CN202260942U - 电动汽车用交流永磁同步轮毂电机 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车用交流永磁同步轮毂电机，其特征在于：它包括安装于电动汽车车轮轮辋内的永磁同步轮毂电机，在永磁同步轮毂电机的非轴伸端设置有用来监测电机磁极位置和反馈电机转速的旋转变压器，在永磁同步轮毂电机的轴伸端依次设置有行星齿轮减速机构和制动器；所述永磁同步轮毂电机包括定子部分、转子部分，所述转子部分包括压装在电机轴上的转子铁心，在转子铁心上环绕圆心以两两相对的方式加工有四个V形槽，且在每两相对的V形槽中嵌装有极性相同的永久磁钢；所述定子部分包括压装在电机机壳内的定子铁心，以及嵌装在定子铁心的线槽内的定子绕组；所述永磁同步轮毂电机的外端盖与定子机壳端面相连接，内端盖与轴承的外圈相连接。

Description

电动汽车用交流永磁同步轮毂电机

技术领域

本实用新型涉及一种高速高效永磁同步电机， 特别涉及一种适合内置于汽车轮毂内，以蓄电池为动力能源，通过一级行星齿轮减速直接驱动电动汽车行使的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机。

背景技术

要使电动汽车有较好的使用性能，驱动电机应具有较宽的调速范围、较高的转速、足够大的起动扭矩，以及体积小、重量轻、效率高，并具有强动态制动和能量回馈等特性。

 目前现有的轮毂驱动电机，一般采用低速和中速外转子电机，为了产生足够大扭矩驱动车轮，这些电机体积大、笨重、铜损大，效率低。现有的技术中，轮毂驱动电机，定子位于转子内部，电机在运行过程中，产生的热量无法散发出去，有的采用风冷或水冷方式，使得电机结构更复杂，灵活性更差。这类电机最高速度没有超过2000r/min，以上种种缺陷均源于电机技术的滞后和电机结构的不合理。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种电动汽车用交流永磁同步轮毂电机。该电机具有体积小，重量轻，采用圆柱形径向磁场结构，具有较高的功率密度和效率，电机在专用控制器的控制下，即可实现宽广的调速范围，最高转速为5000~8000r/min，可控性好，可靠性高。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机包括安装于电动汽车车轮轮辋内的永磁同步轮毂电机，在永磁同步轮毂电机的非轴伸端设置有用来监测电机磁极位置和反馈电机转速的旋转变压器，在永磁同步轮毂电机的轴伸端依次设置有行星齿轮减速机构和制动器；所述永磁同步轮毂电机包括定子部分、转子部分，所述转子部分包括压装在电机轴上的转子铁心，在转子铁心上环绕圆心以两两相对的方式加工有四个V形槽，且在每两相对的V形槽中嵌装有极性相同的永久磁钢；所述定子部分包括压装在电机机壳内的定子铁心，以及嵌装在定子铁心的线槽内的定子绕组；所述永磁同步轮毂电机的外端盖与定子机壳端面相连接，内端盖与轴承的外圈相连接。

本实用新型中所述的行星齿轮减速机构的传动比为1：5。这种高速内转子式驱动系统在功率密度方面比外转子更具竞争力。

本实用新型所述的旋转变压器具有测量精度高，可以向分控制器反馈轮毂电机的转速和位置，使分控制器根据车轮接触路面状况及时分配驱动转矩。也特别适合高温、严寒、潮湿、高速、高震动等工作场合，适合应用于电动汽车轮毂电机。

本实用新型所述的永久磁钢采用内置串联式V形设置，极数为4极，采用N、S、N、S极间隔设置，这种内置式磁钢电机，每极磁通量大，转矩密度高，过载能力强，电机轴不需要选用隔磁材料。

本实用新型所述的行星齿轮减速器由一个太阳轮、两个行星轮、齿圈、行星架组成，减速器的输入轴为花键轴，直接插入电机轴，减速器的输出轴与车轮毂轴相连接，随车轮旋转。在太阳轮的输出轴上加一球轴承，用来支撑行星架，该部分为不动部分。行星轮的齿圈外端与电机外端盖相连接也为不动部分，制动器紧贴车轮轮毂，随轮毂转动。

所述的定子铁心表面装有温度传感器，测量温度范围为-50℃~250℃，精度等级0.5%，传感器检测出来的温度直接体现在车上温度仪表中。

使用本实用新型的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机时，将电机轴内端插进电动汽车悬架上设置的开口轴套内，并采用带定位销功能的螺栓进行紧固，之后便可安装车轮。

本实用新型的每个电动汽车用交流永磁同步轮毂电机都设置有专用的控制器，由一台整车控制器控制四台分控制器，驾驶员通过方向盘、加速踏板、制动踏板向整车控制器提供起动、加减速、转向、制动、停车等外部指令，整车控制器通过复杂控制算法后发指令给分控制器控制轮毂电机，可实现电动汽车的ABS、电子差速、独立转向、能量回收等功能，保证电动汽车的正常行驶。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型的交流永磁同步轮毂电机具有结构紧凑的行星齿轮变速机构这种驱动车轮方式比低速外转子驱动式体积小，重量轻、调速范围宽、功率密度高的优点。

2、由于本实用新型的永磁同步轮毂电机采用自然冷却，避免了水冷、风冷等冷却系统占据电机有限的轮毂空间，使电机扭矩得到最大转矩发挥。

3、由于车轮安装在轮毂电机内侧，使电机轴外端受力较小，轴承间隙调节方便，同时轮毂电机更好的利用了安装空间，使轮毂电机外形尺寸和容量设计有了更多的选择。

附图说明

图1 是本实用新型永磁同步电机轮毂电机结构示意图。

图中序号：1电机轴，2多用途螺栓，3电机轴承，4旋转变压器，5电机转子铁心，6电机磁钢，7定子绕组，8定子铁心，9电机内端盖，10电机机壳，11螺栓，12电机外端盖，13行星齿轮花键轴，14行星齿轮齿圈，15制动器，16行星轮，17行星齿轮输出轴，18车轮螺栓，19双列角接触球轴承，20车轮毂轴，21行星架，22球轴承，23太阳轮，24轮辋

图2是轮毂电机整体冲片定子结构示意图。

图中序号：25定子扣片槽，26定子槽形，27定子冲片。

图3是轮毂电机转子结构示意图。

图中序号：28永久磁钢（电机内置串联式磁钢，磁钢形状成长方形），29V型槽（磁极空气槽），30转子冲片。

图4是使用本实用新型的四轮永磁同步电机轮毂电机驱动电动汽车实施例。

图中序号：31电动汽车方向盘，32转向轴，33位移传感器，34转向节，35万向节，36转向横拉杆，37右前轮毂电机，38右后轮毂电机，39左后轮毂电机，40左前轮毂电机，41右前控制器，42右后控制器，43左后控制器，44左前控制器，45整车控制器，46蓄电池。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1、2、3所示，本实用新型的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机包括安装于电动汽车车轮轮辋内的永磁同步轮毂电机，在永磁同步轮毂电机的非轴伸端设置有用来监测电机磁极位置和反馈电机转速的旋转变压器4，在永磁同步轮毂电机的轴伸端依次设置有行星齿轮减速机构（13、14、16、17、21、23）和制动器15；所述永磁同步轮毂电机包括定子部分、转子部分，所述转子部分包括压装在电机轴1上的转子铁心5，在转子铁心5上环绕圆心以两两相对的方式加工有四个V形槽29，且在每两相对的V形槽中嵌装有极性相同的永久磁钢28；所述定子部分包括压装在电机机壳10内的定子铁心8，以及嵌装在定子铁心8的线槽内的定子绕组7；所述永磁同步轮毂电机的外端盖12与定子机壳25端面相连接，内端盖9与轴承19的外圈相连接。

本实用新型中所述的行星齿轮减速机构（13、14、16、17、21、23）的传动比为1：5。这种高速内转子式驱动系统在功率密度方面比外转子更具竞争力。

本实用新型所述的旋转变压器4具有测量精度高，可以向分控制器反馈轮毂电机的转速和位置，使分控制器根据车轮接触路面状况及时分配驱动转矩。也特别适合高温、严寒、潮湿、高速、高震动等工作场合，适合应用于电动汽车轮毂电机。

本实用新型所述的永久磁钢28采用内置串联式V形设置，极数为4极，采用N、S、N、S极间隔设置，这种内置式磁钢电机，每极磁通量大，转矩密度高，过载能力强，电机轴不需要选用隔磁材料。

所述的定子铁心表面装有温度传感器，测量温度范围为-50℃~250℃，精度等级0.5%，传感器检测出来的温度直接体现在车上温度仪表中。

使用本实用新型的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机时，将电机轴内端插进电动汽车悬架上设置的开口轴套内，并采用带定位销功能的螺栓进行紧固，之后便可安装车轮。

如图4所示，将装配好的永磁同步轮毂电机37、38、39、40分别安装于电动汽车车轮轮辋内部，电机非轴伸端装上旋转变压器4，轴伸端依次装上行星减速齿轮和制动器15，安装车轮时，用车轮螺栓18一同紧固；分控制器41、42、43、44固定于车轮内侧支架上；整车控制器45和蓄电池46置于原汽车发电机位置。

每个永磁同步轮毂电机设置专用的控制器，由一台整车控制器45控制四台分控制器41、42、43、44，驾驶员通过方向盘31、加速踏板、制动踏板向整车控制器提供起动、加减速、转向、制动、停车等外部指令，整车控制器通过复杂控制算法后发指令给分控制器控制轮毂电机，可实现电动汽车的ABS、电子差速、独立转向、能量回收等功能，保证电动汽车的正常行驶。

本实施例的车前后轮没有采用相同型式的制动器15，前轮采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器；可以利用制动器15产生的机械制动力矩和电机再生制动，在不损害制动效能的前提下，尽可能多的回收制动能量，有效延长电动汽车的续航里程；整车控制器具有过热保护和实施监控电池电压、电子差速等功能；汽车方向盘转动轴底部直接连接一个误差为0.5%的位移传感器3，该传感器的位移范围为0~200mm，模拟电压的输出范围为0~5V，作为电子差速转向系统的指令输入；

所述的四台分控制器采用永磁同步电机专用变频器，该种变频器具有矢量控制和能量回收的功能。整车控制器采用DSP控制变频器，具有根据转向轮方向角、电机当前状态、车轮路面接触状况等信息，对四驱动电机的输出转矩实时调节，改善整车动力学性能功能。整车控制器还可以根据电机内部温度传感器检测反馈及时控制车辆安全运行的功能。

    本实施例的工作原理是：驾驶员通过方向盘、加速踏板、制动踏板提供起动、加减速、转向、制动、停车等外部指令，指令经过位移传感器转换为模拟电信号输入给整车控制器。整车控制器根据电动汽车匀速、加减速等不同的运行方式，进行计算和校正后，发出车轮转向指令给各个分控制器，控制各个车轮实现电子差速。根据车轮接触路面状况，电机上的旋转变压器将位置信息反馈给分控制器，分控制器及时准确地将转矩分配给电机驱动车轮匀速安全行驶。

Claims (4)

1.一种电动汽车用交流永磁同步轮毂电机，其特征在于：它包括安装于电动汽车车轮轮辋内的永磁同步轮毂电机，在永磁同步轮毂电机的非轴伸端设置有用来监测电机磁极位置和反馈电机转速的旋转变压器，在永磁同步轮毂电机的轴伸端依次设置有行星齿轮减速机构和制动器；所述永磁同步轮毂电机包括定子部分、转子部分，所述转子部分包括压装在电机轴上的转子铁心，在转子铁心上环绕圆心以两两相对的方式加工有四个V形槽，且在每两相对的V形槽中嵌装有极性相同的永久磁钢；所述定子部分包括压装在电机机壳内的定子铁心，以及嵌装在定子铁心的线槽内的定子绕组；所述永磁同步轮毂电机的外端盖与定子机壳端面相连接，内端盖与轴承的外圈相连接。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机，其特征在于：所述的行星齿轮减速机构的传动比为1：5。

3.根据权利要求1所述的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机，其特征在于：所述的永久磁钢采用内置串联式V型设置，极数为4极，采用N、S、N、S极间隔设置。

4.根据权利要求1所述的电动汽车用交流永磁同步轮毂电机，其特征在于：所述的定子铁心表面装有温度传感器，测量温度范围为-50℃~250℃，精度等级0.5%。

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