集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车

摘要

本发明涉及轮毂电机一体车轮领域，公开了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋和安装在轮辋内的盘式电机、减速器和制动盘，还包括主轴，盘式电机包括定子和转子组件，转子组件与主轴连接并绕主轴转动，减速器安装在主轴上；转子组件与减速器的输入端连接带动减速器工作，轮辋与减速器输出端连接实现转动，定子组件通电驱动转子组件转动带动减速器运转，减速器输出端通过设置在主轴上的第二轴承绕主轴转动，减速器的输出端带动轮辋转动；转子组件包括左转子和右转子，定子设置在左转子和右转子之间，左转子和右转子固定连接。该装置具有集成化程度高，结构紧凑，便于维护保养等优点。

权利要求

1.集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋（6）和安装在轮辋（6）内的盘式电机（1）、减速器（2）和制动盘（3），其特征在于：还包括主轴（4），盘式电机（1）包括定子（30）和转子组件（5），转子组件（5）与主轴（4）连接并绕主轴（4）转动，减速器（2）安装在主轴（4）上；转子组件（5）与减速器（2）的输入端连接带动减速器（2）工作，轮辋（6）与减速器（2）输出端连接实现转动，定子（30）组件通电驱动转子组件（5）转动带动减速器（2）运转，减速器（2）输出端通过设置在主轴（4）上的第二轴承（17）绕主轴（4）转动，减速器（2）的输出端带动轮辋（6）转动；转子组件（5）包括左转子（8）和右转子（9），定子（30）设置在左转子（8）和右转子（9）之间，左转子（8）和右转子（9）固定连接；左转子（8）和右转子（9）之间围成用于安装定子（30）的安装腔（10），左转子（8）和右转子（9）的内侧端面上设置有永磁体（40）；定子（30）设置有水道（24）；主轴（4）上安装有轮毂轴承单元（7），主轴（4）与轮毂轴承单元（7）的非转动部（71）固连，转子组件（5）安装在轮毂轴承单元（7）的转动部（72）上，主轴（4）的右端设置有转接盘盖板（42）；还包括转接盘（41）、定子支撑部（43），主轴（4）横穿转接盘（41）且右端配合卡设在转接盘（41）内，定子支撑部（43）固定设置在定子（30）内圈内，定子支撑部（43）与轮毂轴承单元（7）内圈、转接盘（41）、转接盘盖板（42）固定连接；定子（30）的内圈与定子支撑部（43）的外圈过盈配合，定子支撑部（43）与轮毂轴承单元（7）内圈外侧面延伸的环形法兰（45）通过第一螺栓（21）固定连接；还包括第二螺栓（22），转接盘盖板（42）、转接盘（41）、定子支撑部（43）通过第二螺栓（22）固定连接，转接盘（41）位于转接盘盖板（42）和定子支撑部（43）之间，右转子（9）套设在转接盘（41）上绕转接盘（41）旋转；主轴（4）上安装有轮毂轴承单元（7），左转子（8）过盈配合在轮毂轴承单元（7）的转动部（72）上；

减速器（2）为行星减速器（2），包括太阳轮（11）、行星轮（13）、行星架（12）、减速器齿圈（15）、位于减速器齿圈（15）左端的第一齿圈盖板（14）和位于减速器齿圈（15）右端的第二齿圈盖板（16）；太阳轮（11）套设在轮毂轴承单元（7）的外圈上，太阳轮（11）通过连接件固定在左转子（8）上；减速器（2）的输出端为减速器齿圈（15），减速器齿圈（15）与轮辋（6）固定连接，减速器齿圈（15）过盈配合在第二轴承（17）的外圈上，行星架（12）过盈配合在主轴（4）上，行星轮（13）安装在行星架（12）上，行星轮（13）与太阳轮（11）和减速器齿圈（15）内侧环形分布的齿相啮合；太阳轮（11）与行星轮（13）啮合，行星轮（13）带动齿圈转动；还包括第三螺栓（25），第一齿圈盖板（14）设置在轮辋（6）左端内壁和减速器齿圈（15）左端之间，轮辋（6）、第一齿圈盖板（14）通过第三螺栓（25）固定连接在减速器齿圈（15）上；制动盘（3）位于轮辋（6）的右端与右转子（9）固定连接，制动盘（3）的中部设置贯穿制动盘（3）左右端面的通孔（54），制动盘（3）通过通孔（54）套设在转接盘（41）的外部；还包括制动器（23），制动器（23）与制动盘（3）配合。

2.根据权利要求1所述的一种集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，其特征在于：制动盘（3）为环形制动盘（3），环形制动盘（3）固定连接在轮辋（6）的右端；还包括内钳式制动器（23），制动器（23）与制动盘（3）配合。

3.汽车，其特征在于：包括权利要求1 2任意所述的一种集成盘式轮毂电机与减速器的~

驱制动一体化电动轮。

说明书

集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮及汽车

技术领域

[0001] 本发明涉及轮毂电机领域，尤其涉及了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

背景技术

[0002] 中国发明专利200910137765.9公开了一体化轮毂电机，其公开了技术方案为：包括电机轴和固定在其上的定子，定子外套设有转子组件外壳，转子组件外壳的前后两端通
过转子组件端盖和轴承可旋转固定在电机轴上，电机轴的两端凸伸于转子组件端盖之外形
成长端和短端，转子组件端盖的外侧固定有轴承端盖，将电机轴的短端罩在其中，所述的轴
承端盖中部凸设有轴承端盖轴，朝电机轴方向凸设，所述的电机轴端部和轴承端盖轴的对
应位置设有位置检测装置；所述的电机轴上还套设有伺服控制器；所述位置检测装置感测
到轴承端盖轴的转动，并将感测到的信号传输给伺服控制器，通过伺服控制器的处理，获得
转子组件转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制。该技术方案提供的主要为电机
性能的改进，提供了一种一体化轮毂电机。

[0003] 中国发明专利申请201780023404.4公开了一种车轮模块，其公开了制动器、电机以及轮毂单元，该发明的一个方式所涉及的车轮模块具备轮毂、马达、保持部件、以及制动
器。轮毂供轮胎安装。马达配置于轮毂的内侧，具备定子以及

[0004] 转子组件。轴与转子组件的旋转轴同轴地固定于转子组件，将该转子组件的旋转力传递至轮毂。保持部件对定子进行保持。制动器限制轴的旋转。而且，保持部件的在转子
组件的旋转轴的轴向上的一方的端部固定支承于支承部件。另外，制动器隔着支承部件而
配置于与轮毂相反的一侧。另外，轴穿过在保持部件的一方的端部以及支承部件形成的贯
通孔而延伸至制动器的内部。

[0005] 该技术方案存在结构复杂，适用范围较窄。同时一体化车轮的集成化程度低，可靠性较差，制动器没有和车轮一体设计。

发明内容

[0006] 本发明根据现有技术中制动力矩传递灵敏度低，结构不够紧凑，空间占用率较大等缺点，提供了集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

[0007] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

[0008] 集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋和安装在轮辋内的盘式电机、减速器和制动盘，还包括主轴，盘式电机包括定子和转子组件，转子组件
与主轴连接并绕主轴转动，减速器安装在主轴上；转子组件与减速器的输入端连接带动减
速器工作，轮辋与减速器输出端连接实现转动，定子组件通电驱动转子组件转动带动减速
器运转，减速器输出端通过设置在主轴上的第二轴承绕主轴转动，减速器的输出端带动轮
辋转动；转子组件包括左转子和右转子，定子设置在左转子和右转子之间，左转子和右转子
固定连接。该技术方案创造性的将盘式电机、减速器和制动盘集成在轮辋内，从而实现了一
体化轮集成化程度高，使得装配更加简单，方便。采用外转子的方式具有散热效果好，能够
提供较大的力矩，而且外转子维护方便。

[0009] 作为优选，主轴上安装有轮毂轴承单元，主轴与轮毂轴承单元的非转动部固连，转子组件安装在轮毂轴承单元的转动部上，主轴的右端设置有转接盘盖板；还包括转接盘、定
子支撑部，主轴横穿转接盘且右端配合卡设在转接盘内，定子支撑部固定设置在定子内圈
内，定子支撑部与轮毂轴承单元内圈、转接盘、转接盘盖板固定连接。轮毂轴承单元的非转
动部为轮毂轴承单元的内圈，轮毂轴承单元的转动部为轮毂轴承单元的外圈。主轴和轮毂
轴承单元为整个装置提供支撑。

[0010] 作为优选，定子的内圈与定子支撑部的外圈过盈配合，定子支撑部的左端面与轮毂轴承单元内圈边部延伸的法兰通过第一螺栓固定连接；还包括第二螺栓，转接盘盖板、转
接盘、定子支撑部通过第二螺栓固定连接，转接盘位于转接盘盖板和定子支撑部之间，右转
子套设在转接盘上绕转接盘旋转。转接盘为定子和转子提供了支撑，保证了整个装置的稳
定性。

[0011] 作为优选，主轴上安装有轮毂轴承单元，左转子过盈配合在轮毂轴承单元的转动部上；减速器为行星减速器，包括太阳轮、行星轮、行星架、减速器齿圈、位于减速器齿圈左
端的第一齿圈盖板和位于减速器齿圈右端的第二齿圈盖板；太阳轮套设在轮毂轴承单元的
外圈上，太阳轮通过连接件固定在左转子上。采用行星减速器的优点在于，体积小、重量轻，
承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低，而且能够根据实际需求进行结构设计，满足个
性化的需求。

[0012] 作为优选，减速器的输出端为减速器齿圈，减速器齿圈与轮辋固定连接，减速器齿圈过盈配合在第二轴承的转动部上，行星架过盈配合在主轴上，行星轮安装在行星架上，行
星轮与太阳轮和减速器齿圈内侧环形分布的齿相啮合；太阳轮与行星轮啮合，行星轮带动
齿圈转动。整个行星减速器通过主轴、外转子以及轮辋进行支撑或者配合具有安装可靠，传
动稳定等优点。

[0013] 作为优选，还包括第三螺栓，第一齿圈盖板设置在轮辋左端内壁和减速器齿圈左端之间，轮辋、第一齿圈盖板通过第三螺栓固定连接在减速器齿圈上。减速器齿圈与轮辋固
定连接保证了减速器齿圈输出力矩的稳定性以及可靠性，同时轮辋能够为减速器齿圈提供
可靠的支撑。

[0014] 作为优选，制动盘位于轮辋的右端与右转子固定连接，制动盘的中部设置贯穿制动盘左右端面的通孔，制动盘通过通孔套设在转接盘的外部。制动盘采用中部开孔的结构
能够保证制动盘不会对转接盘盖板固定在车身上产生影响。

[0015] 作为优选，制动盘为环形制动盘，环形制动盘固定连接在轮辋的右端。

[0016] 作为优选，左转子和右转子通过第四螺栓固连，第四螺栓沿左转子和右转子的边部环形分布，左转子和右转子之间围成用于安装定子的安装腔，左转子和右转子的内侧面
设置有永磁体。

[0017] 本发明还提供了一种汽车，该种汽车包括上述技术方案中的集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮。

[0018] 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

[0019] 首先本发明创造性地将电机、减速器和制动器集成在轮辋内，所以整个结构的紧凑性较好，占用空间较小，空间利用率高，节约了汽车的成本和空间。同时本方案中采用的
轮毂电机为盘式轮毂电机，盘式电机具有厚度小，输出的扭矩大的特点，而且本专利中的盘
式电机具有结构紧凑，效率高的特点，适用于各类需要匹配轮毂电机的车型。

[0020] 同时本发明轮毂电机采用外转子的方式进行传动，该种传动方式具有传动力矩大，后期维护方便等优点，本发明中转子的转动具有稳定可靠的优点，而且对结构的设计，
保证了转子和定子的稳定性，而且两个转子可分离设计能够便于安装以及便于后期的维
护。

[0021] 行星轮减速器能够按照要求设计出不同的结构和不同的传动比，满足车辆传动的力矩和转速需求；行星轮减速器中的太阳轮与左转子直接固定，保证减速的精确，以及减速
器响应的及时性。采用制动盘与右转子直接配合的方式，能够第一时间将制动力传递给轮
毂电机，从而为车辆准确降速，方便制动力矩的传递。整个机构最大程度上使用了轮毂轴承
单元以及主轴，从而保证了整个减速器和轮毂电机结构的可靠性，以及稳定性。采用传统制
动盘以及环形制动盘，能够利用现有车型的普遍制动器设计方案，能够匹配普通前卡钳、
IPB、EPB等，具有极强的模块化特性；将轮毂电机、行星轮减速器和制动装置集成于轮辋之
中，形成驱制动一体化的电动轮，方便客户进行模块化装配。

[0022] 而且整个减速器以及电机连接可靠，转动稳定，占用空间小，也就是结构紧凑，同时各个部件之间的密封效果好，能够延长减速器以及电机的使用寿命。

附图说明

[0023] 图1是实施例1和实施例2装置的内侧外形结构示意图。

[0024] 图2是实施例1和实施例2装置的外侧外形结构示意图。

[0025] 图3是实施例1的装置的剖视图。

[0026] 图4是图3的局部放大图。

[0027] 图5是实施例2的结构示意图。

[0028] 图中的附图标记对应的技术名称为：1—盘式电机、2—减速器、3—制动盘、4—主轴、5—转子组件、6—轮辋、7—轮毂轴承单元、8—左转子、9—右转子、10—安装腔、30—定
子、11—太阳轮、12—行星架、13—行星轮、14—第一齿圈盖板、15—减速器齿圈、16—第二
齿圈盖板、17—第二轴承、19—齿轮部、21—第一螺栓、22—第二螺栓、23—制动器、24—水
道、25—第三螺栓、26—第四螺栓、27—第六螺栓、40—永磁体、71—非转动部、72—转动部、
41—转接盘、42—转接盘盖板、43—定子支撑座、44—凹槽、45—法兰、46—限位盘、47—装
配部、50一固定板、51—连接部、52—凹腔、54—通孔、53—加强套。

具体实施方式

[0029] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。需要声明的是文描述中的左、右方位均以剖面图为基准。

[0030] 实施例1

[0031] 如图1至4所示，集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，包括外部的轮辋6和安装在轮辋6内的盘式电机1、减速器2和制动盘3，还包括主轴4，盘式电机1包括定
子30和转子组件5组件，转子组件5与主轴4连接并绕主轴4转动，减速器2安装在主轴4上；转
子组件5与减速器2的输入端连接带动减速器2工作，轮辋6与减速器2输出端连接实现转动，
定子30组件通电驱动转子组件5转动带动减速器2运转，减速器2输出端通过设置在主轴4上
的第二轴承17绕主轴4转动，减速器2的输出端带动轮辋6转动；转子组件5包括左转子8和右
转子9，定子30设置在左转子8和右转子9之间，左转子8和右转子9固定连接，左转子8和右转
子9之间形成用于安装定子30的安装腔10。左转子8和右转子9的内侧轴向端面上设置有永
磁体40，也就是安装腔10的左端面和右端面设置有永磁体，本实施例中，永磁体40和线圈分
别对应均匀地分布在转子和定子30的横向截面上。本实施例中，左转子8和右转子9通过第
四螺栓26固连，第四螺栓26沿左转子8和右转子9的边部环形分布。

[0032] 主轴4上安装有轮毂轴承单元7，轮毂轴承单元7起到轴承传动的功能，但是相比于传统的轴承轮毂轴承单元7能够承担较大的载荷，轮毂轴承单元7为现有技术。主轴4与轮毂
轴承单元7的非转动部71固连，本实施例中的轮毂轴承单元7的非转动部71为轮毂轴承单元
7的内圈，轮毂轴承单元7的转动部72为轮毂轴承单元7的外圈。转子组件5安装在轮毂轴承
单元7的转动部72上，使得转子组件5在获得驱动力的情况下可以绕主轴4进行转动。主轴4
的右端设置有转接盘盖板42；还包括转接盘41、定子支撑部43，主轴4横穿转接盘41且右端
配合卡设在转接盘41内，转接盘41上开设有阶梯槽411，主轴4的右端设置有挡座412，挡座
412卡设在阶梯槽411内，很明显转接盘41上开设有安装通孔，安装通孔的内壁设置有密封
圈用于与主轴4密封。定子支撑部43固定设置在定子30内圈内，定子支撑部43与轮毂轴承单
元7内圈、转接盘41、转接盘盖板42固定连接，其中转接盘盖板42、转接盘41、定子支撑部43
从右向左依次设置。

[0033] 定子30的内圈与定子支撑部43的外圈过盈配合，定子支撑部43与轮毂轴承单元7内圈外侧面延伸的环形法兰45通过第一螺栓21固定连接；还包括第二螺栓22，转接盘盖板
42、转接盘41、定子支撑部43通过第二螺栓22固定连接，转接盘41位于转接盘盖板42和定子
支撑部43之间，右转子9套设在转接盘41上绕转接盘41旋转，右转子9和转接盘41的外壁之
间设置有密封圈。轮毂轴承单元7内圈的右端外侧面设置有环形的法兰45；定子支撑部43套
设在轮毂轴承单元7的内圈上，且左端抵触在法兰45的端面上，从而对定子支撑部43形成稳
定的支撑，防止其出现滑移和晃动，而且法兰45上安装有第一螺栓21，第一螺栓21将法兰45
和定子支撑部43固定连接。由图可知，为了保证定子支撑部43对定子30起到稳定支撑的目
的以及保证对轮毂轴承单元7起到稳定配合的作用，定子支撑部43整体呈环状，定子支撑部
43包括开设在左端面上的凹槽44，凹槽44的形状与法兰45的形状相匹配，定子支撑部43还
包括沿右端外侧面设置的限位盘46，定子30包括中部的装配部47，装配部47设置在定子30
的内环面的中部，装配部47的左端面抵触在限位盘46的端面上。第二螺栓22由右向左依次
穿过转接盘盖板42、转接盘41最后固定在定子支撑部43上。在安装时，转接盘41以及转接盘
盖板42通过第二螺栓22与车辆的车桥或者转向节或者汽车底盘进行固定，不发生转动。定
子支撑部43上开设有用于配合第一螺栓21、第二螺栓22的螺纹孔，第一螺栓21安装在定子
支撑部43的左端面上，第二螺栓22安装在定子支撑部43的右端面上。转接盘41与主轴4之间
设置有密封圈。

[0034] 减速器2为行星减速器2，包括太阳轮11、行星轮13、行星架12、减速器齿圈15、位于减速器齿圈15左端的第一齿圈盖板14和位于减速器齿圈15右端的第二齿圈盖板16；太阳轮
11套设在轮毂轴承单元7的外圈上，太阳轮11通过连接件固定在左转子8上。所述的的连接
件为第五螺栓，太阳轮11包括用于与左转子8固定连接的固定板50、用于与行星轮13啮合的
齿轮部19和连接固定板50、齿轮的连接部51，连接部51与第二齿圈盖板16密封配合，连接部
51的右端面设置有凹腔52，左转子8与轮毂轴承单元7的外圈过盈配合，轮毂轴承单元7的左
端安装在凹腔52内。

[0035] 本实施例中减速器2的输出端为减速器齿圈15，减速器齿圈15与轮辋6固定连接，减速器齿圈15过盈配合在第二轴承17的外圈上，行星架12过盈配合在主轴4上，行星轮13安
装在行星架12上，行星轮13与太阳轮11和减速器齿圈15内侧环形分布的齿相啮合，行星架
12的左端设置有挡环；太阳轮11与行星轮13啮合，行星轮13带动齿圈转动。行星架12整包括
安装架以及安装行星轮13的安装柱，减速器齿圈15内设置有与行星架12和行星轮13的装配
腔。

[0036] 第二齿圈盖板16与减速器齿圈15通过螺栓固定，还包括第三螺栓25，第一齿圈盖板14设置在轮辋6左端内壁和减速器齿圈15左端之间，轮辋6、第一齿圈盖板14通过第三螺
栓25固定连接在减速器齿圈15上，第三螺栓25的沿圆周方向设置。

[0037] 制动盘3位于轮辋6的右端与右转子9固定连接，具体的是制动盘3与右转子9通过第六螺栓27固定，制动盘3的中部为加强套53，第六螺栓27沿加强套53的外圆周方向设置。
制动盘3的中部设置贯穿制动盘3左右端面的通孔54，制动盘3通过通孔54套设在转接盘41
的外部。所述的通孔54即为本实施例中的加强套53，加强套53能够提高连接制动盘3与右转
子9的连接强度。

[0038] 为了保证装置的散热性能，轮毂电机定子30上设置有水道24用于冷却定子30线圈。

[0039] 本装置的工作过程为，轮毂电机定子30线圈通电后驱动转子组件5转动，转子组件5驱动太阳轮11同步转动，太阳轮11通过与行星轮13啮合传动带动减速器齿圈15减速转动
因为行星架12与主轴4固定连接，不发生转动，减速器齿圈15带动轮辋6同步转动，实现驱动
车轮转动的功能，而制动盘3固定安装在右转子9上与转子组件5同步转动。在需要减速时，
制动器23作用在制动盘上，刹车盘减速带动减速器齿圈15、轮辋6以及太阳轮11等转速降
低，从而实现制动减速的目的。

[0040] 实施例2

[0041] 如图1至5所示，集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，本实施例与实施例1的区别之处在于，制动盘3为环形制动盘3，环形制动盘3通过螺栓固定连接在轮辋6
的右端；还包括制动器23，制动器23与制动盘3配合，制动器23通过螺栓安装在轮辋6的右
端。

[0042] 实施例3

[0043] 汽车，包括实施例1或实施例2的集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，电动轮的个数可以为2个也可以为4个。

[0044] 实施例4

[0045] 如图1至图5所示，集成盘式轮毂电机与减速器的驱制动一体化电动轮，本实施例与实施例2的区别之处在于，制动器23为内钳式制动器23。

[0046] 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。