CN1312825C - 电动汽车驱动电机 - Google Patents

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Abstract

一种由转子、定子、外壳、冷却水腔和底座相连接构成的电动汽车驱动电机，其特征在于：所述的冷却水腔(3)，是指整个电机机壳被冷却水腔(3)环绕通水冷却；采用螺旋形水道(3.1)循环，用中间层带有螺旋散热筋(3.2)，与外密封壳(3.3)配合形成螺旋形水道(3.1)的循环水腔双层结构；转子铁芯采用鼠笼型结构，冲片设计为深槽形的，其槽高h与槽宽b的比例达到1∶15。

Description

电动汽车驱动电机
技术领域
本发明涉及一种交通工具用动力装置，特别是一种不污染环境的电动汽车驱动电机。
技术背景
燃油汽车对地球的生态建设、环境污染和石油能源的枯竭问题，都是世界性的大课题。所以世界各国不惜花费重金，竞相研制既不污染环境又开辟新能源或利用充电为能源的电动汽车，特别是其中驱动功率大、电耗小和性能优越的汽车驱动电机。
目前，世界各国所使用的电动汽车驱动电机，不外乎直流电机和交流永磁同步电机。直流电机虽能解决大调速范围，大起动力矩，但结构复杂，故障率较高。交流永磁电机调速性能好，效率较高，但力矩不易调节，永磁钢的振动失磁问题较难突破，且难实现大功率设计生产。磁阻电机在功率，力矩及调速等指标都较好，但体积大，噪音大。以及三相异步电机等数种电机，其共同的不足之处在于体积大、重量重、润滑和冷却的性能都很不理想，从而造成电机功耗大，直接影响了电动汽车的整车性能和使用。所以，无论交流永磁电机，还是磁阻电机等形式，效率都不理想。
发明内容
本发明创造的目的在于公开一种驱动强劲、体积小巧、重量较轻、润滑和冷却的性能都理想，电机功耗小，直接为电动汽车提供较高性能和物理性能的电动汽车驱动电机。
为了达到上述发明目的所采取的技术方案是：
本发明是由转子、定子、外壳、冷却水腔和底座相连接构成的电动汽车驱动电机，其特征在于：所述的转子1，为了获得较高的电感量，与相同类型电机相比较，采用既深又窄的槽。为同一目的，转子铁芯也采用鼠笼型结构，冲片设计为深槽形的，其槽高h与槽宽b的比例达到1∶15左右，而普通电机仅仅在1∶4之内。转子端环上取消传统电机的风扇，改设速度传感器5。这样的技术改革方案：一、既可以使转子1获得很高的驱动感应量，又可以使转子1动平衡精确度比传统电机高许多；二、还避免了现有电机转子在变速运转时不仅因风扇引起的动平衡差减小到最低，而且噪音也得到很好的控制，从而使电机达到高动平衡率和无噪音电机的要求；三、速度传感器5，可以准确地将电机转速信息传达给速度显示和处理机构，便于监视电机转速，以达到对汽车行车速度的控制。
所述的定子2，采用既宽又浅的槽。在定子磁密设计时，一般电机设计功率小于1.7T，本电机设计为2T。定子铁芯用优质低损耗硅钢片冲压制造，冲片两面涂有硅钢片漆层2.3，内嵌有三相对称的绕组2.4，导线的绝缘层均采用H级绝缘材料。普通电机都采用热轧片，两面都不涂绝缘漆，使整个电机受热严重。我们所采用的此技术方案可以减小相同容量电机热量达25％。电机引出线2.2从后端盖3.5处引出，使电机外形尽量小，引出线没有传统的接线盒，而直接用导电线引出。这样既可保证机座的机械强度，又可达到减少占据汽车有效空间的效果。
所述的冷却水腔3采用整个电机机壳被冷却水腔3环绕通水冷却，水腔采用螺旋形水道3.1循环，使电机产生的热量能高效地、均匀地被冷却水带走，螺旋形水道3.1替代传统电机外壳的风冷式散热筋，而是改用中间层带有螺旋散热筋3.2，与外密封壳3.3配合形成螺旋形水道3.1的循环水腔双层结构。电机产生的热量靠外部通水冷却，其冷却率极高。螺旋散热筋3.2和外密封壳3.3材质采用铝合金铸造，从而减轻整机重量。同类型电机都采用机座外壁带散热筋风冷结构，散热效率很低，不利于提高电机的热负荷设计。采用水冷式结构后，增大了散热面积，提高了散热效率，使电机内部温度能迅速传递到螺旋散热筋3.2上，并快速被冷却水带走。
底座电机的机座4，端盖3.4均采用高强度，优质合金铝浇铸而成，其机械强度大于200N/mm，在结构设计也采取了许多特殊形式，从而达到重量轻，机械强度好的使用要求。同类型电机的机座都采用铸铁或钢焊接结构，虽然机座强度较高，但重量很重，极不适合电动汽车使用。本发明采用合金铝结构的机座仅占同等体积钢结构机座重量的34％，从结构设计上最大可能地减轻了结构件重量。
本发明的优点在于：
通常变频电机不能超额定功率运行，转速比在1∶3以下。而本发明电机最大功率能达3倍额定功率运行，转速比能在1∶5以上。为了提高起动转矩，在转子冲片设计时采用深槽形(图二)，槽高h与槽宽b比达1∶15，而普通电机都在1∶4内。在定子磁密设计时，一般电机设计小于1.7T，本电机设计为2T。通过电路，磁路结构设计，本电机千瓦重量为1.8kg/kW，而普通电机达到6kg/kW，因此只有本电机完全满足电动汽车对驱动电机的技术指标要求。
附图说明
图1是本发明总体结构示意图。
图2是本发明水冷却壳体结构示意图。
图3是本发明转子硅钢片形状示意图。
其中：1、转子；1.1、转子硅钢片；2、定子；2.1、定子硅钢片；2.2、电机引出线；2.3、硅钢片漆层；2.4三相对称绕组；3、冷却水腔；3.1、机壳螺旋形水腔；3.2、螺旋散热筋；3.3、冷却水管口；3.4、前端盖；3.5、后端盖；4、底座；5、速度传感器。
具体实施方式
实施例
如图1所示。一种由转子、定子、外壳、冷却水腔和底座构成的电动汽车驱动电机，其特征在于：所述的转子1采用较深较窄槽。转子铁芯为鼠笼型结构，冲片设计采用深槽形的槽高h与槽宽b比达1∶15，而普通电机都在1∶4内。转子端环上取消传统电机的风扇，设置有速度传感器5接触。一可以使转子动平衡精度较传统电机高许多，同时使电机转子在变速运转时因风扇引起的噪音得到很好的控制，从而达到无噪音电机的要求；二、速度传感器5，便于控制，监视电机转速，以达到行车速度控制。
如图1所示。所述的定子2采用较宽较浅槽。在定子磁密设计时，一般电机设计小于1.7T，本电机设计为2T。定子铁芯用优质低损耗硅钢片冲压制造，冲片两面涂硅钢片漆层2.3，内嵌三相对称绕组2.4，导线的绝缘层均采用H级绝缘材料。普通电机采用热轧片，两面都不涂绝缘漆，使整个电机收热严重。我们所采用的结构措施可以减小同容量的电机热量达25％-30％。
如图1、2所示。所述的冷却水腔3采用机壳水腔3.1通水冷却。电机机壳上没有散热筋，而是采用双层结构，中间层带有螺旋散热筋3.2，电机产生的热量靠外部通水冷却，使冷却率极高。电机壳同时采用铝合金铸造，而减轻整机重量。电机引出线2.2从后端盖3.5处引出，使电机外形尽量小，引出线没有传统的接线盒，而直接用导电线引出。机壳3采用螺旋形水道3.1循环，使电机多生的热量能高效地被冷却水带走，这样既可保证机座的机械强度，又可达到理想的效果。同类型电机都采用机座外壁带散热筋风冷结构，散热效率较低，不利于提高电机的热负荷设计。采用冷式结构后，增大了散热面积，提高了散热效率，使电机内部温度能迅速传递到散热筋上，并快速被冷却水带走。
底座电机的机座4，端盖3.4均采用高强度，优质合金铝浇铸而成，其机械强度大于200N/mm，在结构设计也采取了许多特殊形式，从而达到重量轻，机械强度好的使用要求。同类型电机的机座都采用铸铁或钢焊接结构，虽然机座强度较高，但重量很重量。采用合金铝结构的机座仅占同等体积钢结构机座重量的34％，从结构设计上最大可能减轻结构件重量。

Claims (3)

1、一种由转子、定子、外壳、冷却水腔和底座相连接构成的电动汽车驱动电机，其特征在于：
所述的冷却水腔(3)，是指整个电机机壳被冷却水腔(3)环绕通水冷却；采用螺旋形水道(3.1)循环，用中间层带有螺旋散热筋(3.2)，与外密封壳(3.3)配合形成螺旋形水道(3.1)的循环水腔双层结构；
转子铁芯采用鼠笼型结构，冲片设计为深槽形的，其槽高h与槽宽b的比例达到1∶15。
2、根据权利要求1所述的电动汽车驱动电机，其特征在于：
水腔螺旋散热筋(3.2)和外密封壳(3.3)材质采用铝合金铸造；
磁密设计为1.8-2.2T；
定子铁芯用低损耗硅钢片冲压制造，冲片两面涂漆层(2.3)，内嵌有三相对称的绕组(2.4)。
3、根据权利要求1所述的电动汽车驱动电机，其特征在于：
转子端环上取消传统电机的风扇，改设速度传感器(5)，速度传感器(5)将电机转速信息传达给速度显示和处理机构；
底座电机的机座(4)，端盖(3.4)均采用合金铝浇铸而成，其机械强度大于200N/mm。
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