專利名稱：一種機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)汽車的傳動(dòng)與控制領(lǐng)域，尤其是機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪。
在現(xiàn)有的汽車技術(shù)領(lǐng)域中，汽車輪是被動(dòng)接受動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)車身運(yùn)行的主要部件，只有當(dāng)車輪與其它傳動(dòng)系統(tǒng)配合時(shí)，其才會有效發(fā)揮作用，而汽車(包括電動(dòng)汽車)的傳動(dòng)與控制系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，例如要有一套變速齒輪箱和相應(yīng)的機(jī)械操作部件，它的制造成本通常很高昂，使用過程中的維護(hù)也很費(fèi)事，這無疑也使汽車自重增加了，就會浪費(fèi)汽車的動(dòng)能，而燃油汽車的另一大缺點(diǎn)是它排放出的尾氣嚴(yán)重地污染了空氣，這種以犧牲環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展方式，是不符合現(xiàn)代環(huán)保要求的。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)諸多缺點(diǎn)，提供一種無污染、經(jīng)濟(jì)適用的電動(dòng)汽車的關(guān)鍵性核心部件，即機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，使用它無污染，結(jié)構(gòu)簡單，無變速箱、無傳動(dòng)軸、無電磁波輻射。
為了達(dá)到上述目的實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型采用四只機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，而無需再采用現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)燃機(jī)、變速齒輪箱、傳動(dòng)軸等。該汽車輪的機(jī)械結(jié)構(gòu)是這樣的車軸即是直流電動(dòng)機(jī)的定子軸，而轉(zhuǎn)子的外殼上安裝有輪胎，與輪胎一體化，通電后，轉(zhuǎn)子與輪胎一起轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)車行進(jìn)，而倒車，轉(zhuǎn)彎等常規(guī)動(dòng)作，均由電子控制部件通過車輪完成。
定子是用硅鋼片疊合成的沖壓片，繞組為雙線并繞，其引線是通過滾動(dòng)軸承座上特設(shè)的六個(gè)引線孔引出電樞外面，定子軸按常規(guī)通過減振器固定在汽車底盤上，繞組引線與主控電子電路的控制部分相聯(lián)結(jié)，轉(zhuǎn)子是釹鐵硼永久磁鋼鑲嵌在(ABS)硬塑的磁鋼固定環(huán)上，固定環(huán)與其外面的鋼圈相連，在鋼圈外面是輪胎，在這里鋼圈也是磁力線的回路，控制部分全部采用集成化的電子線路控制。
由于采用以上技術(shù)方案，在減少對大氣的污染的同時(shí)，因本實(shí)用新型的獨(dú)特設(shè)計(jì)方案而取消了原有的傳動(dòng)系統(tǒng)、變速箱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電子化控制，大大簡化汽車結(jié)構(gòu)，降低汽車的無用功的消耗，達(dá)到更節(jié)能的目的，同時(shí)汽車成本會大幅度降低。
以下結(jié)合附圖和一實(shí)施例對本實(shí)用新型加以詳細(xì)說明。


圖1是本實(shí)用新型的徑向剖視圖，圖2是本實(shí)用新型軸向剖示圖，圖3是定子的硅鋼片、繞組、永久磁鋼固定環(huán)組合的示意圖，圖4是稀上永久磁鋼的立體圖，圖5是軸承內(nèi)座的軸向剖視圖，圖6是軸承內(nèi)座的軸向主視圖，圖7是電子控制部分的方框圖及電子線路圖，圖8是暫穩(wěn)脈沖觸發(fā)器的電子線路圖。
圖中零件1、輪胎，2、鋼圈，3、軸承外座，4、稀土永久磁鋼，5、軸承，6、軸承內(nèi)座，7、繞組，8、固定螺栓孔，9、墊環(huán)，10、主軸，11、引線孔，12、磁鋼固定環(huán)，13、硅鋼片，14、鍵，15、硅鋼片固定孔，16、主軸孔。
在
圖1中在硅鋼片(13)的繞組孔內(nèi)繞有繞組(7)，在硅鋼片(13)制成的繞組(7)的兩側(cè)串有兩墊環(huán)(9)，它會使繞組(7)被固定在墊環(huán)(9)，外側(cè)串有軸承內(nèi)座(6)，其通過軸承(5)與軸承外座(3)相連，永久磁鋼(4)被固定在磁鋼固定環(huán)(12)中(六塊永久磁鋼(4)被固定在磁鋼固定環(huán)(12)中)，六塊永久磁鋼(4)呈等圓圍角均布，磁鋼固定環(huán)(12)與繞組間保持有微小的間隙，磁鋼固定環(huán)(12)被螺栓從軸間的兩側(cè)固定在軸承外座(3)，從而使這個(gè)連有輪胎(1)、鋼圈(2)的轉(zhuǎn)子連成一個(gè)整體，定子部分就是以硅鋼片(13)、繞組(7)為主的連同主軸(10)、墊環(huán)(9)軸承內(nèi)座(6)另一個(gè)整體。
圖2是本實(shí)用新型軸向剖視圖，主軸(10)上串有多層疊加的硅鋼片(13)，從圖中還顯示出硅鋼片(13)、磁鋼固定環(huán)(12)、主軸(10)、軸承(5)、鍵(14)等的位置及結(jié)構(gòu)關(guān)系。
圖3所反映的是內(nèi)定子的硅鋼片(13)上繞組(7)的線路連接關(guān)系圖，以及永久磁鋼(4)在磁鋼固定環(huán)(12)中的位置圖，硅鋼片(13)是由多層疊合而成，繞組為39匝，采用雙線并繞，其引線是通過軸承內(nèi)座(6)上的6個(gè)引線孔(11)引出電樞外面，內(nèi)定子軸它也是車輪的主軸，(10)通過減振器固定在汽車的底盤上，繞組(7)引線與主控電子電路都以插接件聯(lián)結(jié)。繞組接線接法如下(正極)A1→B1→C1→D1→E1→F1→地(負(fù)極)A2→B2→C2→D2→E2→F2→地A3→B3→C3→D3→E3→F3→地由于本實(shí)用新型所涉及的電機(jī)是在步進(jìn)電機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以為了方便論述，一些技術(shù)用語仍然采用。
在閉環(huán)控制的步進(jìn)電機(jī)要不斷檢測轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)位置，并把它反饋到控制單元上，每一步命令都在電機(jī)上得到準(zhǔn)確執(zhí)行，后面的命令再發(fā)出，因此電機(jī)不失步，只要控制主脈沖的頻率，便可達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)的速度，若改變導(dǎo)通的順序，便可改變電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，即達(dá)到調(diào)整汽車的前進(jìn)速度或汽車的倒車，前進(jìn)為正轉(zhuǎn)，導(dǎo)通的順序按A1→B1→C1...，方式分別接通電機(jī)轉(zhuǎn)子將沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)每步轉(zhuǎn)過的角度為20度角，在試車啟步時(shí)，改變繞組與控制器接法，如A1→A1B1→B1C1→C1...這樣接法的轉(zhuǎn)換是在車內(nèi)控制部分實(shí)現(xiàn)的，很類似汽車的換擋，轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，但每步轉(zhuǎn)角為10度角，電機(jī)在啟步時(shí)拒矩變大，啟動(dòng)容易，若按A1→A1C1→C1→C1B1→......順序?qū)?，則電機(jī)將沿逆時(shí)針方向反轉(zhuǎn)，步距角也是10度，但汽車將倒退。
電路中的位置傳感器把電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)每一步位置信號都要及時(shí)送到控制系統(tǒng)中，具體來說，主控脈沖信號被接收到后，同位置傳感器傳來的信號合二為一，才能發(fā)出觸發(fā)下一步的信號，位置傳感器的方式方法很多，例如磁阻元件和霍爾元件等都很簡單，比較可靠又實(shí)用的還有采用接近開關(guān)式。
當(dāng)左右頻率合成極都發(fā)出同樣頻率的觸發(fā)脈沖時(shí)，汽車直行，但是當(dāng)右或左兩路中的一路脈沖減半，安裝在左右兩車輪上的電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速出現(xiàn)差值，將導(dǎo)至汽車轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑同發(fā)出的兩路脈沖差值有關(guān)，差值大時(shí)，半徑小，差值越小時(shí)半徑大，直至直行。
停車程序?yàn)榱斯?jié)省電能，可以先關(guān)斷功放指令，汽車便出現(xiàn)一段慣性減速滑行，這時(shí)反饋信號自動(dòng)跟蹤，記憶觸發(fā)順序轉(zhuǎn)動(dòng)的位置，到達(dá)停車地點(diǎn)再立即加停車指令。
緊急停車程序發(fā)出脈沖倒轉(zhuǎn)指令，并與機(jī)械剎車相結(jié)合起來。
控制方式以右電機(jī)一路為例，見圖7，自動(dòng)程序控制電路中，六暫穩(wěn)態(tài)脈沖觸發(fā)電路為原理圖8，第一單元先置位，其定時(shí)時(shí)間TA1＝1.1RWA1CA1，在第一單元暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束時(shí)，腳輸出極跳變電位經(jīng)0.01電容得一組信號，先到一脈沖等位置信號來后，再觸發(fā)第二單元，使其位置定時(shí)TA2＝1.1RWA2·CA2，同理，TA3＝1.1RWA3·CA3，TB1＝1.1RWB1·CB1......為了加速或減速，可隨時(shí)改變WA1或改變CA2，其方式方法多種多樣。
脈沖頻率與汽車速度是成正比的，現(xiàn)在給出一組汽車速度與脈沖頻率數(shù)據(jù)速度Km/h車輪胎轉(zhuǎn)數(shù)/秒脈沖頻率次/秒101.66 5.01203.33 9.98609.98 29.4480 13.38 40.16100 16.13 50.20120 20.08 60.24140 23.42 70.28
權(quán)利要求1.一種機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，其特征是它是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的外殼上安裝有輪胎(1)，把電動(dòng)機(jī)的定子軸作為車輪軸，把電動(dòng)機(jī)同車輪結(jié)合成一體化結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)由集成電路控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，其特征是在轉(zhuǎn)子的最內(nèi)側(cè)是一個(gè)磁鋼固定環(huán)(12)，在磁鋼固定環(huán)(12)中，稀土永久磁鋼(4)有6塊，呈等圓圍角分布，相對稱的兩塊間磁極均為異性。
3.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，其特征是在磁鋼固定環(huán)(4)的外環(huán)面上，安有一個(gè)鋼圈(2)，在鋼圈(2)上安有輪胎(1)。
4.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，其特征是在作為定子的硅鋼片(13)的中心位置留有主軸孔(16)，在主軸孔(16)中安有主軸(10)，它也作為定子軸。
5.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪，其特征是在繞組(7)兩側(cè)中心位置安有兩個(gè)墊環(huán)(9)，在墊環(huán)(9)外側(cè)安有軸承內(nèi)座(6)，在軸承內(nèi)座外側(cè)安有軸承外座(3)，在軸承內(nèi)外座(6)、(3)中間設(shè)有軸承(5)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于電動(dòng)汽車的傳動(dòng)與控制領(lǐng)域,尤其是機(jī)電一體化的電動(dòng)汽車輪。這種電動(dòng)汽車在設(shè)計(jì)原理上,打破了現(xiàn)有汽車(包括電動(dòng)汽車)的設(shè)計(jì)模式,即車輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)一體化,對汽車運(yùn)行的控制部分取消了傳動(dòng)軸和變速箱系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電子化控制,大大簡化汽車結(jié)構(gòu),車輪的基本結(jié)構(gòu)是這樣的:車軸亦即電動(dòng)機(jī)的定子軸,輪胎安在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子外圈,并與之一體化。對汽車的啟動(dòng)、加速、減速、停車、轉(zhuǎn)向、倒車等完全由電子系統(tǒng)控制。
文檔編號B60K1/00GK2409081SQ0020372
公開日2000年12月6日 申請日期2000年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月22日
發(fā)明者杜福臨 申請人:杜福臨