随着全球汽车保有量的增加，特别是以汽油和柴油为燃料的内燃机汽车，日趋加重了能源损耗和环境污染，而燃气汽车和生物燃料汽车仅易于在局部资源丰富的地区推广，因此，混合动力汽车虽然尚存在着技术上的问题，但由于其车辆改动较小，具有在城市工况油耗明显改善等优势，使得其应用越来越广。

混动架构是在传统的发动机和变速器之间增加一个电机及离合器构成的混合动力系统。其具有节油率高、模块化设计、集成方便、开发成本低、纯电行驶里程高等诸多优点，是目前各大整车厂和动力总成配套厂用以应对国家越来越严格的油耗法规的一种储备技术手段，但同时也伴随着轴向尺寸增加，布置困难等问题。

2 转子毂的组成与设计要素

图1 转子毂总成示意图

2.1 转子毂的组成

转子毂属于机械耦合件，用于转子的安装以及与耦合机构其他部件连接，耦合机构的特殊性决定了转子毂的重要性。与转子毂连接的部件较多，主要有转子、轴承、K0离合器、旋变器转子及挡圈等。转子毂总成由转子毂和支撑轴两部分组成，两者通过全周电子束焊接在一起形成转子毂总成。

图2-1 支撑轴示意图

图2-2 转子毂示意图

图2

2.2 转子毂的设计要素

转子毂按功能分，可分为旋变转子支架，转子安装面和齿形花键三个部分。

图3 转子毂剖面示意图

2.2.1旋变转子支架设计要素

旋变器转子需安装于转子毂上，旋变转子支架处设计需重点考虑以下几点：

（1）保证旋变器转子顺利安装于旋变转子支架上，旋变器转子内径＞旋变转子支架外径。

（2）旋变器转子挡圈过盈装配于旋变转子支架上，应算好过盈量，内径Φ90mm的旋变器转子挡圈过盈量一般选取为0.01-0.02mm。

（3）保证旋变挡圈厚度+旋变器转子厚度＜旋变转子支架高度。

（4）为保证旋变器转子与旋变器定子对正，需进行尺寸链校核。

（5）同心度，圆柱度，粗糙度等相关参数选取需满足精度要求。

2.2.2转子支架设计要素

转子安装于转子毂上，转子安装面设计需考虑以下几点：

（1）若转子过盈安装于转子毂上需合理设计过盈量，若电机转子内径Φ180mm左右，建议单边过盈量为0.05-0.11 mm；若转子采用定位键定位方式，需保证转子内径＞转子安装面外径。

（2）若转子安装后无需安装挡圈需保证转子安装面长度＞转子厚度2mm以上，防止转子飞脱；若转子安装后需加装挡圈，则保证转子安装面长度＞转子厚度+挡圈厚度即可。

（3）为保证转子与定子对正，需进行尺寸链校核，确定挡边位置。

（4）同心度，圆柱度，粗糙度等相关参数选取需满足精度要求。

2.2.3齿形参数

K0离合器需与转子毂进行配合，索八采用花键配合，宝马则通过铆接。若采用花键配合，齿形参数设计需考虑一下几点：

（1）确定花键配合形式，梯形齿，矩形齿或其他形状齿形。

（2）齿形参数详细设计，包括大小径，跨棒距等。

（3）校核，应包含面压校核，疲劳校核等。

2.3 支撑轴设计要素

支撑轴主要用于安装各类轴承，内部有油孔，用于轴承润滑。

2.3.1滚针轴承安装座设计要素

滚针轴承安装座共两个，用于安装滚针轴承，设计需考虑以下几点：

（1）滚针轴承过盈安装于支撑轴滚针轴承安装座上，需合理设计过盈量。

（2）需保证安装座深度＞轴承深度。

（3）同心度，圆柱度，粗糙度等相关参数选取需满足精度要求。

2.3.2双排角接触球轴承安装座

用于安装球轴承，设计需考虑以下几点：

（1）球轴承过盈安装于支撑轴球轴承安装座上，需合理设计过盈量，要求安装时压装工装要有限位结构，防止轴承被压溃。

（2）为调节轴承止推力，需保证球轴承安装座长度＜轴承宽度，通过锁紧螺母及垫片进行调节。

（3）同心度，圆柱度，粗糙度等相关参数选取需满足精度要求。

3 转子毂布置及安装要求

转子毂位于整个耦合机构的中心，起到支持转子、旋变器及保证电机定转子、旋变器定转子中心对称的重要零件，设计完成后需要进行详细的尺寸链校核，以保证整个耦合机构可正常运行。

3.1 转子毂空间尺寸校核

装配后转子毂与P2主壳体支撑轴最小间隙1.7mm，与P2主壳体旋变器安装座最小间隙2.4mm，与KO离合器径向最小间隙4.3mm，斜向间隙5.2mm，保证均不发生干涉。

图4 转子毂空间校核图

3.2 定转子中心对称校核

通过极限法计算定转子的轴向位置偏差最大为1.78mm，符合要求，设计合理，通过概率法计算定转子的轴向位置偏差最大为1.52mm，符合该电机的安装要求。

图5 定转子中心对称校核图

3.3 旋变器定转子中心对称校核

按照极值法，旋变器转子与旋变器定子中线偏差0.63 mm，按照概率法旋变器转子与旋变器定子中线偏差0.375 mm，满足该款旋变器总成的安装要求。

图6 旋变器定转子中心对称校核图

4 动力性及经济性试验

对搭载该款转子毂的P2混动演示样机，在动力总成台架进行动力性和经济性摸底测试。

表1 油耗测试结果统计表（以1662kg为例）

在冷机情况下，对每个车重AUTO模式下NEDC循环进行数据截取，可以看出每组数据试验前后电量平衡（以1662kg为例）。

图7 车重1662kgAUTO模式NEDC循环测试

表2 动力性测试结果统计表（以1662kg为例）

5 结论

总结转子毂总成零件的设计要素如下：

（1）保证电机定转子中心对称，偏移量满足电机厂家要求，定转子对称度越高，电机效率越高，输出更稳定。设计时主要考虑在定子位置确定后，调节转子毂挡边位置来决定转子位置，也要结合K0离合器位置，旋变器位置等因素，最大程度保证电机定转子中心对称。

（2）保证旋变器定转子中心对称，偏移量满足旋变厂家要求。旋变器定转子对称度高，传输信号清晰、准确，易于MCU对电机状态进行判断。设计时主要考虑在旋变器定子确定位置后，调节转子毂旋变器转子支架位置来决定旋变器转子位置，也需要结合电机转子位置，防止对旋变器信号传输产生干扰。