CN111682699A - 一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，包括定子绕组组件和与定子绕组同轴设置的转子组件和可调节轮毂盖组件，转子组件上的轮辋通过辅助轴承放置于定子轴上，轮毂盖固定在轮辋上，定子绕组组件通过连接组件连接到相应的车体组件，定子绕组组件包括定子轴、设于定子轴上的永磁体和定子极，定子极设有两个不同极，两个不同极上分别安装有用以作为电机的不同绕组，定子轴内设有冷却散热机构。本发明采用磁悬浮减少了轴承间的摩擦，并在定子轴中置入式石墨烯散热层和通入冷却液的散热铜管进行散热以及可调节的轮毂机盖进行风冷辅助散热。

Description

一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机
技术领域
本发明涉及轮毂电机技术领域，尤其是涉及一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机。
背景技术
现在电动汽车发展迅速，采用轮毂电机的电动汽车可实现独立电机控制和全轮转向，拥有更高的灵活性。传统轮毂电机一般采用机械轴承进行支撑，转子在高速旋转时会存在机械摩擦，其轮毂和端盖套设于主轴上，轮毂和端盖的内部空间装有驱动电机、行星减速机构和单向离合器，采用此种结构及部件会使轮毂电机内部结构变得复杂，且复杂的内部结构不利于维修保养和车辆的轻量化，更不利于轮毂电机的散热。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，该电机通过添加散热结构优化电机的散热，在简化了机械结构的同时，能够将电机内部的热量更有效地传导出去。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，包括定子绕组组件和与定子绕组同轴设置的转子组件和可调节轮毂盖组件，所述转子组件包括转子、轮辋和轮胎，所述转子上设有转子极，所述轮辋设于转子外侧，所述轮胎设于轮辋的外侧，所述轮辋通过辅助轴承设于定子轴上，所述可调节轮毂盖组件固定在轮辋上，所述定子绕组组件通过连接组件连接到相应的车体组件，所述定子绕组组件包括所述定子轴、设于所述定子轴上的永磁体和定子极，所述定子极设有两个不同极，两个不同极上分别安装有用以作为电机的不同绕组，所述定子轴内设有冷却散热机构。
所述冷却散热机构包括依次设置的石墨烯散热层、散热铜管和内部轴体，所述石墨烯散热层的一侧覆盖在靠近定子轴的轴体外壁内侧部分，所述石墨烯散热层的另一侧连接散热铜管，所述散热铜管位于内部轴体与石墨烯散热层的外壁之间，所述散热铜管内通入冷却液。
所述散热铜管与定子轴同轴设置。所述散热铜管包括上部铜管和下部铜管，上、下两部分铜管通过数根贯穿定子轴的内部轴体相连接。优选地，所述内部轴体为铜管结构。
所述定子极包括宽极和窄极，所述宽极上绕制有用以通电流产生悬浮力的悬浮绕组，所述窄极上绕制有用以通电流产生驱动力的转矩绕组。
所述可调节轮毂盖组件包括用以连接轮辋的机盖和用以辅助散热的类辐条组件，所述机盖设于电机轴轴承的内圈上，所述类辐条组件的一端连接在电机轴轴承的内圈上，另一端连接在电机轴轴承的外圈上。
所述类辐条组件通过设于两侧的第一可转动组件与第二可转动组件连接到电机轴轴承的内圈与外圈上。所述类辐条组件包括调节装置和与调节装置连接的扇叶。优选地，所述调节装置包括两相传动的微型电机与锥齿轮组。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明通过采用磁悬浮轮毂电机直接驱动车辆，减少使用了大量机械结构，磁悬浮轮毂电机通过在定子轴内设置散热机构，并在可调节轮毂盖组件中设置了作为辅助散热机构的类辐条组件，通过添加散热结构优化电机的散热方式，简化了机械结构，且散热机构可以更好的将电机内部的热量传导出去；
2)磁悬浮轮毂电机设有永磁体，永磁体置于定子轴上，为悬浮产生偏置磁场，悬浮绕组在此磁场的作用下产生悬浮力使转子悬浮，通过磁悬浮原理，降低了传统电机的机械轴的摩擦，有利于提高电机的使用寿命；
3)本发明采用磁悬浮电机，调速及制动系统采用电子调速与制动，避免了机械调速采用机械结构中存在机械接触及齿轮间隙，因此可以使电机获得更好的密闭性，降低了电机发生故障的概率；
4)采用磁悬浮轮毂电机可以通过控制系统独立地控制每一个车轮，省去了传统车辆大量的机械传动结构，使得新发展的电动车辆做到轻量化，有利于电动车辆的发展，并减少了化石燃料的使用，有利于环境的优化。
附图说明
图1为本发明实施例中设有散热机构的磁悬浮轮毂电机的定子绕组组件的侧视剖面结构示意图；
图2为本发明实施例中设有散热机构的磁悬浮轮毂电机的定子绕组组件的截面结构示意图；
图3为本发明实施例中设有散热机构的磁悬浮轮毂电机的定子轴的截面结构示意图；
图4为本发明实施例中设有散热机构的磁悬浮轮毂电机的可调节轮毂盖组件的结构示意图；
图中标号所示：
1、轮辋及轮胎，2、转子，3、定子极，4、转矩绕组，5、悬浮绕组，6、可调节轮毂盖组件，7、定子轴，8、永磁体，301、窄极，302、宽极，601、机盖，602、第二可转动组件，603、类辐条组件，604、第一可转动组件，605、内圈，606、外圈，701、石墨烯散热层，702、散热铜管，703、冷却液，704、内部轴体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。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，都应属于本发明保护的范围。
实施例
本发明涉及一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，包括定子绕组组件、转子组件和可调节轮毂盖组件，转子组件、可调节轮毂盖组件6与定子绕组同轴设置，转子组件上的轮辋通过辅助轴承设于定子轴上，可调节轮毂盖组件6固定在轮辋上。定子绕组组件通过连接组件连接到相应的车体组件进行固定。
如图1所示，定子绕组组件包括定子轴7、定子极3、转矩绕组4、悬浮绕组5和永磁体8。定子极3设置在定子轴7上，转矩绕组4和悬浮绕组5设于定子极3上，永磁体8设于定子轴7上。
定子轴7通过连接组件连接到相应的车体组件进行固定。定子轴7为圆柱轴体，定子轴7的轴体为半中空，靠近轴体外壁内侧部分覆盖有石墨烯散热层701，石墨烯散热层701另一侧设置有与定子轴7同轴但半径小于定子轴7的散热铜管702，散热铜管702位于加强机械强度的内部轴体704与定子轴7的外壁之间，散热铜管702内通入冷却液703。本发明的轴体704紧密贴合散热铜管702以及定子轴7的外壁，轴体704材料可为现有碳钢，合金钢等材料，制造轴体材料及加工技术为现有技术，在此不过多赘述。
定子轴7中所设置的散热铜管702中通入特制的冷却液703，冷却液703在散热铜管402中循环流动将轮毂电机产生的热量带走。具体地，如图3所示，散热铜管702的截面分为与定子轴7本体同轴的不完全封闭圆，散热铜管702分为上、下两部分，上、下两部分通过数根贯穿的内部轴体704的相同材质铜管相连接，用于冷却液703的流通；上、下两部分无输入输出端差异，上、下两部分均可以作为冷却液703的输入端，冷却液703将通过数根铜管流入上或下的某一部分，带有数根铜管的部分称为热端，相对的另一侧成为冷端，冷却液703在流通过程中将热量从热端带到冷端进行散热；其中，过程中还将通过石墨烯散热层701进行辅助散热。
定子极3分为宽极302与窄极301，在不同极上安装有不同的绕组，两套绕组可以等效为两台电机，可利用电机控制技术和磁极特性来实现磁悬浮轮毂电机的驱动与悬浮。在本发明实施例中，宽极302上绕制有悬浮绕组5，窄极301上绕制有转矩绕组4。转矩绕组4通以电流产生驱动力，悬浮绕组5通以电流产生悬浮力。转矩绕组4和悬浮绕组5可通过电力电子器件进行控制，转矩绕组4通过电力电子器件的控制产生旋转的磁场，该磁场与转子极作用，使转子转动。悬浮绕组5通过电力电子器件的控制产生可控悬浮磁场产生悬浮力使得转子稳定悬浮。转矩绕组4和悬浮绕组5分别通入转矩电流和悬浮电流来产生电磁转矩和径向悬浮力，使得磁悬浮轮毂电机转子2可以通过转矩绕组产生的驱动力旋转并且通过悬浮绕组产生的悬浮力稳定悬浮，并通过控制系统实现车辆的加速、减速与转向。
转子组件包括转子、轮辋、轮胎；其中，转子上设置有转子极，轮辋设置在转子外侧，轮辋外侧设置有轮胎。
可调节轮毂盖组件6包括机盖601和用于可调节方向的类辐条组件603。机盖601用于固定可调节轮毂盖组件6与转子外侧的轮辋的连接。类辐条组件603用于磁悬浮轮毂电机的辅助散热。如图4所示，机盖置于内圈605上，类辐条组件603通过两侧的第一可转动组件604与第二可转动组件602连接到内圈605与外圈606上。可调节轮毂盖组件6将通过磁悬浮轮毂电机在运行中转动来带动转动，在转动过程中，类辐条组件将产生从外向内的风进行磁悬浮轮毂电机的辅助散热。
在本实施例中，作为优选方案，类辐条组件603包括调节装置和扇叶。调节装置通过调节扇叶的角度来控制进风量改变所受风阻。调节装置采用能够实现调节扇叶转动角度的现有装置，在本实施例中，调节装置可优选微型电机与锥齿轮组进行两相传动，进而控制调节扇叶转动角度。
本发明通过采用磁悬浮轮毂电机直接驱动车辆，减少使用了大量机械结构，磁悬浮轮毂电机通过在定子轴内设置散热机构，并在可调节轮毂盖组件中设置了作为辅助散热机构的类辐条组件，通过添加散热结构优化电机的散热方式，简化了机械结构，且散热机构可以更好的将电机内部的热量传导出去。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，包括定子绕组组件和与定子绕组同轴设置的转子组件和可调节轮毂盖组件(6)，所述转子组件包括转子(2)、轮辋和轮胎，所述转子(2)上设有转子极，所述轮辋设于转子(2)外侧，所述轮胎设于轮辋的外侧，所述轮辋通过辅助轴承设于定子轴(7)上，所述可调节轮毂盖组件(6)固定在轮辋上，所述定子绕组组件通过连接组件连接到相应的车体组件，所述定子绕组组件包括所述定子轴(7)、设于所述定子轴(7)上的永磁体(8)和定子极(3)，所述定子极(3)设有两个不同极，两个不同极上分别安装有用以作为电机的不同绕组，所述定子轴(7)内设有冷却散热机构。
2.根据权利要求1所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述冷却散热机构包括依次设置的石墨烯散热层(701)、散热铜管(702)和内部轴体(704)，所述石墨烯散热层(701)的一侧覆盖在靠近定子轴(7)的轴体外壁内侧部分，所述石墨烯散热层(701)的另一侧连接散热铜管(702)，所述散热铜管(702)位于内部轴体(704)与石墨烯散热层(701)的外壁之间，所述散热铜管(702)内通入冷却液(703)。
3.根据权利要求2所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述散热铜管(702)包括上部铜管和下部铜管，上、下两部分铜管通过数根贯穿定子轴(7)的内部轴体(704)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述内部轴体(704)为铜管结构。
5.根据权利要求2所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述散热铜管(702)与定子轴(7)同轴设置。
6.根据权利要求1所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述定子极(3)包括宽极(302)和窄极(301)，所述宽极(302)上绕制有用以通电流产生悬浮力的悬浮绕组(5)，所述窄极(301)上绕制有用以通电流产生驱动力的转矩绕组(4)。
7.根据权利要求1所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述可调节轮毂盖组件(6)包括用以连接轮辋的机盖(601)和用以辅助散热的类辐条组件(603)，所述机盖(601)设于电机轴轴承的内圈(605)上，所述类辐条组件(603)的一端连接在电机轴轴承的内圈(605)上，另一端连接在电机轴轴承的外圈(606)上。
8.根据权利要求7所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述类辐条组件(603)通过设于两侧的第一可转动组件(604)与第二可转动组件(602)连接到电机轴轴承的内圈(605)与外圈(606)上。
9.根据权利要求8所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述类辐条组件(603)包括调节装置和与调节装置连接的扇叶。
10.根据权利要求9所述的一种设有散热机构的磁悬浮轮毂电机，其特征在于，所述调节装置包括两相传动的微型电机与锥齿轮组。
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