CN201204536Y - 电动车辆用开关磁阻轮毂电动机 - Google Patents

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Abstract

一种电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其电机本体设计采用三相12/8极结构，定子12个凸极，上装三相绕组；转子铁芯用硅钢片叠制成一个整体的钢性结构，其为轮毂式结构，和定子连接有绕组定子铁芯，绕组定子铁芯、转子铁芯都设置于前、后端盖和转子机壳构成的壳体里，在定子轴上安装转子位置传感器；本实用新型采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，消除电刷和换向器的磨损，以及电刷接触所产生的电气火花和噪声，做到免维护和提高可靠性。

Description

电动车辆用开关磁阻轮毂电动机
技术领域
本实用新型涉及一种电动机，特别是指一种电动车辆用开关磁阻轮毂电动机。
背景技术
随着社会的进步和经济的发展，能源的紧张，环保的需求，绿色交通工具逐渐发展起来。现在电动车辆用的轮毂式驱动电机，由蓄电池供电，一般采用有刷直流电动机、无刷直流电动机或交流异步电动机，作动力驱动车辆。现有技术方案a.采用有刷直流电动机作电动车辆用的轮毂电机，其结构由定子、转子和前后端盖等支撑件组成，定子铁芯槽内装工作绕组，铁芯内孔装换向器和碳刷组件；转子磁轭内粘贴永磁体磁瓦，成转子磁轭外表面与铝轮毂相配。采用直流电源(蓄电池)直接驱动。b.采用无刷直流电动机作电动车辆用的轮毂电机，其结构由定子、转子和前后端盖等支撑件组成，定子铁芯槽内装工作绕组；绕组的端部安装霍尔传感元件用来检测转子磁场位置，输出脉冲信号作为绕组的换向信号；转子磁轭内表面粘贴永磁体磁瓦，转子磁轭外表面与铝轮毂相配。采用直流电源(蓄电池)供电，通过电子换向驱动。c.采用交流异步电动机作电动车辆用的轮毂电机，其结构由定子、转子和前后端盖等支撑件组成，定子铁芯槽内装工作绕组；转子铁芯槽内采用压铸方式铸有鼠笼铝绕组，转子磁轭外表面与铝轮毂相配。采用直流电源(蓄电池)供电，通过DC-DC逆变器控制驱动。现有技术的缺点:a.采用有刷直流电动机方案。电动机工作时，一方面，碳刷与换向器进行机械接触，噪声大，产生电气火花，电磁干扰，效率低，碳刷磨损需维护和更换，换向器表面的磨损使电机运行性能变坏，使得寿命短，可靠性低。另一方面，永磁体磁瓦(稀土材料)价格昂贵，当前市面价格格320～350元/公斤，产品成本高，且磁瓦粘结困难，工艺性差，质量不易保证。定子绕组嵌线困难，人工操作，劳动强度大。b.采用无刷直流电动机方案。由于也是使用永磁体磁瓦(稀土材料)作磁源，同样存在产品成本高，且磁瓦粘结困难，工艺性差，质量不易保证，可靠性低的缺陷。定子绕组嵌线困难，人工操作，劳动强度大。c.采用交流异步电动机方案。由于做成轮毂式，空间有限制，电机转子铸铝压铸困难，质量不易保证，功率做不大，转子电阻大，转子损耗和铁耗大，产品效率低。产品运行控制困难，成本高。定子绕组嵌线困难，人工操作，劳动强度大。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的缺点，本发明人积多年从事本领域工作的经验，经不断的设计改进，反复研究论证，发明一种电动车辆用开关磁阻轮毂电动机。
本实用新型采取的技术方案是:一种电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其电机本体设计采用三相12/8极结构，定子12个凸极，用硅钢片叠制，上装三相绕组，每相4个凸极；转子铁芯用硅钢片叠制成一个整体的钢性结构，12个凸极，上既无绕组也无磁瓦，其为轮毂式结构，和定子连接有绕组定子铁芯，绕组定子铁芯、转子铁芯都设置于前、后端盖和转子机壳构成的壳体里，在前端盖轴承室外缘安装8个小的薄片磁块，在定子轴上安装转子位置传感器。
上述转子位置传感器为三片霍尔传感元件，三片霍尔传感元件按120度电气角度分布。
在上述定子轴上还进一步设有电流传感器。
所述电流传感器采用霍尔电流传感器。
主要由上述电机本体和功率变换器、单片机及传感器组成控制系统，其中，所述功率变换器、单片机及传感器组成控制器，所述传感器检测电机转子磁场位置及电流信息并将信息发送至所述单片机，单片机控制功率变换器；功率变换器用于控制电机本体。
功率变换器采用不对称半桥电路结构，由场控晶体管器件组成。
上述控制器由数字信号处理器和可编程逻辑器件组成，综合处理速度指令、速度反馈信号、电流传感器和位置传感器的信息，控制功率变换器的开关器件的工作状态，实现电机运行状态的控制，完成逻辑运算，并提供输入、输出、缓冲器和扩展I/O口。
上述薄片磁块采用高性能稀土永磁材料。
本实用新型的有益效果是:一方面，采用内置传感器外加电子换向器的方法进行电子换向，消除电刷和换向器的磨损，以及电刷接触所产生的电气火花和噪声，做到免维护和提高可靠性；另一方面，采用高性能稀土永磁材料作电机磁场，提高功率密度，使电机体积减小，适应工作空间，提高效率，节约能源。本实用新型的优点:a.机电一体化设计，操作简单，调速方便；b.无机械换向，免维护，无火花，不干扰，低噪音；c.转子完全为钢性结构，上面既无绕组也无磁瓦，机械强度高，可靠性高，适于高速旋转；d.转子无绕组，无磁瓦，相同功率下，材料成本低30～35％；e.工艺性好，工效高。定子绕组可采用机器自动绕制，转子制造无复杂的、质量难保证的磁瓦粘贴操作。d.功率变换器采用不对称半桥电路结构，电源电压利用率高，每相绕组完全独立，控制方便、灵活。
附图说明
图1是本实用新型产品结构原理图；
图2是实本实用新型产品结构图；
图3是本实用新型控制系统框图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1、2所示，本实用新型电动车辆用开关磁阻轮毂电动机设计采用三相12/8极结构，定子12个凸极，用硅钢片叠制，上装三相绕组，每相4个凸极，经浸漆绝缘处理；转子铁芯用硅钢片叠制成一个整体的钢性结构，12个凸极，上既无绕组也无磁瓦。
本实用新型电动车辆用开关磁阻轮毂电动机为轮毂式结构。和定子1连接有绕组定子铁芯7，工作时，定子1固定于车辆底盘上，前、后端盖4、8和转子机壳5随转子铁芯6在定子1磁场作用下旋转，驱动车辆。在前端盖4轴承2室外缘安装8个小的薄片磁块，上述薄片磁块采用高性能稀土永磁材料。在定子1轴上安装三片霍尔传感元件，三片霍尔传感元件按120度电气角度分布，做为转子位置传感器3，检测转子磁场位置。
如图3所示，本实用新型控制系统由电机本体、功率变换器、单片机及传感器等组成。传感器检测电机转子磁场位置及电流信息并将信息发送至控制器，单片机控制功能变换器。功率变换器用于控制电机本体。本实用新型采用高性能稀土永磁材料作电机磁场，提高功率密度，使电机体积减小，适应工作空间，提高效率，节约能源。
功率变换器采用不对称半桥电路结构，由场控晶体管MOSFET器件组成。控制器由数字信号处理器DSP(本设计采用TMS320F240X系列芯片)和可编程逻辑器件PLC(本设计采用MAX7000S系列芯片)组成。DSP综合处理速度指令、速度反馈信号、电流传感器和位置传感器等的信息，控制功率变换器的开关器件的工作状态，实现SR电机运行状态的控制。PLC完成逻辑运算，并提供输入、输出、缓冲器和扩展I/O口等功能。
传感器包括电流传感器和位置传感器等，电流传感器采用霍尔电流传感器，具有电隔离抗干扰等优点。
本实用新型定子铁芯冲片及转子铁芯冲片采用磁路设计。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1、一种电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，其电机本体设计采用三相12/8极结构，定子12个凸极，用硅钢片叠制，上装三相绕组，每相4个凸极；转子铁芯用硅钢片叠制成一个整体的钢性结构，12个凸极，上既无绕组也无磁瓦，其为轮毂式结构，和定子连接有绕组定子铁芯，绕组定子铁芯、转子铁芯都设置于前、后端盖和转子机壳构成的壳体里，在前端盖轴承室外缘安装8个小的薄片磁块，在定子轴上安装转子位置传感器。
2、如权利要求1所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，上述转子位置传感器为三片霍尔传感元件，三片霍尔传感元件按120度电气角度分布。
3、如权利要求1所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，在上述定子轴上还进一步设有电流传感器。
4、如权利要求3所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，所述电流传感器采用霍尔电流传感器。
5、如权利要求1所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，主要由上述电机本体和功率变换器、单片机及传感器组成控制系统，其中，所述功率变换器、单片机及传感器组成控制器，所述传感器检测电机转子磁场位置及电流信息并将信息发送至所述单片机，单片机控制功率变换器；功率变换器用于控制电机本体。
6、如权利要求5所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，功率变换器采用不对称半桥电路结构，由场控晶体管器件组成。
7、如权利要求5所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，上述控制器由数字信号处理器和可编程逻辑器件组成，综合处理速度指令、速度反馈信号、电流传感器和位置传感器的信息，控制功率变换器的开关器件的工作状态，实现电机运行状态的控制，完成逻辑运算，并提供输入、输出、缓冲器和扩展I/O口。
8、如权利要求1所述电动车辆用开关磁阻轮毂电动机，其特征在于，上述薄片磁块采用高性能稀土永磁材料。
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