CN107482837A - 一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，包括电枢绕组、励磁绕组、定子、永磁体、转子、转子支架、制动器、行星机构等结构。所述电机外壳固定在电机支撑轴上，定子固定在电机外壳上，电枢绕组固结在定子上，转子以及励磁绕组固定在转子支架上，后者通过轴承支撑在电机支撑轴上。行星机构的太阳轮固定在转子支架上，齿圈固定在电机外壳上，行星轮支撑在行星架上。同时轮辋与行星架相连接，并随之旋转，后者又通过轴承支撑在电机支撑轴上。制动器的制动钳固定在电机外壳上，制动盘与行星架相连，并随之转动。本发明利用混合励磁的优势，来满足轮毂电机驱动系统对高转矩/功率密度及低速大扭矩特性的需求，并提高驱动系统效率。

Description

一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统
技术领域
本发明涉及一种轮毂电机驱动系统,尤其涉及一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统。
背景技术
传统汽车对能源利用效率低，对环境的污染加剧，这迫使人们开始重新考虑新的交通能源问题。电动汽车通过电机来驱动汽车，其能源为电能，成为了目前能源利用效率低和环保的绿色交通工具。作为下一代‘纯电驱动’电动汽车的关键技术之一，轮毂电机驱动电动汽车因其在车辆总布置结构、底盘主动控制以及操控方便性方面的明显技术优势，受到业界的高度重视，其代表的是电动汽车发展的前沿技术的研究方向。轮毂电机作为其唯一动力源，首先必须能够满足车辆对动力性的要求，受空间、环境及运行条件的限制，要求轮毂电机驱动系统具有较高的转矩/功率密度及低速大扭矩的特性，这也是目前轮毂电机驱动电动汽车发展必须要解决的关键技术问题之一。
基于此，本发明提出了一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统,旨在充分利用车轮有限的空间，通过两种励磁源的相互作用，共同实现电磁能量转换，利用混合励磁的优势，满足轮毂电机驱动系统对高转矩/功率密度及低速大扭矩特性的需求的同时，提高驱动系统效率。
发明内容
针对轮毂电机驱动系统，本发明的目的是为了提供一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，通过在轮毂内合理布置具有并联混合励磁结构的轮毂电机、制动器、行星机构等来完成对车辆的驱动。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
该系统主要由电枢绕组、励磁绕组、定子、永磁体、转子、转子支架、制动器、行星机构等构成。
本发明针对并联混合励磁电机进行结构设计，将这种电机运用在轮毂内，使其成为布局合理的轮毂电机驱动系统。其电机外壳固定在电机支撑轴上，定子固定在电机外壳上，电枢绕组固结在定子上，而永磁体固定在转子上，转子以及励磁绕组固定在转子支架上，后者通过轴承支撑在电机支撑轴上。行星机构的实现通过将太阳轮固定在转子支架上，齿圈固定在电机外壳上，行星轮支撑在行星架上。同时轮辋与行星架相连接，并随之旋转，后者又通过轴承支撑在电机支撑轴上。制动器的制动钳固定在电机外壳上，制动盘与行星架相连，并随之转动。
若将其并列结构的混合励磁电机的永磁电枢部分与电励磁部分的长度比设定为2:1，这样在电励磁磁场和永磁磁场方向相同时，两者同向合成磁场的标幺值为3，若两者方向相反，则合成磁场的标幺值为1，即调节范围为1-3。这样利用了这种电机能够在更宽转速范围下保持高效率工作且恒功率运行区间较宽的优点，满足了电动汽车对驱动系统的要求。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)利用混合励磁的优势，通过两种励磁源的相互作用，共同实现电磁能量转换，满足轮毂电机驱动系统对高转矩/功率密度及低速大扭矩特性的需求。
(2)通过电机永磁电枢部分和电励磁部分长度比来控制合成磁场的强度大小，可以使得轮毂电机尽可能工作在高效区间，提高系统动力性，改善经济性。
(3)并联混合励磁结构的应用，通过调节励磁绕组中的励磁电流，不仅可以使得电机在较宽转速范围内保持高效率工作，还可以提供低速大转矩的输出，满足汽车启动和爬坡的要求。
附图说明
图1是带有一级减速的结构示意图
图2是无减速的结构示意图
图中：1.轮胎；2.轮辋；3.电机外壳；4.制动钳；5.制动盘；6.螺栓；7. 挡圈；8.轴套；9.电机支撑轴；10.转子支架；11.转子；12.励磁绕组；13.永磁体；14.电枢绕组；15.定子；16.太阳轮；17.行星轮；18.行星架；19.齿圈
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
实施实例1
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示的一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，其结构主要包括电枢绕组14、励磁绕组12、定子15、永磁体13、转子11、转子支架10、制动器4、太阳轮16、行星轮17、齿圈19等。轮胎1安装在轮辋2上，后者通过螺栓6固定在行星架18上，同时又通过轴承支撑在电机支撑轴9上。电机外壳3固结在电机支撑轴9上。电机的定子15固定在电机外壳3上，电枢绕组14 固定在定子15上，永磁体13固定在转子11上，后者和励磁绕组12都固定在转子支架10上，转子支架10通过轴承支撑在电机支撑轴9上。行星机构的太阳轮16固定在转子支架10上，并随之转动，行星轮17支撑在行星架18上，齿圈19固定在电机外壳上。制动器4的制动钳固定在电机外壳3上，制动盘5 固定在行星架18上，并随之转动。
在此行星机构中，太阳轮16为主动件，行星轮17为从动件带动车轮旋转，齿圈19静止不动，此结构下可以实现较大传动比传动，更好的实现减速增扭，同时满足车辆对动力性的要求。
在并列结构的混合励磁电机中，两部分的电枢绕组14相互串联，如果电机永磁电枢部分和电励磁部分长度之比为2:1，即当转子11和永磁体13部分与励磁绕组12部分的长度比为2:1时，则在电励磁磁场和永磁磁场方向相同时，两者同向合成磁场标幺值为3，如果两者方向相反，则合成磁场的标幺值为1，即磁场调节范围为1-3。
综上所述，由永磁电机和励磁电机结合形成的一种新型电机，电机永磁电枢部分包括转子11、永磁体13和电枢绕组14，电励磁部分包括励磁绕组12和电枢绕组14，在确定两者的长度比后，通过控制两者磁场方向相同或相反，使得两者合成的磁场在一定范围内可调，满足电动汽车低速大转矩和高转速恒功率区宽的要求。
实施实例2
本实施例与实施例1不同之处在于：由图2可以得知，此结构下省去了行星机构，动力直接通过转子支架10传递到轮辋2上。轮辋2通过螺栓与转子支架10相连接，制动器的制动盘5也通过螺钉与转子支架相连。其他结构与实施例1相同，不予赘述。

Claims (6)

1.本发明公开了一种基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，包括电枢绕组、励磁绕组、定子、永磁体、转子、转子支架、制动器、行星机构等结构。所述电机外壳固定在电机支撑轴上，定子固定在电机外壳上，电枢绕组固结在定子上，转子以及励磁绕组固定在转子支架上，后者通过轴承支撑在电机支撑轴上，行星机构的太阳轮固定在转子支架上，齿圈固定在电机外壳上，行星轮支撑在行星架上。同时轮辋与行星架相连接，并随之旋转，后者又通过轴承支撑在电机支撑轴上，制动器的制动钳固定在电机外壳上，制动盘与行星架相连，并随之转动。
2.根据权利要求1所述的基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，其特征在于：所述的并联混合励磁结构可以是永磁-磁阻并列结构也可以是永磁-电励磁并列结构。
3.根据权利要求1所述的基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，其特征在于：所述轮毂电机结构形式可以是内定子外转子结构，也可以是内转子外定子结构。
4.根据权利要求1所述的基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，其特征在于：所述轮毂电机永磁电枢部分和电励磁部分长度之比可根据要求进行具体设计。
5.根据权利要求1所述的基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，其特征在于：所述制动器可以是电磁式、液压式、气动式等。
6.根据权利要求1所述的基于并联混合励磁结构的轮毂电机驱动系统，其特征在于：所述行星机构的太阳轮、齿圈和行星架三个元件的其中两个作为动力输入端，一个动力输出端，输入端可以根据需要进行选择，可以使所述中三个元件的其中任意两个。
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