专利名称：电动汽车使用的由外转子旋转电机构成的一种轮毂电机的制作方法
技术领域：
本发明申请，涉及一种由外转子旋转电机构成的、机电一体化结构的轮毂电机，用它可 以很方便地构成电动汽车专用的轮毂电机车轮动力系统。
技术背景现有的电动汽车动力系统， 一般是以大功率电机通过机械变速箱驱动车轴、再带动车轮 旋转前进；或者是把小功率电机安装在车底盘上，以旋转的电机轴直接驱动车轮毂旋转来推 动车轮前进。显然，大电机加上机械变速箱、联轴器、传动轴等机械传动系统，既大又笨重， 既占用了车内的宝贵空间，又白白消耗浪费了宝贵的车载电能。小功率电机的输出转矩不够 用，大功率电机又受体积限制而无法安装在车底盘上使用。这就是目前制约电动汽车动力系 统发展的现实技术难点之一，它极大地阻碍了电动汽车的迅速发展、进步和推广使用。 发明内容本发明申请，就是提供了一种直接由计算机、变频调压技术等操纵的电力，来控制驱动 的轮毂电机；它是专门安装、构造在车轮毂里面，即充分地利用了车轮毂里面的空间。因为 它能节省、去掉电机铸铁外壳、机械变速箱、联轴器、传动轴等机械传动部件系统，故节省 了车内的宝贵空间和大量的宝贵电能。它能输出足够大的转矩，来满足电动汽车的使用需求。 它机电一体化的结构设计很特别，构思新颖，设计巧妙，技术先进，非常实用；它简单可靠、 紧凑、轻巧、结实、经久、耐用，成本低、制作安装很方便。用它能组成电动汽车专用的轮 毂电机车轮动力系统，以推动电动汽车的发展进步和普及应用。 技术方案本发明申请，是可以使用各种传统的电动机来设计改造应用的。我们可以把传统的电动 机占其重量一半以上的铸铁外壳去掉，把传统的电机初级定子在外面、电机次级转子在里面 的两个圆筒形状面相对旋转的结构，改造成为电机次级转子在外面、电机初级定子在里面的 两个圆筒形状面相对旋转的结构，即构造成为一种外转子结构的旋转电机。如附图所示，外 转子旋转电机的电机初级定子2，是通过定子机架6、机架座5、销、键等，被安装在车轴l 上，并与车轴1联结固定成为一个静止不动的机械整体。车轮毂9是安装固定在车轴1上的 轴承7上面，并且是罩在车轴1上的电机初级定子2的外面。在面对电机初级定子2的外圆 环面的车轮毂9里面，安装固定有电机次级转子3的内圆环体。并且电机初级定子2的外圆 环面，与其次级转子3的内圆环面之间靠得很近，构成了外转子旋转电机的圆，体形旋转电 磁场气隙空间4，并且其间隙4符合电机标准规定的尺寸结构要求。在车轴l表面上开设有 一个浅槽8，上面装有保护浅槽8的薄盖子。只要对这个车轴1上的电机初级定子2的导电线圈绕组ll通电控制，这个车轮毂9里面的电机次级转子3的内圆环体，就会被圆环体形旋转电磁场气隙空间4推动旋转，也即带动车轴1上的轴承7与其上面的车轮毂9及车轮胎一同旋转，并且是会按照所接受到的通电指令要求飞速旋转。当需要增大使用电机功率时，可以把电机初级定子2的外圆环体、电机次级转子3的内圆环体，及其圆环体形旋转电磁场气隙空间4，平行于车轴并同时向车内方向延伸，以至于可以超出车轮毂9的内边沿10。或者是在电机次级转子3内圆环体的外圆环面，与车轮毂9的内圆环面之间，加装一个用于联结电机次级转子3与车轮毂9的内圆环体，使其超出车轮毂9的内边沿10，并被安装固定在车轮毂9的内圆环面里面。再在该用于联结电机次级转子3与车轮毂9的内圆环体里面，安装固定延伸长了的电机次级转子3的内圆环体，并使其对齐这着延伸长了的电机初级定子2的外圆环体和同样是延伸长了的圆环体形旋转电磁场气隙空间4。同时，要把电机初级定子2的定子机架6、机架座5、销、键、与车轴上的浅槽8等，一起做相应的长度延伸和调整，这样就可以达到增加电机功率的目的。在某些特殊需要的情况下，也可以将钢铁、铝合金、铝材构成的车轮毂9内圆环表面精细加工制作，以使其内圆环面与电机初级定子2的外圆环面之间，构成的圆环体形旋转电磁场气隙空间间隙4，符合电机标准规定的尺寸结构要求；则这个车轮毂9的内圆环面，就可以充当电机的次级转子3的内圆环面，而被其通电的电机初级定子2直接推动旋转，故也就可以节省去——即不再需要安装使用原电机的次级转子3 了。 ，发明优点本发明申请的优点1、完全消除了电动汽车动力系统与内燃机汽车动力系统，在总功率 方面的差距。因为本轮毂电机是充分利用了车轮毂里面的空间，可以制作出大功率的轮毂电 机，并输出大的转矩。2、完全消除了电动汽车动力系统与内燃机汽车动力系统，在汽车行驶 速度方面的差距。因为电动汽车动力系统的总功率大大地增加了，并大大地减轻了整车的重量，故可以大大地提高电动汽车的行政速度。3、完全消除了电动汽车动力系统与内燃机汽车动力系统，在汽车行驶距离方面的差距。因为大大地减轻了整车的重量，即节省了大量的电 能，又可以节省了传动机械系统磨损功耗的大量电能，故可以大大地增加电动汽车的行驶距离。4、减轻了电动汽车的整车重量。因为由本轮毂电机构成了电动汽车的车轮^力系统以后， 首先是去掉了占电机重量一半以上的铸铁外壳，其次是去掉了沉重的机械齿轮变速箱、联轴 器、传动轴等等大批机械传动部件，而使整车减轻了的重量，可以达到约200kg 500kg以 上。5、节省了车载蓄电池里的大量电能。因为减轻了整车的重量，节省了传动机械磨损功耗
的大量电能消耗，还可以磁阻刹车制动回收电能，以及节省等红灯消耗的电能，等等。6、使电动汽车的生产制造成本大大降低。因为不仅是节省了电机铸铁外壳的加工、制造、生产成 本和原材料采购成本等，并使电机其它部件加工组装方法更简单，更便于机械化流水线等低成本生产；而且是因为去掉了最昂贵的机械齿轮变速箱，以及去掉了联轴器、传动轴等大批 机械传动部件的制造、加工、生产成本、原材料采购成本和时间成本等，致使电动汽车的生 产制造成本大大地降低了。 7、增加了电动汽车可以使用的电机最大功率值。因为整车从2 个 IO个以上的车轮，都可以很方便地同时全部使用这种轮毂电机车轮，即可以成倍地增 加了电动汽车动力系统使用电机的最大功率值。8、增大了电动汽车可以使用的车内空间。因 为所有被去掉的电机铸铁外壳、机械齿轮变速箱、等等传动部件体积之和，就是节省出来的 车内空间，即大大地增加了电动汽车可以使用的车内空间。9、提高了电动汽车制动的可靠性。 因为刹车片是安装在轮毂电机车轮的内边沿上的，它的刹车力矩，要比它安装在轮毂里面大 一倍以上，故明显地提高了电动汽车制动的可靠性。10、轮毂电机可以自然风冷。因为轮毂 电机的开放结构和它是被安装在空气中的车轮里，故它可以自然风冷，而无须使用水箱循环 水冷。11、有利于环境保护。因为轮毂电机使用电力而不排放污染物和有害气体。12、无噪 音运行。因电动汽车内无内燃机、无大型机械齿轮离合、联轴传动、变速等大的机械噪声源。 13、便于使用高科技的计算机技术、逆变技术、变频技术、调压技术等来直接控制电力驱动 轮毂电机调整车速。
如附图所示，其中1是安放在车轮毂里的车轴。2是电机外圆环形状的初级定子。3是电 机内圆环形状的次级转子。4是电机的圆环体形旋转电磁场气隙空间。5是电机初级定子的机 架座。6是电机初级定子的机架。7是车轮毂里面的车轴上安装固定的车轴承。8是在车轴表 面上开设的安装高压空气导管的浅槽及其薄盖子。9是安装在车轴上的车轮毂。10是车轮毂 的内边沿。ll是电机初级定子的导电线圈绕组。
具体实施方式
下面再结合附图，对本发明申请的具体实施方式
作进一步的详细说明附图所示，是本发明申请的一个实施例。按图中所示，通过使用销、键等传统的机械联结方式，把车轴1与电机初级定子2、电机初级定子机架6、电机初级定子机架座5等，联结 固定成为一个静止不动的机械整体。在车轮毂9里面先安装固定好电机次级转子3。在车轴1 上的适当位置安装固定好车轴承7;再在车轴承7上安装固定好车轮毂9，使车轮毂9里面的 电机次级转子3的内圆环面，对准车轴1上面的电机初级定子2的外圆环面，以使它们之间构成的圆环体形旋转电磁场气隙空间的间隙4，符合电机标准规定的尺寸结构要求；并使车 轮毂9在车轴承7上面可以轻巧旋转。当我们给电机初级定子2的导电线圈绕组11通电时， 电机次级转子3，就会被电机的圆环体形旋转电磁场推动旋转，并带动着车轮毂9及车轮胎 一同旋转。在车轴1上面预先开设好的浅槽8里面，安放好压縮空气导管后，盖好槽盖子并 密封好仅在车轮毂9、车轴l、电机初级定子2及电机次级转子3围成的圆环舉状的内部空 间里，对着电机圆环体形旋转电磁场气隙空间间隙4的内圈，沿着车轴1设置有一圈高压空 气导管吹气嘴。浅槽8里的高压空气导管及其吹气嘴里吹出去的高压空气流，是专为防止和 吹出误入电机气隙空间里的微小尘埃的。本发明申请的最佳实施方案之一，就是上述的这个实施例。
权利要求
1、 电动汽车使用的由外转子旋转电机构成的一种轮毂电机，是用车轴、车轮毂、外转子 旋转电机的初级定子、次级转子和其旋转电磁场气隙空间等，构造成的电动汽车专用的机电 一体化的轮毂电机，其特征在于外转子旋转电机的电机初级定子(2)，是通过定子机架(6)、 机架座(5)、销、键等，被安装在车轴(1)上，并与车轴(1)联结固定成为一个静止不动 的机械整体；车轮毂(9)是安装固定在车轴(1)上的轴承(7)上面，并且是罩在车轴(1) 上的电机初级定子(2)的外面；在面对电机初级定子(2)的外圆环面的车轮毂(9)里面， 安装固定有电机次级转子(3)的内H1环体；并且电机初级定子(2)的外圆环面，与其次级 转子(3)的内圆环面之间靠得很近，构成了外转子旋转电机的圆环体形旋转电磁场气隙空间(4)，并且其间隙(4)符合电机标准规定的尺寸结构要求；在车轴(1)表面上开设有一个 浅槽(8)，上面装有保护浅槽(8)的薄盖子；只要对这个车轴(1)上的电机初级定子(2) 的导电线圈绕组(11)通电控制，这个车轮毂(9)里面的电机次级转子(3)的内圆环体， 就会被圆环体形旋转电磁场气隙空间(4)推动旋转，也即带动车轴(1)上的轴承(7)与其 上面的车轮毂(9)及车轮胎一同旋转，并且是会按照所接受到的通电指令要求飞速旋转。
2、 根据权利要求l所述的电动汽车使用的由外转子旋转电机构成的一种轮毂电机，其特 征在于电机初级定子(2)的外圆环体、电机次级转子(3)的内圆环体，及其圆环体形旋 转电磁场气隙空间(4)，是同时平行于车轴并向车内方向延伸长了，以至于可以超出车轮毂(9)的内边沿(10);或者是在电机次级转子(3)内圆环体的外圆环面，与车轮毂(9)的 内圆环面之间，加装了一个用于联结电机次级转子(3)与车轮毂(9)的内圆环体，该内圆 环体是超出了车轮毂(9)的内边沿(10)，并被安装固定在车轮毂(9)的内圆环面里面；在 该用于联结电机次级转子(3)与车轮毂(9)的内圆环体里面，安装固定延伸长了的电机次 级转子(3)的内圆环体；该电机次级转子(3)的内圆环体，是对齐着延伸长了的电机初级 定子(2)的外圆环体和同样是延伸长了的圆环体形旋转电磁场气隙空间(4);电机初级定子(2)的定子机架(6)、机架座(5)、销、键、与车轴上的浅槽(8)等，是一起做了相应的 长度延伸和调整。
3、 根据权利要求l所述的电动汽车使用的由外转子旋转电机构成的一种轮毂电机，其特 征在于可以将钢铁、铝合金、铝材构成的车轮毂(9)内表面精细加工制作，以使其内圆环 面与电机初级定子(2)的外圆环面之间，构成的圆环体形旋转电磁场气隙空间间隙(4)，符 合电机标准规定的尺寸结构要求；则这个车轮毂(9)的内圆环面，就可以充当电机的次级转 子(3)的内圆环面，而被其通电的电机初级定子(2)直接推动旋转，故也就可以节省去掉 ——即不再需要安装使用原电机的次级转子(3) 了。
全文摘要
本发明申请电动汽车使用的由外转子旋转电机构成的一种轮毂电机，是把去掉电机铸铁外壳的电机初级定子安装在车轴上，把次级转子安装在车轮毂里面，构成一种直接由计算机操纵、控制、驱动的轮毂电机，它能输出足够大的转矩。它机电一体化的结构设计很特别，构思新颖，设计巧妙，技术先进，非常实用；它简单可靠、紧凑、轻巧、结实、经久、耐用，成本低、制作安装很方便。用它能组成电动汽车专用的轮毂电机车轮动力系统。
文档编号H02K21/22GK101145722SQ20071002969
公开日2008年3月19日 申请日期2007年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者海 任 申请人:海 任