高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法及驱动总成

技术领域

本发明涉及到一种驱动动力总成方法及驱动总成，尤其是指一种高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法及电力驱动总成，该种一种高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法及电力驱动总成可有效地将高空平台电力驱动总成的控制器与驱动电机和减速器需要解决三个关键性的问题统一起来，实现一体化结构；属于电力驱动制造技术领域。

背景技术

采用电力作为驱动动力的电驱动是目前广泛推广应用的一种新能源驱动方式，其应用范围越来越广，而且由驱动电机与减速器合成的“二合一电驱动总成”，以及由驱动电机与减速器和制动装置合成的“三合一电驱动总成”也逐步形成。但是在如何对这些 “二合一电驱动总成”和“三合一电驱动总成”的控制方面却一直处于原来的分散控制方式，即将控制“二合一电驱动总成”和“三合一电驱动总成”的控制器放置在远离动力总成的控制盒里面，这样虽说有利于分别制造，做机械的只管机械部分，做控制只管控制部分，但是这样就势必造成控制与设备的分离；在组装时，需要分别安装动力总成和控制器，再将控制器中的控制线拉到动力总成，造成安装麻烦，线束过多，容易出错和使用时出现故障；因此有待加以改进。

虽说将控制器集成到动力总成改进看似十分简单，只需要将控制放到驱动总成中去就可以了，但是对于特定的一些动力总成，尤其是高空平台的电驱动总成来说，由于空中的驱动总成安装空间极为有限，在轴向尺寸上无法得到更多的空间，因此对于这一类狭小空间来说，要实现将减速器与驱动电机和控制器集成到一起的“三合一”也并非易事，由于狭小空间的动力总成轴向空间有限，是相对固定的尺寸，要将控制器安装到动力总成中去，还需要考虑绝缘、散热和结构稳定，这也是非常难以实现的，主要是如何将轴向空间尺寸让出来，又不影响原有的驱动总成的特性，这是难以做到的；尤其是对于高空平台的电驱动总成，采用的是三合一电驱动总成方案，其中减速器在左边，电机设在中间，采用碳刷直流电机，右边还设有制动装置，在空中的轴向位置已经无法再向外进行扩张，所以一般只得将控制器远离驱动总成之外另外设置，这样导致控制线增加，控制性能受到影响；因此如何将控制器集成到驱动总成中去是一个值得改进的难点。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201810699372.6，名称为“一种智能电动轮毂”，申请人为：浙江超级电气科技有限公司的发明专利，该专利公开了一种智能电动轮毂，筒形的轮毂外壳两端分别和轮毂左端盖、飞轮机构的飞轮外圈连接形成内腔集成容置减速电机、电池包、控制器板；飞轮机构的飞轮内圈固定套装于塔基，塔基通过轴承支撑套装于轮毂右半轴；轮毂左端盖通过轴承支撑套装于轮毂左半轴，减速电机输出端与轮毂左端盖连接；电机壳与轮毂右半轴、轮毂左半轴固定连接；电池包固定外套于电机壳；电池包与控制器板电连接向控制器板供电，控制器板包括骑行状态感应装置、能量回收充电机构、处理器和电机驱动模块，骑行感应装置的传感器与处理器信号连接，处理器根据传感器信号控制电机驱动模块驱动减速电机运转。该专利虽将控制器板放到了电动轮毂里面，但这是因为是将驱动电池也放到了电动轮毂内，所以不得已也将控制器板放到电动轮毂里面，所提出的技术方案是将控制器板通过中心通孔套装于所述轮毂右半轴并通过螺钉轴向紧固固定于所述电机壳的右端盖，使控制器板容置于轮毂内腔中；这种直接通过螺钉轴向将控制器板紧固固定于所述电机壳的右端盖上，并将控制器板置于轮毂内腔中的中间，旁边还设有半轴轴承等部件，这样的技术方案对于电动自行车还可以，但对于高空平台的三合一的电驱动总成，控制器部分发热较大，不利于散热，而且由于在电机的右边还有制动装置，所以是无法实现的。

2、专利号为CN201420278039.5，名称为“具有旋转输入电源的无刷无齿电动轮毂”，申请人为：徐州环海中意机电实业有限公司的实用新型专利，该专利公开了一种具有旋转输入电源的无刷无齿电动轮毂，属于轮毂电机。该电动轮毂的磁钢定子的铁芯与通轴连接，绕组转子位于轮毂壳体内部，并与轮毂壳体连为一体，轮毂壳体两侧的端盖分别通过轴承支撑在通轴上；电瓶通过螺钉固定在轮毂壳体外壁上，电源线为旋转输出，外表面附着绝缘材料，经控制器后从电机端盖上的出线槽中通过，与磁钢定子的绕组连接，磁钢定子的磁钢粘接在定子铁芯上，霍尔元件粘接在绕组槽内，电瓶与绕组转子的绕组连接；当电机通电后会产生持续的旋转扭矩，经霍尔元件的电子换向，与定子磁钢产生持续的旋转扭矩，由此带动轮毂壳体旋转。该专利的控制器是安装在电机的侧面，对于高空平台的三合一的电驱动总成来说是没有这个空间的，因此也是行不通的。

3、专利号为CN201020135835.5， 名称为“内置控制器的电动车用同轴中置驱动电机总成”，申请人为：南京远航车辆驱动技术发展有限公司的发明专利，该专利公开了一种内置控制器的电动车用同轴中置驱动电机总成，包括驱动总成外壳和外壳密封端盖，在外壳密封端盖上依次开有电机中轴轴孔、防水密封室、轴承室和控制电路板室；控制电路板室内设有控制电路板；控制电路板的各个功放管的散热面与外壳密封端盖面紧固，将外壳密封端盖作为功放管散热面。外壳密封端盖与驱动总成外壳端面密封紧固。该专利的名称虽是“内置控制器”，但并未集成减速器和制动装置，因此这在不受轴向尺寸限制的场所是并无问题的，只是需要考虑如何散热以及固定的问题，因此根据该文献公开的技术是无法知道应该怎样去合理地将空中平台的轴向位置尺寸让出来，将控制器安装到驱动电机内面的。

通过对上述这些专利的仔细分析，这些专利虽然都涉及了一些将控制器安装到电机内面，也提出了一些改进技术方案，但这些技术方案对于高空平台的电驱动总成来说是不适应的，利用这些技术方案是无法知道如何将控制器集成到驱动电机后罩内面的，所以仍有待进一步加以研究改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有高空平台的电驱动总成控制器与驱动总成分开所存在的一些问题；提出一种新的高空平台的电驱动总成方法及驱动总成，该种高空平台的电驱动总成方法及驱动总成，可以将驱动电机的控制器整体设置到驱动电机后罩内，从而提高驱动总成的性能。

为了达到这一目的，本发明提供了一种高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法，将高空平台电驱动轮的减速器与电机和控制器通过轴向结构尺寸调整，使得减速器和驱动电机连接的轴向结构尺寸缩短，再将控制器与减速器和驱动电机直接集成在一起，形成固态连接的控制器与减速器和驱动电机一体化的驱动总成。

进一步地，所述的使得减速器和驱动电机连接的轴向结构尺寸缩短是将减速器和驱动电机直接套镶在一起；将驱动电机的外壳插入到减速器壳体内，形成镶嵌结构，并通过紧固件相互紧固连接在一起，再将控制器与驱动电机也通过连接件连接在一起。

进一步地，所述的形成镶嵌结构是将减速器的壳体与驱动电机相接的部分出挖出一个凹槽，将驱动电机的外壳插入凹槽内，使得驱动电机的前端盖与减速器的壳体做成一体；同时所述的驱动电机采用无刷电机，或三项异步电机，且驱动电机与减速器通过螺纹方式旋接在一起，在通过紧固件固定，充分缩短驱动电机与减速器的轴向距离。

进一步地，所述的驱动电机与减速器的输入轴采用共轴结构，进一步压缩轴向空间距离，以保证将减速器和驱动电机直接套镶在一起，再将控制器与电机通过连接件集成在一起的轴向空间距离。

进一步地，所述的将控制器与驱动电机也通过连接件连接在一起是将驱动电机的控制系统设置在驱动电阻的后端盖的后面，并通过连接件连接在驱动电机的后端盖上，与后端连接形成固定连接的一体结构；所述的悬空连接是控制器与驱动电机通过支撑杆一悬空的方式固定在后端盖的后面，控制器以紧固固定方式固定在支撑杆上。

进一步地，所述的将控制器与减速器和驱动电机直接集成在一起是将控制器与电机通过连接件集成在一起；将驱动电机的整个控制部分通过连接件与驱动电机固定连接在一起，形成减速器和驱动电机与控制器固定连接在一起的一体化驱动总成结构。

一种实现上所述高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法的驱动总成，驱动总成包括减速器、驱动电机和控制器，且减速器、驱动电机和控制器通过连接件集成在一起，形成固态连接的一体化的高空平台驱动总成。

进一步地，所述的驱动电机与减速器通过连接件连接在一起，控制器与驱动电机也通过连接件连接在一起，形成减速器和驱动电机与控制器固定连接在一起的一体化驱动总成结构；其中，驱动电机与减速器通过螺纹方式旋接在一起，在通过紧固件固定；控制器与驱动电机通过支撑杆一悬空的方式固定在后端盖的后面，控制器以紧固固定方式固定在支撑杆上。

进一步地，所述的驱动电机的前端盖与减速器的壳体做成一体，缩短轴向距离，并驱动电机与减速器的输入轴采用共轴结构，进一步压缩轴向空间距离，以保证将减速器和驱动电机直接套镶在一起，再将控制器与电机通过连接件集成在一起的轴向空间距离。

进一步地，所述的控制器上安装有各种驱动电机的所有控制系统的控制元件，且全部安装在控制面板上，再将控制面板安装到驱动电机的后端盖的后面，进入电机后端盖只有一组电源线，由控制面板上的控制元件将其它控制线从驱动总成内部引入电机内。

进一步地，所述的驱动电机为无刷电机，或三项异步电机。

本发明的优点在于：

本发明提出了一种高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法。将减速器与电机和控制器通过轴向调整合成在一起，具有以下优点：

1. 将控制器整体集成到电驱动轮一起，可以大大缩减电气控制线路，建设从电源到电动轮的电气控制线路；之前为了有效控制需要多达4对以上的电气线路，采用控制器整体集成到电驱动轮一起后，从电源到电驱动轮知需要一对线路；大大节约了控制线路。

2. 将控制器整体集成到电驱动轮以后，可以在制作电驱动轮时就可以一并将控制器安装进去，并进行相应的调试；改变了以前电驱动轮与控制器分别制作，现场再组装所造成的性能不匹配，安装调试麻烦的不足；可以大大提高电驱动轮的现场安装调试时间，便于提高生产效率。

3. 将控制器整体集成到电驱动轮以后，由于能够在部件时候就可以进行测试，这样可以有效提高控制部分的稳定性，可靠性也更高。

4. 减少线路的同时也就减少了线路的故障，从而提高了电动轮的控制稳定性，减少控制的故障；尤其是对于高空平台的电驱动总成，维修部方便，减少故障就是极大地提高产品的性能。

附图说明

图1高空平台常规的驱动总成结构示意图；

图2为本发明一种高空平台驱动总成的减速器与电机和控制器一体总成外形结构示意图；

图3为本发明一种高空平台驱动总成的减速器与电机和控制器一体总成结构剖面示意图；

图4为本发明一种高空平台驱动总成的电机和控制器连接立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

从附图1可以看出，目前市场上普通高空平台的电驱动总成与控制器都是分开制作的，一般是将控制电驱动总成的控制器101另外制作出来后，再在安装时放置在远离电驱动总成102的控制室内，再通过电气连接线103与电驱动轮总成连接；由于电驱动总成的控制包括启停控制、速度调整控制、制动和监控信号控制等；因此在进行电驱动总成的控制系统电连接时，需要通过多组控制线输到电驱动总成进行控制，一般是根据电驱动总成内的各个电动控制部件，分别了解电气线路进行控制，这样导致控制线路多，连接复杂，容易出现故障。

本发明涉及一种高空平台减速器与电机和控制器一体化驱动总成，如附图2所示，驱动总成包括减速器1、驱动电机2、制动装置3和控制器4，且减速器1、驱动电机2和控制器3通过连接件集成在一起，形成固态连接的一体化的高空平台驱动总成。

其中，所述的驱动电机2采用无刷电机，这样可以节约目前有刷电机的电刷部分的轴向尺寸；并取消驱动电机2的前端盖，将驱动电机的外壳5采取镶嵌方式插入到减速器1与驱动电机2连接一侧的右侧板6内，并将驱动电机2的前端轴承7也安装在减速器一侧的右侧板6内，以减速器1的一侧的侧板作为驱动电机2的前端盖，形成电机外壳5与减速器1侧板的镶嵌结构；这样可以节约减速器与驱动电机结合的轴向尺寸，既省去了电机的电刷部分的轴向尺寸，又省去了驱动电机的前端盖的轴向尺寸。

所述的减速器1采用二级行星齿轮减速器，二级行星齿轮减速器包括左侧板8和右侧6板，左侧板8与轮毂9连接在一起，并随轮毂9一起转动，有效缩短两部分组合的轴向距离；轮毂9通过轴承10安装在右侧板6向内突出的轴承平台11上，形成转动的轮毂；二级行星减速机构23安装在左侧板8、轮毂9和右侧板6组合形成的空腔内，并通过在轮毂9与右侧板6之间密封件12，以及右侧板6与主轴13之间的主轴密封件14密封，形成密闭空间；驱动电机2的前端轴承7安装在右侧板6向内突出的轴承平台11内，形成与驱动电机2的前端盖合成一体，省去驱动电机的前端盖。

所述的形成电机外壳与减速器侧板的镶嵌结构是将减速器右侧板6的外侧面开出一个带有内螺纹的阶梯孔15，阶梯孔15的大小与驱动电机2的外壳5大小相配；在驱动电机2的外壳5上设置带与阶梯孔内螺纹相配的有外螺纹；将驱动电机2插入减速器的右侧板6的阶梯孔15内，通过螺纹连接使得驱动电机的外壳5固定在减速器的右侧板6的阶梯孔15内，并依靠阶梯孔15的内端面16进行轴向定位；驱动电机的外壳5旋入右侧板6的阶梯孔15内后，再通过锁紧定位螺钉17对外壳5进行锁紧定位；通过这样的结构，一则进一步缩短整体结构的轴向尺寸，这样就可以在原有的空中平台位置尺寸的情况下，不改变原整体结构，留出足够的轴向空间给控制器部分安装，实现减速器与电机和控制器一体化集成；另一方面，通过螺纹旋接拧入减速器右侧板的阶梯孔内，再通过紧固件固定，更加增强了驱动电机与减速器的相互连接的稳定性，同时提高了轮毂运转的稳定性。

为了进一步简化，本发明还提出了将驱动电机2的主轴13与减速器1的输入轴19采用共轴结构，并将驱动电机2的前端轴承7安装在右侧板6向内突出的轴承平台11内，进一步压缩轴向空间距离，以保证将减速器1和驱动电机2直接套镶在一起，从而为驱动电机2的后端腾出足够的轴向空间，在再将控制器4与驱动电机2通过连接件18集成在一起的驱动电机2的后端部。

所述的控制器4包括控制驱动电机2运行和监控的所有控制器件，如电机启动和制动控制器件，电机运行环境温度的监控器件，电机调速控件等，所有有关电驱动轮运行的电器控制元件25，全部集成在一起，组成驱动电机的控制系统；将控制系统组装在一个控制面板21上，再将控制面板21通过连接件18固定安装到驱动电机的后端盖20后面，与后端盖20连接形成固定连接的一体结构；而且进入电机后端盖只有一组电源线，由控制面板上的控制元件将其它控制线从驱动总成内部引入电机内。

所述的通过连接件18固定安装到驱动电机的后端盖20后面是在驱动电机2的后端盖20外的驱动电机的主轴13外套有制动装置3，制动装置3的外圈直径外的驱动电机的后端盖20的部分上设置一个支撑圈24，如附图4所示；支撑圈24通过紧固件固定连接在驱动电机的后端盖20上；支撑圈24上设置有支撑杆26，支撑杆26的高度超过制动装置的厚度，并满足控制器4安装的距离，并保证控制器与制动装置留有足够的散热距离，经过测试散热距离以保证在5mm以上为宜；带有控制元件25的控制器面板21通过紧固件27安装在支撑杆26上，形成减速器1和驱动电机2与控制器4固定连接在一起的一体化驱动总成结构；在制动器3和控制器4外罩有一个外罩22，外罩22将制动器3和控制器4封闭在电机后的封闭空腔内。

实施例二

实施例而的原理与实施例一是一样的，只是轴向尺寸缩短的方式有所不同；具体结构为一种高空平台减速器与电机和控制器一体化驱动总成，驱动总成包括减速器、驱动电机和控制器，且减速器、驱动电机和控制器通过连接件集成在一起，形成固态连接的一体化的高空平台驱动总成。

只是所述的驱动电机为三相异步电机，与减速器通过连接件连接在一起，控制器与驱动电机也通过连接件连接在一起，形成减速器和驱动电机与控制器固定连接在一起的一体化驱动总成结构。

所述的驱动电机的前端盖与减速器的壳体做成一体，缩短轴向距离，并驱动电机与减速器的输入轴采用共轴结构，进一步压缩轴向空间距离，以保证将减速器和驱动电机直接套镶在一起，再将控制器与电机通过连接件集成在一起的轴向空间距离。

所述的驱动电机的控制系统设置在驱动电阻的后端盖的后面，并通过连接件连接在驱动电机的后端盖上，与后端连接形成固定连接的一体结构；所述的控制器上安装有各种驱动电机的所有控制系统的控制元件，且全部安装在控制面板上，再将控制面板安装到驱动电机的后端盖的后面，进入电机后端盖只有一组电源线，由控制面板上的控制元件将其它控制线从驱动总成内部引入电机内。

通过上述实施例，可以看出本发明还涉及一种高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法，将高空平台电驱动轮的减速器与电机和控制器通过轴向结构尺寸调整，使得减速器和驱动电机连接的轴向结构尺寸缩短，再将控制器与减速器和驱动电机直接集成在一起，形成固态连接的控制器与减速器和驱动电机一体化的驱动总成。

进一步地，所述的使得减速器和驱动电机连接的轴向结构尺寸缩短是将减速器和驱动电机直接套镶在一起；将驱动电机的外壳插入到减速器壳体内，形成镶嵌结构，并通过紧固件相互紧固连接在一起，再将控制器与驱动电机也通过连接件连接在一起。

进一步地，所述的形成镶嵌结构是将减速器的壳体与驱动电机相接的部分出挖出一个凹槽，将驱动电机的外壳插入凹槽内，使得驱动电机的前端盖与减速器的壳体做成一体；同时所述的驱动电机采用无刷电机，或三项异步电机，充分缩短驱动电机与减速器的轴向距离。

进一步地，所述的驱动电机与减速器的输入轴采用共轴结构，进一步压缩轴向空间距离，以保证将减速器和驱动电机直接套镶在一起，再将控制器与电机通过连接件集成在一起的轴向空间距离。

进一步地，所述的将控制器与驱动电机也通过连接件连接在一起是将驱动电机的控制系统设置在驱动电阻的后端盖的后面，并通过连接件连接在驱动电机的后端盖上，与后端连接形成固定连接的一体结构。

进一步地，所述的将控制器与减速器和驱动电机直接集成在一起是将控制器与电机通过连接件集成在一起；将驱动电机的整个控制部分通过连接件与驱动电机固定连接在一起；形成减速器和驱动电机与控制器固定连接在一起的一体化驱动总成结构。

上述所列实施例，只是结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，而且本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的优点在于：

本发明提出了一种高空平台减速器与电机和控制器一体总成方法。将减速器与电机和控制器通过轴向调整合成在一起，具有以下优点：

1. 将控制器整体集成到电驱动轮一起，可以大大缩减电气控制线路，建设从电源到电动轮的电气控制线路；之前为了有效控制需要多达4对以上的电气线路，采用控制器整体集成到电驱动轮一起后，从电源到电驱动轮知需要一对线路；大大节约了控制线路。

2. 将控制器整体集成到电驱动轮以后，可以在制作电驱动轮时就可以一并将控制器安装进去，并进行相应的调试；改变了以前电驱动轮与控制器分别制作，现场再组装所造成的性能不匹配，安装调试麻烦的不足；可以大大提高电驱动轮的现场安装调试时间，便于提高生产效率。

3. 将控制器整体集成到电驱动轮以后，由于能够在部件时候就可以进行测试，这样可以有效提高控制部分的稳定性，可靠性也更高。

减少线路的同时也就减少了线路的故障，从而提高了电动轮的控制稳定性，减少控制的故障；尤其是对于高空平台的电驱动总成，维修部方便，减少故障就是极大地提高产品的性能。

本发明能够在不影响现有空中单轨旅游车电驱动总成的整体结构的基础上，在现有位置上将减速器和驱动电机与控制器固定连接在一起，形成一体化驱动总成，极大的减少了电驱动轮的故障发生，而且操控性能有很大的提升。