CN208615706U - 可变功率电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种可变功率电动汽车，该车的驱动电机是变功率电动机，变功率电动机具有两种不同的结构，一种是外转子变功率电动机，另一种是内转子变功率电动机，外转子变功率电动机安装在汽车的前轮轮毂或后轮轮毂上，内转子变功率电动机安装在差速器上；变功率电动机通过电动变路器改变电动机的功率，变路电机开关钮通过连线安装在汽车的驾驶操纵台上；由于变功率电动机的体积小、重量的，使小型电动轿车能够安装小功率轮毂电机又能获得大功率高速度，突破电动轿车难以整合轮毂电机的技术瓶颈，积极意义十分明显。

Description

可变功率电动汽车

技术领域

本实用新型涉及电动汽车新型驱动技术领域，可变功率驱动的电动汽车。由于变功率电动机的体积小，重量轻，功率可成倍增大，有望突破小型轿车难以安装轮毂电机的技术瓶颈。

背景技术

]众所周知，电动汽车和奥托汽车一样，车轮需要悬挂系统和转向系统，而大功率轮毂电机重量大、体积大，发热多，不能满足小型轿车轮毂整合的需要，难以推广，目前只是少量使用在轮径庞大而行驶速度较慢的公交车上。本公司的发明申请变功率电动机(申请号2018108300318)和外转子变功率电动机(申请号2018108528678)公开了电动机可变功率的技术方案，这给汽车的电动轮毂实现大功率轻量化开辟了一条巷的发展道路。

实用新型内容

本实用新型的目的，就是要提供一种新型驱动可变功率电动汽车，该车的驱动电机体积轻小、功率强大，能获得更宽广的速度和扭矩，降低成本、增大功率，大大提高了电机的使用效率。为达到上述技术目标，本发明所采取的技术方案是：可变功率电动汽车的驱动电机是变功率电动机，变功率电动机具有两种不同的结构，一种是外转子变功率电动机，另一种是内转子变功率电动机，外转子变功率电动机作为轮毂电机安装在汽车的前轮轮毂或后轮轮毂上，内转子变功率电动机安装在差速器上；变功率电动机通过电动变路器改变电动机的功率，变路电机开关钮通过连线安装在汽车的驾驶操纵台上。所述外转子变功率电动机的线圈线缆从电机轴内孔中引出，连接在电动变路器上，电动变路器安装在外转子变功率电动机的附近，当外转子变功率电动机安装在前轮轮毂上时，电动变路器安装在横摆臂上，或转向节上；内转子变功率电动机的线圈线缆从定子外壳上引出，连接在电动变路器上，电动变路器安装在内转子变功率电动机的定子外壳上。所述电动变路器由一个转向盘、一组换向板和一个变路电机构成，在转向盘的侧面开设有拨动窗，换向板从拨动窗内伸出，当变路电机推动转向盘转动时，换向板被拨动窗限制转向到准确的位置；其中换向板由弹性铜板或加装电刷构成，固定在线圈输入端或星形中心板上。所述多路可变定子线圈是一种特殊的并联线圈，其各相线圈组中的每一路线圈的尾端都并接在星形中心板上，而每一路线圈的输入端都并接在输入板上，由此各相电机输入板上输入电流的能力就增大到路数M倍。所述外转子变功率电动机和内转子变功率电动机都具有两种不同的运行档，各相线圈组在接成M＝1的单路可变定子线圈时，称为启动档，此时额定电压为U₀，额定电流为I₀，额定功率为P₀；当各相线圈组在接成M＝2、3…路的多路可变定子线圈时，称为速度档，此时输入板上的额定电压为U₀不变，而输入的额定电流增大到MI₀，因此额定功率也增到路数的M倍。所述多路定子线圈的路数不是任意的，其最佳可变路数是1路或2路或3路或4路。所述星形中心板和输入板都设置在同一块绝缘板上，电动变路器的转向盘安装在星形中心板的上方，变路电机的转向轴固定在转向盘的中央，各相可变定子线圈的尾端固定在星形中心版上，各相可变定子线圈的输入端分别固定在各自的输入板上，当M＝1 启动档时，即各相可变定子线圈接成一个串联电路，转向板停在初始位置；当M＝2速度档时，启动变路电机，令转向盘逆时针转动θ角，在拨动窗的限制拨动下，各相第一路可变定子线圈的换向板准确拨停在各相输入板上，各相第二路换向板由空档位置准确换接到各相第二路可变定子线圈的尾端上，于是可变定子线圈就由M＝1的串联电路，换接为各相可变定子线圈的每一路都同时并接在星形中心板上的多路共板并联电路。所述变功率电动汽车在将外转子变功率电动机安装在前轮轮毂上的同时，又将内转子变功率电动机安装在后差速器上，功率输出统一由中央控制器控制，电动变路器分别由各自的开关钮操控，就构成前后双驱可变功率电动汽车。

本实用新型由于设计安装了体积小、重量轻的变功率电动机，实现了在运行状态下成倍增大电机的电流和功率，使小型电动轿车能够安装小功率轮毂电机又能获得大功率高速度，突破电动轿车难以整合轮毂电机的技术瓶颈，积极意义十分明显。

附图说明

下面结合附图及实施例，对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型公开的可变功率电动汽车第一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型公开的一种外转子变功率电动机的结构示意图。

图3是本实用新型公开的一种内转子变功率电动机的结构示意图。

图4是电动变路器安装在前轮悬挂转向系统上的结构示意图。

图5是另一种电动变路器安装在前轮悬挂转向系统上的结构示意图。

图6是本实用新型公开的可变定子线圈接成单路串联结构示意图。

图7、图8是电子变路器转向盘结构示意图。

图9是电动变路器拨到变功率速度档时的结构示意图。

图10是本实用新型公开的可变功率电动汽车第二实施例的结构示意图。

图1中，100是外转子变功率电动机，12是前轮轮毂，W是蓄电池，Q是中央控制器，8是线圈线缆，T是电动变路器，10是防震变路电机，11是变路电机开关钮，13是后差速器，14是电动汽车驾驶操纵台，6是电机轴，2是外转子，7是端轴承，1是外转子可变定子线圈，N₀是总匝数，M是多路可变定子线圈的路数，3是各相输入板，4是换向板，100A是内转子变功率电动机，2A 是定子外壳，1A是内转子可变定子线圈，15是下摆臂，16是转向节，17是固定架架，5是星形中心板，A、B、C是三相线圈的输入端，O₁、O₂、O₃是三相线圈的尾端，9是转向盘，9A是拨动窗。

具体实施方式

如图1、图6所示，可变功率电动汽车的驱动电机是变功率电动机，变功率电动机具有两种不同的结构，一种是外转子变功率电动机100，另一种是内转子变功率电动机100A，外转子变功率电动机100的线圈线缆8从电机轴6内孔中引出，连接在电动变路器T上，电动变路器T安装在悬挂装置的下摆臂15或转向节16上；内转子变功率电动机100A的线圈线缆从定子外壳2A上引出，连接在电动变路器T上，电动变路器T安装在内转子变功率电动机的定子外壳2A上。外转子变功率电动机100安装在汽车的前轮轮毂12或后轮轮毂上，内转子变功率电动机100A安装在差速器上；变功率电动机100和100A通过电动变路器T 改变电动机的功率。

如图2所示，外转子变功率电动机100具有一组可改变串并联结构的可变定子线圈1，线圈的线缆8从电机轴6内孔中引出；各相线圈组通过电动变路器T 的控制，可快速构成结构不同的单路可变定子线圈或多路可变定子线圈1，从而改变电动机的额定电流和额定功率。电动变路器T安装在外转子变功率电动机的附近。电动变路器T的结构安全方便，使电动机成倍增大功率变得灵活可控，变功率的启动开关11就安装在驾驶台14上，根据需要随时可以变路驱动，获得所需要的功率和扭矩。作为轮毂电机的外转子变功率电动机100，电动变路器T 的安装位置，考虑到悬挂的转向系，最近距离一种是安装在横摆臂15上，或在转向节16上。

如图3所示，内转子变功率电动机100A具有同样一组可改变串并联结构的可变定子线圈1A，线圈的线缆从定子外壳2A内引出；各相线圈组通过电动变路器T的控制，可快速构成结构不同的单路定子线圈或多路可变定子线圈1A，使电动机的线圈结构发生根本性的变化，从而改变电动机的额定电流和额定功率。电动变路器T安装在内转子变功率电动机100A的定子外壳2A上，变路电机10的开关钮11通过连线安装在驾驶操纵台14上。

如图4所示，为麦佛逊前悬挂简化示意图，转向节通过固定架17安装在前轮轮毂12上，横摆臂15是距离轮毂电机100最近的较大部件，可以将电动变路器T安装在横摆臂15上。如果横摆臂15的面积较窄，可稍加改造，在横摆臂 15中间制出一个面积较大的圆盘，以利于电动变路器T的安装。由于横摆臂15 是运动的，占有较大的空间，安装电动变路器T不会影响横摆臂15的运动。路面不平时横摆臂15会剧烈震动，但电动变路器T是一个弹簧压紧结构，且选用防震变路电机10，不会受到震动的影响，能够正常工作。

如图5所示，为电动汽车版的前悬挂示意图，转向节16通过固定架17安装在前轮轮毂12上，由于安装了减震装置的转向节16比较宽大，而且距离轮毂电机100最近，所以是电动变路器T更理想的安装位置。

如图6、图7、图8、图9所示，电动变路器T由一个转向盘9、一组换向板4和一个变路电机10构成，在转向盘9的侧面开设有拨动窗9A，换向板4从拨动窗9A内伸出，当换向电机10推动转向盘9转动时，换向板4被拨动窗9A 限制转向到准确的位置；其中换向板4由弹性铜板或加装电刷构成，固定在线圈输入端或星形中心板5上。从安装结构可以看到，多路可变定子线圈1突出的特点，是各相线圈组中的每一路线圈的尾端O₁、O₂、O₃都并接在星形中心板5上，而每一路线圈的输入端A、B、C都并接在输入板3上，由此各相电机输入板3上输入电流的能力就增大到路数M倍。从安装结构中还可以看到，外转子变功率电动机具有两种不同的运行状态，各相线圈组在接成M＝1的单路可变线圈时，称为启动档，此时额定电压为U₀，额定电流为I₀，额定功率为P₀；当各相线圈组在接成M＝2、3…路的多路可变线圈时，称为速度档，此时输入板 3上的额定电压为U₀不变，而输入的额定电流增大到MI₀，因此额定功率也增大到路数的M倍。这里，由于多路共板并联电路使输入板3提高了电流负荷能力M倍，而总内阻r却大大减小，由标准状态下的r₀变为(r₀/M)/M＝r₀/M2，即总内阻减小到路数M的平方倍，阻抗和感抗均大大减小，因/此在变驱动运行状态下，电机功率增大M倍却不易发热，运行正常。因此，在电动汽车的前后轮毂内，可以选用功率更小的变功率电动机，比如在左右前轮毂内安装小功率 10KW，仅有排球大小，体积小、重量轻，完全满足驱动和低速运行的要求，但按下电动变路开关钮11时，左右两个电机的功率瞬间增大到40KW，汽车成倍增大动力可以高速行驶。小功率变大功率，变功率电动机为轮毂电动汽车开辟了一条广阔的发展道路。当然，多路定子线圈的路数M不是任意的，其最佳可变路数是1路或2路或3路或4路。图1、图2中所示的第一实施例，定子共有18 个线圈，每相分布的线圈数为6个，每相可变定子线圈的路数M就是1路、2 路、3路这三种选择。虽然理论上还有M＝6，但M路数增大，就难以从电机轴内孔中引出成倍的线缆。实际应用中，M＝2是首选的路数。一台电机功率增大到2倍，从20KW增大到40KW，或从30KW增大到60KW，这就已经足够了。另一方面，路数M越大，匝数Z＝N₀/M就大幅锐减，造成扭矩不足，也是不可取的。星形中心板5和输入板3都设置在同一块绝缘板上，电动变路器T的转向盘9安装在星形中心板5的上方，变路电机10的转向轴固定在转向盘9的中央，各相可变定子线圈1的尾端O₁、O₂、O₃安装在星形中心板5上，各相可变定子线圈1的输入端A、B、C分别固定在各自的输入板3上，当M＝1启动档时，即各相可变定子线圈1接成一个串联电路，转向盘9停在初始位置；当 M＝2速度档时，启动变路电机10，令转向盘9逆时针转动θ角，在拨动窗9A 的限制拨动下，各相第一路可变定子线圈的换向板4准确拨停在各相输入板3 上，各相第二路换向板4由空档位置准确换接到各相第二路可变定子线圈的尾端上，于是可变定子线圈1就由M＝1的串联电路，换接为各相可变定子线圈的每一路都同时并接在星形中心板5上的多路共板并联电路；其中转向电机10转动θ角，由驾驶操纵台14上的变路电机开关11控制。

如图10所示，可变功率电动汽车在将外转子变功率电动机100安装在前轮轮毂12上的同时，又将内转子变功率电动机100A安装在后差速器13上，功率输出统一由中央控制器Q控制，电动变路器T分别由各自的开关钮11操控，就构成前后双驱可变功率电动汽车。

Claims (4)

1.一种可变功率电动汽车，其特征在于：该可变功率电动汽车的驱动电机是变功率电动机，变功率电动机具有两种不同的结构，一种是外转子变功率电动机(100)，另一种是内转子变功率电动机(100A)，外转子变功率电动机(100)安装在汽车的前轮轮毂(12)或后轮轮毂上，内转子变功率电动机(100A)安装在差速器(13)上；变功率电动机(100)和(100A)通过电动变路器(T)改变电动机的功率，变路电机(10)的开关钮(11)通过连线安装在汽车的驾驶操纵台(14)上。

2.如权利要求1所述的可变功率电动汽车，其特征在于：外转子变功率电动机(100)的线圈线缆(8)从电机轴(6)内孔中引出，电动变路器(T)安装在外转子变功率电动机(100)的附近，当外转子变功率电动机(100)安装在前轮轮毂(12)上时，电动变路器(T)安装在横摆臂(15)上，或转向节(16)上；而内转子变功率电动机(100A)的线圈线缆从定子外壳(2A)上引出，电动变路器(T)安装在内转子变功率电动机(100A)的定子外壳(2A)上。

3.如权利要求1所述的可变功率电动汽车，其特征在于：外转子变功率电动机(100)和内转子变功率电动机(100A)都具有两种不同的运行档，各相线圈组在接成路数为1的单路可变定子线圈时，称为启动档，此时额定电压为U₀，额定电流为I₀，额定功率为P₀；当各相线圈组在接成2、3…路的多路可变定子线圈时，称为速度档，此时额定电压为U₀不变，而输入的额定电流分别增大到2I₀、3I₀…，因此额定功率也分别增大到2P₀、3P₀…倍；通过驾驶操纵台(14)上的开关钮(11)，改变1路或2、3…多路时外转子变功率电动机(100)不同的功率。

4.如权利要求1、或2、或3所述的可变功率电动汽车，其特征在于：在将外转子变功率电动机(100)安装在前轮轮毂(12)上的同时，又将内转子变功率电动机(100A)安装在后差速器(13)上，功率输出统一由中央控制器Q控制，电动变路器(T)分别由各自的开关钮(11)操控，就构成前后双驱可变功率电动汽车。