CN108667253B - 一种汽车盘式轮毂永磁电机及其安装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车盘式轮毂永磁电机及其安装工艺，包括了端盖，所述端盖套设在所述汽车的车轴上且所述端盖的端面贴紧在轮毂的表面，在所述端盖内部形成有安装腔，在所述安装腔中设置有绕线盘，所述绕线盘上形成有凸起的绕线柱，在所述绕线柱上缠绕有定子绕组，在所述端盖的内壁上固定着永磁体，所述永磁体环绕着所述绕线柱，所述永磁体采用的是钕铁硼永磁。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，特别是涉及一种汽车盘式轮毂永磁电机及其安装工艺。
背景技术
电动汽车由于其对环境影响相对传统汽车较小等优势，将成为未来新能源发展的必然趋势。在电动汽车领域中，轮毂电机作为汽车动力系统的主驱动部分逐步成为研究的热点。
由于轮毂电机是设置在汽车轮毂上的，其内定子一般套设于车轴上，现有技术中轮毂电机的内定子一般具有铁芯，车轴在车辆的行驶过程中经常会发生窜动，这就导致固定在车轴端面上的铁芯很容易发生松动，引起磁场角度的变化，导致外转子的切割磁场面积减小，转动速度下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种无铁芯结构的汽车盘式轮毂永磁电机及其安装工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种汽车盘式轮毂永磁电机，包括了端盖，所述端盖套设在所述汽车的车轴上且所述端盖的端面贴紧在轮毂的表面，在所述端盖内部形成有安装腔，在所述安装腔中设置有绕线盘，所述绕线盘上形成有凸起的绕线柱，在所述绕线柱上缠绕有定子绕组，在所述端盖的内壁上固定着永磁体，所述永磁体环绕着所述绕线柱，所述永磁体采用的是钕铁硼永磁。
作为本发明的改进，所述永磁体由多个片体环形阵列而成。
作为本发明的优选，在所述车轴上套设着轴承，所述端盖固定在所述轴承上并能绕所述车轴转动，所述绕线盘固定在所述车轴的端面上。
一种安装上述汽车盘式轮毂永磁电机的工艺，包括了如下步骤：
a.将原材料和模具进行预处理；
b.混料、真空脱泡，同时对模具进行组装和预热；
c.在模具中对混合后的材料进行真空浇注；
d.一次固化；
e.脱模；
f.二次固化获得定子绕组；
g.将绕线盘固定到车轴的端面上；
h.将定子绕组通过过盈配合套设在绕线盘上；
i.将永磁体粘接固定到端盖的内壁上；
j.将端盖通过轴承套设在车轴上，并由端盖将绕线盘罩设。
优选地，在步骤a中，对原材料的预处理包括了将环氧树脂和固化剂加热熔融、将填料进行真空干燥处理，对模具的预处理包括了对模具内部进行清理并涂上脱模剂。
优选地，在步骤b中，所述混料包括了一次混料和二次混料，一次混料是将环氧树脂和填料进行混合，所述二次混料是在一次混料的基础上加入固化剂。
优选地，在步骤c中，真空浇注的流程为：将组装好并预热到一定温度的模具放入真空浇注罐中或在真空浇注罐内预热，使得模具温度略高于混合料的温度，再将浇注罐抽真空度到1330帕以下，维持一定温度，最后将混合均匀的物料浇入模具内；浇注完成后继续抽真空一段时间，以去除浇注件内所形成的气泡，随后关闭真空，打开浇注罐，将模具送入固化炉进行固化。
优选地，所述模具采用铝合金材料制成，并且经过表面硬质阳极氧化处理，使得模具的氧化层深度达50μm，表面维氏硬度提高到400-500。
作为本发明的改进，在步骤i中，先在端盖内壁上涂抹粘接剂，随后将环形的永磁体放入端盖中，通过移动位于端盖外部的与永磁体相互吸引的磁体，将所述永磁体吸引到粘接位置，随后由环形永磁体的中心孔位置向外施加径向压力，将永磁体固定在端盖的内壁上。
作为本发明的优选，在步骤h中，过盈配合是指二次固化后的定子绕组由于温度较高，受热膨胀使得其内径增大，随后将定子绕组套设在绕线盘的绕线柱上，再向定子绕组喷冷却水使其降温收缩，从而固定在绕线柱上。
与现有技术相比，本发明的优点在于：内定子采用无铁芯结构，绕组直接采用环氧浇注方式形成，可以消除由齿槽效应引起的电磁转矩脉动，不受磁路饱和的影响，降低损耗、提高效率，且减轻了质量。绕组采用单层链式绕组形式，减少了绕制的工作量，而且线圈具有相同的节距。
附图说明
图1为本发明实施例中汽车盘式轮毂永磁电机的结构示意图；
图2为图1中环形阵列永磁体的结构示意图；
图3为安装汽车盘式轮毂永磁电机的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。
如附图所示，本实施例为一种汽车盘式轮毂永磁电机，包括了端盖1，端盖套设在汽车的车轴2上且端盖的端面贴紧在轮毂的表面，在端盖内部形成有安装腔，在安装腔中设置有绕线盘3，绕线盘上形成有凸起的绕线柱31，在绕线柱上缠绕有定子绕组4，在端盖的内壁上固定着永磁体5，永磁体由多个片体环形阵列而成，永磁体环绕着绕线柱，永磁体采用的是钕铁硼永磁，具体的，永磁体盘采用4块45°HALBACH永磁体阵列形式(海尔贝克阵列，是一种磁体结构，是工程上的近似理想结构，目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。1979年，美国学者Klaus Halbach做电子加速实验时，发现了这种特殊的永磁铁结构，并逐步完善这种结构，最终形成了所谓的″Halbach″磁铁)，该形式使得磁场在空间按较理想的正弦分布，能提高电机气隙中的磁密，可大大减弱电机的齿槽效应力矩，降低电机的电磁力矩脉动，提高电机效率。在车轴上套设着轴承6，端盖固定在轴承上并能绕车轴转动，绕线盘固定在车轴的端面上。
一种安装上述汽车盘式轮毂永磁电机的工艺，包括了如下步骤：
a.将原材料和模具进行预处理，在步骤a中，对原材料的预处理包括了将环氧树脂和固化剂加热熔融、将填料进行真空干燥处理，原材料预处理是在一定温度下加热至一定时间，并经过真空处理以脱除原材料中吸附的水分、气体及低分子挥发物，达到脱气脱水的效果，而对模具的预处理包括了对模具内部进行清理并涂上脱模剂。模具采用铝合金材料制成，这是因为环氧树脂与铝合金的热膨胀系数基本一致，又由于该类模具主要用于真空浇注过程中，更多采用手工操作，所以选择铝合金材料，以便于搬运。但因材料硬度低，故需要对模具进行表面硬质阳极氧化处理，使得氧化层深度达50μm，表面维氏硬度提高到400-500，这样提高了模具的耐磨性和抗腐蚀性能。而对于在开、合模时经常拆卸的零件采用了钢件或铜件，模具在装卸过程中损伤程度低，模具使用寿命长。
b.混料、真空脱泡，同时对模具进行组装和预热，混料的目的是使环氧树脂、填料、固化剂等混合均匀，便于进行化学反应。混料分一次和二次混料。环氧树脂和填料混合称一次混料，在一次混料中加入固化剂成为二次混料。一次混料是使填料被树脂充分浸润。因为环氧树脂与酸酐固化剂的反应是放热反应，填料是导热性好的材料，它能将反应释放的热量向外传导而不积集，使浇注物内应力均匀分布而不产生缩痕。二次混料时间要确保固化剂混合均匀，其温度、真空度的参数也很重要。温度过高，将使混合料黏度迅速增加，影响脱气浇注工序；真空度用以保证混合料的脱气、脱水，但不能导致固化剂的气化，所以真空度要恰当。
c.在模具中对混合后的材料进行真空浇注，在步骤c中，真空浇注的流程为：将组装好并预热到一定温度的模具放入真空浇注罐中或在真空浇注罐内预热，使得模具温度略高于混合料的温度，再将浇注罐抽真空度到1330帕以下，维持一定温度，最后将混合均匀的物料浇入模具内；浇注完成后继续抽真空一段时间，以去除浇注件内所形成的气泡，随后关闭真空，打开浇注罐，将模具送入固化炉进行固化，浇注过程中应注意浇注速率和模具放置的位置，应有利于排气和使物料充满模具。
d.一次固化；
e.脱模，脱模过程主要控制脱模温度和浇注件的冷却速率，减少浇注件的内应力，一般控制低于80℃。
f.二次固化获得定子绕组；固化采用两阶段进行：一次固化阶段是初固化成型；二次固化阶段是在一次固化温度稍高的情况下进行后固化，保证完全固化，达到最佳性能状态。有时为了减少缩痕，可以在加压下添加凝胶来加快固化。
g.将绕线盘固定到车轴的端面上；
h.将定子绕组通过过盈配合套设在绕线盘的绕线柱上，过盈配合是指二次固化后的定子绕组由于温度较高，受热膨胀使得其内径增大，随后将定子绕组套设在绕线盘的绕线柱上，再向定子绕组喷冷却水使其降温收缩，从而固定在绕线柱上。
i.将永磁体粘接固定到端盖的内壁上，具体的，先在端盖内壁上涂抹粘接剂，随后将环形的永磁体放入端盖中，通过移动位于端盖外部的与永磁体相互吸引的磁体，将所述永磁体吸引到粘接位置，随后由环形永磁体的中心孔位置向外施加径向压力，将永磁体固定在端盖的内壁上
j.将端盖通过轴承套设在车轴上，并由端盖将绕线盘罩设，从而完成全部装配过程。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，该汽车盘式轮毂永磁电机包括了端盖，所述端盖套设在所述汽车的车轴上且所述端盖的端面贴紧在轮毂的表面，在所述端盖内部形成有安装腔，在所述安装腔中设置有绕线盘，所述绕线盘上形成有凸起的绕线柱，在所述绕线柱上缠绕有定子绕组，在所述端盖的内壁上固定着永磁体，所述永磁体环绕着所述绕线柱，所述永磁体采用的是钕铁硼永磁，用于安装该汽车盘式轮毂永磁电机的工艺，包括了如下步骤：
a.将原材料和模具进行预处理；
b.混料、真空脱泡，同时对模具进行组装和预热；
c.在模具中对混合后的材料进行真空浇注；
d．一次固化；
e．脱模；
f．二次固化获得定子绕组；
g.将绕线盘固定到车轴的端面上；
h．将定子绕组通过过盈配合套设在绕线盘上；
i．将永磁体粘接固定到端盖的内壁上；
j．将端盖通过轴承套设在车轴上，并由端盖将绕线盘罩设。
2.根据权利要求1所述的汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，其特征在于：在步骤a中，对原材料的预处理包括了将环氧树脂和固化剂加热熔融、将填料进行真空干燥处理，对模具的预处理包括了对模具内部进行清理并涂上脱模剂。
3.根据权利要求1所述的汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，其特征在于：在步骤b中，所述混料包括了一次混料和二次混料，一次混料是将环氧树脂和填料进行混合，所述二次混料是在一次混料的基础上加入固化剂。
4.根据权利要求1所述的汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，其特征在于：在步骤c中，真空浇注的流程为：将组装好并预热到一定温度的模具放入真空浇注罐中或在真空浇注罐内预热，使得模具温度略高于混合料的温度，再将浇注罐抽真空度到1330帕以下，维持一定温度，最后将混合均匀的物料浇入模具内；浇注完成后继续抽真空一段时间，以去除浇注件内所形成的气泡，随后关闭真空，打开浇注罐，将模具送入固化炉进行固化。
5.根据权利要求1所述的汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，其特征在于：所述模具采用铝合金材料制成，并且经过表面硬质阳极氧化处理，使得模具的氧化层深度达50μｍ，表面维氏硬度提高到400-500。
6.根据权利要求1所述的汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，其特征在于：在步骤i中，先在端盖内壁上涂抹粘接剂，随后将环形的永磁体放入端盖中，通过移动位于端盖外部的与永磁体相互吸引的磁体，将所述永磁体吸引到粘接位置，随后由环形永磁体的中心孔位置向外施加径向压力，将永磁体固定在端盖的内壁上。
7.根据权利要求1所述的汽车盘式轮毂永磁电机的安装工艺，其特征在于：在步骤h中，过盈配合是指二次固化后的定子绕组由于温度较高，受热膨胀使得其内径增大，随后将定子绕组套设在绕线盘的绕线柱上，再向定子绕组喷冷却水使其降温收缩，从而固定在绕线柱上。
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