CN109995185A - 电机装置以及具有电机装置的电动车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于一种用于电动车辆的电机装置，包括：驱动装置，用于为所述电动车辆提供动力；传动装置；以及同步装置；其中，所述传动装置包括：太阳齿轮；行星齿轮组件，包括第一行星架盖板、第二行星架盖板、固定连接所述第一行星架盖板和所述第二行星架盖板的至少两个行星齿轮轴、以及可旋转地套接在至少两个行星齿轮轴上且均布在所述太阳齿轮周围的至少两个行星齿轮，其中所述至少两个行星齿轮的每一个包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮和小行星齿轮，并且所述大行星齿轮与所述太阳齿轮啮合；第一齿圈，具有内齿，与至少两个行星齿轮的所述大行星齿轮啮合；以及第二齿圈，具有内齿，与至少两个行星齿轮的所述小行星齿轮啮合。

Description

电机装置以及具有电机装置的电动车辆

技术领域

本申请涉及电动车辆领域，具体而言，涉及电动车辆的电机装置。

背景技术

如今，由于对于环保以及油耗成本等诸多因素的考虑，电动车辆已经成为人们越来越多的选择。然而，在多山地地区，电动车的保有量依然小于摩托车，这是因为电动车的在在速度、力度以及续航等方面仍然存在许多局限性。例如，传统轮毂电机属于低速电机的范畴，因技术原理上的限制，提高速度存在障碍。而中置电机一般采用高速电机，但是目前市面上大多直驱形式中置电机缺点是体积大，虽然相比直驱电机速度有所增加，但是爬坡时吃力，遇大坡度路况时容易烧坏。带齿中置电机虽然体积有所减小、电机扭矩有所提升，但是爬坡时仍然吃力，电机耗电量大，影响整车巡航能力。

有鉴于此，需要提供一种能够提供多档位可供选择以实现输出不同速度和扭矩的电动车辆的需求。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种可换挡电机装置，适用于具有多种地理路况的交通环境，即，能够在平地时高速小扭矩运行，并且在山地时低速大扭矩运行的电机装置和具有电机装置的电动车辆。

为了解决上述技术问题，根据本申请的一个方面，提供一种用于电动车辆的电机装置，其可以包括：驱动装置，用于为所述电动车辆提供动力；传动装置；以及同步装置。在一些实施例中，传动装置可以包括：太阳齿轮；行星齿轮组件，包括第一行星架盖板、第二行星架盖板、固定连接所述第一行星架盖板和所述第二行星架盖板的至少两个行星齿轮轴、以及可旋转地套接在所述至少两个行星齿轮轴上且均布在所述太阳齿轮周围的至少两个行星齿轮，其中所述至少两个行星齿轮的每一个包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮和小行星齿轮，并且所述大行星齿轮与所述太阳齿轮啮合；第一齿圈，具有内齿，与所述至少两个行星齿轮的所述大行星齿轮啮合；以及第二齿圈，具有内齿，与所述至少两个行星齿轮的所述小行星齿轮啮合。

在一些实施例中，驱动装置包括通过与所述太阳齿轮同轴连接而驱动所述传动装置的电动机，并且电动机可以是可正反两个方向上转动的电动机。

在一些实施例中，电动机还包括具有片状式散热片或者螺旋式散热片的外壳。

在一些实施例中，同步装置包括同步带轮以及同步带。

在一些实施例中，同步带轮包括第一同步带轮以及第二同步带轮，其中所述第一同步带轮的直径小于所述第二同步带轮的直径。

在一些实施例中，第一同步带轮与所述驱动装置以及太阳齿轮同轴连接。

在一些实施例中，同步带轮包括齿槽，所述同步带包括内齿，并且当转动时，所述同步带轮的齿槽与所述同步带的内齿啮合。

在一些实施例中，同步带轮为链轮或飞轮。

在一些实施例中，同步带为皮带或链条。

在一些实施例中，传动装置还可包括设置在至少两个行星齿轮和至少两个行星齿轮轴之间的一对轴承。

在一些实施例中，至少两个行星齿轮可为2至8个行星齿轮，并且更加优选可以为3个或4个行星齿轮。

在一些实施例中，传动装置还可包括第一离合器，当第一齿圈在第一方向上有转动趋势时，第一离合器限制第一齿圈在第一方向上的转动；当第一齿圈在第二方向上转动时，第一离合器与其脱离配合。

在一些实施例中，传动装置还可包括第二离合器，当行星齿轮组件在第一方向上有转动趋势时，第二离合器限制行星齿轮组件在第一方向上的转动；当行星齿轮组件在第二方向上转动时，第二离合器与其脱离配合。

在一些实施例中，大行星齿轮和小行星齿轮可形成为整体。或者，大行星齿轮和小行星齿轮可分开形成，并且二者之间可包括连接二者的键和键槽。

在一些实施例中，第一离合器可为单向轴承，或者第一离合器与第一齿圈之间的离合手段可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。同样，第二离合器可为单向轴承，或者第二离合器与行星齿轮组件之间的离合手段可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。

根据本申请的另一方面，提供一种电动车辆，其包括上述的电机装置。

本申请可实现如下有益效果。

根据本申请的用于电动车辆电动机包括传动装置和同步装置，传动装置包括太阳齿轮、行星齿轮组件(包括与太阳齿轮啮合的大行星齿轮和与大行星齿轮同轴固定连接的小行星齿轮)、与大行星齿轮内啮合的第一齿圈和与小行星齿轮内啮合的第二齿圈。因此，在单向限定第一齿圈和行星齿轮组件的运动的情况下，通过太阳齿轮在正反两个方向上的转动，可实现第二齿圈的两个速度输出。从而实现电动车辆的两档变速，即，高速小扭矩的的档位适合于平路行驶，低速大扭矩的档位适合于爬坡路段。并且进一步与同步装置的结合，实现了又一级的两档变速以及扭矩的提升，对于爬坡路段，可进一步实现可变速、大扭矩、长续航等有益效果，从而实现了更好地满足多山地地区应对不同路况的需求的电动车辆。

从下面的详细描述中，本申请的其它方面和实施例将变得显而易见，当结合附图时，通过举例的方式说明本申请的原理。

附图说明

参考下面的附图描述了本公开的非限制性和非穷举的实施例，除非另有说明，其中贯穿各个附图相同附图标记指代相同部件。图中的组件并非按比例绘制，并且可能在比例外绘制以促进对本公开的实施例的理解的方便。

图1是示出根据本申请实施例的电机装置结构的总体装配图。

图2是示出根据本申请实施例的传动装置的分解透视图。

图3是示出根据本申请实施例的传动装置和同步装置的装配图。

图4A是示出根据本申请实施例的太阳齿轮在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图；

图4B是示出根据本申请实施例的太阳齿轮在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图；

图4C是示出根据本申请实施例的第二齿圈在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图；

图4D是示出根据本申请实施例的第二齿圈在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图；

图5是示出根据本申请实施例的电动机外壳的散热结构的示意图。

图6是示出根据本申请实施例的电动机外壳的散热另一结构的示意图。

具体实施方式

为了说明本申请的一般原理而进行以下描述，并不意味着限制本文所要求保护的发明构思。此外，本文描述的特定特征可以与各种可能的组合和排列中的每一种中的其它描述的特征结合使用。

除非本文另有具体的定义，否则所有术语将被给予其最广泛的解释，包括本说明书所暗示的含义以及本领域技术人员所理解的含义和/或如词典、论文等中所定义的。

以下描述公开了电机装置以及电动车辆的几个优选实施例，以及其操作和/或组件部分。

图1是示出根据本申请实施例的电机装置结构的总体装配图。

参见图1，其示出了根据本申请实施例的电机装置100的装配总体。电机装置100可以包括传动装置1、驱动装置2以及同步装置3。

以下将对各个部分的具体结构以及相互配合的运行操作进行详细的描述。在本说明书和权利要求书中，为了描述和理解上的便利，第一方向也可表示正转或顺时针方向，并且第二方向可表示反转或逆时针方向。

图2示出根据本申请实施例的传动装置1的分解透视图，并且图3是示出根据本申请实施例的传动装置1和同步装置的装配图。

参见图2和3，其中传动装置1可包括太阳齿轮10、行星齿轮组件20、第一齿圈30和第二齿圈40。

太阳齿轮10可从外面接收使其旋转的驱动力，并且可通过其周围的齿将驱动力传输到行星齿轮组件20。

行星齿轮组件20可包括第一行星架盖板21、第二行星架盖板22、固定连接并定位第一行星架盖板21和第二行星架盖板22的铰制孔螺钉23、固定连接第一行星架盖板21和第二行星架盖板22的至少两个行星齿轮轴(未示出)、以及可旋转地套接在至少两个行星齿轮轴上且均布在太阳齿轮10周围的至少两个行星齿轮24。至少两个行星齿轮24的每一个可包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮24a和小行星齿轮24b，并且大行星齿轮24a与太阳齿轮10啮合。

优选地，至少两个行星齿轮24可为2至8个行星齿轮，更优选地，可为3个或4个。

第一齿圈30具有内齿，第一齿圈30的内齿与至少两个行星齿轮24的大行星齿轮24a的外齿啮合。

第二齿圈40具有内齿，第二齿圈40的内齿与至少两个行星齿轮24的小行星齿轮24b的外齿啮合。

在一些实施例中，传动装置1还可包括设置在至少两个行星齿轮24和至少两个行星齿轮轴之间的一对轴承25。

在一些实施例中，至少两个行星齿轮轴的每一个可采用本领域技术人员容易想到的任何形式的连接手段。

在一些实施例中，传动装置1还可包括第一离合器50，例如，当第一齿圈30在第一方向上有转动趋势时，第一离合器50限制第一齿圈30在第一方向上的转动；当第一齿圈30在第二方向上转动时，第一离合器50与其脱离配合。但是，本发明不限于此，而是可采用相反的离合方式，例如，当第一齿圈30在第二方向上有转动趋势时，第一离合器50限制第一齿圈30在第一方向上的转动；当第一齿圈30在第一方向上转动时，第一离合器50与其脱离配合。为了描述上的便利，下面仅对第一齿圈30在第一方向上有转动趋势时第一离合器50限制第一齿圈30在第一方向上的转动且第一齿圈30在第二方向上转动时第一离合器50与其脱离配合的情况进行描述。

在一些实施例中，传动装置1还可包括第二离合器60，例如，当行星齿轮组件20在第一方向上有转动趋势时，第二离合器60限制行星齿轮组件20在第一方向上的转动；当行星齿轮组件20在第二方向上转动时，第二离合器60与其脱离配合。但是，本发明不限于此，而是可采用相反的离合方式，例如，当行星齿轮组件20在第二方向上有转动趋势时，第二离合器60限制行星齿轮组件20在第一方向上的转动；当行星齿轮组件20在第一方向上转动时，第二离合器60与其脱离配合。为了描述上的便利，下面仅对行星齿轮组件20在第一方向上有转动趋势时第二离合器60限制行星齿轮组件20在第一方向上的转动且行星齿轮组件20在第二方向上转动时第二离合器60与其脱离配合的情况进行描述。

在一些实施例中，大行星齿轮24a和小行星齿轮24b可用相同的材料整体形成或者分开形成。当大行星齿轮24a和小行星齿轮24b分开形成时，二者之间可包括连接二者的键和键槽而固定连接，此外，二者也可以通过过盈或者滚花固定连接，使得二者之间可以以相同的转速绕至少两个行星齿轮轴同轴旋转。

在一些实施例中，第一离合器50可为单向轴承；或者，第一离合器50与第一齿圈30之间的单向离合手段可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。同样，第二离合器60可为单向轴承；或者，第二离合器60与行星齿轮组件20之间的单向离合手段也可包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。但本申请不限于此，而是第一离合器50与第一齿圈30之间的单向离合手段以及第二离合器60与行星齿轮组件20之间的单向离合手段可采用本领域技术人员已知的任何其它的单向离合手段。

返回参考图1，其中提供一种用于为电动车辆提供动力的驱动装置2，驱动装置2可以是用于驱动传动装置1的太阳齿轮10的电动机69。电动机69为可正反两个方向上转动的内转子电动机或者外转子电动机69，并且电动机69的驱动轴与太阳齿轮10同轴连接。或者，电动机69的驱动轴与太阳齿轮10为同一个件，也就是太阳齿轮10可直接与电动机69的转子连接。电动机69可为内转子电动机、外转子电动机、永磁同步电动机或异步电动机。

另一方面，进一步参考图5和图6，图5和6是示出根据本申请实施例的电动机外壳的散热结构的示意图。

电动机69还包括外壳90，外壳90可以如图5所示包括围绕其上多个片状的散热片91。此外，外壳90还可以如图6所示地包括围绕其上螺旋式散热片92。由于根据本申请的实施例中的电动机69旋转速度较快，负载大，易发热。因此，将电动机69的外壳90设计成片状式散热片或螺旋式散热片，从而增大壳体与空气接触面积，有利于电动机的散热，进而保护电动机。

再次参见图1，其中提供一种用于同步传送动力的同步装置3，其中同步装置3包括同步带轮70以及同步带80。

在一些实施例中，同步带轮70包括小同步带轮70a以及大同步带轮70b，小同步带轮70a与电动机69的驱动轴以及太阳齿轮10同轴连接，以用于同步地传递输出轴输出的动力。大同步带轮70b的直径大于小同步带轮70a的直径，以用于改变所输出动力的扭矩。

同步带80包围小同步带轮70a以及大同步带轮70b以围绕两个同步带轮进行转动。两个同步带轮70均包括齿槽(未示出)，并且同步带80包括内齿(未示出)，因此，当同步带随着同步带轮转动时，同步带轮70的齿槽与同步带80的内齿啮合。由本领域技术人员所知的，同步带轮可以是链轮或飞轮，并且同步带为皮带或链条。

根据本申请的另一方面，其还提供应用上述电机装置的电动车辆(未示出)。如本领域技术人员能够理解的，上述电机装置可以固定地安装在电动车辆的任何位置处，只要该电机装置能够为电动车辆传送动力即可。例如，该电机装置可以位于电动车辆的前后两轮之间，以为电动车辆的后轮提供动力。在另一种实现方式中，电机装置可以通过外挂的方式固定地与电动车辆连接，并且为电动车辆提供输出动力。换句话说，该电机装置与电动车辆的连接方式不受本申请中所描述的几种方式的限制。

图4A至4D是示出根据本申请实施例的传动装置的工作原理的示意图，其中图4A是示出太阳齿轮在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，图4B是示出太阳齿轮在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，图4C是示出第二齿圈在第二方向上转动时传动装置的工作状态的示意图，并且图4D是示出第二齿圈在第一方向上转动时传动装置的工作状态的示意图。

在图4A至4D中，向左的箭头表示逆时针转动，向右的箭头表示顺时针转动，啮合是指第一齿圈与第一离合器的啮合或者第二齿圈与第二离合器的啮合，空转是指第一齿圈与第一离合器脱离配合或者第二齿圈与第二离合器脱离配合。另外，图中的符号圆圈内X表示第一齿圈或第二齿圈的受力方向指向纸面，并且符号圆圈内实心圆点表示第一齿圈或第二齿圈的受力方向从纸面出来。

下面，参见图4A至4D描述根据本申请实施例的用于电动车辆的传动装置和驱动装置的工作原理。

如图4A所示，当电动机正转(顺时针输入)时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以行星齿轮组件有正转公转的趋势。此时，在限制行星齿轮组件正转公转的情况下，第一齿圈在反转自转的大行星齿轮的驱动下反转(空转)，并且第二齿圈在反转自转的小行星齿轮的驱动下反转，从而实现NW行星传动结构(即内啮合-外啮合行星传动结构)，同时，同步带小轮由于与电动机轴固联，电动机轴带动同步带小轮旋转，并且通过同步带，同步带小轮带动同步带大轮旋转，以较高的速度输出较小的扭矩(效率平台前移)，在其驱动电动车辆的情况下，适合平路行驶。

如图4B所示，当电动机反转(逆时针输入)时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以第一齿圈有正转趋势。此时，在限制第一齿圈正转的情况下，大行星齿轮以第一齿圈的内齿为轨道正转自转，驱动行星齿轮组件反转公转，并且第二齿圈在小行星齿轮的驱动下反转，从而实现3Z(NGWN)行星传动结构(即内啮合-内外啮合-公用行星齿轮-外啮合-内啮合行星传动结构)，同时，同步带小轮由于与电动机轴固联，电动机轴带动同步带小轮旋转，并且通过同步带，同步带小轮带动同步带大轮旋转，以较低的速度传输较大的扭矩(效率平台后移)。在其驱动电动车辆的情况下，适合于爬坡行驶。

如图4C所示，因为，在车辆向前滑行时，同步带大轮经车轮带动作为电机装置的输入端，同步带大轮顺时针旋转；并且同步带小轮经同步带传动顺时针旋转，同步带小轮与电动机轴(太阳齿轮)同轴，此外电动机轴与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以第二齿圈在同步带大轮的带动下反转，第一齿圈和行星齿轮组件均为反转，处于空转状态，对车辆的向前滑行不产生任何障碍。因此，保证了车辆能顺利往前滑行。

如图4D所示，在车辆被向后推动时，因为电动机轴(太阳齿轮)与大行星齿轮啮合，大行星齿轮同时与第一齿圈啮合，并且小行星齿轮与第二齿圈啮合，所以第二齿圈在车辆轮毂的带动下正转，第二齿圈驱动小行星齿轮正转，正转的大行星齿轮对第一齿圈产生正转趋势。此时，在限制第一齿圈正转的情况下，行星齿轮组件反转。因此，可实现车辆被向后推动时不受阻。

根据本申请的用于电动车辆电动机包括传动装置和同步装置，传动装置包括太阳齿轮、行星齿轮组件(包括与太阳齿轮啮合的大行星齿轮和与大行星齿轮同轴固定连接的小行星齿轮)、与大行星齿轮内啮合的第一齿圈和与小行星齿轮内啮合的第二齿圈。因此，在单向限定第一齿圈和行星齿轮组件的运动的情况下，通过太阳齿轮在正反两个方向上的转动，可实现第二齿圈的两个速度输出。从而实现电动车辆的两档变速，即，高速小扭矩的的档位适合于平路行驶，低速大扭矩的档位适合于爬坡路段。并且进一步与同步装置的结合，实现了实现了又一级的两档变速以及扭矩的提升，对于爬坡路段，可进一步实现可变速、大扭矩、长续航等有益效果，从而实现了更好地满足多山地地区应对不同路况的需求的电动车辆。

除非上下文清楚地要求，否则贯穿本说明书及权利要求书中的词语“包括”、“包含”等被解释为具有包容性的含义，而不是排他或者穷举的含义；也就是说，是“包括，但不限于”的含义。词语“耦接”，如通常这里所使用的，指代两个或多个元件可以是直接连接，或者通过一个或多个中间元件连接。另外，词语“这里”、“上述”、“下文”等，当用在本申请中时，应指本申请的整体并且并非指本申请的任何特定部分。当上下文允许时，上述具体实施方式中使用的单数或复数的词语也可以分别包括复数或者单数。词语“或者”参考两个或多个项目的列表，这个词语涵盖了词语的所有下列解释：列表中的任何项目、列表中的所有项目、以及列表中的项目的任意组合。

这里提供的本申请的教导可以应用到其它系统、而不必须是上述的系统。上述的各个实施例的元件和动作可以组合以提供更进一步的实施例。

虽然本申请的一些实施例已被描述，这些实施例已经仅以示例提出，并且不旨在限制本申请的范围。的确，本文所述的新方法和系统可能以各种其它形式体现；此外，可以进行各种省略、替代和改变这里所述的方法和系统的形式，而不脱离本申请的精神。所附权利要求及其等同旨在覆盖这些形式或变型以落入本申请的范围和精神内。

Claims (19)

1.一种用于电动车辆的电机装置，包括：

驱动装置，用于为所述电动车辆提供动力；

传动装置；以及

同步装置；

其中，所述传动装置包括：

太阳齿轮；

行星齿轮组件，包括第一行星架盖板、第二行星架盖板、固定连接所述第一行星架盖板和所述第二行星架盖板的至少两个行星齿轮轴、以及可旋转地套接在所述至少两个行星齿轮轴上且均布在所述太阳齿轮周围的至少两个行星齿轮，其中所述至少两个行星齿轮的每一个包括可同轴旋转的、固定连接在一起的大行星齿轮和小行星齿轮，并且所述大行星齿轮与所述太阳齿轮啮合；

第一齿圈，具有内齿，与所述至少两个行星齿轮的所述大行星齿轮啮合；以及

第二齿圈，具有内齿，与所述至少两个行星齿轮的所述小行星齿轮啮合。

2.如权利要求1所述的电机装置，其中所述驱动装置包括通过与所述太阳齿轮同轴连接而驱动所述传动装置的电动机，并且所述电动机为可正反两个方向上转动的电动机。

3.如权利要求2所述的电机装置，其中所述电动机还包括具有片状式散热片或者螺旋式散热片的外壳。

4.如权利要求1所述的电机装置，其中所述同步装置包括同步带轮以及同步带。

5.如权利要求4所述的电机装置，其中所述同步带轮包括第一同步带轮以及第二同步带轮，其中所述第一同步带轮的直径小于所述第二同步带轮的直径。

6.如权利要求4所述的电机装置，其中所述第一同步带轮与所述驱动装置以及太阳齿轮同轴连接。

7.如权利要求4所述的电机装置，所述同步带轮包括齿槽，所述同步带包括内齿，并且当转动时，所述同步带轮的齿槽与所述同步带的内齿啮合。

8.如权利要求4所述的电机装置，其中所述同步带轮为链轮或飞轮。

9.如权利要求4所述的电机装置，其中所述同步带为皮带或链条。

10.如权利要求1所述的电机装置，还包括设置在所述至少两个行星齿轮和至少两个行星齿轮轴之间的一对轴承。

11.如权利要求1所述的电机装置，其中所述至少两个行星齿轮为2至8个行星齿轮。

12.如权利要求1所述的电机装置，其中所述至少两个行星齿轮为3个或4个行星齿轮。

13.如权利要求1所述的电机装置，还包括第一离合器，当所述第一齿圈在第一方向上有转动趋势时，所述第一离合器限制所述第一齿圈在第一方向上的转动；当所述第一齿圈在第二方向上转动时，所述第一离合器与其脱离配合。

14.如权利要求13所述的电机装置，还包括第二离合器，当所述行星齿轮组件在第一方向上有转动趋势时，所述第二离合器限制所述行星齿轮组件在第一方向上的转动；当所述行星齿轮组件在第二方向上转动时，所述第二离合器与其脱离配合。

15.如权利要求1所述的电机装置，其中所述大行星齿轮和所述小行星齿轮形成为整体。

16.如权利要求1所述的电机装置，其中所述大行星齿轮和所述小行星齿轮之间包括连接二者的键和键槽。

17.如权利要求6所述的电机装置，其中所述第一离合器为单向轴承，或者所述第一离合器与所述第一齿圈之间的离合手段包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。

18.如权利要求7所述的电机装置，其中所述第二离合器为单向轴承，或者所述第二离合器与所述行星齿轮组件之间的离合手段包括滚柱、棘爪、卡扣或弹性钩合结构。

19.一种电动车辆，包括如权利要求1-18所述的电机装置。