CN106130232A - 一种用于电动汽车的多功率电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电动汽车的多功率电机，包括散热风扇部分、整流电刷部分、定转子部分和空气滤清部分；所述散热风扇部分包括主轴、散热风扇和散热风扇壳体；所述整流电刷部分包括电磁铁、整流子、整流子转接盘、电刷组、顶部轴承和整流电刷壳体；所述定转子部分包括定转子壳体、定子、线圈绕组和转子；所述空气滤清部分包括尾部轴承、空气滤芯、端盖和支撑立柱。该电机可以根据工况变化来调整电机输出功率和机械特性，通过控制电磁铁得电、失电模式，从而控制电刷的抬起和落下，使整流子转接盘连接不同匝数的线圈，改变电机功率输出和机械特性，实现不同的工作方式以应对工况的变化。

Description

一种用于电动汽车的多功率电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体是一种用于电动汽车的多功率电机。

背景技术

目前在电动汽车上应用较为普遍的是单一功率的电机，即不考虑电动汽车的工作环境，只用单一的功率进行动力输出。然而，电动汽车在很多工作环境下对电机输出的功率的要求是不一样的，例如：电动汽车在高负载或者复杂路况启动时，需要电机输出高功率动力，这对只能输出单一功率的电机来说就会使其增大对电池组的需求，使电动汽车的行驶里程缩短；再有，当电动汽车提速过程完成后，电机只需要输出较小的功率便可维持电动汽车的运动，而对于只能输出单一功率的电机，多余的输出功率也会使行驶里程缩短。因此，需要设计一种新型的专用于电动汽车上的多功率电机，使其能够实现根据电动汽车在不同工况适配不同的功率。

另外，随着电动汽车领域的发展，电动汽车逐渐应用于各种各样的工作环境中，在一些较为恶劣的工况下，电机内部会由于通风或静电等原因会吸附灰尘或者颗粒物，随着这些污物附着在转子、线圈、散热片和风扇叶片上，则会使电机发热，导致电机线圈电阻增大，不仅耗费额外的电能，而且有可能使电机滞转，从而烧毁电机；再加上现有的电机都采用一次铸造成型，不能满足零件后期的升级与更换。因此，需要设计一种新型的专用于电动汽车上的多功率一体式电机，在结构中增加空气滤芯，优化通风孔布置，使电机可以应用于不同的工作环境。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种用于电动汽车的多功率电机。该电机可以根据工况变化来调整电机输出功率和机械特性，通过控制电磁铁得电、失电模式，从而控制电刷的抬起和落下，使整流子转接盘连接不同匝数的线圈，改变电机功率输出和机械特性，实现不同的工作方式以应对工况的变化。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种用于电动汽车的多功率电机，其特征在于所述电机包括散热风扇部分、整流电刷部分、定转子部分和空气滤清部分；所述散热风扇部分包括主轴、散热风扇和散热风扇壳体；所述整流电刷部分包括电磁铁、整流子、整流子转接盘、电刷组、顶部轴承和整流电刷壳体；所述定转子部分包括定转子壳体、定子、线圈绕组和转子；所述空气滤清部分包括尾部轴承、空气滤芯、端盖和支撑立柱；

所述散热风扇壳体和整流电刷壳体连接；所述整流电刷壳体和定转子壳体连接；所述端盖通过支撑立柱与定转子壳体连接；所述散热风扇壳体具有出气口；所述主轴安装于散热风扇壳体、整流电刷壳体、定转子壳体和端盖的轴向通孔中；所述主轴的一端开有通孔并依次安装有散热风扇、整流子、整流子转接盘、转子和尾部轴承，另一端作为电机的输出轴伸出端盖外；所述主轴中部径向开有主轴通风孔；

所述整流子具有至少两个接触片；所述整流子转接盘具有至少两个转接片；所述线圈绕组具有至少两组线圈；所述电刷组具有至少两个电刷，其中一个电刷与整流子的一个接触片接触，其它电刷与电磁铁连接；所述转接片、接触片和电刷的个数与线圈的组数相同；所述电磁铁固定于定转子壳体上；所述整流子的接触片与整流子转接盘的转接片连接；所述整流子的接触片通过整流子转接盘的转接片与线圈绕组连接；所述顶部轴承安装于定转子壳体的轴承槽内；

所述定子安装在定转子壳体上；所述线圈绕组镶嵌在转子槽内；所述定转子壳体左右两侧具有连通整流电刷部分、定转子部分和空气滤清部分的通风口；

所述进气孔开在端盖表面底部位置；所述端盖内部安装有支撑立柱；所述空气滤芯填充在端盖内，由支撑立柱支撑。

主轴通风孔是十字贯通型孔结构。

电磁铁下端与电刷的连接处安装有弹簧。

所述空气滤芯是微孔滤纸。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)该电机可以根据工况变化来调整电机输出功率和机械特性，通过控制电磁铁得电、失电模式，从而控制电刷的抬起和落下，使整流子转接盘连接不同匝数的线圈，改变电机功率输出和机械特性，实现不同的工作方式以应对工况的变化。由不同匝数的线圈产生不同功率的电能，从而达到单一电机产生多种不同功率、多种不同机械特性的目的。不仅能够节约电能，而且能够减轻电机对电池组的需求，提高电动汽车的续航里程。另外，用电磁铁控制电刷与整流子接触的方式，代替同一电刷滑动的方式，避免了电刷与整流子之间摩擦产生电火花。

(2)该多功率电机具有空气滤芯，并在各个部分、主轴以及转子上设计有孔道，利用散热风扇的动力，使净化后的气体在电机各个部分间流通。这样不仅解决了因多功率变换产生的发热问题，而且避免了潮湿、灰尘等工作环境因素带来的电机滞转、耗能增大的不利于电机使用寿命的问题，防止电机在工作中吸入带有杂质颗粒的空气而增加磨蚀和损坏的机率。另外，该电机末端端盖用螺栓与电机整体连接，空气滤芯采用整体填充的方式，打开电机末端端盖即可更换。

(3)该多功率电机对端盖进行优化设计，内部的支撑立柱不仅能够方便螺栓紧固，更能支撑空气滤芯。另外，对进气口的位置进行优化设计，进气孔在底部，这样就避免了电动汽车在恶劣工作环境下颗粒因为重力作用落入进气孔导致堵塞，避免了电动汽车在雨水天气或洗车时，液态水因为重力作用流入电机。

(4)该多功率电机将各工作结构分为不同部分，各个部分之间由螺栓紧固件连接并予以密封，既保证了电机的一体性，又使各部分相对独立。这种模块化设计，使电机实现的功能与各零部件间的联系相互分离，即各模块保养、更换或升级影响的是电机所实现的功能，而不影响其他工作部分。

附图说明

图1是本发明用于电动汽车的多功率电机一种实施例的整体结构示意图；(图中：1、散热风扇部分；2、整流电刷部分；3、定转子部分；4、空气滤清部分；11、主轴；12、散热风扇；13、散热风扇壳体；14、出气口；21、电磁铁；22、整流子；23、整流子转接盘；24、电刷组；25、顶部轴承；26、整流电刷壳体；31、定转子壳体；32、定子；33、线圈绕组；34、转子；35、主轴通风孔；311、通风口；41、尾部轴承；42、空气滤芯；43、进气孔；44、端盖；45、支撑立柱)

图2是本发明用于电动汽车的多功率电机一种实施例的散热风扇部分结构示意图；

图3是本发明用于电动汽车的多功率电机一种实施例的整流电刷部分结构示意图；

图4是本发明用于电动汽车的多功率电机一种实施例的定转子部分结构示意图；

图5是本发明用于电动汽车的多功率电机一种实施例的空气滤清部分结构示意图；

图6是本发明用于电动汽车的多功率电机一种实施例的端盖轴测示意图；

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于电动汽车的多功率电机(参见图1-6，简称电机)，包括散热风扇部分1、整流电刷部分2、定转子部分3和空气滤清部分4；所述散热风扇部分1包括主轴11、散热风扇12和散热风扇壳体13；所述整流电刷部分2包括电磁铁21、整流子22、整流子转接盘23、电刷组24、顶部轴承25和整流电刷壳体26；所述定转子部分3包括定转子壳体31、定子32、线圈绕组33和转子34；所述空气滤清部分4包括尾部轴承41、空气滤芯42、端盖44和支撑立柱45；

所述散热风扇壳体13和整流电刷壳体26通过螺栓紧固件连接；所述整流电刷壳体26和定转子壳体31通过螺栓紧固件连接；所述端盖44通过支撑立柱45与定转子壳体31螺栓连接；所述散热风扇壳体13具有出气口14，用于将进气孔43吸入的气体排出；所述主轴11安装于散热风扇壳体13、整流电刷壳体26、定转子壳体31和端盖44的轴向通孔中；所述主轴11的一端开有通孔并依次安装有散热风扇12、整流子22、整流子转接盘23、转子34和尾部轴承41，另一端作为电机的输出轴伸出端盖44外；所述主轴11中部径向开有主轴通风孔35，主轴通风孔35是十字贯通型孔结构，使气体能够在主轴顶端内部进行流通，不仅防止主轴过热，而且便于气体以不同方式在部分体内快速流通；

所述整流子22具有至少两个接触片；所述整流子转接盘23具有至少两个转接片；所述线圈绕组33具有至少两组线圈；所述电刷组24具有至少两个电刷，其中一个电刷与整流子22的一个接触片接触，其它电刷与电磁铁21连接，为了保证电刷与整流子22接触稳定，可以在电磁铁21下端与电刷的连接处增加弹簧；所述转接片、接触片和电刷的个数与线圈的组数相同；所述电磁铁21固定于定转子壳体31上，通过通电吸附和失电放开的形式调节电刷24抬起或落下，从而使整流子转接盘23上的转接片与不同匝数的线圈相接触，实现多功率功能；所述整流子22的接触片与整流子转接盘23的转接片连接；所述整流子22的接触片通过整流子转接盘23的转接片与线圈绕组33连接；所述顶部轴承25安装于定转子壳体31的轴承槽内，支撑主轴，不让主轴在转动过程中偏心；

所述定子32安装在定转子壳体31上；所述线圈绕组33镶嵌在转子34槽内；所述定转子壳体31左右两侧具有通风口311，用于连通整流电刷部分2、定转子部分3和空气滤清部分4，从而使气体由空气滤清部分4导入至定转子部分3，再导入至整流电刷部分2；

所述进气孔43开在端盖44表面底部位置，用于进气，开在底部位置避免了颗粒物由于重力作用落入进气孔43导致电机堵塞；所述端盖44内部安装有支撑立柱45，用于螺栓紧固件固定定位，同时用来支撑空气滤芯42；所述空气滤芯42以填充物的形式填充在端盖44内，由支撑立柱45支撑；所述空气滤芯42是能将空气中的灰尘、液体过滤后流通到其他工作部分室中的现有过滤材料，本实施例的空气滤芯采用经过树脂处理的微孔滤纸；

本发明用于电动汽车的多功率电机的工作原理和工作流程是：当电动汽车需要输出高功率高扭矩时，例如负载起步、爬坡等，电机通过控制系统控制电磁铁21，使电刷组24上的所有电刷均落下，就本实施例而言，即两个电刷和两个整流子22的接触片接触同时工作，即转接片与最大匝数的线圈相连。电机启动后，由于使用线圈的最大匝数，在电磁场的作用下，同样电压下这时转子34获得相对较大的感应电动势，从而获得较大的感应电动势。随着电机转速不断提高，感应电动势逐渐接近输入电压，电机在此时获得最大的扭矩和最硬的机械特性；

当电动汽车需要输出低功率低扭矩时，例如空载运行、行驶过程进一步提速等，电机通过控制系统控制电磁铁21通电，使电刷组24上的其余电刷抬起，只有一个电刷与整流子22的接触片接触，这时整流子转接盘23只有一个转接片工作，转接片与匝数相对较少的线圈连接，从而产生相对较小的感应电动势，主轴11获得相对较小的电磁扭矩。当电动汽车处于空载怠速或者维持当前速度的情况时，只有一个电刷与整流子22相连，电机保持低功率输出，减少对电池组的需求消耗；当电动汽车继续提速时，由于感应电动势减小到低于输入电压，转子34转速将会继续增大，即可完成超过前一阶段的调速。由于感应电动势随转速变化速率而减小，所以电机在此时的输出功率相对减小，因而电机输出的扭矩减小，机械特性变软；

当电动汽车制动时，电机通过控制系统控制电磁铁21通电，使电刷组24上的所有电刷均落下，就本实施例而言，即两个电刷和两个整流子22的接触片接触同时工作，即转接片与最大匝数的线圈相连。此时电机作为发电机工作，回收制动能量并发电给电池组充电。

当电机开始工作后，转子34获得转动扭矩，转子34带动主轴11工作，主轴11顶端的散热风扇12随之工作，电机外环境空气通过进气孔43进入端盖44，气体沿端盖44半径方向向心扩散再通过空气滤芯42的过滤后，相对干燥、干净的空气通过通风孔311进入定转子部分3，为定转子部分3冷却；空气经定转子部分3和整流电刷部分2间的通气孔311流入，为电磁铁21、整流子22和电刷组24上的电刷冷却；由于主轴11径向上开有主轴通风孔35，两端开有通孔，空气由主轴通气孔35流通到主轴两端的通孔，进而流通到散热风扇部分1；最后由散热风扇12带动，由出气口13排出。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (4)

1.一种用于电动汽车的多功率电机，其特征在于所述电机包括散热风扇部分、整流电刷部分、定转子部分和空气滤清部分；所述散热风扇部分包括主轴、散热风扇和散热风扇壳体；所述整流电刷部分包括电磁铁、整流子、整流子转接盘、电刷组、顶部轴承和整流电刷壳体；所述定转子部分包括定转子壳体、定子、线圈绕组和转子；所述空气滤清部分包括尾部轴承、空气滤芯、端盖和支撑立柱；

所述散热风扇壳体和整流电刷壳体连接；所述整流电刷壳体和定转子壳体连接；所述端盖通过支撑立柱与定转子壳体连接；所述散热风扇壳体具有出气口；所述主轴安装于散热风扇壳体、整流电刷壳体、定转子壳体和端盖的轴向通孔中；所述主轴的一端开有通孔并依次安装有散热风扇、整流子、整流子转接盘、转子和尾部轴承，另一端作为电机的输出轴伸出端盖外；所述主轴中部径向开有主轴通风孔；

所述整流子具有至少两个接触片；所述整流子转接盘具有至少两个转接片；所述线圈绕组具有至少两组线圈；所述电刷组具有至少两个电刷，其中一个电刷与整流子的一个接触片接触，其它电刷与电磁铁连接；所述转接片、接触片和电刷的个数与线圈的组数相同；所述电磁铁固定于定转子壳体上；所述整流子的接触片与整流子转接盘的转接片连接；所述整流子的接触片通过整流子转接盘的转接片与线圈绕组连接；所述顶部轴承安装于定转子壳体的轴承槽内；

所述定子安装在定转子壳体上；所述线圈绕组镶嵌在转子槽内；所述定转子壳体左右两侧具有连通整流电刷部分、定转子部分和空气滤清部分的通风口；

所述进气孔开在端盖表面底部位置；所述端盖内部安装有支撑立柱；所述空气滤芯填充在端盖内，由支撑立柱支撑。

2.根据权利要求1所述的用于电动汽车的多功率电机，其特征在于主轴通风孔是十字贯通型孔结构。

3.根据权利要求1所述的用于电动汽车的多功率电机，其特征在于电磁铁下端与电刷的连接处安装有弹簧。

4.根据权利要求1所述的用于电动汽车的多功率电机，其特征在于所述空气滤芯是微孔滤纸。