CN106026432A - 一种一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机 - Google Patents

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王向东
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Abstract

本发明公开了一种一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，包括轮毂总成和电机总成，电机总成包括定子绕组（1）、永磁外转子（2）和调制环（3），其特征在于：位于永磁外转子（2）和定子绕组（1）之间的调制环（3）无间隙地固定套装在定子绕组（1）上，且调制环（3）和定子绕组（1）构成一个整体后与永磁外转子（2）之间以单气隙（4）相隔开，使得定子绕组（1）和调制环（3）与永磁外转子（2）构成的电机总成内仅有一个气隙。本发明通过将调制环无间隙地固定套装在定子绕组上，使得电机总成内仅有一个气隙；该轮毂直驱电机无减速机构且整个驱动轮结构更加简单、紧凑，轴向尺寸也减小，进一步提高效率且响应速度也变快，适宜推广使用。

Description

一种一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机
技术领域
本发明涉及永磁轮毂直驱电机，具体地说是一种新型、简易、可靠的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机。
背景技术
近年来，随着电动汽车的兴起，轮毂直驱电机引起了人们的重视。轮毂直驱电机驱动系统的布置非常灵活，它可以使电动汽车成为2个前轮驱动、2个后轮驱动或4轮驱动。与内燃机汽车和单电机集中驱动电动汽车相比，轮毂直驱电机具有以下几方面优势：（1）动力控制 由硬连接改为软连接型式，通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简洁、有效利用空间大、传动效率提高。（2）各电动轮的驱动力直接独立可控，使其动力学控制更为灵活、方便，能合理地控制各电动轮的驱动力，从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。（3）容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈，节约能源。
目前发展趋势以及各种驱动技术的特点来看，轮毂直驱电机将是电动汽车的最终驱动形式，也是现阶段电动汽车研究的热点和难点之一。
发明内容
本发明的目的是针对现有轮毂直驱电机总成结构复杂、效率低、响应速度慢等缺陷，提供一种新型、简易、可靠的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，包括轮毂总成和电机总成，电机总成包括同心套装在一起的定子绕组、永磁外转子和调制环，其特征在于：位于永磁外转子和定子绕组之间的调制环无间隙地固定套装在定子绕组上，且调制环和定子绕组构成一个整体后与永磁外转子之间以单气隙相隔开，使得定子绕组和调制环与永磁外转子构成的电机总成内仅有一个气隙。
由周向均匀排布的永磁体构成的永磁外转子固定设置在电机总成的壳体的内壁上。
所述的调制环由支撑环和沿周向间隔设置在支撑环上的调磁块构成。
所述调制环中的调磁块的数量等于永磁外转子中的永磁体的极对数和定子绕组中的线圈绕组的极对数之和。
所述的定子绕组由线圈绕组和铁芯构成，铁芯固定设置在空心支撑轴上且空心支撑轴的一端向外伸出电机总成的壳体。
所述的线圈绕组通过贯穿空心支撑轴的连接线与外接电路相连接。
所述空心支撑轴的穿出端通过轴承设置在电机总成的壳体的延伸部位处。
所述的轮毂总成包括轮辋和轮胎，轮胎安装在轮辋上且轮辋通过螺栓固定设置在电机总成的壳体的外壁上使得轮辋能够与壳体同步转动。
所述电机总成的壳体的一端侧采用端盖封闭。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过将位于永磁外转子和定子绕组之间的调制环无间隙地固定套装在定子绕组上，且调制环和定子绕组构成一个整体后与永磁外转子之间以单气隙相隔开，使得定子绕组和调制环与永磁外转子构成的电机总成内仅有一个气隙；该轮毂直驱电机无减速机构且电机部件间气隙数量少，使得整个驱动轮结构更加简单、紧凑，轴向尺寸也减小，进一步提高效率且响应速度也变快，适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机的一个实施例结构示意图；
附图2为附图1所示的实施例的截面结构示意图。
其中：1—定子绕组；2—永磁外转子；3—调制环；4—单气隙；5—壳体；6—定位轴；7—定子端盖；8—空心支撑轴；9—连接线；10—外接电路；11—轴承；12—轮辋；13—轮胎。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、2所示：一种一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，包括轮毂总成和电机总成，电机总成包括同心套装在一起的定子绕组1、永磁外转子2和调制环3，定子绕组1由线圈绕组和铁芯构成，铁芯固定设置在空心支撑轴6上且空心支撑轴6的一端向外伸出电机总成的壳体5，线圈绕组通过贯穿空心支撑轴8的连接线9与外接电路10相连接，且空心支撑轴8的穿出端通过轴承10设置在电机总成的壳体5的延伸部位处；由周向均匀排布的永磁体构成的永磁外转子2固定设置在电机总成的壳体5的内壁上，电机总成的壳体5的一端侧采用端盖7封闭；调制环3由支撑环和沿周向间隔设置在支撑环上的调磁块构成，且调制环3中的调磁块的数量等于永磁外转子2中的永磁体的极对数和定子绕组1中的线圈绕组的极对数之和。具体到定子绕组1、永磁外转子2和调制环3三者之间的布局，位于永磁外转子2和定子绕组1之间的调制环3无间隙地固定套装在定子绕组1上，且调制环3和定子绕组1构成一个无相对运动的整体后与永磁外转子2之间以单气隙4相隔开，使得定子绕组1和调制环3与永磁外转子2构成的电机总成内仅有一个气隙。线圈绕组通过贯穿空心支撑轴6的连接线8与外接电路9相连接且空心支撑轴6通过轴承10设置在电机总成的壳体5的延伸部位处。具体到轮毂总成和电机总成的相对位置，轮毂总成包括轮辋11和轮胎12，轮胎12安装在轮辋11上且轮辋11通过螺栓固定设置在电机总成的壳体5的外壁上使得轮辋11能够与壳体5同步转动，最终实现电机总成对轮胎12的驱动。
本发明的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机使用时，通过对定子绕组1中的线圈绕组通交流电，则定子绕组1会产生旋转的磁场，该旋转磁场被定子绕组1上的调制环3所调制，进而产生的空间谐波极对数与永磁外转子2中的永磁体的极对数相匹配，从而使定子绕组1、永磁外转子2和调制环3三者之间产生的作用力带动永磁外转子2旋转，壳体5同步永磁外转子2旋转进而使得轮辋11与壳体5同步转动，最终通过定子绕组1的通电实现电机总成对轮辋11上的轮胎12的驱动。
本发明通过将位于永磁外转子2和定子绕组1之间的调制环3无间隙地固定套装在定子绕组1上，且调制环3和定子绕组1构成一个整体后与永磁外转子2之间以单气隙4相隔开，使得定子绕组1和调制环3与永磁外转子2构成的电机总成内仅有一个气隙；该轮毂直驱电机无减速机构且电机部件间气隙数量少，使得整个驱动轮结构更加简单、紧凑，轴向尺寸也减小，进一步提高效率且响应速度也变快，适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，包括轮毂总成和电机总成，电机总成包括同心套装在一起的定子绕组（1）、永磁外转子（2）和调制环（3），其特征在于：位于永磁外转子（2）和定子绕组（1）之间的调制环（3）无间隙地固定套装在定子绕组（1）上，且调制环（3）和定子绕组（1）构成一个整体后与永磁外转子（2）之间以单气隙（4）相隔开，使得定子绕组（1）和调制环（3）与永磁外转子（2）构成的电机总成内仅有一个气隙。
2.根据权利要求1所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：由周向均匀排布的永磁体构成的永磁外转子（2）固定设置在电机总成的壳体（5）的内壁上。
3.根据权利要求1或2所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述的调制环（3）由支撑环和沿周向间隔设置在支撑环上的调磁块构成。
4.根据权利要求3所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述调制环（3）中的调磁块的数量等于永磁外转子（2）中的永磁体的极对数和定子绕组（1）中的线圈绕组的极对数之和。
5.根据权利要求1或2所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述的定子绕组（1）由线圈绕组和铁芯构成，铁芯固定设置在空心支撑轴（6）上且空心支撑轴（6）的一端向外伸出电机总成的壳体（5）。
6.根据权利要求5所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述的线圈绕组通过贯穿空心支撑轴（8）的连接线（9）与外接电路（10）相连接。
7.根据权利要求5或所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述空心支撑轴（8）的穿出端通过轴承（10）设置在电机总成的壳体（5）的延伸部位处。
8.根据权利要求1或2所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述的轮毂总成包括轮辋（11）和轮胎（12），轮胎（12）安装在轮辋（11）上且轮辋（11）通过螺栓固定设置在电机总成的壳体（5）的外壁上使得轮辋（11）能够与壳体（5）同步转动。
9.根据权利要求1或2所述的一体化永磁式单气隙轮毂直驱电机，其特征在于：所述电机总成的壳体（5）的一端侧采用端盖（7）封闭。
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