[实用新型]电动汽车用外转子双凸极永磁轮毂电动机

说明书

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，具体涉及一种装于电动汽车上的外转子双凸极永磁轮毂电动机。 

背景技术

作为未来发展终极趋势的电动汽车，是21世纪清洁、有效的城市交通工具，它集光、机、电等各学科领域最新技术于一体，并融合了多种工程实用技术，是车辆，电力拖动，智能控制，化学电源，新能源，新材料等工程技术中一系列研究成果的集成产物。 

轮毂电动机技术又称车轮内装电机技术，是电动汽车的核心技术之一。它的最大特点就是将动力，转动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动汽车的机械部分大为简化。早在1900年，保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车；在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术，2011年上海车展展出的瑞麒X1-EV增程电动车就采用了轮毂电机技术。日系，美系厂商对此项技术研发较早，包括通用，丰田在内的汽车巨头都对此技术有所涉足，并处于领先水平。 

轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式，主要分为内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外转子，最高转速在1000-1500rpm，无减速装置，车轮的转速与电机的相同；而内转子式则采用高速内转子，为获得较高的功率密度，配备了固定传动比的减速器，电机的转速可高达10000rpm。但结构较复杂，传动效率较低。 

对于传统车辆来说，离合器、变速器、传动轴、差速器均不可少，这些部件 不仅重量大，而且使车辆结构更为复杂，同时也存在需要定期维护和故障率的问题。而采用轮毂电机驱动的车辆则可获得更好的空间利用率，传动效率大幅提高。 

开关磁阻电动机(SRM)应用于电动汽车驱动系统，虽具有结构简单，可靠性高、调速范围广等优点，但由于其电磁转矩的方向与电流无关，仅由绕组电感随转角的变化率决定。在电感上升区通入电流会产生正向的驱动转矩，而在电感下降区通入电流会产生反向的制动转矩，造成SRM的能量转换利用率减半。 

通过对直流，交流，永磁无刷和变磁阻等各类调速电机的结构原理和特性分析比较，由于外转子双凸极永磁电机具有结构简单、坚固可靠、制造成本低、调速性能好及效率高等优点，能运行于正、反转电动及发电四个象限，并具有高启动转矩、低启动电流，故被采用作电动汽车轮毂电机的理想结构型式。 

发明内容

电动汽车所采用的轮毂电机需要同时兼具电动，发电和电磁制动三种功能，且作为电动运行时具有较好的调速性能。本实用新型采用外转子双凸极永磁电机，通过巧妙设计电机双凸极齿、槽的相对宽度和绕组的空间分布。达到了上述的各项功能要求。 

为了兼顾电动和制动功能，本实用新型的设计原则是：通过减少相数和减少凹槽相对宽度来增大凸极齿宽以提高电磁制动力矩；通过增加极数来减少电动运行时的转矩波动，即减少步距角。 

本实用新型的结构组成如下：一种外转子双凸极永磁轮毂电动机，包括内定子，内定子固定轴、支架、外转子、轮毂、轴承，其中，内定子安装在固定轴上，轴承配置于固定轴的内侧，固定轴与支架连接，轮毂则装在轴承上，轮毂内安装外转子；轮毂和外转子为转动部件，与内定子保持均匀的气隙g(＝0.5 mm)，以确保足够的气隙磁密；该电机的定子齿和转子齿均为等距排列，即定子、转子极弧分别为15°和20°；定、转子的凸极齿宽均大于槽宽(以往此类电机的凸极齿宽一般小于槽宽)；同时定子极数Z_s大于转子极数Z_r，我们选用Z_s＝12，Z_r＝8；而且，同相绕组在其相邻凸极上的绕向相反，即通电后所产生的磁场极性相反，各极上的绕组以串联形式连接。在定子轭部对称地设置四块永磁钢，且相邻两极的极性相同，即所谓切向磁通励磁方式；永磁钢采用烧结N_dF_eB280/135，其剩磁感应强度1.18T，矫顽力为1350KA/m；内定子上嵌有集中绕组，而外转子上无绕组，电机整体结构简单，可靠性高。 

附图说明

图1为三相12/8极双凸极永磁(DSPM)轮毂电机的结构图。 

图中1-外转子；2-内定子；3-A相绕组；4-B相绕组；5-C相绕组；6-永磁钢； 

图2为DSPM轮毂电机模型的侧视图。 

图中1-外转子；2-内定子；7-轮毂；8-轴承；9-定子固定轴；10-支架。 

具体实施方式