一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，包括電機(jī)軸，所述電機(jī)軸由左至右依次套設(shè)有內(nèi)側(cè)端蓋、定子支架和右側(cè)帶固定螺栓的外側(cè)端蓋，所述定子支架左右兩側(cè)面均設(shè)置有圓環(huán)形的PCB繞組盤，所述內(nèi)側(cè)端蓋的內(nèi)表面和外側(cè)端蓋的內(nèi)表面均設(shè)置有與PCB繞組盤相對(duì)的圓環(huán)形軸向永磁體，所述PCB繞組盤和軸向永磁體均與定子支架同軸線，所述定子支架的外圓周面套設(shè)有定子鐵芯，所述定子鐵芯的繞線槽內(nèi)設(shè)置有繞線式繞組，所述內(nèi)側(cè)端蓋和外側(cè)端蓋之間的外圓周套設(shè)有轉(zhuǎn)子套，所述轉(zhuǎn)子套內(nèi)表面設(shè)置有與所述定子鐵芯相對(duì)應(yīng)的徑向永磁體。本發(fā)明轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大、體積小、效率高、易于控制。
【專利說明】
一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)，更具體的說，是涉及一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)汽車是人類社會(huì)新時(shí)代中具備清潔環(huán)保、能量可高效利用、能源可再生和可持續(xù)的交通工具。電動(dòng)汽車作為一種道路交通工具，主要依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供動(dòng)力，高性能的驅(qū)動(dòng)電機(jī)是現(xiàn)階段電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]電動(dòng)汽車用輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、控制靈活、便于一體化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，成為電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0004]由于輪轂電機(jī)直接安裝于汽車車輪內(nèi)部，輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)和尺寸受到車輪內(nèi)部空間及汽車懸架結(jié)構(gòu)的限制。輪轂電機(jī)脫離汽車車架而位于車輪內(nèi)，勢(shì)必會(huì)增加汽車的簧下質(zhì)量，降低車輪的垂直振動(dòng)頻率，影響汽車的乘坐舒適性、行駛平順性和操控穩(wěn)定性。同時(shí)，輪轂電機(jī)需要滿足電動(dòng)汽車低速啟動(dòng)和爬坡時(shí)的大轉(zhuǎn)矩需求以及高速行駛和超車時(shí)的高功率需求。綜合分析，電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用輪轂電機(jī)應(yīng)具備較高的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。
[0005]針對(duì)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的輪轂電機(jī)，為了提升電機(jī)的力能指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外專家在進(jìn)行輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，通常采用以下措施:電機(jī)采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，有效利用車輪內(nèi)空間；采用分?jǐn)?shù)槽繞組結(jié)構(gòu)，提高繞組的分布系數(shù)，減小齒諧波磁場(chǎng)，減小電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)可有效減小電機(jī)的軸向長(zhǎng)度;采用高性能的永磁體材料;采用導(dǎo)磁率高且損耗低的定轉(zhuǎn)子鐵芯材料，降低電機(jī)損耗，提高電機(jī)的效率。但是，由于結(jié)構(gòu)的限制，電機(jī)性能及轉(zhuǎn)矩密度和功率密度的提升非常有限。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?00510047678.6的文獻(xiàn)中公開了一種基于Halbach陣列的交流盤式無鐵芯永磁同步電機(jī)，電機(jī)為單定子雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，定子采用無鐵芯結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子磁鋼采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)。無鐵芯永磁電機(jī)軸向尺寸短、重量輕、噪聲低、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、電機(jī)運(yùn)行效率高，適合于大轉(zhuǎn)矩矩直接驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合。但是由于定子采用無鐵芯結(jié)構(gòu)導(dǎo)致定子繞組電感值很小，使得基于電壓型的控制器通入繞組內(nèi)的電流不能連續(xù)，導(dǎo)致電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，從而限制了無鐵芯永磁電機(jī)在驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，轉(zhuǎn)矩密度和功率密度大、體積小、效率高、易于控制。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0009]本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，包括電機(jī)軸，所述電機(jī)軸由左至右依次套設(shè)有內(nèi)側(cè)端蓋、定子支架和右側(cè)帶固定螺栓的外側(cè)端蓋，所述內(nèi)側(cè)端蓋通過內(nèi)側(cè)軸承套設(shè)于電機(jī)軸的左側(cè)曲軸上，所述外側(cè)端蓋通過外側(cè)軸承套設(shè)于電機(jī)軸的右側(cè)曲軸上，所述定子支架左右兩偵_均設(shè)置有圓環(huán)形的PCB繞組盤，所述內(nèi)偵U端蓋的內(nèi)表面和外側(cè)端蓋的內(nèi)表面均設(shè)置有與PCB繞組盤相對(duì)的圓環(huán)形軸向永磁體，所述PCB繞組盤和軸向永磁體均與定子支架同軸線，所述定子支架的外圓周面套設(shè)有定子鐵芯，所述定子鐵芯的繞線槽內(nèi)設(shè)置有繞線式繞組，所述內(nèi)側(cè)端蓋和外側(cè)端蓋之間的外圓周套設(shè)有轉(zhuǎn)子套，所述轉(zhuǎn)子套內(nèi)表面設(shè)置有與所述定子鐵芯相對(duì)應(yīng)的徑向永磁體。
[0010]所述電機(jī)軸套設(shè)有位置檢測(cè)裝置，且所述位置檢測(cè)裝置設(shè)置于定子支架和外側(cè)端蓋之間。
[0011]所述軸向永磁體呈30° Halbach陣列分布。
[0012]所述定子鐵芯的繞線槽數(shù)和所述PCB繞組盤的等效槽數(shù)相等。
[0013]所述軸向永磁體的極數(shù)和徑向永磁體的極數(shù)相等。
[0014]所述定子鐵芯的繞線槽數(shù)和所述徑向永磁體的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比，所述PCB繞組盤的等效槽數(shù)和所述軸向永磁體的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比。
[0015]所述繞線式繞組和PCB繞組盤之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。
[0016]所述電機(jī)軸左側(cè)內(nèi)部設(shè)有出線孔。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0018](I)本發(fā)明中，定子支架左右兩側(cè)面均設(shè)置有PCB繞組盤，內(nèi)側(cè)端蓋的內(nèi)表面和外側(cè)端蓋的內(nèi)表面均設(shè)置有與PCB繞組盤相對(duì)的圓環(huán)形軸向永磁體，PCB繞組盤和軸向永磁體共同形成軸向磁通永磁電機(jī)單元，為電機(jī)提供軸向磁通，無鐵芯，不存在定子的磁滯損耗和渦流損耗，電機(jī)整體的損耗少，有利于提升電機(jī)整體的運(yùn)行效率；
[0019](2)本發(fā)明中，定子支架外圓周面套設(shè)有定子鐵芯，繞線槽內(nèi)設(shè)置有繞線式繞組，內(nèi)側(cè)端蓋和外側(cè)端蓋之間的外圓周套設(shè)有轉(zhuǎn)子套，轉(zhuǎn)子套內(nèi)表面設(shè)置有與定子鐵芯相對(duì)應(yīng)的徑向永磁體，定子鐵芯、繞線式繞組、轉(zhuǎn)子套和徑向永磁體共同形成徑向磁通永磁電機(jī)單元，與軸向磁通永磁電機(jī)單元共同出力，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩；
[0020](3)本發(fā)明中，繞線式繞組和PCB繞組盤之間串聯(lián)連接，解決了無鐵芯永磁電機(jī)定子繞組電感小難于控制的問題；
[0021](4)本發(fā)明中，徑向磁通永磁電機(jī)單元，定子鐵芯的繞線槽數(shù)和徑向永磁體的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比，同時(shí)軸向磁通永磁電機(jī)單元不存在齒槽結(jié)構(gòu)，電機(jī)整體的齒槽轉(zhuǎn)矩小，有利于改善電機(jī)的振動(dòng)噪聲；
[0022](5)本發(fā)明中，電機(jī)軸套設(shè)有位置檢測(cè)裝置，能夠檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速和位置信號(hào)；
[0023](6)本發(fā)明充分利用車輪內(nèi)部空間，在有限的空間內(nèi)產(chǎn)生高于普通永磁電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功率，有效提升永磁電機(jī)的轉(zhuǎn)矩密度和功率密度。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的剖面圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的電機(jī)軸示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明的內(nèi)側(cè)端蓋示意圖；
[0027]圖4為本發(fā)明的外側(cè)端蓋示意圖；
[0028]圖5為本發(fā)明的定子支架示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明的PCB繞組盤示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明的軸向永磁體示意圖；
[0031 ]圖8為本發(fā)明的定子鐵芯示意圖；
[0032]圖9為本發(fā)明的徑向永磁體示意圖。
[0033]附圖標(biāo)記:I轉(zhuǎn)子套;2繞線式繞組;3定子鐵芯;4PCB繞組盤;5軸向永磁體;6內(nèi)側(cè)軸承;7出線孔;8電機(jī)軸;9內(nèi)側(cè)端蓋;10定子支架；11外偵_承；12固定螺栓;13位置檢測(cè)裝置；14夕卜側(cè)端蓋;15徑向永磁體。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0035]如圖1至圖9所示，本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，包括電機(jī)軸8，所述電機(jī)軸8左側(cè)內(nèi)部設(shè)有出線孔7，三相電源線及信號(hào)線均由所述出線孔7引出。所述電機(jī)軸8由左至右依次套設(shè)有內(nèi)側(cè)端蓋9、定子支架1和右側(cè)帶固定螺栓12的外側(cè)端蓋
14。所述內(nèi)側(cè)端蓋9設(shè)置為圓環(huán)形，且通過內(nèi)側(cè)軸承6套設(shè)于電機(jī)軸8的左側(cè)曲軸上。所述外側(cè)端蓋14設(shè)置為圓形，且通過外側(cè)軸承11套設(shè)于電機(jī)軸8的右側(cè)曲軸上，本發(fā)明通過固定螺栓12與汽車車輪的輪輞固定連接。
[0036]所述定子支架10設(shè)置為圓環(huán)形，所述定子支架10左右兩側(cè)面均固定設(shè)置有圓環(huán)形狀的PCB繞組盤4，所述PCB繞組盤4的等效槽數(shù)可設(shè)置為27個(gè)，但不局限于此，所述定子支架10和PCB繞組盤4上分別設(shè)置安裝孔，并通過螺栓固定連接。所述內(nèi)側(cè)端蓋9的內(nèi)表面和外側(cè)端蓋14的內(nèi)表面均設(shè)置有圓環(huán)形狀的軸向永磁體5，所述軸向永磁體5的位置與所述PCB繞組盤4相對(duì)應(yīng)，用于產(chǎn)生軸向磁通，所述軸向永磁體5均可粘貼設(shè)置于內(nèi)側(cè)端蓋9的內(nèi)表面和外側(cè)端蓋14的內(nèi)表面，所述軸向永磁體5由呈30° Halbach陣列分布的充磁的釹鐵硼永磁體構(gòu)成，可設(shè)置為24極，但不局限于此。所述PCB繞組盤4和軸向永磁體2均與定子支架10同軸線。
[0037]所述定子支架10的外圓周面套設(shè)有定子鐵芯3，所述定子支架10和定子鐵芯3上分別設(shè)置安裝孔，并通過螺栓固定連接。所述定子鐵芯3由硅鋼片疊置而成，可均布27個(gè)繞線槽，但不局限于此。所述定子鐵芯3的繞線槽內(nèi)設(shè)置有繞線式繞組2，所述繞線式繞組2是集中式繞組。所述內(nèi)側(cè)端蓋9和外側(cè)端蓋14之間的外圓周套設(shè)有轉(zhuǎn)子套I，所述轉(zhuǎn)子套I左右兩端可分別通過螺栓與內(nèi)側(cè)端蓋9和外側(cè)端蓋14固定連接，所述轉(zhuǎn)子套I內(nèi)表面粘貼設(shè)置有與所述定子鐵芯3相對(duì)應(yīng)的徑向永磁體15，用于產(chǎn)生徑向磁通，所述徑向永磁體15設(shè)置為圓環(huán)形，由充磁的釹鐵硼永磁體構(gòu)成，可設(shè)置為24極，但不局限與此。所述徑向永磁體15、轉(zhuǎn)子套
1、內(nèi)側(cè)端蓋9、外側(cè)端蓋14和軸向永磁體5相對(duì)于電機(jī)軸8同步旋轉(zhuǎn)。所述電機(jī)軸8套設(shè)有位置檢測(cè)裝置13，且所述位置檢測(cè)裝置13設(shè)置于定子支架10和外側(cè)端蓋14之間，所述位置檢測(cè)裝置13由磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器構(gòu)成，用于檢測(cè)電機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速和位置信號(hào)。
[0038]所述定子鐵芯3的繞線槽數(shù)和所述PCB繞組盤4的等效槽數(shù)相等。所述軸向永磁體5的極數(shù)和徑向永磁體15的極數(shù)相等。為減小電機(jī)的齒槽轉(zhuǎn)矩，在保證電機(jī)加工工藝的前提下，可以采用任意極槽組合的分?jǐn)?shù)槽繞組配比。所述定子鐵芯3的繞線槽數(shù)和所述徑向永磁體15的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比，所述PCB繞組盤4的等效槽數(shù)和所述軸向永磁體5的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比。
[0039]所述定子鐵芯3、繞線式繞組2、轉(zhuǎn)子套I和徑向永磁體15共同形成徑向磁通永磁電機(jī)單元，所述PCB繞組盤4和軸向永磁體5共同形成軸向磁通永磁電機(jī)單元，所述繞線式繞組2和PCB繞組盤4之間串聯(lián)或并聯(lián)連接，所述徑向磁通永磁電機(jī)單元和軸向磁通永磁電機(jī)單元共同出力，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的外側(cè)端蓋14通過固定螺栓12與汽車車輪的輪輞固定連接，電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)與汽車車輪同軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)明中，所述軸向磁通永磁電機(jī)單元采用的是雙轉(zhuǎn)子雙定子的形式，根據(jù)需要，其形式也可選擇為單定子雙轉(zhuǎn)子的形式。
[0040]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的功能及工作過程進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體功能和工作過程，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，包括電機(jī)軸，所述電機(jī)軸由左至右依次套設(shè)有內(nèi)側(cè)端蓋、定子支架和右側(cè)帶固定螺栓的外側(cè)端蓋，所述內(nèi)側(cè)端蓋通過內(nèi)側(cè)軸承套設(shè)于電機(jī)軸的左側(cè)曲軸上，所述外側(cè)端蓋通過外側(cè)軸承套設(shè)于電機(jī)軸的右側(cè)曲軸上，其特征在于，所述定子支架左右兩側(cè)面均設(shè)置有圓環(huán)形的PCB繞組盤，所述內(nèi)側(cè)端蓋的內(nèi)表面和外側(cè)端蓋的內(nèi)表面均設(shè)置有與PCB繞組盤相對(duì)的圓環(huán)形軸向永磁體，所述PCB繞組盤和軸向永磁體均與定子支架同軸線，所述定子支架的外圓周面套設(shè)有定子鐵芯，所述定子鐵芯的繞線槽內(nèi)設(shè)置有繞線式繞組，所述內(nèi)側(cè)端蓋和外側(cè)端蓋之間的外圓周套設(shè)有轉(zhuǎn)子套，所述轉(zhuǎn)子套內(nèi)表面設(shè)置有與所述定子鐵芯相對(duì)應(yīng)的徑向永磁體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)軸套設(shè)有位置檢測(cè)裝置，且所述位置檢測(cè)裝置設(shè)置于定子支架和外側(cè)端蓋之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述軸向永磁體呈30° Halbach陣列分布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯的繞線槽數(shù)和所述PCB繞組盤的等效槽數(shù)相等。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述軸向永磁體的極數(shù)和徑向永磁體的極數(shù)相等。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述定子鐵芯的繞線槽數(shù)和所述徑向永磁體的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比，所述PCB繞組盤的等效槽數(shù)和所述軸向永磁體的極數(shù)呈分?jǐn)?shù)槽繞組配比。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述繞線式繞組和PCB繞組盤之間串聯(lián)或并聯(lián)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)用混合磁通永磁輪轂電機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)軸左側(cè)內(nèi)部設(shè)有出線孔。
【文檔編號(hào)】H02K1/16GK105958679SQ201610368215
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】高鵬, 王曉遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)