[发明专利]一种含三电机两制动器的多档轮毂变速器

说明书

本发明涉及一种含三电机两制动器的多档轮毂变速器，其特征主要由电动机、行星齿轮系、定子、第一制动器、第二制动器组成，第一制动器、第二制动器呈现串联式结构，通过交替制动实现档位的转换；另外本发明采用多电机输入，电机固联于行星架上，电机通过转轴直接将动力传递给行星轮，具有动力大、响应速度快等特点。本发明可实现2个前进挡，1个驻车档和1个空挡，同时具有涉及零件少、重量轻，结构紧凑、换挡方式简单，传动效率高和装配精度要求低等特点，对现有的电动车轮毂电机的传动结构提供了一种新的方案参考，具有较好的使用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于电动车轮毂电机领域，具体涉及一种含三电机两制动器的多档轮毂变速器。

背景技术

如今电动车在日常生活中随处可见，近几年来老年电动车也变得越来越受欢迎。在电动车辆中，普遍使用轮毂电机技术，轮毂电机将动力装置、传动装置集成到车轮内部，使电动车的动力部分大大简化。但随着日常生活的出行需求增多，电动车轮毂电机发展速度缓慢且电动车的行驶路况逐渐复杂，同时日常生活中车辆的承载和行驶速度、阻力变化大。当车辆在城市水平道路匀速行驶、车辆承载较轻时，行驶阻力较小。而在爬坡或过载时，车辆行驶阻力变大，这时所需的驱动力有几倍甚至十几倍的差距。另外，电动车既要满足特殊路况行驶动力要求又要能以时速五十千米每小时甚至更快的速度行驶时，随着驾驶时间推移，电池能量的消耗。仅靠电动车的蓄电池是达不到电动车特殊路况骑行要求。需要轮毂电机中的行星轮系结构起到增大扭矩和调整转速范围来满足电动车特殊行驶要求。同时，在日常生活中电动车需要频繁的启动/停车，调节速度，而缺少相应的档位设置，仅仅靠单一速度控制手柄，既浪费了电能也存在驾驶安全问题。但轮毂电机尺寸受限，不能通过改变齿轮参数、增加齿轮等方式轻易实现。由于行星轮系方案多，传动比容易调节，换挡方便，可以设计适合的行星轮系以及相应的制动器配合的方案来解决上述问题。

专利CN108242866A给出了一种采用两级行星齿轮的轮毂电机，该轮毂电机具有第一级行星齿轮减速机构和第二级行星齿轮减速机构，增大了减速比，并增大了电机的输出扭矩，从而增大了电机的效率平台，能适应不同的路况且驱动力更强。该发明通过增加行星齿轮系从而达到增大减速比、增加电机的输出扭矩，但未考虑到实际车辆轮毂电机尺寸等问题，实用性欠佳。

专利CN111224527B公开了一种轴向磁场轮毂电机，包括主轴、轮毂和端盖，以及电机和行星减速机构。该发明轮毂电机成本低、效率高、高效率区间宽，能大幅提高电动自行车的续航里程。该发明对电动车的减速比未考虑，还是在单档位轮毂电机的基础上进行了改善，并且在电量缺少时，轮毂电机中还是在做切割磁感线运动，骑行或者推车时还是很困难，缺少空挡等相应的档位。

专利CN104786824A公开了一种电动汽车轮边驱动装置，其特征是包括电机、轮边减速装置。该发明能将电机与轮边减速器集成置于车轮内部，缩短轴向尺寸，充分利用车轮内的空间，从而减小转向时电机对悬架和转向机构的干涉，并提高轮毂轴承的使用寿命，从而优化车辆驾驶性能。发明针对轮毂电机的轴向尺寸进行了研究，但对于缩小轴向尺寸后，轮毂电机的动力输入方面、轮毂电机行星轮系结构的设计缺少研究，同时该发明仅为单档位轮毂电机，缺乏档位，驾驶不便。

目前的电动车轮毂电机变速器多采用只有一个变速比的单级减速齿轮传动，这难以满足电动车复杂多变的动力需求，要么爬坡能力差、提速慢，要么即使驱动电机转速非常高，也不能很好地兼顾驱动力和速度，同时也浪费了电能。现有的轮毂电机相关发明对结构尺寸方面已存在许多优化方案，但针对优化后的轮毂电机输入都缺乏考虑。如果电动车采用具有多档位、三动力的轮毂电机变速器，不但能显著提升电动车的动力性能，还能降低对驱动电机、动力电池组的要求，从而降低电动车动力系统成本、节约资源。为此，研制含有多档变速三电机的电动车轮毂电机变速器是电动车推广的重要前提。

发明内容

针对现有电动车轮毂电机变速器的能耗高、仅存在单档位或换挡困难等问题，本发明基于行星轮系特点，从实际工况考虑，设计出高低档配合、双制动器、三电机驱动的一种新型多档轮毂变速器，为现有的电动车轮毂电机变速器的有益补充。