[發(fā)明專(zhuān)利]同時(shí)達(dá)到最佳效率及最大轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)及其設(shè)計(jì)技術(shù)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 01123909.3
• 申請(qǐng)日: 2001-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1400721A
• 公開(kāi)（公告）日: 2003-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸一平;陽(yáng)毅平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 歐磊科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02K15/00
• 分類(lèi)號(hào): H02K15/00;H02K15/02;H02K29/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 穆魁良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及馬達(dá)，尤其是一種同時(shí)達(dá)到最佳效率及最大轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)及其設(shè)計(jì)技術(shù)，其設(shè)計(jì)技術(shù)適用于扁平式軸向磁通直流無(wú)刷馬達(dá)，由建立軸向磁通馬達(dá)的設(shè)計(jì)方程式開(kāi)始，再利用最佳化軟件針對(duì)特定目標(biāo)或規(guī)格進(jìn)行最佳化，最后并以2-D有限元素電磁分析作驗(yàn)證及比較，以獲得車(chē)輪馬達(dá)的最佳化設(shè)計(jì)，從而使力矩及性能有大幅提升。

背景技術(shù)

目前所發(fā)展的電動(dòng)機(jī)車(chē)以間接驅(qū)動(dòng)式為主，其主要利用馬達(dá)來(lái)取代機(jī)車(chē)引擎，并借齒輪、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及減速系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生機(jī)車(chē)的動(dòng)力。然而，由于其采用機(jī)械式的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，故而使得整車(chē)效率不佳、續(xù)航力低；而若采用直接驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)(將馬達(dá)直接安裝在輪軸上)則將會(huì)借由馬達(dá)產(chǎn)生動(dòng)力而直接帶動(dòng)機(jī)車(chē)行進(jìn)，不需減速及傳動(dòng)系統(tǒng)，使得整車(chē)效率自然提升、且減輕整車(chē)重量，極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

對(duì)于直接驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)機(jī)車(chē)而言，電動(dòng)馬達(dá)即如其心臟，因此馬達(dá)的性能將格外重要，其必須要有高扭力、低轉(zhuǎn)速、高功率密度、高效率等條件，而扁平式軸向磁通直流無(wú)刷馬達(dá)雖基本上具有此一特性，且其發(fā)熱部份主要在定子，使得熱傳特性良好，適合直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪馬達(dá)的應(yīng)用。

然而，在一般的馬達(dá)設(shè)計(jì)中，雖大多借由磁路分析得到氣隙的磁通，再建立力矩方程式，但對(duì)于較復(fù)雜的磁路，根本不易利用磁路分析來(lái)得到氣隙磁通，而且在分析時(shí)驅(qū)動(dòng)電流已經(jīng)固定，根本無(wú)法針對(duì)不同的需求，來(lái)選用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電流；再者，過(guò)去對(duì)于電動(dòng)車(chē)馬達(dá)的設(shè)計(jì)、制造，均非為一個(gè)完整的設(shè)計(jì)技術(shù)，充其量不過(guò)是針對(duì)某一部分加以改造而已，遑論大部分均為直接沿用一般馬達(dá)來(lái)改進(jìn)，造成設(shè)計(jì)、制造上的混亂及性能上的低落，根本不是專(zhuān)為直驅(qū)式車(chē)輪馬達(dá)所做的一套設(shè)計(jì)技術(shù)。而傳統(tǒng)制造此種馬達(dá)，均系成批地制造，現(xiàn)今的電動(dòng)機(jī)車(chē)亦單純選用一顆市售的馬達(dá)，拿來(lái)取代機(jī)車(chē)引擎，根本并非專(zhuān)為此所設(shè)計(jì)的馬達(dá)，造成各方面的性能均不佳，此亦為目前電動(dòng)機(jī)車(chē)仍無(wú)法被市場(chǎng)接受的一大主因，而歸根究底，實(shí)因并無(wú)一套可針對(duì)預(yù)設(shè)條件而設(shè)計(jì)出來(lái)的馬達(dá)設(shè)計(jì)技術(shù)，一般電動(dòng)汽、機(jī)車(chē)廠(chǎng)商，乃只能尋求并非專(zhuān)用的馬達(dá)成品來(lái)使用，其性能當(dāng)然不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明欲行解決的即為直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪馬達(dá)(direct?driven?wheel?motor)的最佳化設(shè)計(jì)，借由此一歷經(jīng)無(wú)數(shù)心血所研究出來(lái)的設(shè)計(jì)技術(shù)，并在車(chē)輪尺寸及外形等的限制下，將可設(shè)計(jì)出具有高力矩密度(比一般扁平式軸向磁通直流無(wú)刷馬達(dá)更高)的直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪馬達(dá)。

本發(fā)明可配合“最佳化驅(qū)動(dòng)電流”來(lái)執(zhí)行，而“最佳化驅(qū)動(dòng)電流”已由本案發(fā)明人申請(qǐng)于申請(qǐng)?zhí)枮?1118683.6的發(fā)明專(zhuān)利中。

本發(fā)明的主要目的是提供一種同時(shí)達(dá)到最佳效率及最大轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)及其設(shè)計(jì)技術(shù)，借由此一設(shè)計(jì)技術(shù)，可在復(fù)雜磁路下仍能設(shè)計(jì)、制造出預(yù)設(shè)性能、所需性能的馬達(dá)，而無(wú)需如傳統(tǒng)般只能選用市售成品。

本發(fā)明的次要目的為提供一種同時(shí)達(dá)到最佳效率及最大轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)及其設(shè)計(jì)技術(shù)，借由此一設(shè)計(jì)技術(shù)所制成的馬達(dá)，其性能將可如設(shè)計(jì)技術(shù)所分析的結(jié)果般，具有高扭力、低轉(zhuǎn)速、高功率密度、高效率等功效，確能直接驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)輪軸。

附圖說(shuō)明圖1??系為本發(fā)明的磁路模型；圖2??系為本發(fā)明磁動(dòng)勢(shì)分布和定、轉(zhuǎn)子齒形的關(guān)系；圖3??系為本發(fā)明的氣隙磁通密度分布圖；圖4??系為本發(fā)明的最佳驅(qū)動(dòng)電流圖；圖5??系為本發(fā)明在馬達(dá)最佳化設(shè)計(jì)時(shí)所使用的某方驅(qū)動(dòng)電流；圖6??系為本發(fā)明的馬達(dá)的幾何參數(shù)示意圖；圖7??系為本發(fā)明最佳化設(shè)計(jì)結(jié)果的定子軛鐵示意圖；圖8??系為本發(fā)明最佳化設(shè)計(jì)結(jié)果的矽鋼堆疊示意圖；圖9??系為本發(fā)明最佳化設(shè)計(jì)結(jié)果的轉(zhuǎn)子示意圖；圖10??系為本發(fā)明有限元素電磁分析的分析模型；圖11??系為本發(fā)明利用非線(xiàn)性FEM電磁分析所得的磁通向量圖；圖12??系為本發(fā)明利用非線(xiàn)性FEM電磁分析所得的磁通密度分布圖；圖13??系為本發(fā)明的馬達(dá)架構(gòu)示意圖；圖14??系為本發(fā)明的馬達(dá)的最佳化設(shè)計(jì)結(jié)果的輸出性能；圖15??系為本發(fā)明最佳化馬達(dá)架構(gòu)的立體分解圖；圖16??系為本發(fā)明最佳化馬達(dá)架構(gòu)的立體組合圖；圖17??系為本發(fā)明最佳化馬達(dá)架構(gòu)的組合剖面圖；圖18??系為本發(fā)明最佳化馬達(dá)架構(gòu)的直接使用于車(chē)輪的示意圖。

圖中元件參數(shù)說(shuō)明：

1空心軸??????????11溝槽

12大凸緣?????????13小凸緣

14桿部???????????15桿部

16通孔???????????17插銷(xiāo)