專利名稱：軸向磁通電動機組件的制作方法
技術領域：
本發明通常涉及一種車輛傳動系統支架組件，更具體的是，涉及一種包括有一對電動機的車輛傳動系統支架組件，其中傳動系統支架、一對電動機、一對減速傳動裝置被組裝在一個單個的緊湊動力部件內，該動力部件具有兩個獨立的同軸輸出軸，可單獨被控制來調節速度和轉矩。
背景技術：
在本領域內眾所周知，各種傳動系統支架組件利用電動機驅動傳動系統或車輪，從而加速或維持傳動系統的運動，或在減速時利用電動機將傳動系統動能轉換為電。過去，這些系統對電動機、傳動支架和減速傳動裝置分別使用單獨的軸承。但是，使用單獨的軸承只會增加組件的成本和重量，并且會導致組件不夠緊湊。本發明通過減少所需要的軸承數量來解決此問題，使得傳動系統支架組件更輕、更為緊湊和制造成本更為便宜。

發明內容
簡而言之，本發明提供一種組件，其包括置于單獨的電動機殼體內的一對電動機和一對減速傳動裝置以及一個傳動支架。每個電動機包括定子和轉子，其中的轉子與轉子軸相連。轉子支承軸承旋轉地支承著每一個轉子軸。傳動系統支架支承著一對通過軸承旋轉地與外殼相連的輪轂。電動機殼體與外殼相連，支承每一個定子和與其相關聯的減速傳動裝置。每一個減速傳動裝置包括一個中心部件、至少兩個的行星部件及一個與電動機殼體相連的外環部件。每一個轉子軸通過一個相關聯的減速傳動裝置與輪轂相連。最終，每一個轉子軸、減速傳動裝置、和輪轂僅由上述轉子支承軸承、傳動系統支承軸承及殼體的外環部件來支承。每一個轉子軸的軸肩部分緊靠轉子支承軸承的一端，使得在每一個轉子和與其相關聯的定子之間保持期望的氣隙。
參看相關附圖，并閱讀下面的說明，本發明上述目的或其它目的、特征及優點，以及本發明當前的優選實施例將變得更為清楚。
附圖簡述在構成說明書部分內容的下列附圖中

圖1為一體車輪軸承和具有一個定子的軸向磁通電動機的剖面圖；圖2為圖1所示軸向磁通電動機的轉子透視圖；圖3為圖2所示轉子沿A-A線剖開的剖面圖；圖4為圖1所示軸向磁通電動機定子的透視圖；圖5A為圖4所示定子的正面圖，圖中示出線圈及相連的殼體；圖5B為圖4所示定子的正面圖，其中示出簡化了的交替式線圈布局；圖6為一體車輪軸承及具有兩個定子的軸向磁通電動機的剖面圖；圖7A為一對組合軸向磁通電動機的剖面圖，其中的每一個軸向磁通電動機具有本發明實施例的定子；圖7B為圖7A中所示7B部分的放大圖；圖8A為一對組合軸向磁通電動機的剖面圖，其中的每一個軸向磁通電動機具有兩個本發明實施例的定子；和圖8B為圖8A中所示8B部分的放大圖；在所有附圖中相同的附圖標記表示相同的部分。
具體實施例方式
以下通過實施例對本明進行非限定式的詳細說明。此說明可使本技術領域技術人員能夠制造和使用本發明，并描述了本發明的幾個實施例、改裝例、變體、替代裝置及如何使用本發明，這其中還包括當前被認為是實施本發明的最佳方式。
本發明包括只需要兩個支承軸承(其中包括車輪支承軸承和轉子支承軸承)的一體車輪支架、行星傳動裝置和電動機組件。參看圖1，組件10包括一個常規設計的車輪軸承12。車輪軸承12包括殼體14和輪轂16。在殼體14和輪轂16之間放置兩排錐形滾柱18，以使輪轂16可以在殼體14內旋轉。盡管這里所示的錐形滾柱18是優選的，但在不脫離本發明范圍的條件下，也可以使用其它類型的滾柱。輪轂16可借助于凸起柄(lug)20與車輪(圖中未示出)相連。在此所述的軸承是一種在組裝時預設置所有間隙的封裝車輪軸承(package wheelbearing)。
輪轂16內還設置有花鍵內孔22，用以接納花鍵軸承24。花鍵軸承24從常規行星齒輪傳動裝置的行星齒輪架26處開始延伸。行星齒輪架26通過軸承38與三個行星齒輪28旋轉式地連接在一起。行星齒輪28與在行星齒輪傳動裝置殼體30內表面上形成的固定外環齒輪32相嚙合。借助于緊固件34，行星齒輪傳動裝置殼體30與車輪軸承12連接在一起。行星齒輪傳動裝置殼體30上還設置有排氣孔36。
中心齒輪40與所有三個行星齒輪28相嚙合。中心齒輪40上設置有用于容納轉子軸44的中心孔42。鍵46用來防止中心齒輪40與轉子軸44之間發生相對旋轉。置于電動機殼47內的轉子軸44由轉子軸承48旋轉式地支承著。轉子軸承48包括置于轉子軸44上、處于內座圈之間的兩排錐形滾柱50。在轉子軸44的第一軸肩52和中心齒輪40之間放置中心齒輪墊圈54，這樣就使中心齒輪40位于行星齒輪之間。在轉子軸44的第二軸肩58和轉子軸承48之間放置氣隙墊圈58。通過控制氣隙墊圈58的厚度來控制轉子軸的軸向位置，這樣便可以調節轉子60和定子62之間的氣隙。定子62固定在電動機殼體47上，轉子60則固定在轉子軸44上。
參照圖2-圖3，可以用低碳鋼制造轉子。轉子60上有幾塊用丙烯酸粘合劑(諸如康涅狄格州Rocky Hill的LOCTITE公司生產的LoctiteMultibond丙烯酸粘合劑)固定的永磁體72。用非金屬隔離片74將磁體72隔離開來。磁體34優選使用釹-鐵-硼(Nd-Fe-B)材質型永磁體，磁體的數量決定電動機的極數(例如如果有十二個磁體貼在轉子上，則電動機就有十二個極)。磁體72是按照指北面和指南面朝向外交替排列而固定在轉子60上的。
參照圖4，定子62包括多個疊片。更具體來說，定子62包括含鐵材料的疊片，此疊片優選為鐵，這些疊片用不導電的非鐵層互相隔離開，以便減小因定子62內磁通量渦流引起的損耗。定子40上還有由三十六個槽78而形成的三十六個條狀部(slides)76。如圖5A所示，由環狀絕緣銅線組成的線圈80圍繞條狀部76置于槽78內，使得每個線圈80繞著兩個居間的(intervening)槽78形成一個環。另外一個線圈80’置于槽78內，其一部分為第一線圈80和與第一線圈80相鄰的槽78所包圍。按照這種方式將線圈80放置在定子80的槽78內，直到每一個槽78內都配有線圈80。圖5B示意出一種使用較少材料量的簡易替代繞線方式。
再參考圖1，轉子軸44還包括轉子軸伸展部分66，其延伸到解算器(resolver)68的孔內。在電動機殼47上固定端板64，用以支承解算器68。端板70罩住端板64內的孔，以便可以不需要取走端板64就能夠接觸到解算器68。
電動機按照無刷軸向磁通感應電動機的傳統方式運轉，通過改變氣隙墊圈58的厚度來改變軸向磁通電動機的氣隙。使用調節流經定子線圈的電流脈寬和頻率的常用電子控制器來控制電動機，由此控制電動機的轉矩和速度，并維持電動機限制范圍內的電流。
圖6給出的可選實施例100包括轉子132，其正反面上都有使用粘合劑而固定的磁體134。轉子正反面上設置的相鄰磁體134對齊排列，使得它們相反的磁極面向轉子外。除定子40和線圈44之外，此實施例還包括第二定子140及繞于其內的多個第二線圈144。通過加裝第二定子140及線圈144，軸向磁通電動機的輸出幾乎成倍增長。
如圖7A和8A所示，在一個緊湊的動力部件實施例200內，如上所述的一對軸向磁通電動機組件10或軸向磁通電動機組件100通過共用端板202以鏡像方式或背對背式的對齊連接在一起。共用端板包括軸向孔204，如圖7B和8B所示此孔用以支撐一對解算器68，并且用于容納由緊湊的動力部件內的每一個轉子軸44伸出的轉子軸伸展部分66。定子冷卻管接頭206被固定在每一個電動機殼體47上，用以帶走大負荷運轉期間線圈80產生的熱量。
在緊湊的動力部件200內設置兩個相同而獨立的輸出輪轂16，它們有共同的旋轉軸A-A，可以在這兩個輸出輪轂16上固定一對驅動軸或輪子(圖中未示出)。此緊湊動力部件200適于安裝在車輛的中心軸線上，以便直接或間接地驅動車輛兩側的車輪。緊湊動力部件200內的每一組件10、10或100、100可如上所述獨立控制，以便調節每一個獨立輸出輪轂16上的速度與轉矩。
當因相向的每個車輪下的路面情況發生變化而產生不同的摩擦系數時，則希望每個車輪的速度和轉矩能夠得到獨立的控制，這是因為兩個車輪中較低的車輪驅動轉矩會將有效驅動轉矩限制為最低車輪驅動轉矩的兩倍。應用的轉矩超過最低車輪驅動轉矩會引起車輪擺動。因此，在具有表面摩擦系數改變的不平坦地形里駕車時，很希望為各個驅動輪匹配相應的驅動力以滿足不同的行駛要求。當在很滑的路面或繞曲面行進時，以不同的轉速驅動車輛的被驅動輪并單獨控制驅動轉矩有著明顯的優勢，即可以避免車輛變形、減少輪胎磨損、提高牽引力并增強車輛動力穩定性。
鑒于如上所述，可以看到本發明的幾個目的都被實現，同時還獲得了其它有利的結果。由于在不背離本發明范圍的情況下可對上述結構進行各種不同修改，所以上述說明或附圖所示的所有內容都應作為對本發明的示例性解釋，而不應被看作對本發明的限制。
權利要求
1.一種組件，包括包括定子和轉子的軸向磁通電動機，所述定子與轉子可以在軸向上相互移位；連接到所述轉子上的轉子軸，所述轉子軸包括軸肩部分；用以旋轉地支承所述轉子軸的轉子支承軸承；傳動系統支架，其用于支承通過軸承旋轉地固定在外殼上的輪轂，所述輪轂支承著車輪；固定在所述外殼上的殼體，其用來支承所述定子及減速傳動裝置；所述減速傳動裝置包括一個中心部件、至少兩個行星部件及固定于所述殼體上的外環部件；其中所述轉子軸通過所述減速傳動裝置與所述輪轂相連；其中所述轉子軸、所述減速傳動裝置及所述輪轂僅由所述轉子支承軸承、所述傳動系統支承軸承和殼體的所述外環部件來支承；且其中所述轉子軸的軸肩部分緊靠所述轉子支承軸承的一端，由此在所述轉子與所述定子之間保持期望的氣隙。
2.如權利要求1所述的組件，其中所述轉子支承軸承和所述傳動系統支承軸承都包括兩排錐形滾柱。
3.如權利要求2所述的組件，其中所述轉子支承軸承和所述傳動系統支承軸承都包括無需軸承調節的封裝軸承；
4.如權利要求1所述的組件，還包括具有穿透孔的氣隙墊圈，此氣隙墊圈置于所述轉子支承軸承和所述轉子軸的所述軸肩部分之間的所述轉子軸周圍；且其中所述氣隙墊圈的厚度可以進行選擇，以便在所述轉子和所述定子之間保持期望的氣隙。
5.如權利要求4所述的組件，其中所述轉子軸還包括背向所述轉子支承軸承的伸展部分，此伸展部分突出進入到所述殼體支承的解算器的孔內。
6.如權利要求4所述的組件，其中所述轉子還包括多個永磁體。
7.如權利要求6所述的組件，其中所述定子上設置有槽和條狀部，多個導電線圈置于所述槽內。
8.一種一體的軸向磁通感應式電動機，包括減速傳動裝置；機殼；固定于所述機殼上的殼體；繞有導電線圈的定子，所述定子置于所述殼體內；包括永磁體的轉子，所述轉子在軸向上鄰近所述定子，并借助于轉子軸通過所述減速傳動裝置而連接到輪轂上；封裝車輪軸承組件，所述封裝車輪軸承組件具有設置在所述機殼和所述輪轂之間的兩排錐形滾柱，以使所述輪轂在其上旋轉；所述減速傳動裝置包括一個中心部件、至少兩個行星部件及由所述殼體形成的外環部件；其中所述轉子軸包括一個軸肩部分，此軸肩部分緊靠轉子支承軸承的一端，以此在所述轉子與所述定子之間保持一個氣隙；其中所述轉子軸、所述減速傳動裝置及所述輪轂完全由所述轉子支承軸承、所述輪轂及所述外環部件來支承。
9.如權利要求8所述的組件，其中所述轉子軸還包括延伸進解算器孔內的轉子軸伸展部分，所述解算器由所述殼體支承。
10.如權利要求8所述的組件還包括第二定子，該第二定子固定到所述轉子背對所述定子的一側的所述殼體上，其中所述轉子的相反側上固定有永磁體，所述轉子軸的所述軸肩部分緊靠轉子支承軸承的所述端部，從而在所述轉子與所述定子之間保持所述氣隙，且在所述轉子與所第二定子之間保持第二氣隙。
11.如權利要求10所述的組件，還包括置于所述轉子軸的所述軸肩部分與所述轉子支承軸承的所述端部之間的氣隙墊圈；其中所述氣隙墊圈的厚度尺寸使得可以在所述轉子、所述定子及所述第二定子之間提供期望的氣隙。
12.如權利要求8所述的組件，還包括置于所述轉子軸的所述軸肩部分與轉子支承軸承的所述端部之間的氣隙墊圈；其中所述氣隙墊圈的厚度尺寸使得可以在所述轉子和所述定子之間提供期望的氣隙。
13.一種組件包括軸向磁通電動機，其包括一對定子和一個連接到轉子軸上的轉子；旋轉地支承所述轉子軸的轉子支承軸承；車輛支承軸承，其包括通過軸承旋轉地連接到外殼上的輪轂；固定在所述外殼上的殼體，此殼體用來支承所述一對定子和減速傳動裝置，所述減速傳動裝置包括一個中心部件、至少兩個行星部件及固定于所述殼體上的外環部件；其中所述轉子軸通過所述減速傳動裝置與所述輪轂相連；其中所述轉子軸、所述減速傳動裝置及所述輪轂僅由所述轉子支承軸承、所述車輛支承軸承和所述殼體的所述外環部件來支承；且其中所述轉子軸的軸肩部分緊靠所述轉子支承軸承的一端，由此在所述轉子與所述一對定子中的每一個之間保持期望的氣隙。
14.如權利要求13所述的組件，其中所述轉子支承軸承和所述車輛支承軸承都包括兩排錐形滾柱。
15.如權利要求14所述的組件，其中所述轉子支承軸承和所述車輛支承軸承都包括無需軸承調節的封裝軸承；
16.如權利要求13所述的組件，還包括具有穿透孔的氣隙墊圈，此氣隙墊圈置于所述轉子支承軸承和所述轉子軸的所述軸肩部分之間的所述轉子軸周圍；且其中所述氣隙墊圈的厚度可以進行選擇，以便在所述轉子和所述一對定子之間保持期望的氣隙。
17.如權利要求16所述的組件，其中所述轉子軸還包括背向所述車輛支架的伸展部分，此伸展部分突起而進入到所述殼體支承的解算器的孔內。
18.如權利要求16所述的組件，其中所述轉子還包括多個置于所述轉子正反面上的永磁體。
19.如權利要求18所述的組件，其中所述一對定子中的每一個定上都設置有多個槽和多個條狀部；且其中多個導電線圈繞所述多個條狀部而置于所述多個槽內。
20.一種動力部件裝置，包括一對鏡像的軸向磁通電動機，其具有一共用旋轉軸，每個軸向磁通電動機包括置于轉子軸上的轉子，及與所述轉子為操作關系而設置在軸向上的至少一個定子；設置在所述一對軸向磁通電動機之間的共用端板；可操作地連接到所述一對鏡像軸向磁通電動機的每個轉子軸上的輸出輪轂；其中所述一對鏡像軸向磁通電動機中的每一個可被操作來為每個輸出輪轂提供單獨的速度與轉矩；共用端板，其設置在所述一對軸向磁通電動機之間；輸出輪轂，其可操作地連接到所述一對鏡像軸向磁通電動機的每個轉子軸上；且其中所述一對鏡像軸向磁通電動機中的每一個都可被操作來向每個輸出輪轂提供單獨的速度與轉矩。
21.如權利要求20所述的動力部件裝置，還包括一對減速傳動裝置，其中每個減速傳動裝置都被連接在轉子軸和與其相關聯的輸出輪轂之間，每個減速傳動裝置都包括一個中心部件、至少兩個行星部件和一個外環部件。
22.如權利要求20所述的動力部件裝置，還包括一對連接到所述共用端板上的電動機殼體，每個電動機殼體封裝著所述一對軸向磁通電動機中的其中一個，并且還包括用于旋轉地支承相關聯轉子軸的轉子支承軸承；和一對機殼，每個機殼都包括用以旋轉地支承相關聯的輸出輪轂的傳動支承軸承。
23.如權利要求22所述的動力部件裝置，其中每一個轉子軸包括鄰近所述相關聯轉子支承軸承的端部而設置的軸肩部分，所述軸肩部分的尺寸使得可以在所述轉子和所述相關聯的至少一個定子之間保持一個氣隙。
24.如權利要求22所述的動力部件裝置，還包括設置在每個轉子軸的所述軸肩部分與所述相關聯的轉子支承軸承之間的氣隙墊圈，所述氣隙墊圈的厚度尺寸與所述相關聯轉子和所述相關聯定子之間的期望的氣隙相關。
25.如權利要求22所述的動力部件裝置，其中所述每一個轉子支承軸承和所述每一個傳動支承軸承都包括一排或多排錐形滾柱。
26.如權利要求22所述的動力部件裝置，其中所述每一個轉子支承軸承和所述每一個傳動支承軸承都包括無需軸承調節的封裝軸承。
27.如權利要求20所述的動力部件裝置，其中所述共用端板包括一對設置在軸向孔內的解算器，每一個解算器都有一個設置在與相關聯轉子軸共用的軸上的孔；和其中所述每一個相關聯的轉子軸都包括置于所述相關聯解算器孔內的軸向伸展部分。
28.如權利要求20所述的動力部件裝置，其中每一個軸向磁通電動機都包括有一對與所述軸向磁通電動機的所述轉子為操作關系而軸向設置的定子，所述一對定子中至少有一個被設置在所述共用端板上。
29.如權利要求20所述的動力部件裝置，其中每一個轉子都包括多個設置在所述轉子正反面上的永磁體。
30.如權利要求20所述的動力部件裝置，其中所述至少為一個的定子中的每一個上都設置有多個槽和條狀部，其中多個導電線圈繞所述條狀部而置于所述槽內。
全文摘要
一種動力部件裝置(200)，其包括一對具有共用旋轉軸的鏡像軸向磁通電動機(10)，其中的每一個軸向磁通電動機(10)都包括一個設置在轉子軸(44)上的轉子(60)和與該轉子軸(44)為操作關系而設置的至少一個定子(62)。在輸出輪轂(16)可操作地連接到上述一對鏡像軸向磁通電動機(10)的每一個轉子軸(44)上的同時，共用端板(202)則被設置在上述一對軸向磁通電動機(10)之間，用以提供公共的安裝結構。這對鏡像軸向磁通電動機(10)中的每一個都被可操作地設置，以便為每一個相關聯的輸出輪轂(16)提供單獨的速度和轉矩。
文檔編號H02K16/00GK1701486SQ03825172
公開日2005年11月23日 申請日期2003年4月3日 優先權日2002年11月15日
發明者橋本福雄, R-S·周, M·格拉杜 申請人:迪姆肯公司