CN107394913A - 新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构及其加工方法，定位铁芯主轴的外周面上开设有螺旋状凹槽，螺旋状凹槽内嵌置有定位铁芯循环水道，定位铁芯循环水道呈螺旋状结构分布在定位铁芯主轴的外环面上，定位铁芯循环水道的端部连通有定位铁芯循环水道入水口，所述的定子铁芯中心转轴上开设有用于外接冷却水的定子铁芯冷却水入口水道，定子铁芯冷却水入口水道和定位铁芯循环水道入水口相连通。本发明的新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构及其加工方法，采用此种设计的电机定子铁芯，在定子铁芯中采用循环水道冷却结构，更加有效地提高电机的冷却效果，改善电机的性能，在电机使用过程中，能够有效地提高电机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电机定子的领域，尤其是一种新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构及其加工方法。
背景技术
近年来，我国汽车产业技术的发展迅速。与欧美国家相比，我国的新能源汽车生产工业发展起步较晚。在2015年，我国新能源汽车的年产量达到37.9万辆，同比增长351.19％；截止至2017年上半年，其销售量达到约17万辆。而2017年5月，新能源车总销量达到4万辆，其中紧凑型车辆和微型车辆的市场份额分别约为37.0％和24.6％。并且，紧凑型车辆销售量同期下降了3.0％，而微型车辆销售量同期上升了1.8％。目前，将轮毂电机技术引入新能源汽车中，将动力装置、传动装置和制动装置都一起整合到轮毂内而大大简化了电动车辆的机械部分，已被越来越多的国内外学者关注与研究。
汽车产业对一个国家的经济发展起到主要的推动作用，可以带动钢铁、机械加工、电子等多个行业的发展，容易形成产业集群，提升国家在国际上竞争实力。根据当前的市场调查，2016年各类车辆总销量高达2442.1万辆，于2013年至2015年新能源汽车销售量相比，该类型的车辆仍旧呈现稳健的增长趋势。
对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器乃至分动器都是必不可少的，而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时也存在需要定期维护和故障率的问题。但是新型直驱式轮毂电机就很好地解决了这个问题，除了结构更为简单之外，采用了大扭矩输出、高功率密度、高可靠性等优势技术，能克服目前国内有关新能源汽车中轮毂驱动系统研究领域的薄弱环节，有效提升新能源机车行驶、配重、驱动等方面的性能。
直驱式轮毂驱动系统中的轮毂电机有别于普通电机，一方面，转子上面带有永磁体，属于外转子直驱式永磁电机，结构简单，同种条件下具备较高的运行性能；另一方面，冷却系统较为新颖，采用定子铁芯内部循环冷却结构。本设计考虑到这方面的因素，提出了一类新型的定子铁芯结构设计。该电机采用外部控制器输入电源供给，随之而来产生电磁谐波干扰热量源、定转子铁芯热量、摩擦热量等。考虑到电机结构中各个热量发射源，研究出一种涵盖电路、电磁、流体场以及温度场等多物理域的耦合电机定子铁芯结构设计技术，能够有效地改善电机运行环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供一种新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构及其加工方法，使得380V-12p-75kW-2000rpm该电机具备良好的运行性能，并能够降低电机噪声和振动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构，包括定子铁芯中心转轴和套装连接在定子铁芯中心转轴上的定子铁芯主轴以及设在定子铁芯主轴外部的定子铁芯，所述的定子铁芯主轴的外侧面和定子铁芯的内侧壁之间具有间隙，所述的定位铁芯主轴的外周面上开设有螺旋状凹槽，螺旋状凹槽内嵌置有定位铁芯循环水道，定位铁芯循环水道呈螺旋状结构分布在定位铁芯主轴的外环面上，定位铁芯循环水道的端部连通有定位铁芯循环水道入水口，所述的定子铁芯中心转轴上开设有用于外接冷却水的定子铁芯冷却水入口水道，定子铁芯冷却水入口水道和定位铁芯循环水道入水口相连通。
具体步骤如下：
(一)利用智能优化算法，即：进化遗传算法，以电机的体积大小、槽型大小、额定电流、额定电压为约束条件，初步优化电机体积等参数；
(二)利用电磁有限元软件再次优化电机性能，以准确达到性能要求；
(三)根据(一)和(二)结合进化遗传算法，计算出电机铁芯长度、定子外径大小和相关槽型尺寸。
本发明的有益效果是，本发明的新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构及其加工方法，采用此种设计的电机定子铁芯，在定子铁芯中采用循环水道冷却结构，更加有效地提高电机的冷却效果，改善电机的性能，在电机使用过程中，能够有效地提高电机的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图。
图中1.定子铁芯中心转轴，2.定子铁芯主轴，3.定子铁芯,4.定位铁芯循环水道,5.定位铁芯循环水道入水口,6.定子铁芯冷却水入口水道。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构，包括定子铁芯中心转轴1和套装连接在定子铁芯中心转轴1上的定子铁芯主轴2以及设在定子铁芯主轴2外部的定子铁芯3，定子铁芯主轴2的外侧面和定子铁芯3的内侧壁之间具有间隙，定位铁芯主轴2的外周面上开设有螺旋状凹槽，螺旋状凹槽内嵌置有定位铁芯循环水道4，定位铁芯循环水道4呈螺旋状结构分布在定位铁芯主轴2的外环面上，此时的定位铁芯循环水道4正好嵌入在螺旋状凹槽内，两者相互配合，定位铁芯循环水道4的端部连通有定位铁芯循环水道入水口5，定子铁芯中心转轴1上开设有用于外接冷却水的定子铁芯冷却水入口水道6，定子铁芯冷却水入口水道6和定位铁芯循环水道入水口5相连通，在使用过程，通过外接冷却水的定子铁芯冷却水入口水道6通入冷却水，使定位铁芯循环水道入水口5通入定位铁芯循环水道4中，使冷却水在定位铁芯循环水道4循环，从而有效地降低了电机内的温度，从而利用循环水道冷却结构，更加有效地提高电机的冷却效果，改善电机的性能。
本发明的新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构的加工方法，具体步骤如下：
(一)利用智能优化算法，即：进化遗传算法，以电机的体积大小、槽型大小、额定电流、额定电压为约束条件，初步优化电机体积等参数；
(二)利用电磁有限元软件再次优化电机性能，以准确达到性能要求；
(三)根据(一)和(二)结合进化遗传算法，计算出电机铁芯长度、定子外径大小和相关槽型尺寸，在设计过程中，通过AnsoftMaxwell以及Ansysworkbench等仿真软件，采用多角度耦合仿真验证了该结构的可行性，并且结合实际生产的样机进一步说明了该方案的有效性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (2)
1.一种新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构，其特征是：包括定子铁芯中心转轴(1)和套装连接在定子铁芯中心转轴(1)上的定子铁芯主轴(2)以及设在定子铁芯主轴(2)外部的定子铁芯(3)，所述的定子铁芯主轴(2)的外侧面和定子铁芯(3)的内侧壁之间具有间隙，所述的定位铁芯主轴(2)的外周面上开设有螺旋状凹槽，螺旋状凹槽内嵌置有定位铁芯循环水道(4)，定位铁芯循环水道(4)呈螺旋状结构分布在定位铁芯主轴(2)的外环面上，定位铁芯循环水道(4)的端部连通有定位铁芯循环水道入水口(5)，所述的定子铁芯中心转轴(1)上开设有用于外接冷却水的定子铁芯冷却水入口水道(6)，定子铁芯冷却水入口水道(6)和定位铁芯循环水道入水口(5)相连通。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车轮毂电机定子铁芯结构的加工方法，其特征是具体步骤如下：
(一)利用智能优化算法，即：进化遗传算法，以电机的体积大小、槽型大小、额定电流、额定电压为约束条件，初步优化电机体积等参数；
(二)利用电磁有限元软件再次优化电机性能，以准确达到性能要求；
(三)根据(一)和(二)结合进化遗传算法，计算出电机铁芯长度、定子外径大小和相关槽型尺寸。
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