[實用新型]具有行星電機的輪轂驅動裝置及采用該輪轂驅動裝置的車輪動力系統

有效

• 申請號: 201320893693.2
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203752887U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 徐國卿
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院;香港中文大學
• 主分類號: B60K7/00
• 分類號: B60K7/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 李永華;吳平

【技術領域】

本實用新型涉一種輪轂驅動裝置，尤其涉及一種具有行星電機的輪轂驅動裝置及采用該輪轂驅動裝置的車輪動力系統。

【背景技術】

輪轂獨立驅動是一種古老而先進的驅動方式，具有以下顯著的優點：其一，車輪的驅動力和制動力可以獨立調節并根據整車的需求協調控制，車輛具有優異的動力學特性；其二，車輛總布置極為簡化和靈活，車內空間最大化。其缺點主要是增大了非懸掛質量，降低了低速時的車輛接地安全性和平順性，但改善了高速時的車輛平順性。研究表明，只要增加的非懸掛質量較小，并對現有懸架進行相應的調校，即可克服這些不利的影響。近年來，伴隨著電機和控制技術的進一步發展，輪轂驅動裝置又得到了重視。

現有的輪轂驅動裝置主要有兩類，一種是帶減速器的高速電機驅動裝置，一種是不帶減速器的低速電機驅動裝置。前者多采用轉速高達12000～15000rpm的高速、永磁、風冷或水冷電機來實現，搭配的減速器傳動比為10～12左右。后者通常采用磁極對數高達20～24、集中繞組、永磁、風冷或水冷的環形電機來實現，其最高轉速為1500～2000rpm。就現有的電機技術水平而言，帶減速器的高速電機驅動裝置的功率密度更高，也更易于和懸架集成，因此得到了優先的關注。

美國專利申請US2007/0078035A1和US2007/0209853A1公開了兩種輪轂驅動裝置，其包括直徑較大而軸向長度較短或直徑較小而長度較長的輪內電機、半嵌入電機內的行星減速器、制動器、輪轂單元和車輪。美國專利申請US2008/0070736A1公開了另外一種輪轂驅動裝置，其包括直徑較大而軸向長度較短的輪內電機，行星減速器內嵌在輪內電機里、制動器、輪轂單元和車輪。美國專利US8002060B2公開了另外一種輪轂驅動裝置，其包括在車輪內偏置布置的輪內電機、內齒輪減速器、制動器、輪轂單元和車輪。美國專利申請US2008/308330A1公開了另一種輪轂驅動裝置，其包括在車輪內偏置布置的輪內電機、一級外齒輪傳動和一級行星減速器、制動器、輪轂單元和車輪。美國專利申請US2009/0236158A1公開了另外一種輪轂驅動裝置，其包括轉向節、布置在轉向節后部的輪內電機、減速器和用于連接減速器輸出端與車輪的傳動軸。

上述公開的技術方案存在著以下問題：功率密度低，難與懸架進行集成，因為體積較大的帶減速器的輪內電機占據了懸架擺臂與輪轂單元連接的空間；故障安全性低，如果輪內電機出現故障，則該輪將失去可控的驅動力，由此可能帶來安全性隱患。

因此，還存在著提供一種具有高功率密度和高故障安全性的輪轂驅動裝置的需求。

【實用新型內容】

鑒于上述狀況，有必要提供一種具有功率密度較高和故障安全性較高的具有行星電機的輪轂驅動裝置。

一種具有行星電機的輪轂驅動裝置，其包括：

行星電機，用于提供驅動輪轂轉動的第一動力，所述行星電機包括齒圈定子及設于所述齒圈定子的徑向內側的多個行星轉子；及

行星機構，用于匹配所述行星電機與所述輪轂的轉速和轉矩，所述行星機構包括行星架、齒圈及多個行星齒輪；所述多個行星齒輪設于所述齒圈徑向內側，并且呈環形分布；所述多個行星齒輪均與所述齒圈相嚙合，使所述多個行星齒輪沿所述齒圈的內周緣可滾動；所述多個行星齒輪分別與所述多個行星轉子一一對應設置，并且所述多個行星齒輪分別與所述多個行星轉子共軸連接，以使每個所述行星齒輪與對應的所述行星轉子共軸同步轉動；所述多個行星齒輪分別通過轉軸與所述行星架可轉動連接，使所述行星架隨著所述多個行星齒輪相對于所述齒圈滾動而轉動；

其中，當所述行星電機給所述車輪提供動力時，所述行星架為動力的輸出端，并且所述行星架用于帶動所述輪轂轉動，所述行星轉子驅動所述行星齒輪轉動，所述行星齒輪與所述齒圈相嚙合而沿所述齒圈滾動，從而帶動所述行星架轉動。

相較于傳統的輪轂驅動裝置，上述具有行星電機的輪轂驅動裝置至少具有以下優點：

（1）由行星電機的原理可知，行星電機與常規的以徑向力工作的電機有明顯的區別，其特征是行星電機的轉子為行星輪，磁路短，節能空間，轉子運動的磁力主要為徑向力，出力大，在功率密度上比一般電機有更大的優勢。因此，上述具有行星電機的輪轂驅動裝置具有較高的功率密度。

（2）上述具有行星電機的輪轂驅動裝置可采用兩個動力來驅動輪轂，其中一個動力可由行星電機提供，另外一個可由動力裝置提供，并且，行星電機具有多個行星轉子，由多套線圈供電工作，大大提高了工作可靠性和故障安全性。因此，上述具有行星電機的輪轂驅動裝置可靠性和故障安全性較高。