选地，所述定转子组件包括定子总成和与所述定子总成转动配合的转子总成，所述定子总成包括安装环、套于所述安装环外的定子铁芯、安装于所述定子铁芯上的绝缘框架、绕设于所述绝缘框架上的定子绕组和与所述定子绕组连接的接线环；且/或，

所述主机体还包括安装于所述定转子组件与所述外盖板之间的旋转变压器。

优选地，所述接线环处安装有防水接头；且/或，

所述旋转变压器包括连接于所述定转子组件与所述外盖板之间的基座、安装于所述基座上的变压器定子和安装于所述定转子组件上并与所述变压器定子转动配合的变压器转子。

优选地，所述转子总成包括转子外壳、设于所述转子外壳内的转子铁芯、安装于所述转子铁芯上的磁钢、两个分别安装于所述转子铁芯两端的隔板、安装于所述转子外壳一端的转子盖板、安装于所述转子外壳之中心位置处的空心轴，所述传动轴转动安装于所述空心轴内，所述定子总成安装于所述空心轴与所述转子铁芯之间。

优选地，所述空心轴之远离所述外盖板的端部安装有法兰，所述传动轴的一端通过花键结构连接所述法兰、另一端通过第二轴承转动安装于所述盖帽内；且/或，

所述安装环与所述空心轴之间通过两个第三轴承转动连接。

优选地，所述空心轴与所述外盖板之间还设有第三密封件。

本发明提供的轮毂电机，通过在电机主体上集成设计锥齿轮结构，这样，一方面可以根据实际需要进行调配锥齿轮结构的传动比，达到改变输出轴最高输出转速的目的，从而可在不外加变速箱的前提下，实现了轮毂电机最高输出转速的提高；另一方面可以根据实际需要改变锥齿轮结构的啮合角度，达到改变动力输出轴输出方向的目的，从而可在不外加转向器或转向齿轮箱的前提下，实现了轮毂电机动力输出轴输出方向的改变。此外，本发明提供的轮毂电机，将电机结构与变速变向结构集成于一体，具有结构简单、体积小、质量轻、节约空间、易于拆装、使用成本低等优点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的轮毂电机的立体装配示意图；

图2是本发明实施例提供的轮毂电机的立体分解示意图；

图3是本发明实施例提供的轮毂电机的剖面示意图；

图4是本发明实施例提供的主机体的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，以下实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1-4所示，本发明实施例提供的轮毂电机，包括电机主体1和与电机主体1转动连接的输出轴2；输出轴2与电机主体1之间的转动连接具体指：输出轴2与电机主体1装配连接后，输出轴2仍可相对电机主体1进行转动。电机主体1内具有位于其中心轴位置处的传动轴11，输出轴2的一端伸入电机主体1内并通过锥齿轮结构3传动连接传动轴11，输出轴2的另一端伸出电机主体1外。传动轴11通过锥齿轮结构3传动连接输出轴2具体指：传动轴11上承载的动力可通过锥齿轮结构3传递到输出轴2上。传动轴11的中心轴与输出轴2的中心轴之间的位置关系为相交关系，即传动轴11的中心轴与输出轴2的中心轴不是平行的。具体应用中，电机主体1在电力驱动下，传动轴11会转动，传动轴11上的动力通过锥齿轮结构3会传递到输出轴2上，从而实现动力的输出。其将锥齿轮结构3集成设计于电机主体1上，这样，一方面可以根据实际需要进行调配锥齿轮结构3的传动比，达到改变输出轴2最高输出转速的目的，从而可在不外加变速箱的前提下，实现了轮毂电机最高输出转速的提高；另一方面可以根据实际需要改变锥齿轮结构3的啮合角度，达到改变动力输出轴2输出方向的目的，从而可在不外加转向器或转向齿轮箱的前提下，实现了轮毂电机动力输出轴2输出方向的改变；再一方面将电机结构与变速变向结构集成于一体，具有结构简单、体积小、质量轻、节约空间、易于拆装、使用成本低等优点。

优选地，一并参照图2和图3所示，锥齿轮结构3包括安装于传动轴11上的主动锥齿轮31和安装于输出轴2上的从动锥齿轮32，主动锥齿轮31与从动锥齿轮32啮合连接。具体应用中，通过改变主动锥齿轮31与从动锥齿轮32的传动比，可以有效改变轮毂电机的最高输出转速；此外，也可根据实际需要改变主动锥齿轮31与从动锥齿轮32的啮合角度，从而可以达到改变动力输出方向的目的。

优选地，一并参照图1-4所示，电机主体1包括主机体12、盖帽13和固定座14，盖帽13和固定座14安装于主机体12的同一端部上，传动轴11的一端穿设于主机体12内、另一端穿设于盖帽13内，输出轴2转动安装于固定座14上，且输出轴2的一端伸入盖帽13内并通过锥齿轮结构3传动连接传动轴11、另一端露于固定座14和盖帽13外。固定座14的设置，主要用于实现输出轴2的安装固定。盖帽13的设置，一方面可用于供传动轴11安装定位；另一方面可提高电机主体1的防水、防尘性能。

优选地，一并参照图2和图3所示，输出轴2通过第一轴承4、第一密封件5和第二密封件6安装于固定座14上，第一密封件5和第二密封件6沿输出轴2的轴向分别安装于固定座14的两端，第一轴承4沿输出轴2的轴向位于第一密封件5和第二密封件6之间。此处，采用第一密封件5和第二密封件6对输出轴2的安装进行双重密封，其密封可靠，极大程度地提高了轮毂电机的防水、防尘能力。

优选地，第一轴承4为双列圆锥滚子轴承，其承载能力大。当然了，具体应用中，第一轴承4也可采用其它类型的轴承。

优选地，一并参照图2-4所示，主机体12包括定转子组件121、罩于定子总成1211与转子总成1212外的外罩壳122和安装于外罩壳122一端的外盖板123，盖帽13和固定座14都安装于外盖板123上，传动轴11的一端穿设于定转子组件121内、另一端穿设于盖帽13内。外罩壳122和外盖板123的设置，可利于进一步提高电机主体1的防水、防尘性能。

优选地，一并参照图1和图2所示，外罩壳122上设有散热筋1221，这样，利于提高电机主体1的散热能力。

优选地，一并参照图3和图4所示，定转子组件121包括定子总成1211和与定子总成1211转动配合的转子总成1212，定子总成1211包括安装环12111、套于安装环12111外的定子铁芯12112、安装于定子铁芯12112上的绝缘框架12113、绕设于绝缘框架12113上的定子绕组12114和与定子绕组12114连接的接线环12115。定子绕组12114的引线经整理后连接到接线环12115上，接线环12115上设有三根接线柱，该三根接线柱用于与提供电源的电机控制器相连接。具体应用中，定子总成1211通电后，会产生变化的磁场，根据磁场同向相斥、异向相吸的原理，驱动转子总成1212转动。

优选地，一并参照图2和图3所示，接线环12115处安装有防水接头12116。防水接头12116的设置，可防止外界水分和灰尘从定子绕组12114引线的穿出位置渗入电机主体1内，从而进一步提高了轮毂电机的防水、防尘能力。

优选地，一并参照图3和图4所示，转子总成1212包括转子外壳12121、设于转子外壳12121内的转子铁芯12122、安装于转子铁芯12122上的磁钢12123、两个分别安装于转子铁芯12122两端的隔板12124、安装于转子外壳12121一端的转子盖板12125、安装于转子外壳12121之中心位置处的空心轴12126，传动轴11转动安装于空心轴12126内，定子总成1211安装于空心轴12126与转子铁芯12122之间。转子铁芯12122、磁钢12123和两隔板12124都收容于转子外壳12121与转子盖板12125围合形成的空腔内，且转子铁芯12122和磁钢12123都位于两隔板12124之间。空心轴12126穿设于转子外壳12121的中心位置处，且空心轴12126之远离外盖板123的端部与转子外壳12121连接。

优选地，一并参照图3和图4所示，空心轴12126之远离外盖板123的端部通过第四螺栓104连接转子外壳12121，转子盖板12125通过第五螺栓105连接转子外壳12121。螺栓连接拆装方便、紧固可靠。当然了，具体应用中，转子外壳12121也可通过其它方式与空心轴12126、转子盖板12125连接，如通过铆接或者插销连接或者螺栓连接与插销连接的组合等。

优选地，一并参照图3和图4所示，安装环12111与空心轴12126之间通过两个第三轴承7转动连接。两个第三轴承7分别靠近安装环12111的轴向两端设置。两个第三轴承7的设置，一方面可实现对安装环12111的径向支撑作用，另一方面可使得安装环12111不会对空心轴12126的转动产生干涉现象。

优选地，一并参照图3和图4所示，空心轴12126之远离外盖板123的端部安装有法兰12127，传动轴11的一端通过花键结构连接法兰12127、另一端通过第二轴承100转动安装于盖帽13内。花键结构包括设于传动轴11上的外花键和设于法兰12127上并与外花键配合的内花键。花键结构对中性好、承载能力强、可传递的转矩大。具体应用中，转子总成1212在定子总成1211的磁场驱动下产生转动，空心轴12126的转动会带动法兰12127转动，法兰12127的转动会带动传动轴11转动，传动轴11的转动会进一步带动输出轴2转动，从而可实现动力的输出。

优选地，一并参照图3和图4所示，法兰12127通过若干个第一螺栓101安装于空心轴12126的端部，螺栓拆装方便、紧固可靠。当然了，具体应用中，法兰12127也可通过其它方式安装于空心轴12126上，如通过铆接或者插销连接或者螺栓连接与插销连接的组合等。

优选地，一并参照图3和图4所示，空心轴12126与外盖板123之间还设有第三密封件8。第三密封件8的设置，可防止外界水分和灰尘从空心轴12126与外盖板123的配合间隙处渗入电机主体1内，从而进一步提高了轮毂电机的防水、防尘能力。

优选地，一并参照图3和图4所示，主机体12还包括安装于定转子组件121与外盖板123之间的旋转变压器124。旋转变压器124的设置，主要用于测量空心轴12126的角位移和角速度。

优选地，一并参照图3和图4所示，旋转变压器124包括连接于定转子组件121与外盖板123之间的基座1241、安装于基座1241上的变压器定子1242和安装于定转子组件121上并与变压器定子1242转动配合的变压器转子1243。基座1241具体与定转子组件121的安装环12111连接，变压器转子1243具体与定转子组件121的空心轴12126连接。基座1241的设置，主要用于实现旋转变压器124与其它部件之间的连接。

优选地，一并参照图3和图4所示，基座1241通过若干个第二螺栓102安装于安装环12111上，外盖板123通过若干个第三螺栓103连接于基座1241上。螺栓连接拆装方便、紧固可靠。当然了，具体应用中，基座1241也可通过其它方式与安装环12111、外盖板123连接，如通过铆接或者插销连接或者螺栓连接与插销连接的组合等。

优选地，一并参照图1、图2和图3所示，输出轴2之远离锥齿轮结构3的端部设有用于与其它部件连接的联轴器9和用于锁紧联轴器9的螺母10。

本发明实施例提供了一种通用的、结构简单的轮毂电机，其应用于新能源汽车(电动汽车)及机械设备等领域中，取得的有益效果尤为显著。具体地，本发明实施例的轮毂电机，解决了轮毂电机最高转速低、动力输出轴2换向不便、防尘防水性能差的问题；且其将电机主体1和锥齿轮变速变向装置集成于一体，具有结构简单、体积小、重量轻、节约空间、易于拆装维护、使用成本低的优点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.轮毂电机，包括电机主体和与所述电机主体转动连接的输出轴，其特征在于：所述电机主体内具有位于其中心轴位置处的传动轴，所述输出轴的一端伸入所述电机主体内并通过锥齿轮结构传动连接所述传动轴，所述输出轴的另一端伸出所述电机主体外，所述传动轴的中心轴与所述输出轴的中心轴相交，所述电机主体包括主机体、盖帽和固定座，所述盖帽和所述固定座安装于所述主机体的同一端部上，所述传动轴的一端穿设于所述主机体内、另一端穿设于所述盖帽内，所述传动轴的另一端由第一轴承支撑在所述盖帽上，所述输出轴的一端由第二轴承支撑在所述固定座上，且所述输出轴的一端伸入所述盖帽内并通过所述锥齿轮结构传动连接所述传动轴、另一端露于所述固定座和所述盖帽外；所述主机体包括定转子组件，所述定转子组件包括定子总成和与所述定子总成转动配合的转子总成，所述定子总成包括安装环、套于所述安装环外的定子铁芯、安装于所述定子铁芯上的绝缘框架、绕设于所述绝缘框架上的定子绕组和与所述定子绕组连接的接线环，所述转子总成包括转子外壳、设于所述转子外壳内的转子铁芯、安装于所述转子铁芯上的磁钢、两个分别安装于所述转子铁芯两端的隔板、安装于所述转子外壳一端的转子盖板、安装于所述转子外壳之中心位置处的空心轴，所述传动轴转动安装于所述空心轴内，所述定子总成安装于所述空心轴与所述转子铁芯之间。

2.如权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于：所述锥齿轮结构包括安装于所述传动轴上的主动锥齿轮和安装于所述输出轴上的从动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮啮合连接。

3.如权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于：所述输出轴还通过第一密封件和第二密封件安装于所述固定座上，所述第一密封件和所述第二密封件沿所述输出轴的轴向分别安装于所述固定座的两端，所述第一轴承沿所述输出轴的轴向位于所述第一密封件和所述第二密封件之间。

4.如权利要求2或3所述的轮毂电机，其特征在于：所述主机体还包括罩于所述定子总成与所述转子总成外的外罩壳和安装于所述外罩壳一端的外盖板，所述盖帽和所述固定座都安装于所述外盖板上，所述传动轴的一端穿设于所述定转子组件内、另一端穿设于所述盖帽内。

5.如权利要求4所述的轮毂电机，其特征在于：所述主机体还包括安装于所述定转子组件与所述外盖板之间的旋转变压器。

6.如权利要求5所述的轮毂电机，其特征在于：所述接线环处安装有防水接头；且/或，

所述旋转变压器包括连接于所述定转子组件与所述外盖板之间的基座、安装于所述基座上的变压器定子和安装于所述定转子组件上并与所述变压器定子转动配合的变压器转子。

7.如权利要求6所述的轮毂电机，其特征在于：所述空心轴之远离所述外盖板的端部安装有法兰，所述传动轴的一端通过花键结构连接所述法兰、另一端通过所述第二轴承转动安装于所述盖帽内；且/或，

所述安装环与所述空心轴之间通过两个第三轴承转动连接。

8.如权利要求7所述的轮毂电机，其特征在于：所述空心轴与所述外盖板之间还设有第三密封件。

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