申请/专利权人：包头天工电机有限公司

申请日：2018-05-03

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN108429422B

主分类号：H02K21/22

分类号：H02K21/22;H02K29/12;H02K1/2791

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2018.09.14#实质审查的生效;2018.08.21#公开

摘要：本发明公开了一种轮毂永磁同步电机，包括：前端盖、定子、旋转变压器、永磁转子、后端盖；前端盖、后端盖分别安装在永磁转子的两端，定子一端活动连接在前端盖内侧，另一端从后端盖的轴孔伸出，旋转变压器固定在定子的端部；前端盖、永磁转子、后端盖、定子同轴安装。本发明具有启动速度快、低速性能好、过载能力强、高速运行平稳、调速范围广、高效工作区宽等优点。

主权项：1.一种轮毂永磁同步电机，其特征在于，包括：前端盖、定子、旋转变压器、永磁转子、后端盖；前端盖、后端盖分别安装在永磁转子的两端，定子一端活动连接在前端盖内侧，另一端从后端盖的轴孔伸出，旋转变压器设置在定子和前端盖之间，用于测量并输出风扇永磁转子的转速；前端盖、永磁转子、后端盖、定子同轴安装；后端盖的外侧设置有法兰盘，法兰盘开有多个法兰通孔；定子包括：定子线圈、定子冲片、定子套、绝缘槽楔、电机轴；定子套套装在电机轴上，多个定子冲片压紧后套装在定子套的外侧，定子线圈固定在定子冲片围成的线槽内，绝缘槽楔卡住线圈；电机轴开有出线孔，出线孔的一个开口位于电机轴的端部，另一个开口位于电机轴的侧壁上；定子线圈的出线穿过出线孔从开口伸出；永磁转子包括：机座、转子冲片、弧形永磁体、保护套、绝缘隔板；转子冲片开有弧形开口，多个弧形开口组合成弧面槽，弧面槽的开口宽度小于内弧面的宽度，多个转子冲片压紧后排列在机座的内壁面上，弧形永磁体插接在转子冲片围成的弧面槽内，绝缘隔板插接在两个弧形永磁体之间，保护套位于弧形永磁体内侧面上；旋转变压器包括：变压器定子、变压器转子铁芯；变压器定子包括：输入绕组、输出绕组，变压器定子固定在定子套上，变压器转子铁芯固定在前端盖的内侧；输入绕组、输出绕组的引出线穿过出线孔从轴伸端一侧的开口引出；电机轴在一个端部设置有挡环和固定端，在另一个端部设置有轴伸端，轴伸端在侧壁上设置有卡槽，卡槽内安装有卡环；出线孔的开口位于轴伸端的端部；定子套位于挡环和卡环之间，定子冲片安装在定子套上，定子套设置有冲片卡槽，冲片卡环安装在冲片卡槽内；固定端安装有第一轴承，轴伸端安装有第二轴承，第一轴承的外侧固定在前端盖内侧，第二轴承的外侧固定在后端盖的轴孔内；轴伸端的外壁上设置有键槽，定子线圈采用软绕组、多股导线并绕嵌线。

全文数据：轮毂永磁同步电机技术领域[0001]本发明涉及一种同步电机，具体是，涉及一种轮毂永磁同步电机。背景技术[0002]目前现有的电机分两种形式：[0003]1、转轴旋转的永磁电机。[0004]传统的永磁电机绕组在定子机座上，永磁体在转子上与轴组合成永磁转子，定子绕组通电后定子不转动，永磁转子转动，从而产生力矩，有转轴向外输出转矩。[0005]2、外转子电机。[0006]外转子电机的转轴不旋转，通过外转子的转动输出力矩。其结构正好和以上传统电机结构相反，即电机的绕组在内定子上，永磁体在外转子上机座上），绕组通电后内定子不转动，外转子永磁体和机座一起转动，产生力矩。[0007]随着电动汽车的发展，外转子电机的技术优点能够在电动汽车上得以体现，但是，现在使用的外转子电机并不能直接使用在汽车上，限制了外转子电机的发展。发明内容[0008]本发明所解决的技术问题是提供一种轮毂永磁同步电机，具有启动速度快、低速性能好、过载能力强、高速运行平稳、调速范围广、高效工作区宽等优点。[0009]技术方案如下：[0010]—种轮毂永磁同步电机，包括:前端盖、定子、旋转变压器、永磁转子、后端盖;前端盖、后端盖分别安装在永磁转子的两端，定子一端活动连接在前端盖内侧，另一端从后端盖的轴孔伸出，旋转变压器设置在定子和前端盖之间；前端盖、永磁转子、后端盖、定子同轴安装;定子包括:定子线圈、定子冲片、定子套、绝缘槽楔、电机轴;定子套套装在电机轴上，多个定子冲片压紧后套装在定子套的外侧，定子线圈固定在定子冲片围成的线槽内，绝缘槽楔卡住线圈；电机轴开有出线孔，出线孔的一个开口位于电机轴的端部，另一个开口位于电机轴的侧壁上;定子线圈的出线穿过出线孔从开口伸出;永磁转子包括:机座、转子冲片、弧形永磁体、保护套、绝缘隔板；多个转子冲片压紧后排列在机座的内壁面上，弧形永磁体插接在转子冲片围成的弧面槽内，绝缘隔板插接在两个弧形永磁体之间，保护套位于弧形永磁体内侧面上。[0011]进一步:转子冲片开有弧形开口，多个弧形开口组合成弧面槽，弧面槽的开口宽度小于内弧面的宽度。[0012]进一步:电机轴在一个端部设置有挡环和固定端，在另一个端部设置有轴伸端，轴伸端在侧壁上设置有卡槽，卡槽内安装有卡环；出线孔的开口位于轴伸端的端部;定子套位于挡环和卡环之间。[0013]进一步：固定端安装有第一轴承，轴伸端安装有第二轴承，第一轴承的外侧固定在前端盖内侧，第二轴承的外侧固定在后端盖的轴孔内。[0014]进一步:轴伸端的外壁上设置有键槽，定子线圈采用软绕组、多股导线并绕嵌线。[0015]进一步:后端盖的外侧设置有法兰盘，法兰盘开有多个法兰通孔。[0016]进一步:机座在两端开有多个螺纹孔，前端盖、后端盖开有连接通孔，螺钉穿过连接通孔连接在螺纹孔上。[0017]进一步:弧形永磁体的截面为弧面，弧形永磁体按极性定位固定粘接在弧面槽内；在永磁转子的内弧面上利用绝缘材料粘接固化形成保护套。[0018]进一步:定子套位于挡环、定子套卡环之间；定子冲片安装在定子套上，定子套设置有冲片卡槽，冲片卡环安装在冲片卡槽内。[0019]进一步:旋转变压器包括:变压器定子、变压器转子铁芯;变压器定子包括:输入绕组、输出绕组，变压器定子固定在定子套上，变压器转子铁芯固定在前端盖的内侧;输入绕组、输出绕组的引出线穿过出线孔从轴伸端一侧的开口引出。[0020]本发明技术效果包括：[0021]轮毂永磁同步电机的结构，转动的转子外壳和车轮毂直接连接，驱动车轮转动，达到传递力矩的目的。这种结构机械强度高、体积小、永磁体的漏磁系数小、永磁体利用率高、效率高、功率密度大。这种电机结构和轮毂可以组合成一体，优化了整体设计，适用于各种车辆的电驱动系统，减少了轮边电机齿轮转动装置，减少了空间，提高了传动的整体效率。永磁转子是外转子，其外壳和车轮毂连接直接驱动车轮旋转，去掉汽车的变速系统，提高了能源利用效率。[0022]永磁体采用弧形永磁体，减少了永磁体的漏磁系数、提高了永磁体利用率、增加了气隙储能;定子绕组采用软绕组，可以实现多股导线并绕嵌线，减小了铜耗。[0023]本发明具有启动速度快、低速性能好、过载能力强、高速运行平稳、调速范围广、高效工作区宽等优点。附图说明[0024]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。[0025]图1是本发明中轮毂永磁同步电机的结构示意图；[0026]图2是本发明中定子的结构示意图；[0027]图3是本发明中永磁转子的轴向切面图；[0028]图4是本发明中永磁转子的纵向切面图。具体实施方式[0029]以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。_[0030]如图1所示，是本发明中轮毂永磁同步电机的结构示意图。[0031]轮毂永磁同步电机的结构包括:前端盖1、定子2、旋转变压器3、永磁转子4、后端盖5;前端盖1、后端盖5分别安装在永磁转子4的两端，定子2—端活动连接在前端盖1内侧，另一端从后端盖5的轴孔伸出；旋转变压器3设置在定子2和前端盖1之间；前端盖1、永磁转子4、后端盖5、定子2同轴安装，前端盖1、永磁转子4、后端盖5旋转，定子2不旋转。[0032]如图2所示，是本发明中定子2的结构示意图。[0033]定子2包括:定子线圈21、定子冲片22、定子套23、绝缘槽楔24、电机轴25;定子套23套装在电机轴25上，定子冲片22套装在定子套23的外侧，定子线圈21固定在多个定子冲片22围成的线槽内，绝缘槽楔24卡住线圈。[0034]定子冲片22在径向设置有呈放射状的线槽口，多个线槽口叠加形成线槽;定子线圈21、线槽的数量通过电机的级对数来确定。线槽口采用半开口，这种槽型磁路磁阻小，槽空间大、易于嵌线，槽楔封口牢固，线槽口是按径向辐射状排列，使得线槽在同一平面内。[0035]电机轴25在一个端部设置有挡环251和固定端252,在另一个端部设置有轴伸端253，在侧壁上设置有卡槽，卡槽内安装有卡环254。固定端252安装有第一轴承256，轴伸端253安装有第二轴承257,第一轴承256的外侧固定在前端盖1内侧，第二轴承257的外侧固定在后端盖5的轴孔内。[0036]轴伸端253用于与车轴连接，为了与车轴连接，在轴伸端253的外壁上设置有键槽。[0037]电机轴25开有出线孔255，出线孔255的一个开口位于轴伸端253的端部，另一个开口位于电机轴25的侧壁上。定子线圈21的出线211穿过出线孔255从轴伸端253—侧的开口伸出。定子线圈21采用软绕组，多股导线并绕嵌线，采用软绕组嵌线定子线圈21的端部容易整型，端部较短，使电机的整体长度减小。多股导线并绕嵌线导线的集肤效应较小，从而减小了铜耗。[0038]定子套23位于挡环251、定子套卡环254之间，安装时，先将定子套23套装在电机轴25上，然后将卡环254装入卡槽，利用卡环254压紧。定子冲片22安装在定子套23上，定子套23设置有冲片卡槽，冲片卡环258安装在冲片卡槽内，用冲片卡环258卡住。[0039]旋转变压器3是输出电压与转子转角保持一定函数关系的感应式微电机。它是一种将角位移转换为电信号的位移传感器，也是能进行坐标换算和函数运算的解算元件。旋转变压器3用于测量并输出风扇永磁转子3的转速。[0040]旋转变压器3包括:变压器定子、变压器转子铁芯；变压器定子输入绕组、输出绕组固定在定子套23上，变压器转子铁芯固定在前端盖1的内侧。输入绕组、输出绕组的引出线穿过出线孔255从轴伸端253—侧的开口引出。[0041]如图3所示，是本发明中永磁转子4的轴向切面图；如图4所示，是本发明中永磁转子4的纵向切面图。[0042]永磁转子4的结构包括:机座41、转子冲片42、弧形永磁体43、保护套44、绝缘隔板45〇[0043]机座41在两端开有多个螺纹孔411，多个转子冲片42压紧后排列在机座41的内壁面上，转子冲片42开有弧形开口，多个弧形开口组合成弧面槽，弧面槽的开口宽度小于内弧面的宽度。弧形永磁体43插接在弧面槽内，绝缘隔板45插接在两个弧形永磁体43之间，保护套44位于弧形永磁体43内侧面上。[0044]前端盖1、后端盖5开有连接通孔，螺钉穿过连接通孔连接在机座41的螺纹孔411上。[0045]后端盖5的外侧设置有法兰盘51，法兰盘51开有多个法兰通孔511，法兰通孔511通过螺栓和车辆的轮毂连接。永磁转子4通过后端盖5的法兰盘51和车辆的轮毂连接，当定子线圈21通电时，永磁转子4产生力矩驱使轮毂转动。[0046]为了提高弧形永磁体43的利用率，减少弧形永磁体43的漏磁系数，增加气隙储能，弧形永磁体43采用截面为弧面，按电机不同的极数等分，弧形永磁体43按极性定位固定粘接在弧面槽内，弧形永磁体43沿圆周方向相互之间用绝缘隔板45隔开，弧形永磁体43的外弧和转子冲片42内弧相同，弧形永磁体43规格相同厚度一样，这样就保证了粘接固定在转子冲片42表面的弧形永磁体43内弧在同一个圆周上。为了防止弧形永磁体43的氧化，并增加机械强度，提高电机转速，永磁转子4的内弧用闻强度绝缘材料粘接固化形成局强度绝缘的保护套44，使永磁转子4各部件形成整体。这种结构机械强度高，弧形永磁体43不氧化，漏磁系数为10%-20%，达到提高永磁体的利用率的目的。[0047]根据上述设计，试制的轮毂永磁同步电机的效率大于90%，过载能力为3倍，具有很宽的高效工作区。[0048]应当理解的是，以上的描述仅是示例性和解释性的，并不能限制f发明，本发明并不局限于上面己经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

权利要求：1.一种轮毂永磁同步电机，其特征在于，包括:前端盖、定子、旋转变压器、永磁转子、后端盖;前端盖、后端盖分别安装在永磁转子的两端，定子一端活动连接在前端盖内侧，另一端从后端盖的轴孔伸出，旋转变压器设置在定子和前端盖之间；前端盖、永磁转子、后端盖、定子同轴安装;定子包括:定子线圈、定子冲片、定子套、绝缘槽楔、电机轴;定子套套装在电机轴上，多个定子冲片压紧后套装在定子套的外侧，定子线圈固定在定子冲片围成的线槽内，绝缘槽楔卡住线圈；电机轴开有出线孔，出线孔的一个开口位于电机轴的端部，另一个开口位于电机轴的侧壁上;定子线圈的出线穿过出线孔从开口伸出；永磁转子包括:机座、转子冲片、弧形永磁体、保护套、绝缘隔板;多个转子冲片压紧后排列在机座的内壁面上，弧形永磁体插接在转子冲片围成的弧面槽内，绝缘隔板插接在两个弧形永磁体之间，保护套位于弧形永磁体内侧面上。2.如权利要求1所述轮毂永磁同步电机，其特征在于:转子冲片开有弧形开口，多个弧形开口组合成弧面槽，弧面槽的开口宽度小于内弧面的宽度。3.如权利要求1所述轮毂永磁同步电机，其特征在于:电机轴在一个端部设置有挡环和固定端，在另一个端部设置有轴伸端，轴伸端在侧壁上设置有卡槽，卡槽内安装有卡环；出线孔的开口位于轴伸端的端部;定子套位于挡环和卡环之间。4.如权利要求3所述轮毂永磁同步电机，其特征在于：固定端安装有第一轴承，轴伸端安装有第二轴承，第一轴承的外侧固定在前端盖内侧，第二轴承的外侧固定在后端盖的轴孔内。5.如权利要求3所述轮毂永磁同步电机，其特征在于：轴伸端的外壁上设置有键槽，定子线圈采用软绕组、多股导线并绕嵌线。6.如权利要求1所述轮毂永磁同步电机，其特征在于：后端盖的外侧设置有法兰盘，法兰盘开有多个法兰通孔。7.如权利要求1所述轮毂永磁同步电机，其特征在于:机座在两端开有多个螺纹孔，前端盖、后端盖开有连接通孔，螺钉穿过连接通孔连接在螺纹孔上。8.如权利要求1所述轮毂永磁同步电机，其特征在于:弧形永磁体的截面为弧面，弧形永磁体按极性定位固定粘接在弧面槽内；在永磁转子的内弧面上利用绝缘材料粘接固化形成保护套。9.如权利要求3所述轮毂永磁同步电机，其特征在于：定子套位于挡环、定子套卡环之间；定子冲片安装在定子套上，定子套设置有冲片卡槽，冲片卡环安装在冲片卡槽内。10.如权利要求1所述轮毂永磁同步电机，其特征在于:旋转变压器包括:变压器定子、变压器转子铁芯;变压器定子包括:输入绕组、输出绕组，变压器定子固定在定子套上，变压器转子铁芯固定在前端盖的内侧;输入绕组、输出绕组的引出线穿过出线孔从轴伸端一侧的开口引出。

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