CN201509139U - 电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构 - Google Patents

电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种电动汽车驱动用的多盘式大转矩、低转速永磁无刷同步轮毂电机结构。包括定子、转子盘，定子包括四个定子铁心7两两成对，背靠背牙嵌式紧固在一起，组成两组定子1；转子盘包括两个单面转子盘2和一个双面转子盘6，两个单面转子盘2通过电机主轴固定在电机的两头，双面转子盘6位于两组定子1的中间，双面转子盘6与单面转子盘2同轴固定。本实用新型驱动系统和整车结构简洁、空间利用率大、传动效率大大提高。

Description

电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构
技术领域
本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种电动汽车驱动用的多盘式大转矩、低转速永磁无刷同步轮毂电机结构。
背景技术
当今世界汽车的保有量接近10亿辆，每年消耗原油约150亿桶，汽车带来的环境污染和能源危机困扰世界各国。开发高效环保的电动汽车逐渐成为全世界汽车产业关注的焦点。
驱动电机是电动汽车最为关键的部件之一。其用途决定了电机要能够频繁地起动/停车、加速/减速，在低速或爬坡时，要能够输出较高的转矩，在刹车时能够实现能量回馈。驱动电机要在高效率的基础上实现宽调速范围，既要工作在恒转矩区，又要运行在恒功率区。电机承受过载的能力要在4倍以上，且工作环境相对恶劣。电机的结构设计和控制要求都很高，设计时要在满足上述性能要求的前提下对电机的结构、体积尺寸、环境适应度、可靠性、制造成本等因素要给予综合考虑。
目前，电动汽车驱动电机主要有两种不同的发展方向。方式一是使用电机驱动系统直接取代传统汽车的发动机。方式二是开发大转矩的轮毂电机驱动系统。方式一的优势在于可以方便地与现有汽车体系接轨。而方式二的优势在于省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构更加简洁、空间利用率增大、传动效率大大提高。但轮毂电机受体积的约束较大，在功率、散热等方面限制了电机的设计。盘式轮毂电机是轮毂电机中的一种，该类电机呈扁平型结构，重量轻、散热面积大，是车轮驱动系统理想的候选设计方案之一。小功率的电动自行车、摩托车用电动轮已经在市场上取得了认可。随着材料学的发展，高性能的永磁材料为高密度、大转矩的轮毂电机设计创造了有利条件。
目前，市场上最为常见的电动汽车驱动电机大致可以从电机的结构特点和工作原理的角度划分为：无刷直流电机、三相感应电机、开关磁阻电机和永磁电机四大类。直流电机电机成本高、体积大、质量大，效率低，可靠性较差。三相感应电机耗电量较大，功率因数较低，调速性能较差。开关磁阻电动机有转矩脉动、振动和噪声大的缺陷。而永磁电机具有功率密度高、效率高、体积小、起动转矩大、电枢反应小等优点，是今后电动汽车驱动电机发展的主要方向，具有十分广阔的应用前景和市场潜力。本实用新型涉及的电机结构属于永磁电机的一种。
实用新型内容
本实用新型目的是提供了一种电动汽车驱动用的多盘式大转矩、低转速永磁无刷同步轮毂电机结构。
本实用新型采取技术方案：一种电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构，包括定子、转子盘，定子包括四个定子铁心7两两成对，背靠背牙嵌式紧固在一起，组成两组定子1；转子盘包括两个单面转子盘2和一个双面转子盘6，两个单面转子盘2通过电机主轴固定在电机的两头，双面转子盘6位于两组定子1的中间，双面转子盘6与单面转子盘2同轴固定。
每个定子铁心7上均匀分布了三十六个定子槽4，电枢绕组散嵌在定子槽4内。
每个单面转子盘2内侧镶嵌有十二块均匀分布的极性交错的扇形磁钢5，双面转子盘6两侧面各镶嵌有十二块对称分布的极性交错的扇形磁钢5，磁钢轴向充磁。
法兰盘3直接连接和驱动电动汽车车轮。
本实用新型的多盘式轮毂电机是采用轮毂电机的设计思路展开设计。同时，以高性能的永磁材料取代了传统电机的励磁系统。电机的定子和转子均呈扁平型结构，轴向截面积大，周向表面积小，扬轴向磁场电机所长、避径向磁场电机之短。电机的空间利用率会更高，结构更紧凑，材料更节约，性能更优越。本实用新型的多盘式轮毂电机结构放宽了对电机轴向长度、功率密度、转动惯量等方面的限制，重点强调电机的可靠性、高效运行区域、起动扭矩、过载能力。该结构将普通盘式电机结构进行了扩展，将多个定子和转子盘组合在一起，经过科学合理的设计，形成柱状电机，有效保证了电机的起动转矩和效率。
本实用新型的多盘式轮毂电机保留了轮毂电机驱动系统的优点，将动力控制由硬连接改为软连接型式，通过电子线控技术，实现各电动轮从零到最大速度的无级变速和各电动轮间的差速要求，省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构更加简洁、空间利用率增大、传动效率大大提高。各电动轮的驱动力直接独立可控，使其动力学控制更为灵活、方便，能合理地控制各电动轮的驱动力，从而提高恶劣路面条件下的行驶性能。本实用新型的电机结构在制动时，易于实现电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。还在空间结构上摆脱了传统发动机的限制，可以使汽车底架结构大为简化。配合科学的控制方案，电动汽车还可以有效减小转向半径，甚至实现零转向半径，大大增加转向灵便性。
总之，本实用新型针对电动汽车运行的实际需要，采用多盘式轮毂电机结构，将传统的动力控制改为软连接型，省略了传统汽车变速和传动系统，大幅提高了传动效率；各电动轮独立可控，使电动汽车的动力学控制更为灵活、方便；本实用新型的电机结构保证了电机的转矩、效率、功率密度、结构强度、可靠性、通用性和维护性。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
图2是本实用新型定子铁心结构示意图。
图3是本实用新型单面转子结构示意图。
图中1定子，2单面转子盘，3法兰盘，4定子槽，5磁钢，6双面转子盘，7定子铁心。
图2为单片的定子铁心7，两个定子铁心7背靠背紧固在一起组成定子1，定子槽4内绕上一定数量的绕线就构成完整的电机定子。图3为电机两端的单面转子盘2，其内侧按极性交错对称镶嵌有12块扇形磁钢5(双面转子盘6的两侧面各按极性交错对称镶嵌有12块扇形磁钢5)。单面转子盘2、双面转子盘6、法兰盘3按图1所示装配在电机主轴上，定子1紧固在机壳上，就构成了本实用新型的电机结构。
具体实施方式
本实用新型由2个定子1、2个单面转子盘2、1个法兰盘3和1个双面转子盘6等组成。每个定子铁心7上均匀分布了36个定子槽4，定子铁心7两两成对，背靠背以牙嵌式紧固在一起，组成了定子1，电枢绕组散嵌在定子槽4内。2个单面转子盘2其内侧按极性交错对称镶嵌有12块扇形磁钢5，分别通过电机主轴固定在电机主体的两头。电机中间的双面转子盘6的两侧面各按极性交错对称镶嵌有12块扇形磁钢5，双面转子盘6装配在两个定子1的中间。所有磁钢均为轴向充磁。电机通过法兰盘3直接连接并驱动电动汽车的车轮。
本电机结构综合考虑了汽车运行的实际需要，放宽了对电机功率密度、转动惯量等方面的限制，重点强调电机的可靠性、高效运行区域、起动扭矩、过载能力。电机通过法兰直接驱动车轮，省略了传统汽车所需的机械式操纵换档装置、离合器、变速器、传动轴和机械差速器等，使得驱动系统和整车结构简洁、空间利用率增大、传动效率大大提高。所以兼有轮毂电机的的优点，同时电机在轴向长度上又可以放宽设计约束，为设计出实用的驱动电机提供了强有力的保证。电机与车轮又相对独立，拆分方便，通用性好。

Claims (4)

1.一种电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构，包括定子、转子盘，其特征在于：定子包括四个定子铁心(7)两两成对，背靠背牙嵌式紧固在一起，组成两组定子(1)；转子盘包括两个单面转子盘(2)和一个双面转子盘(6)，两个单面转子盘(2)通过电机主轴固定在电机的两头，双面转子盘(6)位于两组定子(1)的中间，双面转子盘(6)与单面转子盘(2)同轴固定。
2.根据权利要求1所述的电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构，其特征在于：每个定子铁心(7)上均匀分布了三十六个定子槽(4)，电枢绕组散嵌在定子槽(4)内。
3.根据权利要求1所述的电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构，其特征在于：每个单面转子盘(2)内侧镶嵌有十二块均匀分布的极性交错的扇形磁钢(5)，双面转子盘(6)两侧面各镶嵌有十二块对称分布且极性交错的扇形磁钢(5)，磁钢轴向充磁。
4.根据权利要求1所述的电动汽车用多盘式永磁轮毂电机结构，其特征在于：法兰盘(3)直接连接和驱动电动汽车车轮。
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