一種行星外轉子輪轂電的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種直接連接電動汽車車輪的行星外轉子輪轂電機,外轉子右端面上連接包括有左壓盤、從動盤、右壓盤、螺旋彈簧的扭轉減振器,外轉子右端面與扭轉減振器左壓盤左側面緊密貼合,左壓盤與右壓盤固連,中間夾有從動盤,從動盤通過軸承支撐在電機軸上;左壓盤、右壓盤與從動盤的盤面上均開有共同的若干個沿圓周方向布置的窗口,每個窗口中裝有一個螺旋彈簧;扭轉減振器右壓盤的軸向右側設有行星減速機構,從動盤與太陽輪同軸固定連接,齒圈與輪轂相固連,行星架與電機軸相固連;將外轉子與扭轉減振器相連,同時直接連接行星減速機構,轉矩脈動小,集成度高,結構緊湊,相對于已有的輪轂電機,相同體積大小時,輸出轉矩更大且更穩定。
【專利說明】一種行星外轉子輪轂電機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電機,尤其涉及一種可直接連接電動汽車車輪的外轉子輪轂電機。
【背景技術】
[0002]隨著電動汽車技術的發展,對電動汽車用電機提出了更高的要求。目前常用的永磁無刷輪轂電機,大多采用3個霍爾位置傳感器作為電機轉子位置信號,一般采用六步換向控制方法,由于其轉矩脈動較大,會產生明顯的振動,尤其是在電動汽車低速起步時,影響了電動汽車的乘坐舒適性。很多研究者嘗試著利用有限元的分析方法改變電機定子與轉子結構來減弱振動,如《中國電機工程學報》,2002年第22卷第10期,王興華等人的論文《永磁無刷直流電機磁阻轉矩的解析計算方法》;還有的研究者則嘗試優化電機控制策略來減弱電機轉矩波動,如《汽車工程》2012年(第34卷)第10期,盧東斌等人的論文《四輪輪轂電機驅動電動汽車無刷電機控制算法的研究》。中國專利申請號為201110415483.8,名稱為“一種用于電動汽車的扭轉減振器”,則提供了一種安裝于電動汽車傳動系統中的扭轉減振器;中國專利號為ZL200510027211.5,名稱為“輪轂電機”中提供了一種自行車用輪轂電機。現有的這些外轉子輪轂電機一般都體積大,轉速低,轉矩小。
【發明內容】
[0003]鑒于上述現有技術存在的缺陷,本發明提供了一種同樣體積下輸出轉矩更大且扭振更小的行星外轉子輪轂電機。
[0004]本發明行星外轉子輪轂電機采用的技術方案:包括電機軸、外轉子及定子繞組,電機軸固定位于輪轂的中心,定子繞組固連電機軸,外轉子右端面上連接包括有扭轉減振器左壓盤、從動盤、扭轉減振器右壓盤、螺旋彈簧的扭轉減振器,外轉子右端面與扭轉減振器左壓盤左側面緊密貼合,扭轉減振器左壓盤與扭轉減振器右壓盤固連,中間夾有從動盤,扭轉減振器左壓盤和扭轉減振器右壓盤與從動盤接觸面間均夾有摩擦片,從動盤通過軸承支撐在電機軸上;扭轉減振器左壓盤、扭轉減振器右壓盤與從動盤的盤面上均開有共同的若干個沿圓周方向布置的窗口,每個窗口中裝有一個螺旋彈簧;扭轉減振器右壓盤的軸向右側設有包括太陽輪、行星輪、齒圈、行星架的行星減速機構,從動盤與太陽輪同軸固定連接,齒圈與輪轂相固連,行星架與電機軸相固連。
[0005]本發明提供的行星外轉子輪轂電機,采用外轉子結構,并將外轉子與扭轉減振器相連,同時直接連接行星減速機構,轉矩脈動小,集成度高,結構緊湊。相對于已有的輪轂電機,相同體積大小時,輸出轉矩更大并且更加穩定,是一種新型小扭振低噪音行星外轉子輪轂電機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]為了更全面地理解本發明的結構和工作原理,結合以下附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0007]圖1是本發明所述行星外轉子輪轂電機的結構示意圖;
圖2是圖1中扭轉減振器的裝配結構圖;
圖3是圖2中扭轉減振器工作前的主視圖,螺旋彈簧9在預先狀態;
圖4是圖2中扭轉減振器工作后的主視圖,螺旋彈簧9在被壓縮狀態;
圖5是圖1中行星減速機構的裝配結構示意圖。
[0008]圖6是本發明行星外轉子輪轂電機與常用永磁無刷輪轂電機的轉矩波動示意圖; 圖中,I一電機軸;2—輪轂端蓋;3—轉子端蓋;4一輪轂螺釘;5—轉子螺釘;6—輪轂;
7—外轉子;8—定子繞組;9一螺旋彈簧;10—扭轉減振器左壓盤;11一從動盤;12—扭轉減振器右壓盤;13—齒圈;14一軸承;15—行星輪;16—行星架;17—軸承;18—太陽輪;19一軸承;20—摩擦片;21—軸承;22—鉚釘;23—窗口 ;24—翻邊。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示,本發明所述的行星外轉子輪轂電機包括電機軸1、外轉子7以及定子繞組8。外轉子7以及定子繞組8均位于輪轂6中,輪轂6的內徑尺寸略大于外轉子7的外徑尺寸。電機軸I固定不動且為空心軸,用于引出導線,位于輪轂6的中心,外轉子7通過軸承21支撐在電機軸I上,外轉子7與電機軸I共軸心。在外轉子7內是與外轉子7同軸心的定子繞組8,定子繞組8固連電機軸I。電機軸I的長度超過外轉子7的軸向長度且超過輪轂6的軸向長度,轉子端蓋3用轉子螺釘5與外轉子7連接,在轉子端蓋3與外轉子7端面都開有通孔,用于伸出電機軸I。當定子繞組8通電后產生磁場,外轉子7在磁場力的作用下轉動。輪轂端蓋2用輪轂螺釘4連接到輪轂6左端面上,輪轂端蓋2中心突出部分裝有一軸承17。輪轂6右端面中心開有通孔用于伸出電機軸1,其通過另一軸承17支撐在電機軸I上。電機軸I左端與輪轂端蓋2之間留有間隙。
[0010]在外轉子7的右端面上連接扭轉減振器,扭轉減振器的結構參見圖2。扭轉減振器包括扭轉減振器左壓盤10、從動盤11、扭轉減振器右壓盤12、螺旋彈簧9。外轉子7右端面與扭轉減振器左壓盤10左側面緊密貼合,并且用花鍵連接,從而外轉子7可帶動扭轉減振器左壓盤10同步轉動。扭轉減振器左壓盤10與扭轉減振器右壓盤12通過鉚釘22固連,中間夾有從動盤11,扭轉減振器左壓盤10和扭轉減振器右壓盤12與從動盤11接觸面間均夾有摩擦片20。從動盤11通過軸承19支撐在電機軸I上,扭轉減振器左壓盤10、扭轉減振器右壓盤12與從動盤11三個盤同軸心安裝且外徑相等。扭轉減振器的整體外徑尺寸不超過轉子7的外徑尺寸,并且扭轉減振器在軸向上位于輪轂6中。
[0011]參見圖1-4,在扭轉減振器左壓盤10、扭轉減振器右壓盤12與從動盤11的盤面上均開有共同的若干個窗口 23,用于安裝螺旋彈簧9。每個窗口 23中裝有一個螺旋彈簧9,螺旋彈簧9的壓縮方向與扭轉減振器的扭轉方向相一致。窗口 23為長方形,其長度小于螺旋彈簧9自然狀態下的長度,保證螺旋彈簧9安裝進去后有一定的預緊力;其寬度略大于螺旋彈簧9的直徑,保證螺旋彈簧9可以安裝,如圖3所示。窗口 23沿扭轉減振器圓周方向布置,窗口 23在盤面上的徑向位置根據所選螺旋彈簧9的剛度進行匹配,窗口 23的個數與螺旋彈簧9的個數相同。在扭轉減振器右壓盤12的窗口 23上設有翻邊24,翻邊24翻向螺旋彈簧9右側,防止螺旋彈簧9從扭轉減振器的右側脫落。螺旋彈簧9的個數可以為3飛個,且各個螺旋彈簧9的剛度可以相同,或者不同,使扭轉減振器具有變剛度特性。扭轉減振器左壓盤10與扭轉減振器右壓盤12由于用鉚釘22固連,所以同步轉動,從而壓縮螺旋彈簧9,如圖4所示,螺旋彈簧9壓縮后推動從動盤11轉動。
[0012]如圖1所示,在扭轉減振器右壓盤12的軸向右側安裝行星減速機構,行星減速機構的結構如圖5所示,行星減速機構本身是常用的行星齒輪減速機構,包括太陽輪18、行星輪15、齒圈13、行星架16。將從動盤11與太陽輪18同軸固定連接,或者將從動盤11與太陽輪18做成一體式太陽輪18,齒圈13外徑尺寸與輪轂6內徑尺寸相等,將齒圈13與輪轂6相固連,從而使輪轂6與齒圈13同步轉動。行星架16與電機軸I相固連,行星輪15通過軸承支撐在行星架16上自轉。太陽輪18的轉矩進過行星輪15傳遞至齒圈13。行星架16側面與太陽輪18及輪轂6都不接觸。齒圈13及行星輪15左端面都與扭轉減振器的右端面之間留有間隙。輪轂6的軸向尺寸大于外轉子7、扭轉減振器以及行星減速機構裝配完成后的整體軸向尺寸,留有一定間隙防止輪轂6與外轉子7相互干涉。
[0013]本發明工作時,定子繞組8通電后產生磁場,外轉子7在磁場作用力下運轉,從而帶動扭轉減振器的扭轉減振器左壓盤10和扭轉減振器右壓盤12轉動,扭轉減振器左壓盤10和扭轉減振器右壓盤12壓縮螺旋彈簧9(如圖4所示),螺旋彈簧9推動從動盤11轉動。因從動盤11連有行星減速機構的太陽輪18,從動盤11帶動太陽輪18轉動,從而將太陽輪18的轉矩傳遞到齒圈13上。因行星架16與電機軸11固連,行星輪15通過軸承安裝在行星架16上,行星輪15同時與太陽輪18和齒圈13嚙合,從而將太陽輪18的轉矩傳遞到齒圈13上。輪轂6與齒圈13固連,與齒圈13同步轉動。
[0014]如圖6所示,圖6中虛線表示本發明行星外轉子輪轂電機的轉矩隨電壓大小改變的變化趨勢曲線;實線表示常用永磁無刷輪轂電機的轉矩隨電壓大小改變的變化趨勢曲線。由圖可知,本發明行星外轉子輪轂電機轉矩隨電壓的增大而增大,而常用永磁無刷輪轂電機電機轉矩不是隨著電壓增大平滑增長,而是成一定的鋸齒形。由于常用永磁無刷輪轂電機的反電勢并非理想梯形波,而是接近正弦波,加之六步換相控制固有的轉矩脈動問題,使得六步換相控制的永磁無刷輪轂電機轉矩脈動較大,所以,電機轉矩不是隨著電壓增大平滑增長,而是成一定的鋸齒形。本發明行星外轉子輪轂電機由于集成了扭轉減振器,通過機械原理實現減震,可在一定程度上衰減轉矩脈動,使轉矩隨電壓的上升曲線更平滑。
【權利要求】
1.一種行星外轉子輪轂電機,包括電機軸(I)、外轉子(7)及定子繞組(8),電機軸(I)固定位于輪轂(6)的中心,定子繞組(8)固連電機軸(1),其特征是:外轉子(7)右端面上連接包括有扭轉減振器左壓盤(10)、從動盤(11)、扭轉減振器右壓盤(12)、螺旋彈簧(9)的扭轉減振器,外轉子(7)右端面與扭轉減振器左壓盤(10)左側面緊密貼合,扭轉減振器左壓盤(10)與扭轉減振器右壓盤(12)固連,中間夾有從動盤(11),扭轉減振器左壓盤(10)和扭轉減振器右壓盤(12 )與從動盤(11)接觸面間均夾有摩擦片(20 ),從動盤(11)通過軸承支撐在電機軸(I)上;扭轉減振器左壓盤(10)、扭轉減振器右壓盤(12)與從動盤(11)的盤面上均開有共同的若干個沿圓周方向布置的窗口(23),每個窗口(23)中裝有一個螺旋彈簧(9);扭轉減振器右壓盤(12)的軸向右側設有包括太陽輪(18)、行星輪(15)、齒圈(13)、行星架(16)的行星減速機構,從動盤(11)與太陽輪(18)同軸固定連接,齒圈(13)與輪轂(6)相固連,行星架(16)與電機軸(I)相固連。
2.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:輪轂(6)的軸向尺寸大于外轉子(7 )、扭轉減振器及行星減速機構裝配后的整體軸向尺寸。
3.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:扭轉減振器右壓盤(12)的窗口( 23 )上設有翻邊(24 ),翻邊(24 )翻向螺旋彈簧(9 )右側。
4.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:窗口(23)為長方形,其長度小于螺旋彈簧(9)自然狀態下的長度,寬度大于螺旋彈簧(9)的直徑。
5.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:螺旋彈簧(9)的個數為3飛個,窗口(23)的個數與螺旋彈簧(9)的個數相同。
6.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:各個螺旋彈簧(9)的剛度相同或不同。
7.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:扭轉減振器左壓盤(10)、扭轉減振器右壓盤(12)與從動盤(11)三個盤同軸心且外徑相等,扭轉減振器的整體外徑尺寸不超過外轉子(7)的外徑尺寸。
8.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:齒圈(13)外徑尺寸與輪轂(6)內徑尺寸相等。
9.根據權利要求1所述一種行星外轉子輪轂電機,其特征是:齒圈(13)及行星輪(15)左端面與扭轉減振器右端面之間留有間隙。
【文檔編號】H02K29/03GK103944341SQ201410069728
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】李仲興, 王吳杰, 江洪 申請人:江蘇大學