CN202167911U

CN202167911U - 电动汽车轮毂电机

Info

Publication number: CN202167911U
Application number: CN2011202746456U
Authority: CN
Inventors: 徐国卿; 蹇林旎; 吴应军; 宋建建; 武渊源
Original assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Current assignee: Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date: 2011-07-30
Filing date: 2011-07-30
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-07-30

Abstract

一种电动汽车轮毂电机，包括外转子、定子、转轴、永磁体和绕组。外转子为圆柱形中空腔体，定子内置于外转子内，转轴穿过定子后两端与外转子连接。外转子的内侧壁表面沿圆周均匀安放有若干永磁体，定子靠近永磁体的位置设置有调磁齿，定子远离永磁体靠近转轴的位置缠绕有绕组，外转子的中心线与所述转轴的中心线重合。该电动汽车轮毂电机，可直接用于不同的需要低速直接驱动电动汽车或其他低速驱动的场合，提高整个电动汽车驱动系统的响应速度。同时该电动汽车轮毂电机结构紧凑，体积小，有利于提高电动汽车零部件的集成度。

Description

电动汽车轮毂电机

【技术领域】

本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种电动汽车轮毂电机。

【背景技术】

随着全球面临的能源和环境污染问题日益严重，电动汽车的节能以及低排放的优点赢得了众多汽车制造商和研究机构的青睐。而电机驱动系统是电动汽车的核心部件，直接决定电动汽车的节能与低污染性能。轮毂电机驱动系统凭借高效、高功率密度的特点成为电动汽车最先进的驱动方式。轮毂电机驱动系统相对一般的汽车驱动系统具有以下优点：

1、运用轮毂电机驱动系统使得汽车取消了大量的机械传动部分，例如，离合器、变速器、传动轴、差速器等，提高了汽车的集成度，实现了汽车质量的轻量化；

2、轮毂电机驱动系统可以通过电动机及控制系统来完成各种车轮驱动力的控制，取代了一般汽车中的复杂及机械响应慢的控制系统；

3、轮毂电机驱动系统对各车轮采用制动能量回收系统，提高汽车能量利用率实现节能；

4、基于轮毂电机驱动系统的汽车可采用线控轮转向技术，可有效减小转向半径，增加汽车转向的灵活性；

5、轮毂电机驱动系统可实现汽车底盘系统电子化、主动化，使得底盘结构简化，从而整车的布置与车身造型设计自由度加大；

6、轮毂电机驱动的电动轮与动力源之间采用软电缆连接，占用空间少，提高了汽车集成度，同时，增加了整车布置的灵活性。

在轮毂驱动系统中，电机是其核心部件。一般的轮毂驱动电动汽车主要包括内转子电机。内转子电机需要匹配一套复杂的形星齿轮减速机构从而让高速旋转的电机减速，使电机的转速满足汽车运行的实际速度的需要。此种内转子电机繁琐复杂的结构增加了整个驱动系统的体积和重量，同时此种类型的内转子电机由于内转子电机中减速机构的存在，使得内转子电机运转时噪音及机械磨损大，同时降低了整个驱动系统的响应速度及工作效率。

【实用新型内容】

基于此，有必要提供一种电动汽车轮毂电机，可省去内转子电机的减速机构，直接驱动电动汽车。

一种电动汽车轮毂电机包括外转子、定子、转轴、永磁体和绕组。外转子为圆柱形中空腔体。定子内置于外转子内。转轴穿过定子后两端与外转子连接。外转子的内侧壁表面沿圆周均匀安放有若干永磁体。定子靠近永磁体的位置设置有调磁齿，定子远离永磁体靠近转轴的位置缠绕有绕组。外转子的中心线与转轴的中心线重合。

在优选实施例中，若干永磁体环绕形成的圆周所在的平面与外转子的圆形表面平行。永磁体沿永磁体环绕的圆周方向充磁，相邻的两个永磁体磁极相反。永磁体的材料为钕铁硼。

在优选实施例中，外转子包括两个转动架和闭合圆周形的转边，两个转动架通过固定件安装在转边相互平行的两边。该固定件为螺栓。两转动架分别通过一轴承与转轴的一端连接。转动架、转轴和轴承为高电阻率非导磁材料。转边和定子为叠合的硅钢片。

在优选实施例中，定子包括设有基体、自基体向永磁体方向延伸出的若干相隔等间距的绕组芯、自绕组芯向永磁体方向延伸出的若干相隔等间距的调磁齿。基体设有供转轴穿过的通孔。绕组缠绕于绕组芯上。

在优选实施例中，调磁齿与永磁体之间隔有气隙。调磁齿的个数等于永磁体的对数与绕组极对数之和。

上述电动汽车轮毂电机，省去了内转子中结构复杂的减速机构，可直接用于不同的需要低速直接驱动电动汽车或其他低速驱动的场合，提高了整个电动汽车驱动系统的响应速度。同时该电动汽车轮毂电机结构紧凑，体积小，有利于提高电动汽车零部件的集成度。

【附图说明】

图1为本实用新型电动汽车轮毂的实施例示意图；

图2为本实用新型电动汽车轮毂的实施例另一角度示意图；

图3为本实用新型电动汽车轮毂的实施例中绕组缠绕示意图。

【具体实施方式】

本实施例提出了一种电动汽车轮毂电机，省去了内转子中结构复杂的减速机构，可直接驱动电动汽车。同时，该电动汽车轮毂电机结构紧凑，简化了电机装置，减小了电机的体积、重量和制作成本。

请参阅图1，本实施例提供的电动汽车轮毂电机包括外转子10、定子20、转轴30、永磁体40和绕组50。外转子10为圆柱形中空腔体。定子20内置于外转子10内。转轴30穿过定子20后两端与外转子10连接。外转子10的内侧壁表面沿圆周均匀安放有若干永磁体40。定子20靠近永磁体40的位置设置有调磁齿201，定子20远离永磁体40靠近转轴30的位置缠绕有绕组50。外转子10的中心线与转轴30的中心线重合。

如图1所示，外转子10包括两个转动架102和闭合圆周形的转边101。两个转动架102通过固定件安装在转边101相互平行的两边。该固定件为螺栓90。两转动架102分别通过一轴承70与转轴30的一端连接。转动架102、转轴30和轴承70为高电阻率非导磁材料。转边101为叠合的硅钢片。同时参阅图2所示图1沿AA方向的截面示意图，外转子10的转边101还套接有汽车轮毂80。

同时参阅图1和图2，若干永磁体40环绕形成的圆周所在的平面与外转子10的圆形表面平行，即与图1所示的转动架102所在的平面平行。永磁体40沿永磁体40环绕的圆周方向充磁。且相邻的两个永磁体40磁极相反。如图2所示的本实施例中显示的永磁体40为十六对，三十二个。永磁体40的材料为钕铁硼。

请参阅图1和图2，定子20包括设有基体203、自基体203向永磁体40方向延伸出的若干相隔等间距的绕组芯202、自绕组芯202向永磁体40方向延伸出的若干相隔等间距的调磁齿201。在如图2所示的电动汽车轮毂电机实施例中，自基体203延伸出的等间距的绕组芯202有六个。对应地，绕组50每个绕组芯202上延伸出的等间距的调磁齿201有三个。基体203设有供转轴30穿过的通孔。绕组50缠绕于绕组芯202上。整个定子20的材料为叠合的硅钢片。

请参阅图1或图2，调磁齿201与永磁体40之间隔有气隙。

本电动汽车轮毂电机实施例中，如图2所示，绕组芯202有六个，对应地绕组50有六个。请参阅图3，因此绕组50为三相，磁极对数为二。501a和501b为第一相，且501a和501b缠绕方向相反，磁极对数为二；依此类推，502a和502b为第二相，缠绕方向相反，503a和503b为第三相，磁极对数为二。如图3所示，501a，502a，503a分别顺序缠绕于三个相邻的绕组芯202上，501b，502b和503b按相同顺序紧邻503a顺序缠绕于剩余的三个相邻的绕组芯202上。本实施例中的绕组50为分数槽集中双层绕组。因此绕组50具有端部长度短，槽满率高，工艺简单和可实现机器绕线。

上述实施例所述电动汽车轮毂电机工作的基本原理是调磁齿的磁场调制原理。根据机电能量转换定理：两个磁场要进行稳定的能量传递，这两个磁场极对数必须相同。传统的电机是转子的主磁场磁极对数与定子的主磁场磁极对数相同而进行能量的传递，达到电机工作的目的。本实施例提供的电动汽车轮毂电机是通过调磁齿201调节永磁体40的主磁场，让其产生一系列的谐波磁场，使其中的某一次谐波磁场与定子产生的磁场极对数相同而传递稳定的能量。

电动汽车轮毂电机稳定工作时应满足以下基本条件：

极对数：p_r＝n_s-p_s (1)

外转子定子磁场转速比：

G_{r} = \frac{p_{s} - n_{s}}{p_{s}} - - - (2)

p_r为永磁体的磁极对数，n_s为调磁齿的个数，p_s为绕组极对数。G_r为外转子与定子磁场的转速比。

从公式(1)可以看出，调磁齿201的个数等于永磁体40的对数与绕组50极对数之和。在本实施例中，永磁体40为十六对磁极，调磁齿201的个数为十八，因此绕组50磁极对数为二。从公式(2)中可以得出外转子10上的永磁体40与定子的磁场转速比为G_r＝-8。因此，本实施例中的外转子的速度只有定子旋转磁场转速的1/8。定子磁场的方向与外转子永磁体磁场方向相反。如果电动汽车供电频率为50Hz，则钉子的旋转磁场的转速为1500rpm，因此外转子的转速为187.5rpm就可基本满足电动汽车运行的速度需求。在其他电动汽车轮毂实施例中，永磁体40的磁极对数，调磁齿201的个数以及绕组50的磁极对数只要满足公式1的关系即可。

上述电动汽车轮毂电机，省去了内转子中结构复杂的减速机构，可直接用于不同的需要低速直接驱动电动汽车或其他低速驱动的场合，提高整个电动汽车驱动系统的响应速度。同时该电动汽车轮毂电机结构紧凑，体积小，有利于提高电动汽车零部件的集成度。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种电动汽车轮毂电机，其特征在于，包括外转子、定子、转轴、永磁体和绕组；所述外转子为圆柱形中空腔体，所述定子内置于所述外转子内，所述转轴穿过所述定子后两端与所述外转子连接；所述外转子的内侧壁表面沿圆周均匀安放有若干所述永磁体，所述定子靠近所述永磁体的位置设置有调磁齿，所述定子远离所述永磁体靠近所述转轴的位置缠绕有所述绕组，所述外转子的中心线与所述转轴的中心线重合。

2.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述若干永磁体环绕形成的圆周所在的平面与所述外转子的圆形表面平行。

3.根据权利要求2所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述永磁体沿所述永磁体环绕的圆周方向充磁，相邻的两个永磁体磁极相反。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述永磁体材料为钕铁硼。

5.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述外转子包括两个转动架和闭合圆周形的转边，所述两个转动架通过固定件安装在所述转边相互平行的两边；所述两转动架分别通过一轴承与所述转轴的一端连接。

6.根据权利要求5所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述固定件为螺栓。

7.根据权利要求5所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述转动架、转轴和轴承为高电阻率非导磁材料；所述转边和所述定子为叠合的硅钢片。

8.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述定子包括设有基体、自基体向所述永磁体方向延伸出的若干相隔等间距的绕组芯、自绕组芯向所述永磁体方向延伸出的若干相隔等间距的调磁齿；所述基体设有供所述转轴穿过的通孔；所述绕组缠绕于所述绕组芯上。

9.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述调磁齿与所述永磁体之间隔有气隙。

10.根据权利要求1所述的电动汽车轮毂电机，其特征在于，所述调磁齿的个数等于所述永磁体的对数与所述绕组极对数之和。