CN107458210A - 一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，包括电枢绕组、导磁体及其延伸部分、励磁绕组、制动器、行星机构、轮辋等结构。所述轮辋通过轴承支撑在电机支撑轴上，同时通过螺栓与行星架相连，并随之转动。电机外壳固定在电机支撑轴上，电枢铁芯和电枢绕组固定在与电机外壳固连的定子上，而励磁绕组固定在固定环形导磁桥上，后者固连在电机外壳上，导磁体紧贴在转子上的永磁体。行星机构的太阳轮固定在转子支架上，齿圈固定在电机外壳上，行星轮支撑在行星架上。制动盘与行星架相连，并随之转动，制动器的制动钳固定在电机外壳上。此***不仅结构简单紧凑、集成度高，且具有功率密度高、磁场可调节及转矩质量比大等优点。

Description

一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***
技术领域
本发明涉及一种电动汽车驱动***，尤其涉及一种分布式轮毂驱动***,具体是一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***。
背景技术
近年来，环境问题和能源危机让人们意识到保护环境和利用新能源的重要性。越来越多的新能源开始运用在汽车领域内，电动汽车逐渐步入人们的视野，其逐渐成为了绿色环保的交通工具。在诸多新能源技术中，轮毂驱动技术代表着电动汽车发展的先进研究方向。分布式轮毂驱动的优势在于有较高的集成度，车辆在布局方面可以利用更多的空间。但将轮毂电机、减速机构、制动器等零部件高度集成于车轮内，一方面受空间与运行环境的限制，同时又由于低速时所需的驱动扭矩很大，这就对驱动***的转矩密度和功率密度提出了较高的要求。
基于此，本发明提出了一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其不仅结构简单紧凑、集成度高而且可以充分利用此驱动电机功率密度高、磁场可调节及转矩质量比大等优点，提高电动轮***综合效能，满足车辆对低速大转矩等动力要求，改善车辆的经济性。
发明内容
针对轮毂电机驱动***，本发明的目的是为了提供一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，在充分利用轮毂内空间的情况下，合理布置驱动电机、制动器、行星机构等。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
该***主要由电枢绕组、导磁体及其延伸部分、励磁绕组、环形导磁桥、转子支架、制动器、行星机构等构成。
本发明针对磁分路式混合励磁一体化集成电动轮***进行结构设计，在轮辋内布置上述驱动电机、行星机构及制动器等，使其能够满足车辆驱动***的要求。此设计结构中，其轮胎安装在轮辋上，轮辋通过螺栓与行星架相连，并随之转动，同时通过轴承支撑在电机支撑轴上；驱动电机的电机外壳固定在电机支撑轴上，其定子部分包括电枢铁芯、电枢绕组、励磁绕组和固定环形导磁桥构成，转子部分由导磁体和永磁体构成，固定在转子上，转子支架通过轴承支撑在电机支撑轴上。其中电枢铁芯和电枢绕组固定在与电机外壳固连的定子上，而励磁绕组固定在固定环形导磁桥上，后者固连在电机外壳上。导磁体分为N极和S极，他们分别紧贴住转子上的N极永磁体和S极永磁体，并沿着轴向向一个方向延伸，N极导磁体呈喇叭状扩展，形成内径较大的N极环形导磁体， S极导磁体呈瓶颈状收缩，形成外径较小的S极环形导磁体。导磁体的延伸部分和环形导磁桥中间有附加的气隙。行星机构的太阳轮固定在转子支架上，并随之转动，齿圈固定在电机外壳上，行星轮支撑在行星架上。制动盘与行星架相连，并随之转动，制动器的制动钳固定在电机外壳上。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)充分利用该驱动电机功率密度高、转矩质量比大等优点，满足车辆对低速大转矩等动力要求。
(2)一体化集成电动轮结构简单、易于布置，且结构紧凑。
(3)磁分路式混合励磁结构的应用，可以通过调节磁场，使得电机可以在较宽区间内高效工作，使得驱动***效率提高。
附图说明
图1是带有一级减速的结构示意图
图2是无减速的结构示意图
图3是基于两端轴向磁分路切向磁钢结构的带有一级减速的轮毂电机结构示意图
图4是图3无减速机构的结构示意图
图中：1.轮胎；2.轮辋；3.电机外壳；4.制动钳；5.制动盘；6.螺栓；7. 挡圈；8.电机支撑轴；9.转子支架；10.太阳轮；11.行星轮；12.行星架；13. 齿圈；14.转子；15.永磁体；16.电枢绕组；17.定子；18.导磁体及其延伸部分；19.励磁绕组；20.环形导磁桥；21.转子N极极靴；22.转子S极极靴
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细描述。
实施实例1
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示的一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其结构主要包括电枢绕组16、导磁体及其延伸部分18、励磁绕组19、环形导磁桥20、转子支架9、制动器4、行星机构等。其轮胎1安装在轮辋2上，轮辋2 通过螺栓6与行星架12相连，并随之转动，同时通过轴承支撑在电机支撑轴8 上；驱动电机的电机外壳3固定在电机支撑轴8上，其定子部分包括电枢绕组 16、励磁绕组19和固定环形导磁桥20构成，转子部分由导磁体18和永磁体 15构成，固定在转子14上，转子支架9通过轴承支撑在电机支撑轴8上。其中电枢绕组16固定在与电机外壳3固连的定子17上，而励磁绕组19固定在固定环形导磁桥20上，后者固连在电机外壳3上。导磁体及其延伸部分18分为N 极和S极，他们分别紧贴住转子14上的N极永磁体15和S极永磁体15，并沿着轴向向一个方向延伸，N极导磁体18呈喇叭状扩展，形成内径较大的N极环形导磁体，S极导磁体18呈瓶颈状收缩，形成外径较小的S极环形导磁体。行星机构的太阳轮10固定在转子支架9上，并随之转动，齿圈13固定在电机外壳3上，行星轮11支撑在行星架12上，行星架12通过轴承支撑在转子支架9 上。制动盘5与行星架12相连，并随之转动，制动器的制动钳4固定在电机外壳3上。
综上所述，通过合理布置结构，利用两种励磁源的相互作用以及行星机构的减速增扭，充分发挥电机的性能，使其工作在较宽的高效率区间内，满足车辆对低速大扭矩的要求，从而提高了车辆的动力性，改善了经济性。
实施实例2
本实施例与实施例1不同之处在于：由图2二可以得知，此结构下省去了行星机构，轮辋2直接通过螺栓6与转子支架相连接，即轮毂电机的动力直接通过转子支架9传递到轮辋2上，同时制动盘5也固定在转子支架9上，其他结构与实施例1相同，不予赘述。
实施实例3
本实施例是采用了两端轴向磁分路切向磁钢结构的电机。下面结合附图进行详细说明。
如图3所示的一种基于两端轴向磁分路切向磁钢结构的一体化集成电动轮***，其结构主要包括电枢绕组16、励磁绕组19、转子S极极靴22、转子N极极靴21、转子支架9、制动器、行星机构等。其与实施例1不同之处在于此驱动电机的定子17及电枢绕组16固定在电机外壳3上，同时环形磁桥20固定在定子17上，其内部布置有励磁绕组19。转子部分有N极极靴21和S极极靴22 都固定在转子14上。其余结构部分与实施例1一致，不予赘述。
综上所述，通过合理的布局，充分发挥此驱动电机高功率密度，高电机效率，恒功率范围广且磁场可调的优势的同时，布置行星机构减速装置，使其能够更好满足车辆对低速大扭矩等动力性要求，改善车辆经济性。
实施实例4
本实施例与实施例3不同之处在于：由图4可知，此结构省去了行星机构减速装置，轮辋2直接通过螺栓6与转子支架相连接，即轮毂驱动电机的动力经转子支架9直接传递到轮辋2上，带动车轮旋转。同时制动盘5也固定在转子支架9上，其他结构与实施例3相同，不予赘述。

Claims (7)

1.本发明公开了一种基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，包括电枢绕组、导磁体及其延伸部分、励磁绕组、制动器、行星减速机构、轮辋等结构，所述轮辋通过轴承支撑在电机支撑轴上，同时通过螺栓与行星架相连，并随之转动，电机外壳固定在电机支撑轴上，电枢铁芯和电枢绕组固定在与电机外壳固连的定子上，而励磁绕组固定在固定环形导磁桥上，后者固连在电机外壳上，导磁体紧贴在转子上的永磁体，行星机构的太阳轮固定在转子支架上，齿圈固定在电机外壳上，行星轮支撑在行星架上，制动盘与行星架相连，并随之转动，制动器的制动钳固定在电机外壳上。
2.根据权利要求1所述的基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其特征在于：所述的磁分路式混合励磁结构可以是径向结构的，也可以是切向结构的，可以是两端的，也可以是单端的。
3.根据权利要求1所述的基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其特征在于：所述混合励磁结构形式可以是内定子外转子结构，也可以是内转子外定子结构。
4.根据权利要求1所述的基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其特征在于：所述制动器可以是电磁式、液压式、气动式等。
5.根据权利要求1所述的基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其特征在于：所述电动轮***可以设置减速机构，也可以不设置减速机构。
6.根据权利要求1所述的基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其特征在于：所述减速机构可以是行星机构，也可以是固定齿轮传动结构。
7.根据权利要求1所述的基于磁分路式混合励磁结构的一体化集成电动轮***，其特征在于：所述行星机构的太阳轮、齿圈和行星架三个元件的其中两个作为动力输入端，一个动力输出端，输入端可以根据需要进行选择，可以使所述中三个元件的其中任意两个。
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