專利名稱：電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種永磁同步電動機(jī)，特別涉及一種電動車輛用直驅(qū)車輪永磁同步電動機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們對地球資源的大肆攫取與污染物的肆意排放，地球已經(jīng)不堪負(fù)荷。其中汽車數(shù)量的激增是大氣污染的主要因數(shù)之一，傳統(tǒng)的燃油汽車尾氣的大量排放已經(jīng)成為人類必須面對的重要問題。電能作為一種新型清潔能源，將成為未來能源發(fā)展的必然趨勢，電動汽車也將必然取代傳統(tǒng)的燃油汽車成為新時代的主宰。隨著人們對節(jié)能環(huán)保的日益關(guān)注，人們期待著動力強(qiáng)勁而又擁有出眾燃油效益性的汽車的出現(xiàn)。目前普通電動汽車電機(jī)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力在經(jīng)過一組齒輪或一個傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動的過程中，有10%以上的能量被損耗掉。采用輪轂電機(jī)可以直接獲取電能而使能量損耗被降到最低，并且立即產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力，減少了加速時間。同時可以對每個車輪實施單獨控制，具有非常高的靈敏度。隨著數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、計算機(jī)等高科技產(chǎn)品的興起和一些特殊應(yīng)用系統(tǒng)的需求，對伺服驅(qū)動電動機(jī)提出了更高的性能指標(biāo)和薄型安裝的要求，盤式永磁同步電動機(jī)開始逐步地取代傳統(tǒng)地伺服電機(jī)產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)子渦流損耗小、轉(zhuǎn)動慣量小、功率密度大、機(jī)電時間常數(shù)小的電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)。 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)，包括固定心軸、支承在所述固定心軸上的轉(zhuǎn)子外殼和與所述固定心軸固接的定子電樞盤，在所述轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)左右兩側(cè)對稱固接有相互平行的磁鋼盤，所述磁鋼盤之間形成截面為矩形的環(huán)形氣隙，所述環(huán)形氣隙內(nèi)設(shè)有所述定子電樞盤，所述定子電樞盤設(shè)有引出線，其特征在于，所述定子電樞盤無鐵心是直接注塑而成的，所述磁鋼盤采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)。 所述磁鋼盤每極采用至少4塊Halbach型永磁體排列而成。
所述磁鋼盤每極采用4塊45 °的Halbach型永磁體排列而成。
所述磁鋼盤是由釹鐵硼永磁材料制成的。 本發(fā)明的有益效果是1)汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)是一種軸向磁場電動機(jī)，具有較高的功率密度；利用釹鐵硼永磁高矯頑力的優(yōu)異特性制成無鐵心電機(jī)，體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、電機(jī)重量大幅度降低、降低振動噪聲、低速運行平穩(wěn)、提高效率；2)定子電樞盤采用無鐵心結(jié)構(gòu)，直接由繞組注塑而成。定子電樞盤采用無槽無鐵心結(jié)構(gòu)，可以減少由齒槽效應(yīng)引起的電磁轉(zhuǎn)矩脈動，不受磁路飽和的影響，降低損耗、增加效率，并且減輕了質(zhì)量；3)磁鋼盤采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，磁鋼直接粘在轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)壁上，電機(jī)運行時磁鋼盤和轉(zhuǎn)子外殼一起轉(zhuǎn)動，避免了磁鋼盤和轉(zhuǎn)子外殼相互運動產(chǎn)生的渦流損耗。兩側(cè)磁鋼盤采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，將徑向與切向陣列結(jié)合在一起，合成的結(jié)果使一邊的磁場增強(qiáng)而另一邊的磁場減弱。采用Halbach型永磁體陣列一方面可以提高氣隙磁密，另外還可以很容易地得到正弦分布的氣隙磁場，減小轉(zhuǎn)矩波動，減小軛部磁通。氣隙磁密的增加意味著電磁轉(zhuǎn)矩的增大、電機(jī)出力提高，在保持出力不變時則可以減小電樞電流、降低繞組損耗、提高電機(jī)效率。同時，采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)使有效部分的氣隙磁密明顯增強(qiáng)，背部磁密顯著的下降，所以不采用背鐵減少了電機(jī)的體積和重量。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明磁鋼盤每極采用4塊45°排列的Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明磁鋼盤每極采用2塊90°排列的Halbach型永磁體陣列磁路示意圖； 圖4為本發(fā)明磁鋼盤每極采用3塊60°排列的Halbach型永磁體陣列磁路示意圖； 圖5為本發(fā)明磁鋼盤每極采用4塊45°排列的Halbach型永磁體陣列磁路示意圖； 圖6a為磁鋼盤為軸向充磁永磁體的磁力線分布圖； 圖6b為本發(fā)明磁鋼盤為Halbach型永磁陣列結(jié)構(gòu)永磁體的磁力線分布 圖7a為本發(fā)明磁鋼盤每極采用2塊90°排列的Halbach型永磁體陣列氣隙磁場波形圖； 圖7b為本發(fā)明磁鋼盤每極采用3塊60°排列的永磁體Halbach型永磁體陣列氣隙磁場波形圖； 圖7c為本發(fā)明磁鋼盤每極采用4塊45°排列的永磁體Halbach型永磁體陣列氣隙磁場波形圖。 圖中1、轉(zhuǎn)子外殼，2、定子電樞盤，3、磁鋼盤，4、固定心軸，5、鍵，6、軸承7、內(nèi)六方螺釘。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 如圖1所示，本發(fā)明一種輪轂盤式無鐵心永磁同步電動機(jī)包括轉(zhuǎn)子外殼1、定子電樞盤2、磁鋼盤3、固定心軸4、鍵5、軸承6、內(nèi)六方螺釘7。該電動機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子外殼1包括通過內(nèi)六方螺釘7固定連接的兩部分，轉(zhuǎn)子外殼1的每部分通過軸承6支承在固定心軸4上，相互平行的兩個磁鋼盤3對稱地固定在轉(zhuǎn)子外殼1的內(nèi)壁上，兩個磁鋼盤3之間形成截面為矩形的環(huán)形氣隙。兩個磁鋼盤3產(chǎn)生軸向磁場，定子電樞2采用無鐵心結(jié)構(gòu)，直接由繞組注塑而成，定子電樞盤2通過鍵5連接固定在固定心軸4上，定子電樞盤2設(shè)有引出線，用以施加三相交流電。 本發(fā)明的磁鋼盤3每極可以采用一定角度的Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，即可以
4采用如圖3所示的每極為2塊90°角度排列的Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，也可以采用如 圖4所示的每極為3塊60°排列的Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，還可以采用如圖5所示的 每極為4塊45°排列的Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)。比較圖6a和圖6b，可以看出Halbach 型永磁體陣列結(jié)構(gòu)的明顯優(yōu)勢(與軸向充磁永磁體比較)。每極永磁體塊數(shù)的增加，氣隙 磁場波形正弦化變化如圖7a、圖7b和圖7c所示，圖7a、圖7b和圖7c分別為每極兩塊永磁 體、每極三塊永磁體、每極四塊永磁體的氣隙磁場波形。從圖7a、圖7b和圖7c可以得出隨 著構(gòu)成Halbach型永磁體陣列每極永磁體塊數(shù)的增加，氣隙磁場波形正弦化的趨勢越來越 理想，這也正是同步電動機(jī)所要求達(dá)到的。在本實施例中，綜合考慮永磁體尺寸和其極數(shù)， 磁鋼盤3采用如圖2所示的每極4塊45°排列的Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，確定氣隙長 度為12mm，永磁體單側(cè)厚度為6mm，長度為76mm。寬度為17. 7mm，兼顧氣隙磁場的正弦度與 磁鋼盤的制造工藝。 盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上 述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可 以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)，包括固定心軸、支承在所述固定心軸上的轉(zhuǎn)子外殼和與所述固定心軸固接的定子電樞盤，在所述轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)左右兩側(cè)對稱固接有相互平行的磁鋼盤，所述磁鋼盤之間形成截面為矩形的環(huán)形氣隙，所述環(huán)形氣隙內(nèi)設(shè)有所述定子電樞盤，所述定子電樞盤設(shè)有引出線，其特征在于，所述定子電樞盤無鐵心是直接注塑而成的，所述磁鋼盤采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)，其特征是，所述磁鋼盤每極采用至少4塊Halbach型永磁體排列而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)，其特征是，所述磁鋼盤每極采用4塊45°的Halbach型永磁體排列而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)，其特征是，所述磁鋼盤是由釹鐵硼永磁材料制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動汽車輪轂用盤式永磁同步電動機(jī)，包括固定心軸、支承在所述固定心軸上的轉(zhuǎn)子外殼和與所述固定心軸固接的定子電樞盤，在所述轉(zhuǎn)子外殼內(nèi)左右兩側(cè)對稱固接有相互平行的磁鋼盤，所述磁鋼盤之間形成截面為矩形的環(huán)形氣隙，所述環(huán)形氣隙內(nèi)設(shè)有所述定子電樞盤，所述定子電樞盤設(shè)有引出線，所述定子電樞盤無鐵心是直接注塑而成的，所述磁鋼盤采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用電樞盤無鐵心直接注塑、磁鋼盤采用Halbach型永磁體陣列結(jié)構(gòu)，可大大提高電機(jī)的功率密度，降低電機(jī)的損耗，電機(jī)體積小且結(jié)構(gòu)緊湊，低速運行十分穩(wěn)定，可控性好；具有重量輕、轉(zhuǎn)子渦流損耗小、轉(zhuǎn)動慣量小、功率密度大、機(jī)電時間常數(shù)小等優(yōu)點。
文檔編號H02K21/12GK101764489SQ201010105720
公開日2010年6月30日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者王曉遠(yuǎn), 陳靜 申請人:天津大學(xué)