一種永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于新能源汽車(chē)【技術(shù)領(lǐng)域】的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的電機(jī)定子外圈設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子機(jī)殼（5）、機(jī)殼后端蓋（4）、機(jī)殼前端蓋（6）、制動(dòng)鼓（9），轉(zhuǎn)子機(jī)殼（5）、機(jī)殼后端蓋（4）、機(jī)殼前端蓋（6）、制動(dòng)鼓（9）為一體式結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子內(nèi)固定安裝電機(jī)軸（1），電機(jī)定子外圈安裝永磁體（3），永磁體（3）外圈固定安裝定子鐵芯組件（8）和定子電樞繞組（7），永磁體（3）為Halbach陣列，本實(shí)用新型的電機(jī)結(jié)構(gòu)，引入了Halbach陣列的稀土永磁體材料，提高了輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的功率密度，降低了電磁噪音，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，提高使用效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源汽車(chē)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，是涉及一種新能源汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]Halbach陣列應(yīng)用于電機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)功率密度大，相對(duì)于普通永磁體結(jié)構(gòu)，由于Halbach列分解后的切向磁場(chǎng)與徑向磁場(chǎng)的相互重疊使得氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度大幅度提高，可有效的減小電機(jī)的體積，提高電機(jī)的功率密度。(2)定、轉(zhuǎn)子不再需要斜槽。在Halbach列電機(jī)中，由于氣隙磁場(chǎng)正弦分布，諧波含量小，定、轉(zhuǎn)子無(wú)需斜槽。(3)Halbach列自屏蔽效應(yīng)，對(duì)于外磁場(chǎng)的Halbach電機(jī),轉(zhuǎn)子可采用非鐵芯材料；對(duì)于內(nèi)磁場(chǎng)的Halbach電機(jī)，殼體不需要導(dǎo)磁材料，甚至可不需要外殼，以減輕電機(jī)的體積重量。并使電機(jī)有較低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。(4)永磁體利用效率高。由于Halbach列分向磁化的結(jié)果，導(dǎo)致其永磁體工作點(diǎn)較高，一般均超過(guò)0.9，提高了永磁體的利用率。(5)可使用集中式繞組。在Halbach列電機(jī)中由于其磁場(chǎng)正弦分布，諧波磁場(chǎng)較小，可采用集中式繞組提高導(dǎo)電材料利用率。
[0003]雙凸極永磁電機(jī)(Doublysalient permanent magnet motor 簡(jiǎn)稱(chēng) DSPM)是隨著功率電子學(xué)和微電子學(xué)的發(fā)展在上世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一種新型的交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)由雙凸極永磁電機(jī)、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。電機(jī)定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)外形與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相似，呈雙凸極結(jié)構(gòu)，但它在轉(zhuǎn)子(或定子)上放有永磁體，從而使運(yùn)行原理和控制策略與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)有本質(zhì)區(qū)別。DSPM系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制靈活、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、調(diào)速性能好、轉(zhuǎn)矩/電流比大，可實(shí)現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩\轉(zhuǎn)速特性，功率因數(shù)接近于1，效率高，是電工學(xué)科近年來(lái)繼開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)之后又一全新的研究方向。
[0004]DSPM電機(jī)可以說(shuō)是磁阻電機(jī)和永磁電機(jī)的有機(jī)結(jié)合體，是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的創(chuàng)造性發(fā)展，它結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，又解決了兩者的部分缺陷，特別是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的三個(gè)缺陷:⑴由于主開(kāi)關(guān)必須在電感較大處關(guān)斷，電流換相較慢，從而降低了轉(zhuǎn)矩輸出；⑵為了增加飽和度以提高開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)出力，定轉(zhuǎn)子間氣隙較小，因此將產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)問(wèn)題；⑶開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)只能在半周內(nèi)出力，即正半周電感增加時(shí)產(chǎn)生電動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而負(fù)半周電感減小時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，材料利用率低。目前，應(yīng)用較多的是定子永磁型雙凸極永磁電機(jī)，它又分為切向結(jié)構(gòu)和徑向結(jié)構(gòu)，但和Halbach陣列的電機(jī)比較，結(jié)構(gòu)上明顯存在不足:切向結(jié)構(gòu)永磁體向外漏磁較大，徑向結(jié)構(gòu)必須有定子導(dǎo)磁殼體，限制了電機(jī)的氣隙磁密提高，功率重量比較低。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種漏磁少，氣隙磁密高，功率密度高且工藝簡(jiǎn)單的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)。
[0006]要解決以上所述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]本實(shí)用新型為一種永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子外圈設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子機(jī)殼、機(jī)殼后端蓋、機(jī)殼前端蓋、制動(dòng)鼓，轉(zhuǎn)子機(jī)殼、機(jī)殼后端蓋、機(jī)殼前端蓋、制動(dòng)鼓為一體式結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子內(nèi)固定安裝電機(jī)軸，電機(jī)定子外圈安裝永磁體，永磁體外圈固定安裝定子鐵芯組件和定子電樞繞組，永磁體為Halbach陣列，制動(dòng)鼓與輪胎輪轂固定連接。
[0008]優(yōu)選地，所述的定子鐵芯組件的外圈設(shè)置多個(gè)定子凸極，電子轉(zhuǎn)子內(nèi)圈設(shè)置轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)壁上設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，定子鐵芯組件上按間隙設(shè)置多個(gè)組件間隙，每?jī)蓚€(gè)定子凸極之間的凹槽內(nèi)分別安裝一個(gè)定子電樞繞組，永磁體設(shè)置為沿電子定子一周布置的結(jié)構(gòu)。
[0009]優(yōu)選地，所述的電機(jī)定子外圈設(shè)置永磁體支架，永磁體安裝在永磁體支架上，所述的永磁輪轂電機(jī)為三相電機(jī)或多相電機(jī)，永磁輪轂電機(jī)為多相電機(jī)時(shí)，永磁輪轂電機(jī)為6K/4K結(jié)構(gòu)，K為整數(shù)，K=l、2、3…。
[0010]優(yōu)選地，所述的制動(dòng)鼓與電機(jī)軸之間通過(guò)軸承活動(dòng)連接，電機(jī)定子上還設(shè)置有制動(dòng)蹄固定盤(pán)，制動(dòng)蹄固定盤(pán)與電機(jī)軸之間固定連接。
[0011]優(yōu)選地，所述的制動(dòng)鼓外側(cè)設(shè)置多個(gè)車(chē)輪螺栓，輪胎輪轂通過(guò)車(chē)輪螺栓與制動(dòng)鼓連接，所述的定子永磁體支架采用導(dǎo)磁或非導(dǎo)磁材料制作而成。
[0012]采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案，能得到以下的有益效果:
[0013]本實(shí)用新型的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，引入了 Halbach陣列的稀土永磁體材料，提高了輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的功率密度，降低了電磁噪音，實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，提高使用效率。其主要優(yōu)點(diǎn)有:1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，電子轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，只是硅鋼片沖制疊壓而成，電機(jī)定子上集中電樞繞組和Halbach陣列分布的永磁體；2)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無(wú)需減速機(jī)構(gòu)，可方便將輪胎輪轂直接固定在機(jī)體外殼上，只需拆裝螺栓便可，方便換胎維修；3)力矩/電流大:啟動(dòng)時(shí)，只需額定電流的30%左右就可獲得10 —150%的額定力矩；4)效率高:在很寬的速度范圍內(nèi)，其效率^ 85%，最高可達(dá)90%以上；5)無(wú)啟動(dòng)死角:24/16極，且轉(zhuǎn)子極弧等于定子極弧，任意位置均可啟動(dòng):6)噪音低，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)?。?)電流能方便地實(shí)現(xiàn)快速換向，由于引入永磁體，使在磁鏈的上升區(qū)和下降區(qū)都有正向轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，提高了效率和材料利用率；8)工藝簡(jiǎn)單合理，電機(jī)內(nèi)部融合了剎車(chē)制動(dòng)鼓，方便車(chē)輛安裝。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]下面對(duì)本說(shuō)明書(shū)各附圖所表 達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作出簡(jiǎn)要的說(shuō)明:
[0015]圖1為本實(shí)用新型所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明的永磁電機(jī)結(jié)構(gòu)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明所述的永磁體的合成磁場(chǎng)的Halbach陣列示意圖；
[0019]圖5為本發(fā)明所述的永磁體的外磁場(chǎng)的Halbach陣列不意圖；
[0020]圖6為本發(fā)明所述的永磁體的內(nèi)磁場(chǎng)的Halbach陣列示意圖；
[0021]附圖中標(biāo)記分別為:1、電機(jī)軸；2、永磁體支架；3、永磁體；4、后端蓋；5、轉(zhuǎn)子機(jī)殼；6、前端蓋；7、定子電樞繞組；8、定子鐵芯組件；9、制動(dòng)鼓；10、車(chē)輪螺栓；11、制動(dòng)蹄固定盤(pán)；12、軸承；13、定子凸極；14、轉(zhuǎn)子凸極；15、組件間隙；16、轉(zhuǎn)子鐵芯。【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對(duì)照附圖，通過(guò)對(duì)實(shí)施例的描述，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理等作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0023]如附圖1一附圖6所示，本實(shí)用新型為一種永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子外圈設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子機(jī)殼5、機(jī)殼后端蓋4、機(jī)殼前端蓋6、制動(dòng)鼓9,轉(zhuǎn)子機(jī)殼5、機(jī)殼后端蓋4、機(jī)殼前端蓋6、制動(dòng)鼓9為一體式結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子內(nèi)固定安裝電機(jī)軸I，電機(jī)定子外圈安裝永磁體3,永磁體3外圈固定安裝定子鐵芯組件8和定子電樞繞組7，永磁體 3為Halbach陣列，制動(dòng)鼓9與輪胎輪轂固定連接。
[0024]優(yōu)選地，所述的定子鐵芯組件8的外圈設(shè)置多個(gè)定子凸極13，電子轉(zhuǎn)子內(nèi)圈設(shè)置轉(zhuǎn)子鐵芯16，轉(zhuǎn)子鐵芯16內(nèi)壁上設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極14，定子鐵芯組件8上按間隙設(shè)置多個(gè)組件間隙15，每?jī)蓚€(gè)定子凸極13之間的凹槽內(nèi)分別安裝一個(gè)定子電樞繞組7，永磁體3設(shè)置為沿電子定子一周布置的結(jié)構(gòu)。
[0025]優(yōu)選地，所述的電機(jī)定子外圈設(shè)置永磁體支架2，永磁體3安裝在永磁體支架2上，所述的永磁輪轂電機(jī)為三相電機(jī)或多相電機(jī)，永磁輪轂電機(jī)為多相電機(jī)時(shí)，永磁輪轂電機(jī)為6K/4K結(jié)構(gòu)，K為整數(shù)，K=l、2、3…。
[0026]優(yōu)選地，所述的制動(dòng)鼓9與電機(jī)軸I之間通過(guò)軸承12活動(dòng)連接，電機(jī)定子上還設(shè)置有制動(dòng)蹄固定盤(pán)11，制動(dòng)蹄固定盤(pán)11與電機(jī)軸I之間固定連接。
[0027]優(yōu)選地，所述的制動(dòng)鼓9外側(cè)設(shè)置多個(gè)車(chē)輪螺栓10，輪胎輪轂通過(guò)車(chē)輪螺栓10與制動(dòng)鼓9連接，定子永磁體支架2采用導(dǎo)磁或非導(dǎo)磁材料制作而成。
[0028]在本實(shí)用新型所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)中，包括電機(jī)轉(zhuǎn)子和電機(jī)定子，電機(jī)軸I外周固定有定子永磁體支架2,環(huán)繞定子永磁體支架2設(shè)置為永磁體3,并與安裝在永磁體3外周的定子鐵芯組件8及定子電樞繞組7固定成為定子一體。電機(jī)定子外周是電子轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子機(jī)殼5、機(jī)殼后端蓋4、機(jī)殼前端蓋6、制動(dòng)鼓9為一體式結(jié)構(gòu),制動(dòng)鼓9上設(shè)有四顆車(chē)輪螺栓10，可以直接安裝輪胎輪轂，且轉(zhuǎn)動(dòng)的制動(dòng)鼓9與電機(jī)軸之間有軸承12相連，而制動(dòng)蹄固定盤(pán)11是用軸鍵與電機(jī)軸I固定成一體不轉(zhuǎn)動(dòng)的，從而能達(dá)到制動(dòng)效果。所述永磁體3為Halbach陣列，定子鐵芯組件8和轉(zhuǎn)子機(jī)殼5均為凸極式結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)子機(jī)殼5即為電子轉(zhuǎn)子，無(wú)繞組，定子鐵芯組件8上有定子電樞繞組7。
[0029]所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)可以是三相電機(jī)，也可以是多相電機(jī)，當(dāng)電機(jī)結(jié)構(gòu)為三相電機(jī)時(shí)，為6Κ/4Κ結(jié)構(gòu)，K為整數(shù)，K=l、2、3…。當(dāng)Κ=2時(shí)，為12/8結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯為12個(gè)齒，轉(zhuǎn)子鐵芯為8個(gè)齒，附圖3就是本發(fā)明采用的Κ=5時(shí)外轉(zhuǎn)子雙凸極永磁電機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖，為30/20結(jié)構(gòu)，為三相或多相時(shí)，電機(jī)的定子齒數(shù)Ns、轉(zhuǎn)子齒數(shù)Nr同樣滿(mǎn)足:Ns/Nr=2mK/(Ns±2K)，其中m為電機(jī)的相數(shù)，K為正整數(shù)。其定子齒槽均勻分布于定子鐵芯，其定子齒寬等于定子槽寬，而轉(zhuǎn)子齒槽同樣是均勻分布于轉(zhuǎn)子鐵芯，一般轉(zhuǎn)子齒寬大于或等于定子齒寬，從而保證電流換向并抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。
[0030]本實(shí)用新型的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，引入了 Halbach陣列的稀土永磁體材料，其主要優(yōu)點(diǎn)有:1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固，電子轉(zhuǎn)子無(wú)繞組，只是硅鋼片沖制疊壓而成，電機(jī)定子上集中電樞繞組和Halbach陣列分布的永磁體；2)外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)無(wú)需減速機(jī)構(gòu)，可方便將輪胎輪轂直接固定在機(jī)體外殼上，只需拆裝螺栓便可，方便換胎維修；3)力矩/電流大:啟動(dòng)時(shí)，只需額定電流的30%左右就可獲得10 —150%的額定力矩；4)效率高:在很寬的速度范圍內(nèi)，其效率> 85%，最高可達(dá)90%以上；5)無(wú)啟動(dòng)死角:24/16極，且轉(zhuǎn)子極弧等于定子極弧，任意位置均可啟動(dòng):6)噪音低，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)??；7)電流能方便地實(shí)現(xiàn)快速換向，由于引入永磁體，使在磁鏈的上升區(qū)和下降區(qū)都有正向轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，提高了效率和材料利用率；8)電機(jī)內(nèi)部融合了剎車(chē)制動(dòng)鼓，方便車(chē)輛安裝。
[0031] 上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性的描述，顯然本實(shí)用新型具體的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本實(shí)用新型的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其他場(chǎng)合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu),包括電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子外圈設(shè)置電機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子機(jī)殼(5)、機(jī)殼后端蓋(4)、機(jī)殼前端蓋(6)、制動(dòng)鼓(9),轉(zhuǎn)子機(jī)殼(5)、機(jī)殼后端蓋(4)、機(jī)殼前端蓋(6)、制動(dòng)鼓(9)為一體式結(jié)構(gòu)，電機(jī)定子內(nèi)固定安裝電機(jī)軸(I)，電機(jī)定子外圈安裝永磁體(3 ),永磁體(3 )外圈固定安裝定子鐵芯組件(8 )和定子電樞繞組(7)，永磁體(3)為Halbach陣列，制動(dòng)鼓(9)與輪胎輪轂固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的定子鐵芯組件(8)的外圈設(shè)置多個(gè)定子凸極(13)，電子轉(zhuǎn)子內(nèi)圈設(shè)置轉(zhuǎn)子鐵芯(16)，轉(zhuǎn)子鐵芯(16)內(nèi)壁上設(shè)置多個(gè)轉(zhuǎn)子凸極(14)，定子鐵芯組件(8)上按間隙設(shè)置多個(gè)組件間隙(15)，每?jī)蓚€(gè)定子凸極(13)之間的凹槽內(nèi)分別安裝一個(gè)定子電樞繞組(7)，永磁體(3)設(shè)置為沿電子定子一周布置的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的電機(jī)定子外圈設(shè)置永磁體支架(2),永磁體(3)安裝在永磁體支架(2)上,所述的永磁輪轂電機(jī)為三相電機(jī)或多相電機(jī)，永磁輪轂電機(jī)為多相電機(jī)時(shí)，永磁輪轂電機(jī)為6K/4K結(jié)構(gòu)，K為整數(shù)，K=l、2、3…。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的制動(dòng)鼓(9)與電機(jī)軸(I)之間通過(guò)軸承(12)活動(dòng)連接，電機(jī)定子上還設(shè)置有制動(dòng)蹄固定盤(pán)(11)，制動(dòng)蹄固定盤(pán)(11)與電機(jī)軸(I)之間固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的制動(dòng)鼓(9)外側(cè)設(shè)置多個(gè)車(chē)輪螺栓(10)，輪胎輪轂通過(guò)車(chē)輪螺栓(10)與制動(dòng)鼓(9)連接，所述的定子永磁體支架(2)采用導(dǎo)磁或非導(dǎo)磁材料制作而成。
【文檔編號(hào)】H02K1/17GK203522484SQ201320563012
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】金浙勇, 李世明, 李偉 申請(qǐng)人:眾泰控股集團(tuán)有限公司