CN105720772B - 一种电动车混合励磁驱动电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动车混合励磁驱动电机，包括螺母、车轴、轮毂、电枢绕组、定子铁心、永磁体、励磁绕组和轴承；轮毂的内侧带有4N个扇环形的轮毂极，定子铁心与轮毂极相对一侧的端面有6N个扇环形凸起的定子极；每个定子极上有一个沿垂直于轴线方向绕制的电枢绕组；每三个定子极的圆周内侧嵌有一个永磁体，且相邻永磁体的充磁方向相反；同一个永磁体对应的三个定子极组成一个组合极，每个励磁绕组都绕一个组合极的根部绕制。本发明的混合励磁驱动电机具有盘式结构，定转子接触面大，功率密度高，而且可以通过改变励磁绕组中电流正负来调节磁场强弱，以适应不同的行驶工况。

Description

一种电动车混合励磁驱动电机
技术领域
本发明涉及一种电动车混合励磁驱动电机，属于电动车技术领域。
背景技术
当今社会环境恶化、能源短缺问题日益突出，全社会对节能和环保的要求正促进着新能源汽车的发展。电动汽车作为新能源汽车的代表逐渐成为发展的主要方向。驱动电机是电动汽车要研究的关键技术之一。
目前电动汽车主要使用永磁无刷电机，其具有结构简单、运行可靠、体积小、损耗少，以及电动机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。但这种电机由于励磁不可调，等功率可调速比低，对实际的使用工况变化范围需要更多的功率储备，使得其经济性较差。因此，如果发明一种混合励磁的驱动电机，通过调节通过其励磁线圈的电流来控制磁场大小，以适应电动车实际的使用工况变化。
永磁无刷电机作为电动车驱动电机所存在的问题已经受到了广泛的关注。在目前的专利中已有解决方案去解决这个问题。例如申请号为201010102414.7的中国发明专利：一种电动车驱动电机，公开了一种提供两个档位的电动车驱动电机，包括原电机轴和末级驱动轴。这种电机可以通过档位的变换使电动车适应不同的工况，从而解决永磁无刷电机的不足。但是这种电动车驱动电机仅仅是通过增加额外的结构来解决问题，并未改变电机本身性能。
在混合励磁电机方面，已有的相关申请主要有申请号为：201210572574.7的发明专利申请：并联磁路混合励磁永磁电机，该申请的并联磁路混合励磁永磁电机由机壳、定子铁心、 定子绕组、永磁体、转轴、转子铁心、励磁绕组组成。该电机通过在永磁电机内部增加电励磁的方式形成的混合励磁永磁电机成功地解决了永磁电机气隙磁场调节困难的问题。尽管如此，该申请的并联磁路混合励磁永磁电机与本发明一种电动车混合励磁驱动电机有很大的不同。
专利号为：201310473688.0的授权发明专利： 汽车用混合励磁发电机，提出了由混合励磁系统、发电系统、转子、前端盖、后端盖组成的混合励磁发电机，其混合励磁系统的数量和发电系统的数量相等并且相互间隔分别通过螺钉固定在后端盖内腔中的同一圆周上，转子为法兰盘结构，结构简单，转动惯量小，励磁磁场由永磁体和电励磁绕组共同提供，通过调节电励磁绕组通电电流的大小和方向。
本发明提出的一种电动车混合励磁驱动电机采用盘式结构，每三个定子极的圆周内侧嵌有一个永磁体，每个励磁绕组都绕一个组合极的根部绕制，通过改变励磁绕组中电流正负来调节磁场强弱，以适应不同的行驶工况。同时本发明的混合励磁驱动电机具有结构简单，定转子接触面大，功率密度高等优点。
目前申请人经国内外检索，尚未检索到本发明所涉及的一种混合励磁电动车驱动电机，本发明的技术定转子皆采用盘式结构、永磁体为矩形、励磁绕组环形轴向结构，并且可以通过调节通过其励磁线圈的电流来控制磁场大小，以适应电动车实际的使用工况变化。
发明内容
为了发明一种混合励磁电动车驱动电机，通过调节通过其励磁线圈的电流来控制磁场大小，实现电动车适应实际的使用工况的功能，本发明采用如下技术方案：
一种电动车混合励磁驱动电机，其特征在于：
由螺母(1)、车轴(2)、轮毂(3)、电枢绕组(5)、定子铁心(7)、永磁体(8)、励磁绕组(9)和轴承(11)组成；
车轴(2)的末端通过螺母(1)固定有轮毂(3)；
轮毂(3)的内侧带有4N个扇环形的轮毂极，N为自然数，所述轮毂极沿车轴(2)的轴向凸起；
呈圆环形的定子铁心(7)固定在车架(10)上且在轴向上位于轮毂(3)和车架(10)之间，定子铁心(7)与轮毂极相对一侧的端面有6N个扇环形凸起的定子极；
每个定子极上有一个沿垂直于轴线方向绕制的电枢绕组(5)；电枢绕组(5)为集中式绕组；
每三个定子极的圆周内侧嵌有一个永磁体(8)，永磁体(8)平行于车轴(2)且相邻永磁体(5)的充磁方向相反；
同一个永磁体(8)对应的三个定子极组成一个组合极，每个励磁绕组(9)都绕一个组合极的根部绕制，相邻的组合极之间有凹槽，励磁绕组(9)平行于车轴(2)并嵌入到所述凹槽中，相邻的励磁绕组(9)绕向相反。
如上所述的一种电动车混合励磁驱动电机，其特征在于：
永磁体(8)和励磁绕组(9)都可以产生径向磁场，给励磁绕组(9)通正向电流，励磁绕组(9)可以产生和永磁体(8)相同方向的磁场，使气隙合成磁场增强，以适应电动车低速大转矩的工况；给励磁绕组(9)通负向电流，励磁绕组(9)可以产生和永磁体(8)相反方向的磁场，使气隙合成磁场减弱，以适应电动车高速弱磁的工况。
本发明的有益效果如下：
(1)提出通过调节通过其励磁线圈的电流来控制磁场大小，实现电动车适应实际的使用工况的功能；
(2)本发明采用混合励磁单盘结构，具有结构简单、可靠性高、损耗小等优点，适应电动车的使用要求；
(3)将矩形永磁体内嵌于定子铁心，而不像传统盘式永磁发电机永磁体内嵌于转子，提高了发电机转子机械强度。
附图说明
图1是本发明一种电动车混合励磁驱动电机纵剖图。其中：1、螺母，2、车轴，3、轮毂，4、轮胎，5、电枢绕组，6、定子固定螺栓，7、定子铁心，8、永磁体，9、励磁绕组，10、车架，11、轴承。
图2是本发明一种电动车混合励磁驱动电机的电枢绕组绕制图，其中：2、车轴5、电枢绕组，7、定子铁心，8、永磁体，13、定子极。
图3为本发明一种电动车混合励磁驱动电机的励磁绕组绕制图。其中：2、车轴，7、定子铁心，8、永磁体，9、励磁绕组，13定子极。
图4为本发明一种电动车混合励磁驱动电机的轮毂侧视图。其中：2、车轴，3、轮毂，12、轮毂极。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
图1是本发明一种电动车混合励磁驱动电机纵剖图。所示的混合励磁驱动电机由螺母(1)、车轴(2)、轮毂(3)、电枢绕组(5)、定子铁心(7)、永磁体(8)、励磁绕组(9)和轴承(11)组成。 车轴(2)的末端通过螺母(1)固定有轮毂(3)；轮毂(3)的内侧有轮毂极，所述轮毂极沿车轴(2)的轴向凸起；定子铁心(7)固定在车架(10)上且在轴向上位于轮毂(3)和车架(10)之间，定子铁心(7)与轮毂极相对一侧的端面有凸起的定子极。
每个定子极上有一个沿垂直于轴线方向绕制的电枢绕组(5)；在定子极的圆周内侧嵌有永磁体(8)，永磁体(8)平行于车轴(2)且相邻永磁体(8)的充磁方向相反；同一个永磁体对应的三个定子极组成一个组合极，每个励磁绕组都绕一个组合极的根部绕制。
永磁体(8)和励磁绕组(9)都可以产生径向磁场，给励磁绕组(9)通正向电流，励磁绕组(9)可以产生和永磁体(8)相同方向的磁场，使气隙合成磁场增强，以适应电动车低速大转矩的工况；给励磁绕组(9)通负向电流，励磁绕组(9)可以产生和永磁体(8)相反方向的磁场，使气隙合成磁场减弱，以适应电动车高速弱磁的工况。
图2是本发明一种电动车混合励磁驱动电机的电枢绕组绕制图。所示的呈圆环形的定子铁心(7)上有6N个扇环形凸起的定子极，每个定子极上有一个沿垂直于轴线方向绕制的电枢绕组(5)，电枢绕组(5)为集中式绕组。每三个定子极的圆周内侧嵌有一个永磁体(8)，永磁体(8)平行于车轴(2)且相邻永磁体(8)的充磁方向相反。同一个永磁体(8)对应的三个定子极组成一个组合极，同一个组合极的电枢绕组绕向相同，相邻组合极的电枢绕组绕向相反。在本实施例中，N=2。
图3为本发明一种电动车混合励磁驱动电机的励磁绕组绕制图。可以看出，呈圆环形的定子铁心(7)上同一个永磁体(8)对应的三个定子极组成一个组合极，每个励磁绕组(9)都绕一个组合极的根部绕制，相邻的组合极之间有凹槽，励磁绕组(9)平行于车轴(2)并嵌入到所述凹槽中，相邻的励磁绕组(9)绕向相反。
图4为本发明一种电动车混合励磁驱动电机的轮毂侧视图。所示的轮毂(3)的内侧带有4N个扇环形的轮毂极(12)，N为自然数，所述轮毂极沿车轴(2)的轴向凸起。在本实施例中，N=2。
下面对本发明提出的一种电动车混合励磁驱动电机进行工作原理的说明。
本发明所述的电动车混合励磁驱动电机通过车轴带动轮毂转动，当轮毂上的轮毂极与其中一相定子极完全重叠时，该相定子极上的电枢绕组的匝链的磁阻最小、磁链最大，该相电枢绕组与励磁绕组的互感也最大。当动子极与一相定子极完全脱离时，该极电枢绕组的磁阻最大、磁链最小，该相电枢绕组与励磁绕组的互感也最小。
所述的内嵌在定子铁心上的永磁体和嵌入到定子铁心凹槽中的励磁绕组都可以产生径向磁场，给励磁绕组通正向电流，励磁绕组可以产生和永磁体相同方向的磁场，使气隙合成磁场增强，以适应电动车低速大转矩的工况；给励磁绕组通负向电流，励磁绕组可以产生和永磁体相反方向的磁场，使气隙合成磁场减弱，以适应电动车高速弱磁的工况。

Claims (2)

1.一种电动车混合励磁驱动电机，其特征在于：
由螺母(1)、车轴(2)、轮毂(3)、电枢绕组(5)、定子铁心(7)、永磁体(8)、励磁绕组(9)和轴承(11)组成；
车轴(2)的末端通过螺母(1)固定有轮毂(3)；
轮毂(3)的内侧带有4N个扇环形的轮毂极，N为自然数，所述轮毂极沿车轴(2)的轴向凸起；
呈圆环形的定子铁心(7)固定在车架(10)上且在轴向上位于轮毂(3)和车架(10)之间，定子铁心(7)与轮毂极相对一侧的端面有6N个扇环形凸起的定子极；
每个定子极上有一个沿垂直于轴线方向绕制的电枢绕组(5)；电枢绕组(5)为集中式绕组；每三个定子极的圆周内侧嵌有一个永磁体(8)，径向充磁的永磁体(8)平行于车轴(2)且相邻永磁体(8)的充磁方向相反；
同一个永磁体(8)对应的三个定子极组成一个组合极，每个励磁绕组(9)都绕一个组合极的根部绕制，相邻的组合极之间有凹槽，励磁绕组(9)平行于车轴(2)并嵌入到所述凹槽中，相邻的励磁绕组(9)绕向相反。
2.如权利要求1所述的一种电动车混合励磁驱动电机，其特征在于：
永磁体(8)和励磁绕组(9)都可以产生径向磁场，给励磁绕组(9)通正向电流，励磁绕组(9)可以产生和永磁体(8)相同方向的磁场，使气隙合成磁场增强，以适应电动车低速大转矩的工况；给励磁绕组(9)通负向电流，励磁绕组(9)可以产生和永磁体(8)相反方向的磁场，使气隙合成磁场减弱，以适应电动车高速弱磁的工况。
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