本申請(qǐng)是以下申請(qǐng)的分案申請(qǐng)：申請(qǐng)日：2015年9月14日；申請(qǐng)?zhí)枺?01510578491.2；發(fā)明名稱“一種具有高效率低材損的電動(dòng)車用永磁無刷直流輪轂電機(jī)”。

本發(fā)明涉及電動(dòng)車電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言本發(fā)明特別涉及一種用于電動(dòng)車的輪轂電機(jī)。

背景技術(shù)：

電機(jī)作為電動(dòng)車的核心部件之一，電動(dòng)車電機(jī)的性能優(yōu)劣直接影響電動(dòng)車的安全性、操作性、可靠性以及使用壽命周期。電機(jī)以電磁原理為基礎(chǔ)，以定子和轉(zhuǎn)子為核心元件，將電能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能或機(jī)械能，主要以電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩的形式輸出。

永磁無刷直流電機(jī)以永磁材料作為電機(jī)固定磁極，通過霍爾元件檢測(cè)到磁極和齒槽相對(duì)位置，將位置信號(hào)傳輸給控制裝置，控制裝置通過程序編碼，確定三相繞組的通斷電順序和同斷電時(shí)間，使得線圈定子產(chǎn)生一定規(guī)律的旋變磁場，形成不平衡的磁場力矩，電機(jī)得以產(chǎn)生定向旋轉(zhuǎn)。然而現(xiàn)有的電機(jī)受限于內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，定子與轉(zhuǎn)子配合尺寸關(guān)系不合理，影響了電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率和整體的輸出性能。因稀土磁極材料具有磁能積較大，抗退磁能力強(qiáng)，耐溫高等特性，可以大大減小電機(jī)的體積，簡化電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，從而被大部分無刷直流電機(jī)采用，但是由于電機(jī)磁場的多變性以及要求凸顯的電機(jī)某些性能要求不同，往往不能完全利用全部磁能，導(dǎo)致磁極材料利用率底，稀土磁極材料稀缺而價(jià)格昂貴，造成整體制成成本較高；另一方面，現(xiàn)有的電機(jī)定子齒槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較差，在保證電機(jī)輸出特性的基礎(chǔ)上，存在銅線用量較高、銅損和定子鐵損較高、磁極的磁能利用率較低等缺陷。綜合各方面，現(xiàn)有的電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在電機(jī)轉(zhuǎn)換效率低、輸出扭矩不足、材料用量大等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上訴不足，提供一種用于電動(dòng)車的輪轂電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)部空間利用率高、電機(jī)轉(zhuǎn)換效率高、輸出扭矩大、材料用量省、銅損和鐵損低及磁能利用率高的特點(diǎn)。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種具有高效率低材損的電動(dòng)車用永磁無刷直流輪轂電機(jī)，包括定子總成與轉(zhuǎn)子總成，所述定子總成包括固定支架及疊裝定子鋼片，所述疊裝定子鋼片由若干個(gè)硅鋼片疊壓構(gòu)成，所述疊裝定子鋼片包括齒部和齒槽部，所述齒部由齒筋及與所述齒筋一體連接的齒軛構(gòu)成，所述齒槽部由齒部兩兩之間形成的半閉口內(nèi)部空腔構(gòu)成，單片所述硅鋼片可設(shè)有自扣槽，所述齒槽部呈半閉口梨形槽結(jié)構(gòu)，所述疊裝定子鋼片上設(shè)有第一霍爾槽、第二霍爾槽及第三霍爾槽，所述第一霍爾槽與所述第二霍爾槽分別位于所述齒筋中線一側(cè)部位上，所述第三霍爾槽位于所述齒槽槽口中線處，所述第三霍爾槽分別與所述第一霍爾槽和第二霍爾槽之間形成的霍爾夾角角度為11°～12°，所述轉(zhuǎn)子總成由位于外圍的輪輞、所述輪輞內(nèi)圓周的導(dǎo)磁環(huán)及貼裝在所述導(dǎo)磁環(huán)內(nèi)圓周的若干磁鋼片構(gòu)成，所述磁鋼片厚度為2.2～2.3mm，所述磁鋼片與所述硅鋼片之間形成有氣隙。

所述固定支架中心部位焊接固定一軸套，所述軸套內(nèi)過盈連接一電機(jī)軸。

所述疊裝定子鋼片外徑為203.3～203.5mm，所述硅鋼片為無取向硅鋼片，所述齒筋寬度為6.0～7.0mm，所述齒軛高≧4.6mm，所述疊裝定子鋼片槽肩角為115°～120°，所述齒槽部槽口寬為2.2～2.6mm。

所述疊裝定子鋼片由若干層單片沖片疊裝的硅鋼片構(gòu)成，所述齒槽部槽口寬為2.2～2.3mm。

所述疊裝定子鋼片由硅鋼片沖裁料帶卷疊構(gòu)成，所述齒槽部槽口寬為2.4～2.6mm。

所述齒槽部槽數(shù)為48個(gè)。

所述第三霍爾槽分別與所述第一霍爾槽和第二霍爾槽之間形成的霍爾機(jī)械夾角最佳角度為11°32′，所述第一霍爾槽、第二霍爾槽及第三霍爾槽內(nèi)分別安裝霍爾元件，所述霍爾元件采用pcb霍爾電路板焊接或手焊線構(gòu)成。

所述磁鋼片最佳厚度為2.3mm，若干所述磁鋼片呈n-s-n-s循環(huán)均勻排布，所述磁鋼片個(gè)數(shù)為52片，所述磁鋼片呈長方體結(jié)構(gòu)。

若干所述齒槽部內(nèi)設(shè)有定子繞組，所述定子繞組為雙層繞組結(jié)構(gòu)。

所述定子繞組采用分?jǐn)?shù)槽集中繞線結(jié)構(gòu)，以霍爾元件安裝面?zhèn)让嬉曄虻哪鏁r(shí)針方向?yàn)槔@線走線方向，選取圓周繞線走向中所述第三霍爾槽的前3槽為起始進(jìn)線槽，繞線以起始齒槽逆時(shí)針繞齒，以繞組節(jié)距＝1的方式進(jìn)行繞線，每相共繞16齒，4齒集中繞線為一組，串聯(lián)形成一條支路，所述定子繞組以“y”型結(jié)構(gòu)焊接每相繞組出線端。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下突出優(yōu)點(diǎn)和效果：本發(fā)明通過優(yōu)化極槽配比結(jié)構(gòu)，采用48槽配比52極，提高了短距系數(shù)，減少了銅線用量，便于定子繞組完成分?jǐn)?shù)槽集中雙層繞組方式的繞線，有效的降低了電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩，提高了電機(jī)轉(zhuǎn)換效率；通過增加定子外徑，減少磁鋼片厚度從而達(dá)到減少磁鋼稀土材料用量，普遍低于同規(guī)格電機(jī)，節(jié)約了制造成本；齒槽部槽形采用梨形結(jié)構(gòu)，利用磁路飽和原則，提高了硅鋼片材料的利用率，根據(jù)磁路分別設(shè)計(jì)該結(jié)構(gòu)槽型，擴(kuò)大了槽面積，有利于繞組下線，方便采用合理的銅線，提高了扭矩輸出；通過優(yōu)化了霍爾槽安裝位置，采用2個(gè)齒部霍爾槽偏移齒中線一側(cè)的霍爾槽結(jié)構(gòu)，使其優(yōu)化改進(jìn)了霍爾槽夾角角度，保證電機(jī)相位角三相均分，且三個(gè)霍爾槽位置跨距短，適合大批量采用pcb板集中焊線生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，增加了安裝精確度，同時(shí)配合定子繞組的分?jǐn)?shù)槽集中繞組結(jié)構(gòu)，增大了轉(zhuǎn)速和功率的可調(diào)控跨度；優(yōu)化齒槽部結(jié)構(gòu)，保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出的前提條件下，提高了整體性能。綜合所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)部空間利用率高、電機(jī)轉(zhuǎn)換效率高、輸出扭矩強(qiáng)、材料用量省、銅損和鐵損低及磁能利用率高的特點(diǎn)。

本發(fā)明的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說明而獲得清楚地了解。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的定子總成與轉(zhuǎn)子總成安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1部分a處放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的整體剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的磁鋼片排布結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的定子繞組分?jǐn)?shù)槽集中繞線結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1至圖5所示，本發(fā)明提供的一種用于電動(dòng)車的輪轂電機(jī)，包括定子總成與轉(zhuǎn)子總成，定子總成包括固定支架2及疊裝定子鋼片1，固定支架2中心部位焊接固定一軸套21，軸套21內(nèi)過盈配合連接一電機(jī)軸22，疊裝定子鋼片1外徑為203.3～203.5mm，增加了疊裝定子鋼片1的外徑尺寸，提高了內(nèi)部空間利用率，疊裝定子鋼片由若干個(gè)硅鋼片疊壓構(gòu)成，疊裝定子鋼片1包括齒部11和齒槽部12，齒部11包括齒筋111及與齒筋111一體連接的齒軛112，齒槽部12由齒部11之間形成的半閉口內(nèi)部空腔構(gòu)成，齒筋111寬度為6.0～7.0mm，齒軛112高≧4.6mm，疊裝定子鋼片1槽肩角為115°～120°，齒槽部12槽口寬為2.2～2.6mm，硅鋼片為無取向硅鋼片，單片硅鋼片設(shè)有自扣槽，通過優(yōu)化齒槽結(jié)構(gòu)，利用硅鋼片內(nèi)設(shè)的自扣槽，便于硅鋼片片間扣緊以及增加整體疊裝的平整性，同時(shí)該結(jié)構(gòu)疊高可以根據(jù)不同功率需求，依據(jù)不同輸出轉(zhuǎn)速和輸出扭矩做相應(yīng)調(diào)整；齒槽部12槽數(shù)為48個(gè)，齒槽部12呈半閉口梨形槽結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提高了硅鋼片的材料利用率，擴(kuò)大了槽面積，有利于定子繞組繞線，同時(shí)較大面積的槽面積可容納合理的銅線，有利于提高扭矩的輸出；若干齒槽部12內(nèi)設(shè)有定子繞組，定子繞組為雙層繞組結(jié)構(gòu)，定子繞組采用分?jǐn)?shù)槽集中繞線結(jié)構(gòu)，定子繞組三相相線進(jìn)線端和出線端同側(cè)，霍爾元件安裝于硅鋼片另一側(cè)，呈兩側(cè)分布，以霍爾元件安裝面?zhèn)让嬉曄虻哪鏁r(shí)針方向?yàn)槔@線走線方向，選取圓周繞線走向中所述第三霍爾槽的前3槽為起始進(jìn)線槽，繞線以起始齒槽逆時(shí)針繞齒，以繞組節(jié)距＝1的方式進(jìn)行繞線，每相共繞16齒，4齒集中繞線為一組，串聯(lián)形成一條支路，所述定子繞組以“y”型結(jié)構(gòu)焊接每相繞組出線端；疊裝定子鋼片1上設(shè)有第一霍爾槽13、第二霍爾槽14及第三霍爾槽15，第一霍爾槽13與第二霍爾槽14分別位于齒筋11中線一側(cè)部位上，與中線存在角度偏差，第三霍爾槽15位于齒槽部12槽口中線處，第三霍爾槽15分別與第一霍爾槽13和第二霍爾槽14之間形成的霍爾夾角角度為11°～12°，通過合理計(jì)算磁勢(shì)相位角與齒槽部12機(jī)械角度之間的關(guān)系，優(yōu)化了霍爾夾角角度，有利于滿足調(diào)整電機(jī)三相相位角，使得三相角三相均分；第一霍爾槽13、第二霍爾槽14及第三霍爾槽15內(nèi)分別安裝霍爾元件，霍爾元件采用pcb霍爾電路板焊接或手焊線構(gòu)成，其可焊接60°或120°相位角電機(jī)；轉(zhuǎn)子總成由位于外圍的輪輞3、輪輞3內(nèi)圓周的導(dǎo)磁環(huán)4及貼裝在導(dǎo)磁環(huán)4內(nèi)圓周的若干磁鋼片5構(gòu)成，磁鋼片5厚度為2.2～2.3mm，通過減少磁鋼片5厚度從而達(dá)到減少磁鋼稀土材料用量，磁鋼片采用釹鐵硼38mt材料，磁鋼剩磁br＝1220-1250mt、矯頑力hcb≥899ka/m、內(nèi)稟矯頑力hcj≥1114ka/m，采用該材料最大磁能積(bh)max＝287-310kj/m3，最高工作溫度可達(dá)120攝氏度，節(jié)約了制造成本；若干磁鋼片5呈n-s-n-s循環(huán)均勻排布，磁鋼片5呈長方體結(jié)構(gòu)，磁鋼片5與硅鋼片之間形成有氣隙，磁鋼片5個(gè)數(shù)為52片，配比48槽齒槽部12結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了極槽配比結(jié)構(gòu)，在該配比結(jié)構(gòu)下可以完成磁鋼片5厚度的精減。

本發(fā)明所涉及的磁場的閉合回路路線為：磁極n-氣隙-齒筋-齒軛-齒筋-氣隙-對(duì)極磁極s-對(duì)極磁極n-導(dǎo)磁環(huán)-磁極s形成一個(gè)閉合磁路回路。

實(shí)施例1

依據(jù)上述整體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明疊裝定子鋼片1采用若干呈單片沖片疊狀的硅鋼片構(gòu)成，齒槽部12槽口寬為2.2～2.3mm，第三霍爾槽15分別與第一霍爾槽13和第二霍爾槽14之間形成的霍爾夾角最佳角度為11°32′，磁鋼片5最佳厚度為2.3mm。

實(shí)施例2

依據(jù)上述整體結(jié)構(gòu)，本發(fā)明疊裝定子鋼片1由硅鋼片沖裁料帶卷疊構(gòu)成，齒槽部12槽口寬為2.4～2.6mm，第三霍爾槽15分別與第一霍爾槽13和第二霍爾槽14之間形成的霍爾夾角最佳角度為11°32′，磁鋼片5最佳厚度為2.3mm。

本發(fā)明采用52極配比48槽的極槽配比結(jié)構(gòu)，通過精減磁鋼片厚度，增加疊裝定子鋼片外徑尺寸，優(yōu)化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，充分利用了內(nèi)部空間，達(dá)到減少磁鋼片用量，增加了磁鋼片材料利用率，降低了成本的作用，增加了電機(jī)的使用性能；本發(fā)明利用磁路飽和原則，合理優(yōu)化了齒槽部結(jié)構(gòu)，結(jié)合合理的尺寸范圍，采用半閉口梨形槽結(jié)構(gòu)，提高了硅鋼片材料的利用率，通過擴(kuò)大槽面積，方便選用合理的銅線，有利于銅線繞線完成定子繞組，通過提高短距系數(shù)，減少了銅線用量，有利于提高扭矩的輸出，同時(shí)該槽型結(jié)構(gòu)可適用于多種極槽配比和繞線結(jié)構(gòu)，提高了轉(zhuǎn)速和功率的可調(diào)控范圍；通過優(yōu)化了霍爾槽安裝位置，采用2個(gè)齒部霍爾槽偏移齒中線一側(cè)的霍爾槽結(jié)構(gòu)，優(yōu)化霍爾槽機(jī)械夾角，該結(jié)構(gòu)的改進(jìn)有利于滿足調(diào)整電機(jī)三相相位角，且霍爾槽跨距短，便于大批量生產(chǎn)時(shí)的pcb板集中焊線，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，同時(shí)配合定子繞組的專配繞組結(jié)構(gòu)，增大了轉(zhuǎn)速和功率的可調(diào)控跨度，同時(shí)保證了相位角三相均分；定子繞組采用雙層繞組結(jié)構(gòu)，利用定子分?jǐn)?shù)槽集中繞線結(jié)構(gòu)及氣隙磁密波形切合正弦分布，提高了電機(jī)的使用性能。

綜合所述，本發(fā)明具有高效的電磁通路，優(yōu)越的輸出扭矩性能，還具有結(jié)構(gòu)緊湊合理、內(nèi)部空間利用率高、使用性能優(yōu)越、稀土材料利用率高、銅損和鐵損較低、材料用量省、磁能利用率高的特點(diǎn)。

由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。