[實用新型]電動汽車用多盤式永磁輪轂電機結構

無效

• 申請號: 200920189389.3
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN201509139U
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 楊杰;劉細平;焦海寧
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: H02K21/24
• 分類號: H02K21/24;B60K7/00
• 代理公司: 贛州凌云專利事務所 36116
• 代理人: 曾上

技術領域

本實用新型涉及電機技術領域，特別涉及一種電動汽車驅動用的多盤式大轉矩、低轉速永磁無刷同步輪轂電機結構。

背景技術

當今世界汽車的保有量接近10億輛，每年消耗原油約150億桶，汽車帶來的環境污染和能源危機困擾世界各國。開發高效環保的電動汽車逐漸成為全世界汽車產業關注的焦點。

驅動電機是電動汽車最為關鍵的部件之一。其用途決定了電機要能夠頻繁地起動/停車、加速/減速，在低速或爬坡時，要能夠輸出較高的轉矩，在剎車時能夠實現能量回饋。驅動電機要在高效率的基礎上實現寬調速范圍，既要工作在恒轉矩區，又要運行在恒功率區。電機承受過載的能力要在4倍以上，且工作環境相對惡劣。電機的結構設計和控制要求都很高，設計時要在滿足上述性能要求的前提下對電機的結構、體積尺寸、環境適應度、可靠性、制造成本等因素要給予綜合考慮。

目前，電動汽車驅動電機主要有兩種不同的發展方向。方式一是使用電機驅動系統直接取代傳統汽車的發動機。方式二是開發大轉矩的輪轂電機驅動系統。方式一的優勢在于可以方便地與現有汽車體系接軌。而方式二的優勢在于省略了傳統汽車所需的機械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使得驅動系統和整車結構更加簡潔、空間利用率增大、傳動效率大大提高。但輪轂電機受體積的約束較大，在功率、散熱等方面限制了電機的設計。盤式輪轂電機是輪轂電機中的一種，該類電機呈扁平型結構，重量輕、散熱面積大，是車輪驅動系統理想的候選設計方案之一。小功率的電動自行車、摩托車用電動輪已經在市場上取得了認可。隨著材料學的發展，高性能的永磁材料為高密度、大轉矩的輪轂電機設計創造了有利條件。

目前，市場上最為常見的電動汽車驅動電機大致可以從電機的結構特點和工作原理的角度劃分為：無刷直流電機、三相感應電機、開關磁阻電機和永磁電機四大類。直流電機電機成本高、體積大、質量大，效率低，可靠性較差。三相感應電機耗電量較大，功率因數較低，調速性能較差。開關磁阻電動機有轉矩脈動、振動和噪聲大的缺陷。而永磁電機具有功率密度高、效率高、體積小、起動轉矩大、電樞反應小等優點，是今后電動汽車驅動電機發展的主要方向，具有十分廣闊的應用前景和市場潛力。本實用新型涉及的電機結構屬于永磁電機的一種。

實用新型內容

本實用新型目的是提供了一種電動汽車驅動用的多盤式大轉矩、低轉速永磁無刷同步輪轂電機結構。

本實用新型采取技術方案：一種電動汽車用多盤式永磁輪轂電機結構，包括定子、轉子盤，定子包括四個定子鐵心7兩兩成對，背靠背牙嵌式緊固在一起，組成兩組定子1；轉子盤包括兩個單面轉子盤2和一個雙面轉子盤6，兩個單面轉子盤2通過電機主軸固定在電機的兩頭，雙面轉子盤6位于兩組定子1的中間，雙面轉子盤6與單面轉子盤2同軸固定。

每個定子鐵心7上均勻分布了三十六個定子槽4，電樞繞組散嵌在定子槽4內。

每個單面轉子盤2內側鑲嵌有十二塊均勻分布的極性交錯的扇形磁鋼5，雙面轉子盤6兩側面各鑲嵌有十二塊對稱分布的極性交錯的扇形磁鋼5，磁鋼軸向充磁。

法蘭盤3直接連接和驅動電動汽車車輪。

本實用新型的多盤式輪轂電機是采用輪轂電機的設計思路展開設計。同時，以高性能的永磁材料取代了傳統電機的勵磁系統。電機的定子和轉子均呈扁平型結構，軸向截面積大，周向表面積小，揚軸向磁場電機所長、避徑向磁場電機之短。電機的空間利用率會更高，結構更緊湊，材料更節約，性能更優越。本實用新型的多盤式輪轂電機結構放寬了對電機軸向長度、功率密度、轉動慣量等方面的限制，重點強調電機的可靠性、高效運行區域、起動扭矩、過載能力。該結構將普通盤式電機結構進行了擴展，將多個定子和轉子盤組合在一起，經過科學合理的設計，形成柱狀電機，有效保證了電機的起動轉矩和效率。

本實用新型的多盤式輪轂電機保留了輪轂電機驅動系統的優點，將動力控制由硬連接改為軟連接型式，通過電子線控技術，實現各電動輪從零到最大速度的無級變速和各電動輪間的差速要求，省略了傳統汽車所需的機械式操縱換檔裝置、離合器、變速器、傳動軸和機械差速器等，使得驅動系統和整車結構更加簡潔、空間利用率增大、傳動效率大大提高。各電動輪的驅動力直接獨立可控，使其動力學控制更為靈活、方便，能合理地控制各電動輪的驅動力，從而提高惡劣路面條件下的行駛性能。本實用新型的電機結構在制動時，易于實現電動輪的電氣制動、機電復合制動和制動能量回饋。還在空間結構上擺脫了傳統發動機的限制，可以使汽車底架結構大為簡化。配合科學的控制方案，電動汽車還可以有效減小轉向半徑，甚至實現零轉向半徑，大大增加轉向靈便性。