CN109532464A - 一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，包括轮毂、防尘壳、刹车夹器、橡胶套和螺栓孔，所述轮毂的外侧安装有轮胎，所述轮毂的内侧镶嵌有电机壳，所述刹车片与安装座之间相互固定，所述刹车夹器与通过固定座与支撑轴之间相互固定，所述永磁铁镶嵌于固定卡的内部，所述固定卡的一侧设置有电机定子，所述电机定子上开设有过孔，所述电机定子左右两侧分别设置有功率器件和定子绕组，所述功率器件的一侧设置有信号采集调理器。该路电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机解除车轴约束，每个轮子都是动力轮，理论上每个轮子都可以度旋转，解放了车辆的行使方式和方向，提供了更多的现有车辆不可能的行车和停车方式。

Description

一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，具体为一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机。
背景技术
汽车工业的迅速发展,极大地推动了人类的技术进步以及经济社会等方面的发展,但是汽车在造福人类的同时,也带来了很大的弊端,其中环境污染和能源消耗已经成为众矢之的。内燃机汽车造成的污染日益严重，尾气、噪声和热岛效应等对环境造成的破坏已经到了必须加以控制和治理的程度。特别在一些人口稠密、交通拥挤的大中城市情况更为严重。同时内燃机汽车是以燃烧油料、天然气等宝贵的不可再生的自然资源为动力的,而内燃机的效率低,这些自然资源作为燃料直接烧掉是极大的浪费,据统计如果按照目前的消耗速度,石油、天然气等自然资源仅能再维持数十年的时间。内燃机汽车造成的环境污染和对资源的消耗,极大地威胁着人类的健康与生存。
电动车是21世纪清洁高效的城市交通工具,是车辆工程、电力拖动技术、电子技术、智能控制、化学能源、计算机、新材料等工程技术中最新成果的集成产物。电动车以电力为动力,可实现能源的多样化配置,解除了人们对石油资源日益枯竭的担心；作为清洁的新型交通工具,行驶时可以无排放或低排放；同时电动车还具有结构简单、使用维护方便等优点,因此引起人们的普遍关注并得到极大的发展。
传统车桥和电驱动桥集成方案其思路不管是“二合一”还是“三合一”还是“多合一”，其根本就是***集成化、轻量化和小型化。但是其轮本身还是车轮，两个车轮之间还需要车轴连接，只是其车轴是否是单纯车轴还是集成了电机等其他部分而已，其前后车轴之间根据需要也存在机械连接。这种结构形式，从本质上说车轴的存在约束了两侧车轮的运动，其转角范围受到限制，尤其后车轮大多车型不具备转角特性。现有的动力分散型驱动电机，也就是轮毂电机，不管是什么类型的工作原理，都是从传统电机类型演化而来，也就是采用的传统的径向磁通设计方案，电机定子和转子以电机转轴为中心，一个为径向的外圆另一个为径向的内园，这种电机结构形式在传统的汽车设计平台下，随着功率的增大，其尺寸会变大，对于轮内有限体积来说设计变得艰难，在此条件如果再考虑***集成会变得更加困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，以解决上述背景技术提出的传统车桥和电驱动桥集成方案其思路不管是“二合一”还是“三合一”还是“多合一”，其根本就是***集成化、轻量化和小型化。但是其轮本身还是车轮，两个车轮之间还需要车轴连接，只是其车轴是否是单纯车轴还是集成了电机等其他部分而已，其前后车轴之间根据需要也存在机械连接。这种结构形式，从本质上说车轴的存在约束了两侧车轮的运动，其转角范围受到限制，尤其后车轮大多车型不具备转角特性。而本发明，是将轮毂电机和电控部分集成设计，解除车轴约束，每个轮子都是动力轮，理论上每个轮子都可以360度旋转，解放了车辆的行使方式和方向，提供了更多的现有车辆不可能的行车和停车方式。比如侧方位停车，可以轮子旋转90度后前后行进的方式进行停车。另外因为电机在轮子中，所以驱动方式从每个轮子角度就是直接驱动方式，不再需要传动汽车的传动轴和变速箱等机械构建，结构得到大大的简化。现有的动力分散型驱动电机，也就是轮毂电机，不管是什么类型的工作原理，都是从传统电机类型演化而来，也就是采用的传统的径向磁通设计方案，电机定子和转子以电机转轴为中心，一个为径向的外圆另一个为径向的内园，这种电机结构形式在传统的汽车设计平台下，随着功率的增大，其尺寸会变大，对于轮内有限体积来说设计变得艰难，在此条件如果再考虑***集成会变得更加困难的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，包括轮毂、防尘壳、刹车夹器、橡胶套和螺栓孔，所述轮毂的外侧安装有轮胎，所述轮毂的内侧镶嵌有电机壳，所述电机壳的左右两侧分别设置有第二轴承和第一轴承，所述第一轴承与第二轴承的内部穿插有支撑轴，所述轮毂与电机壳之间通过第一固定螺栓进行固定，所述支撑轴的端点设置有连接座，所述连接座与轮壳之间通过第二固定螺栓进行固定，所述轮壳的顶部设置有转向连接轴，所述防尘壳安装于电机壳的一侧，所述电机壳与防尘壳之间通过第三固定螺栓进行固定，所述防尘壳的内部设置有刹车片，所述刹车片与安装座之间相互固定，所述刹车夹器与通过固定座与支撑轴之间相互固定，所述刹车夹器镶嵌于刹车片的内侧，所述橡胶套安装于防尘壳的一侧，所述螺栓孔设置于电机壳的表面，所述支撑轴的一侧设置有永磁铁，所述永磁铁镶嵌于固定卡的内部，所述固定卡的一侧设置有电机定子，所述电机定子上开设有过孔，所述电机定子左右两侧分别设置有功率器件和定子绕组，所述功率器件的一侧设置有信号采集调理器。
优选的，所述电机壳的外部直径大小与轮毂的外部直径大小相等，所述轮毂与电机壳通过第一固定螺栓构成可拆卸结构。
优选的，所述支撑轴与连接座之间为一体结构，所述支撑轴连接座与电机壳通过第一轴承和第二轴承构成旋转结构。
优选的，所述轮壳的外形为弧形，所述轮壳与转向连接轴之间为一体结构。
优选的，所述安装座设置有六个，所述安装座为等角度分布，所述安装座与电机壳之间相互固定。
优选的，所述固定座为弧形结构，所述固定座与支撑轴之间的外形尺寸相互吻合。
优选的，所述永磁铁为分段式结构，每两组永磁铁为一组构成一个N极，S极同理，所述N极与S极磁极数为六个，所述永磁铁采用钐钴永磁材料。
优选的，所述定子绕组与功率器件通过过孔构成电性连接，所述功率器件与电机定子之间相互贴合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的而本发明，是将轮毂电机和电控部分集成设计，解除车轴约束，每个轮子都是动力轮，理论上每个轮子都可以度旋转，解放了车辆的行使方式和方向，提供了更多的现有车辆不可能的行车和停车方式。比如侧方位停车，可以轮子旋转度后前后行进的方式进行停车。另外因为电机在轮子中，所以驱动方式从每个轮子角度就是直接驱动方式，不再需要传动汽车的传动轴和变速箱等机械构建，结构得到大大的简化；
采用轴向磁通电机形式取代传统的径向磁通电机，也就是电机的定子和转子沿着轴的方向为两个平行平面，这种结构形式为进一步合理优化空间利用率提供了可能，尤其针对电动汽车轮毂电机来说，为***集成、提高功率密度、提高效率、减小体积、减小重量提供了可能方案。
附图说明
图1为本发明一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的结构示意图；
图2为本发明一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的侧视结构示意图；
图3为本发明一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的电机内部结构示意图；
图4为本发明一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的转子结构示意图；
图5为本发明一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的图中A处局部放大结构示意图；
图6为本发明一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机的刹车片与刹车夹器结构示意图。
图中：1、轮毂，2、轮胎，3、电机壳，4、第一轴承，5、第二轴承，6、支撑轴，7、第一固定螺栓，8、连接座，9、第二固定螺栓，10、轮壳，11、转向连接轴，12、防尘壳，13、第三固定螺栓，14、刹车片，15、安装座，16、刹车夹器，17、固定座，18、橡胶套，19、螺栓孔，20、永磁铁，21、固定卡，22、电机定子，23、过孔，24、定子绕组，25、功率器件，26、信号采集调理器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，包括轮毂1、轮胎2、电机壳3、第一轴承4、第二轴承5、支撑轴6、第一固定螺栓7、连接座8、第二固定螺栓9、轮壳10、转向连接轴11、防尘壳12、第三固定螺栓13、刹车片14、安装座15、刹车夹器16、固定座17、橡胶套18、螺栓孔19、永磁铁20、固定卡21、电机定子22、过孔23、定子绕组24、功率器件25和信号采集调理器26，所述轮毂1的外侧安装有轮胎2，所述轮毂1的内侧镶嵌有电机壳3，所述电机壳3的外部直径大小与轮毂1的外部直径大小相等，所述轮毂1与电机壳3通过第一固定螺栓7构成可拆卸结构，便于该装置的维修拆卸，所述电机壳3的左右两侧分别设置有第二轴承5和第一轴承4，所述第一轴承4与第二轴承5的内部穿插有支撑轴6，所述支撑轴6与连接座8之间为一体结构，所述支撑轴连接座8与电机壳3通过第一轴承4和第二轴承5构成旋转结构，便于电机壳3在支撑轴6上旋转，所述轮毂1与电机壳3之间通过第一固定螺栓7进行固定，所述支撑轴6的端点设置有连接座8，所述连接座8与轮壳10之间通过第二固定螺栓9进行固定，所述轮壳10的外形为弧形，所述轮壳10与转向连接轴11之间为一体结构，使轮壳10与连接轴11之间的结构更加的稳定，所述轮壳10的顶部设置有转向连接轴11，所述防尘壳12安装于电机壳3的一侧，所述电机壳3与防尘壳12之间通过第三固定螺栓13进行固定，所述防尘壳12的内部设置有刹车片14，所述刹车片14与安装座15之间相互固定，所述安装座15设置有六个，所述安装座15为等角度分布，所述安装座15与电机壳3之间相互固定，便于刹车片14的安装和固定，所述刹车夹器16与通过固定座17与支撑轴6之间相互固定，所述固定座17为弧形结构，所述固定座17与支撑轴6之间的外形尺寸相互吻合，便于固定座17与支撑轴6之间相互固定，所述刹车夹器16镶嵌于刹车片14的内侧，所述橡胶套18安装于防尘壳12的一侧，所述螺栓孔19设置于电机壳3的表面，所述支撑轴6的一侧设置有永磁铁20，所述永磁铁20为分段式结构，每两组永磁铁20为一组构成一个N极，S极同理，所述N极与S极磁极数为六个，所述永磁铁20采用钐钴永磁材料，降低损耗，提高电机效率，减轻电机重量，所述永磁铁20为非晶合金材料，所述永磁铁20镶嵌于固定卡21的内部，所述固定卡21的一侧设置有电机定子22，所述电机定子22上开设有过孔23，所述电机定子22左右两侧分别设置有功率器件25和定子绕组24，所述定子绕组24与功率器件25通过过孔23构成电性连接，所述功率器件25与电机定子22之间相互贴合，便于电机定子22将热量传递给功率器件25，所述功率器件25的一侧设置有信号采集调理器26，功率器件25、信号采集调理器26为逆变器部分，功率器件25型号为IGBT，信号采集调理器26为信号采集与调理电路和中央控制处理器。其中信号采集与调理电路包含驱动部分和传感器，中央控制处理器为DSP+FPGA结构。
工作原理：在使用该电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机时，首先转动转向连接轴11，转向连接轴11即可带动轮壳10旋转，进而轮壳10在支撑轴6的作用下，带动轮毂1、轮胎2和电机壳3转动，实现汽车的调向问题，解除车轴约束，每个轮子都是动力轮，理论上每个轮子都可以360度旋转，解放了车辆的行使方式和方向，提供了更多的现有车辆不可能的行车和停车方式。比如侧方位停车，可以轮子旋转90度后前后行进的方式进行停车。另外因为电机在轮子中，所以驱动方式从每个轮子角度就是直接驱动方式，不再需要传动汽车的传动轴和变速箱等机械构建，结构得到大大的简化，该装置的电机进行供电，电机定子22外侧的电机壳3开始旋转，电机壳3带动轮毂1和轮胎2旋转，即可带动车辆行驶，启动刹车夹器16即可使刹车夹器16夹紧刹车片14，由于刹车片14与电机壳3之间相互固定，因此电机壳3旋转速度开始下降，从而完成一系列工作。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，包括轮毂(1)、防尘壳(12)、刹车夹器(16)、橡胶套(18)和螺栓孔(19)，其特征在于：所述轮毂(1)的外侧安装有轮胎(2)，所述轮毂(1)的内侧镶嵌有电机壳(3)，所述电机壳(3)的左右两侧分别设置有第二轴承(5)和第一轴承(4)，所述第一轴承(4)与第二轴承(5)的内部穿插有支撑轴(6)，所述轮毂(1)与电机壳(3)之间通过第一固定螺栓(7)进行固定，所述支撑轴(6)的端点设置有连接座(8)，所述连接座(8)与轮壳(10)之间通过第二固定螺栓(9)进行固定，所述轮壳(10)的顶部设置有转向连接轴(11)，所述防尘壳(12)安装于电机壳(3)的一侧，所述电机壳(3)与防尘壳(12)之间通过第三固定螺栓(13)进行固定，所述防尘壳(12)的内部设置有刹车片(14)，所述刹车片(14)与安装座(15)之间相互固定，所述刹车夹器(16)与通过固定座(17)与支撑轴(6)之间相互固定，所述刹车夹器(16)镶嵌于刹车片(14)的内侧，所述橡胶套(18)安装于防尘壳(12)的一侧，所述螺栓孔(19)设置于电机壳(3)的表面，所述支撑轴(6)的一侧设置有永磁铁(20)，所述永磁铁(20)镶嵌于固定卡(21)的内部，所述固定卡(21)的一侧设置有电机定子(22)，所述电机定子(22)上开设有过孔(23)，所述电机定子(22)左右两侧分别设置有功率器件(25)和定子绕组(24)，所述功率器件(25)的一侧设置有信号采集调理器(26)。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述电机壳(3)的外部直径大小与轮毂(1)的外部直径大小相等，所述轮毂(1)与电机壳(3)通过第一固定螺栓(7)构成可拆卸结构。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述支撑轴(6)与连接座(8)之间为一体结构，所述支撑轴连接座(8)与电机壳(3)通过第一轴承(4)和第二轴承(5)构成旋转结构。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述轮壳(10)的外形为弧形，所述轮壳(10)与转向连接轴(11)之间为一体结构。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述安装座(15)设置有六个，所述安装座(15)为等角度分布，所述安装座(15)与电机壳(3)之间相互固定。
6.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述固定座(17)为弧形结构，所述固定座(17)与支撑轴(6)之间的外形尺寸相互吻合。
7.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述永磁铁(20)为分段式结构，每两组永磁铁(20)为一组构成一个N极，S极同理，所述N极与S极磁极数为六个，所述永磁铁(20)采用钐钴永磁材料。
8.根据权利要求1所述的一种电动汽车用机电一体式节能轴向磁通电机，其特征在于：所述定子绕组(24)与功率器件(25)通过过孔(23)构成电性连接，所述功率器件(25)与电机定子(22)之间相互贴合。
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