一種輪轂式軸向勵磁永磁電機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，由軸承、軸、輪轂、定子鐵心、永磁體、電樞繞組、定子極、轉(zhuǎn)子極和輪轂蓋組成。輪轂和輪轂蓋可繞軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動車輪旋轉(zhuǎn)。呈圓盤式的定子鐵心固定在軸的中間，定子鐵心與輪轂蓋相對的端面依次固定有永磁體和定子極。每個定子極上繞有電樞繞組。輪轂蓋朝向定子極的內(nèi)壁固定有沿軸向凸出的轉(zhuǎn)子極。本發(fā)明的技術(shù)永磁體和電樞繞組皆位于定子上，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠；定轉(zhuǎn)子之間接觸面大，因此可導通的最大磁通量大，電機功率高；實現(xiàn)了驅(qū)動電機和輪轂的一體化設(shè)計，省掉了減速器，傳動效率高。
【專利說明】
_種輪穀式軸向勵磁永磁電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，屬于汽車電器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]輪轂電機是未來的電動汽車最核心部件之一，其最大的特點就是將驅(qū)動、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，省略了離合器、變速器、傳動軸、差速器、分動器等傳動部件。隨著消費者對新能源汽車的日益關(guān)注，輪轂電機技術(shù)也將走入人們的視野，并導致輪轂電機的需求爆發(fā)增長。
[0003]新能源車型無論是純電動還是燃料電池電動車，或是增程電動車，都可以用輪轂電機作為主要驅(qū)動力，即便是混合動力車型，也可以用輪轂電機作為起步或者急加速時助力。因此，輪轂電機驅(qū)動技術(shù)將是未來新能源車最具前景的底盤技術(shù)。
[0004]國外輪轂電機驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面:一是以輪胎生產(chǎn)商或汽車零部件生產(chǎn)商為代表的研發(fā)團隊開發(fā)的集成化電動系統(tǒng);二是整車生產(chǎn)商與輪轂電機驅(qū)動系統(tǒng)生產(chǎn)商聯(lián)合開發(fā)的電動汽車。而在我國國內(nèi)對于輪轂電機的研究多集中于高校，產(chǎn)品均為電動汽車，與此同時，自主品牌汽車廠商也紛紛推出了自己的輪轂電機技術(shù)產(chǎn)品
在相近的專利中，有東南大學獲得授權(quán)的專利:一種雙定子盤式混合勵磁電機，專利號:201310301385.0，提出了一種包括12個U形定子鐵心的盤式混合勵磁電機，該U形定子鐵心和永磁體(4)交替放置構(gòu)成定子圓盤，永磁體沿圓周方向交替充磁。
[0005]授權(quán)號為201010190582.6的發(fā)明專利申請:電動自行車輪轂，提出了一種用外定子內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電動輪轂，該電動輪轂的定子固定在輪轂外殼內(nèi)壁上并可隨輪轂外殼一同旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子與行星輪減速機構(gòu)相連。
[0006]專利號為201110182371.2的授權(quán)發(fā)明專利:一種電動輪轂，提出了一種包括同軸線設(shè)置的電機和組合結(jié)構(gòu)的輪轂、主要用于支撐電機和輪轂的同軸線設(shè)置且相互固定的第一半軸和第二半軸、用于將電機動力傳遞給輪轂的齒輪傳動系統(tǒng)的電動輪轂。該齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)有兩擋位電控換擋裝置，結(jié)構(gòu)較為復雜。
[0007]目前
【申請人】尚未檢索到有關(guān)使用具有盤式結(jié)構(gòu)的徑向永磁勵磁的輪轂式電機的報道。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)實現(xiàn)了永磁體和電樞繞組皆位于定子上的輪轂式電機設(shè)計，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠;盤式電機可有效利用輪轂直徑大、軸向長度短的特點，提高輪轂電機的功率;且定轉(zhuǎn)子之間接觸面大，因此電機比功率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，實現(xiàn)可靠地高功率密度的驅(qū)動，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，其特征在于:
由軸承(I)、軸(2)、輪轂(3)、定子鐵心(4)、永磁體(6)、電樞繞組(7)、定子極(8)、轉(zhuǎn)子極(9)和輪轂蓋(10)組成；
呈圓盤式的定子鐵心(4)固定在軸(2)的中間，兩個軸承(I)的內(nèi)圈分別固定在軸(2)的兩端，兩個軸承(I)的外圈分別固定在輪轂(3)和輪轂蓋(10)的中心孔內(nèi)，在軸承(I)的作用下，輪轂(3)和輪轂蓋(1)可繞軸(2)旋轉(zhuǎn)，從而帶動車輪旋轉(zhuǎn)；
定子鐵心(4)與輪轂蓋(1)相對的端面依次固定有永磁體(6)和定子極(8)，永磁體(6)和定子極(8)的端面形狀相同且皆呈扇環(huán)形，永磁體(6)沿軸向充磁；
沿圓周方向上每三個永磁體(6)的充磁方向相同，相鄰三個永磁體(6)的充磁方向相反；
定子極(8)沿軸向凸出，每個定子極(8)上繞有電樞繞組(7);電樞繞組(7)的引線從軸
(2)的中心孔穿出；
相同方向充磁的永磁體(6)對應(yīng)的電樞繞組(7)繞向相同，電樞繞組(7)可根據(jù)相位不同分為三相；
輪轂蓋(10)朝向定子極(8)的內(nèi)壁固定有沿軸向凸出的轉(zhuǎn)子極(9)，轉(zhuǎn)子極(9)的端面也呈扇環(huán)形；
定子鐵心(4)、定子極(8)、轉(zhuǎn)子極(9)和輪轂蓋(10)由導磁材料制成。
[0010]如上所述的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，其特征在于:定子極(8)的極數(shù)為6N，轉(zhuǎn)子極的極數(shù)為4N或8N。
[0011 ]如上所述的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，其特征在于:相鄰的相同充磁方向的三個永磁體(6)之間的間隙為零，即可用整體式永磁體(6)取代相鄰的相同充磁方向的三個永磁體(6)。
[0012]本發(fā)明的有益效果如下:
⑴有效的實現(xiàn)了輪轂和驅(qū)動電機的集成，減小了驅(qū)動系統(tǒng)的體積和重量；
⑵轉(zhuǎn)子無永磁體和勵磁繞組，減小了永磁體受沖擊退磁的可能性。
[0013]⑶電樞繞組與勵磁繞組都采用集中繞組，端部較短，銅耗較小。。
[0014]⑷盤式電機的軸向尺寸較小，很適合應(yīng)用作嚴格要求薄型安裝的輪轂驅(qū)動電機。
[0015](5)永磁體軸向勵磁，輸出的磁通量大，電機功率密度高。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機的縱剖圖。其中:1、軸承，2、軸，3、輪轂，4、定子鐵心，5、引線，6、永磁體，7、電樞繞組，8、定子極，9、轉(zhuǎn)子極，10、輪轂蓋。
[0017]圖2是本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機定子繞組側(cè)視圖，其中:2、軸，4、定子鐵心，7、電樞繞組，8、定子極。
[0018]圖3為本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機永磁體側(cè)視圖，其中:2、軸，4、定子鐵心，6、永磁體。
[0019]圖4為本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機轉(zhuǎn)子極側(cè)視圖，其中:2、軸，9、轉(zhuǎn)子極，10、輪轂蓋。
[°02°]圖5為本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機三個相鄰相同方向充磁的永磁體合為一個永磁體的示例圖。其中，2、軸，4、定子鐵心，6、永磁體。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進一步詳細說明。
[0022]圖1是本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機的縱剖圖。
[0023]由軸承(I)、軸(2)、輪轂(3)、定子鐵心(4)、永磁體(6)、電樞繞組(7)、定子極(8)、轉(zhuǎn)子極(9)和輪轂蓋(10)組成；
呈圓盤式的定子鐵心(4)固定在軸(2)的中間，兩個軸承(I)的內(nèi)圈分別固定在軸(2)的兩端，兩個軸承(I)的外圈分別固定在輪轂(3)和輪轂蓋(10)的中心孔內(nèi)，在軸承(I)的作用下，輪轂(3)和輪轂蓋(1)可繞軸(2)旋轉(zhuǎn)，從而帶動車輪旋轉(zhuǎn)；
定子鐵心(4)與輪轂蓋(1)相對的端面依次固定有永磁體(6)和定子極(8)，永磁體(6)和定子極(8)的端面形狀相同且皆呈扇形，永磁體(6)沿軸向充磁；
定子極(8)沿軸向凸出。電樞繞組(7)的引線從軸(2)的中心孔穿出；
輪轂蓋(10)朝向定子極(8)的內(nèi)壁固定有沿軸向凸出的轉(zhuǎn)子極(9)，轉(zhuǎn)子極(9)的端面也呈扇形。
[0024]定子鐵心(4)、定子極(8)、轉(zhuǎn)子極(9)和輪轂蓋(10)由導磁材料制成。
[0025]圖2是本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機定子繞組側(cè)視圖。
[0026]每個定子極(8)上繞有電樞繞組(7)。相同方向充磁的永磁體(6)對應(yīng)的電樞繞組
(7)繞向相同，電樞繞組(7)可根據(jù)相位不同分為三相。
[0027]圖3為本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機永磁體側(cè)視圖。
[0028]如上所述的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機的實施例，其定子極(8)的極數(shù)為6N，N為自然數(shù)。本實施例中，N=2。
[0029]永磁體(6)和定子極(8)的端面形狀相同且皆呈扇形，永磁體(6)沿軸向充磁。
[°03°] 沿圓周方向上每三個永磁體(6)的充磁方向相同，相鄰三個永磁體(6)的充磁方向相反。
[0031 ]圖4為本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機轉(zhuǎn)子極側(cè)視圖。
[0032]—種輪轂式軸向勵磁永磁電機的轉(zhuǎn)子極(9)的端面也呈扇形。
[0033]如上所述的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機的實施例，其定子極(8)的極數(shù)為6N，轉(zhuǎn)子極的極數(shù)為4N。本實施例中，N=2。
[0034]圖5為本發(fā)明一種輪轂式軸向勵磁永磁電機工作原理圖。
[0035]相鄰的相同充磁方向的三個永磁體(6)之間的間隙為零，用整體式永磁體(6)取代相鄰的相同充磁方向的三個永磁體(6)。
[0036]下面對本發(fā)明提出的兩相電勵磁雙凸極電動天窗驅(qū)動電機進行工作原理的說明。
[0037]如果忽略局部飽和，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，定子凸極和轉(zhuǎn)子凸極的重疊面積發(fā)生變化，它的磁阻也會發(fā)生相應(yīng)的變化，從而改變流過各個定子凸極的磁通比例，磁鏈的周期變化，就會在定子側(cè)的電樞繞組中感應(yīng)出空載反電動勢。
[0038]控制器控制三相橋式變換器給反電動勢為正的一相繞組通正向電流，則該繞組可以產(chǎn)生正的轉(zhuǎn)矩;給反電動勢為負的一相繞組通負向電流正向電流，則該繞組也可以產(chǎn)生正的轉(zhuǎn)矩。
【主權(quán)項】
1.一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，其特征在于: 由軸承(I)、軸(2)、輪轂(3)、定子鐵心(4)、永磁體(6)、電樞繞組(7)、定子極(8)、轉(zhuǎn)子極(9)和輪轂蓋(10)組成； 呈圓盤式的定子鐵心(4)固定在軸(2)的中間，兩個軸承(I)的內(nèi)圈分別固定在軸(2)的兩端，兩個軸承(I)的外圈分別固定在輪轂(3)和輪轂蓋(10)的中心孔內(nèi)，在軸承(I)的作用下，輪轂(3)和輪轂蓋(1)可繞軸(2)旋轉(zhuǎn)，從而帶動車輪旋轉(zhuǎn)； 定子鐵心(4)與輪轂蓋(1)相對的端面依次固定有永磁體(6)和定子極(8)，永磁體(6)和定子極(8)的端面形狀相同且皆呈扇環(huán)形，永磁體(6)沿軸向充磁； 沿圓周方向上每三個永磁體(6)的充磁方向相同，相鄰三個永磁體(6)的充磁方向相反； 定子極(8)沿軸向凸出，每個定子極(8)上繞有電樞繞組(7);電樞繞組(7)的引線從軸(2)的中心孔穿出； 相同方向充磁的永磁體(6)對應(yīng)的電樞繞組(7)繞向相同，電樞繞組(7)可根據(jù)相位不同分為三相； 輪轂蓋(10)朝向定子極(8)的內(nèi)壁固定有沿軸向凸出的轉(zhuǎn)子極(9)，轉(zhuǎn)子極(9)的端面也呈扇環(huán)形； 定子鐵心(4)、定子極(8)、轉(zhuǎn)子極(9)和輪轂蓋(10)由導磁材料制成。2.如權(quán)利要求1所述的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，其特征在于:定子極(8)的極數(shù)為6N，轉(zhuǎn)子極的極數(shù)為4N或8N，N為自然數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的一種輪轂式軸向勵磁永磁電機，其特征在于:相鄰的相同充磁方向的三個永磁體(6)之間的間隙為零，即可用整體式永磁體(6)取代相鄰的相同充磁方向的三個永磁體(6)。
【文檔編號】H02K21/04GK105896861SQ201610256110
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】史立偉, 張洪信, 肖東, 張學義, 葛文慶, 馬超
【申請人】山東理工大學