[发明专利]一种磁齿轮复合轮毂电机和包含其的汽车

说明书

技术领域

本发明涉及汽车传动技术领域，特别涉及一种磁齿轮复合轮毂电机和包含其的汽车。

背景技术

在各种形式驱动的电动汽车中，轮毂电机将是电动汽车的最终驱动形式。轮毂电机的快速响应特性可提高电动汽车的动态控制能力，使汽车在驱动、制动、转向等多种工况下均具有较好的表现。轮毂电机不但可以进行防抱死控制、牵引力控制、转矩矢量控制，还可以进行主动平顺性控制，因此轮毂电机可以替代传统汽车底盘中绝大部分执行机构。目前，对轮毂电机来说，最重要的技术是将电动机、传动系统、制动系统和悬架系统共同嵌入到车轮中，而体积过大时轮毂电机电动汽车普及的一个障碍。近年来，国内外电机专家学者相继提出了多种不同结构的磁性齿轮传动装置，取得了一定的研究成果。

现有复合轮毂电机技术方案主要包括以下三种：第一种方案如图1(a)所示，X1-1为电机定子，电机外转子与轮毂相结合形成结构X1-2，永磁体X1-3嵌入轮毂内侧圆环中。第二种方案如图1(b)所示，在第一种方案的基础上增加了磁性齿轮减速装置，存在三层气隙，由两圈永磁体X2-1、调磁极块X2-2，磁齿轮内转子X2-3，电机外转子X2-4，磁齿轮外转子和轮毂相结合形成的结构X2-5组成。第三种方案如图1(c)所示，这种方案相对于第二种方案，将磁齿轮的内转子和电机外转子结合形成X3-1，使方案二中的三层气隙减少为两层。

上述现有复合轮毂电机技术均存在有不同程度的缺陷：

方案一无任何减速装置，车轮转速与电机相同，无法提供大的转矩；

方案二中增加了磁齿轮减速装置，但是这种方案具有三层气隙，电机结构及制造工艺复杂；而且大部分磁力线可以穿过这三层气隙，直接在永磁体的边缘或者转子轭部闭合，这些是电机的漏磁部分，对转矩的传输没有意义并产生功率损耗。

方案三将磁齿轮内转子与电机的转子永磁体相结合，磁齿轮的外转子与汽车轮毂相结合，轮胎直接置于磁齿轮外转子上变为两层气隙，该方案虽然较方案一和方案二进行了改进，但仍存在一定的缺陷，即：该方案采用磁齿轮外转子与轮毂相结合的结构，永磁体嵌入轮毂内侧圆环中，这种结构看似简化了系统结构，实则存在很大的性能隐患，特别是在制动时的产生的高温会对永磁体的性能产生严重的影响，从而影响轮毂电机的整体性能。

目前，磁性齿轮传动装置根据电机的转子型式主要分成两种：外转子型和内转子型。外转子结构为直接驱动轮毂结构，即转子直接带动轮毂旋转，因而转速较低，体积比较大；内转子结构型式则为间接驱动电机，转速高且通过行星齿轮机构实现减速，带动轮毂旋转，电机尺寸和重量较小，但机械齿轮箱的磨损和振动噪声使系统的效率有所降低。上述传统轮毂电机应用于电动汽车，具有各自的弊端，因此，开发新型的具有高效率、高功率、低速大转矩的电动车用轮毂电机成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种包括磁齿轮减速装置和行星齿轮减速装置两部分减速装置的复合轮毂电机，不仅能够简化制造工艺，减少永磁体用量，避免由磁齿轮内转子带来的震动和噪声，还能避免汽车制动过程中产生的高温对磁齿轮永磁体性能的影响。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种磁齿轮复合轮毂电机，包括：轮毂；轮毂内部设置有轮毂支撑轴、磁齿轮减速传动装置和行星齿轮减速装置，磁齿轮减速传动装置，套设于轮毂支撑轴上，用于在通电时产生一旋转力，围绕轮毂支撑轴旋转；行星齿轮减速装置，行星齿轮减速装置，设置于磁齿轮减速传动装置和轮毂之间，且套设于磁齿轮减速传动装置上，与轮毂啮合连接，在旋转力的带动下围绕轮毂支撑轴旋转。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种汽车，利用复合轮毂电机进行调速以驱动车轮。

本发明实施例提供的复合轮毂电机，通过将磁齿轮内转子与电机外转子组合共用，使传统的三层气隙结构变为两层气隙结构，依靠调磁环对磁场的调制作用传递转矩，简化了制造工艺；铁芯采用嵌入电机外转子和磁齿轮外转子的结构，减少了永磁体的用量，使得在转矩传递过程中所有的永磁体都能够参与转矩传递，有效地提高了永磁体的利用率。同时使用行星齿轮减速装置将磁齿轮外转子与轮毂隔离开，避免了由磁齿轮内转子带来的震动和噪声，同时也避免了汽车制动过程中产生高温对磁齿轮永磁体性能的影响。

附图说明

图1(a)是现有技术中第一种实施方式的复合轮毂电机的原理示意图；

图1(b)是现有技术中第二种实施方式的复合轮毂电机的原理示意图；

图1(c)是现有技术中第三种实施方式的复合轮毂电机的原理示意图；