专利名称：纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于纯电动车专用直流电动机，具体涉及一种纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机。
背景技术：
目前纯电动车使用的电动机大多数为有刷直流电动机，也有无刷直流电动机，有刷直流电动机的优势在于启动电流大，启动扭力大，但有刷直流电动机的效率低。无刷直流电动机的效率高，但因无刷直流电动机变频控制器对启动电流的限制，无刷直流电动机的启动扭力小，难于满足纯电动车的功能需要。通常情况下，一台无刷直流电动机只有一个独立的转子，一个独立的定子，一个独立的变频控制器与定子绕组相连接，电动机的散热靠机壳与空气接触自然冷却。纯电动车行驶时所需要的功率和扭力时大时小，电动机运行时断 时续。当纯电动车所需的功率和扭力很大或较大时，电动机满负荷或接近满负荷运行，电动机的效率较高；当纯电动车所需的功率和扭力很小或较小时，电动机接近空载或低负荷运行，电动机的效率较低，此时，电动机是大马拉小车，形成浪费。当纯电动车所需的功率和扭力较大且需要长时间连续运行时，电动机内部会产生较高的温升，热量难以及时排出，影响电动机内部磁瓦和定子线圈的使用寿命，电动机的效率下降。无刷直流电动机，特别是大型无刷直流电动机，变频控制器成本特别高的问题是制约发展的瓶颈，变频控制器的功率越大，其每单位功率变频控制器的制造成本越高，对于大功率直流电动机，单是变频控制器的制造成本就接近甚至超过电动机本身，用户难以接受。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种能增大无刷直流电动机的启动扭力，节约能源，解决大功率无刷直流电动机的变频控制器成本过高问题，电机长时间运行时温升能得到有效控制的纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机。本发明的目的是通过如下的技术方案来实现的该纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，包括机座，机座两端安装的端盖，安装于两端盖内的轴承上的转轴；其特点是在机座内与转轴同轴均匀安装有两个以上相同结构的定子，在转轴上对应安装有两个以上相同结构的转子，组成两台以上的分电动机，其中一台为辅助启动电动机，其余为运行电动机；在非轴伸端的端盖外安装有一个风罩，风罩中心开有一个通风孔，通风孔与一送风泵的送风口联通；在非轴伸端的端盖上还开有通风孔，在机座上开有通风眼；机座内设有温度感应器，温度感应器连接到机座外的温度控制器上，温度控制器与送风泵和电源连接；所述各定子的定子绕组相线与控制线路分别连接到与之相对应的机座外各分变频控制器上，各分变频控制器与一个电路控制器连接，电路控制器与电源连接。更进一步的解决方案是所述各定子与对应的各转子组成为柱式电动机，各定子包括安装于机座内的圆柱形定子支架，定子支架内固装有由环形矽钢片叠压而成的定子铁芯，定子铁芯的外圆周上开有若干个半圆形的通风孔，定子铁芯的内圆周上开有若干个用于嵌入定子绕组的U形槽；各转子包括套装于转轴上的圆柱形转子支架，转子支架上开有若干个通风孔，转子支架外圆周上均匀黏贴有若干个弧形永磁体磁瓦片，弧形永磁体磁瓦片的数量与定子铁芯上的U形槽数量对应。另一个更进一步的解决方案是所述各定子与对应的各转子组成为盘式电动机，各定子包括安装于机座内的圆盘形定子支架，定子支架的一个端面与由带状矽钢片滚圈而成的定子铁芯的一个端面固定连接，定子铁芯的另一个端面开有用于嵌入定子绕组的U形槽，定子支架的外圆周上开有若干个半圆形通风孔；各转子包括套装于转轴上的圆盘形的转子支架，转子支架靠外圆 周处与定子铁芯U形槽相对的端面均勻黏贴有若干个扇形永磁体磁瓦片，扇形永磁体磁瓦片的数量与定子铁芯上的U形槽对应；在扇形永磁体磁瓦片与转轴中间部分的转子支架上开有通风孔。为保证送入电动机内部的空气无颗粒杂质，所述送风泵的空气入口处安装有空气过滤器。本发明的工作原理及过程如下各个定子对应于各个转子，各个转子固装连接形成几台共用一根转轴的电动机，几台电动机中，有一台是专为增大启动扭力用的辅助启动电动机，其它为运行电动机，辅助启动电动机只有在电动机启动时才开启，电动机正常运行时，处于关闭状态。几台电动机由几个分变频控制器控制，电路控制器控制几个分变频控制器的启动，形成一台整体的纯电动车专用电动机。电动机运行时输出的功率和扭力可根据需要通过电路控制器自动或手动控制几台分电动机的开启运行和停止运行来实现自动调节，当电动机启动需要大功率大扭力时，辅助启动电动机和运行电动机全部开启运行，当电动机启动正常运行后需要小功率小扭力时，辅助启动电动机关闭，运行电动机根据需要全部开启或部分开启运行，未开启的电动机的电路处于断开状态，使电动机的输出功率和扭力在转速不发生大的改变的情况下与实际所需的功率和扭力相匹配，避免有时大马拉小车，以达到节能的目的。本发明的机座内安装有温度感应器，其引线连接外部温度控制器，温度控制器再与送风泵和电源连接，当机座内温度达到设定温度时，温度控制器启动送风泵。电动机运行时内部温度的控制过程具体如下由于在电动机内部的几个定子和几个转子的适当位置开有通风孔，电动机一个端面风罩上开有通风孔，通风孔与送风泵相连接，电动机的机座上开排风眼，电动机运行时产生的热量通过与送入电动机内部的空气交换将热量排出，当电动机内部的温度感应器检测到电动机内部的温升超过设定值时，温度控制器启动送风泵运行，空气导入电动机内部，将热量排出，当电动机内部的温度感应器检测到电动机内部的温升低于设定值时，温度控制器控制送风泵停止运行，保证电动机运行时的内部温升在可控的范围内。本发明的无刷直流电动机，变频控制器由一个大的改为几个小的，大功率变频控制器制造成本高昂，小功率变频控制器制造成本低廉，对于大功率电动机，可大幅度降低电动机整套装置的制造成本。本发明与现有电动车电动机相比所产生的有益效果如下
(I)解决了无刷直流电动机因启动扭力小，难以满足纯电动车功能需要的问题。将无刷直流电动机运用到纯电动车，既能得到电动机启动时有足够大的扭力，又能克服传统有刷直流电动机效率低的缺点。(2)实现了纯电动车运行过程中功率和扭力发生变化时电动机输出的功率和扭力通过自动或手动调节电动机内部的分电动机开启运行或停止运行，保持电动机高效率的前提下，电动机输出的功率和扭力亦能跟着变化，使纯电动车运行时实际所需的功率和扭力与电动机输出的功率和扭力相匹配。避免了现有电动机有时大马拉小车，浪费能源的弊端，保证了电动机运行时高效率，节约能源。(3)解决了纯电动车运行过程中长时间运行时现有电动机发热时效率下降，影响运行的弊端，保证了电动机运行时内部的温升在可控的范围内，提高了电动机的效率和使用寿命。(4)解决了大功率直流电动机控制器成本特高的问题，大功率变频控制器制造成本高昂，小功率变频控制器制造成本低廉，I台20kw的直流电动机的变频控制器成本往往比4台5kw的直流电动机的变频控制器成本之和高得多，大幅度降低了大功率直流电动机整套装置的制造成本。
本发明特别适合于为纯电动车提供动力，亦适合于为在运行过程中功率和扭力时常发生变化的其他设备提供动力。
图I是本发明实施例I的剖面结构及其连接关系示意图。图2是图I中定子的端面结构示意图。图3是图2中定子铁芯的端面结构示意图。图4是图I中转子的端面结构示意图。图5是图I中非轴伸端端盖的端面结构示意图。图6是图I中风罩的端面结构示意图。图7是图I中机座的俯视图。图8是本发明实施例2的剖面结构及其连接关系示意图。图9是图8中定子的端面结构示意图。图10是图8中定子支架及定子铁芯的端面结构示意图。图11是图8中转子的端面结构示意图。图12是图8中非轴伸端端盖的端面结构示意图。图13是图8中风罩的端面结构示意图。图14是图8中机座的俯视图。图15是本发明的电气连接示意框图。
具体实施例方式实施例I :
参见图I，本实施例中，在机座I内与转轴2同轴均匀安装有四个相同结构的定子，在转轴2上对应安装有四个相同结构的转子，各定子与对应的各转子组成四台柱式分电动机。参见图2，是本实施例柱式电动机中定子(带机座)的端面结构示意图，它包括安装于机座I内的圆柱形定子支架3,以及固装于定子支架3内的定子铁芯4,定子支架3可用招合金、玻璃钢、钢板等材料制作。参见图3，是定子铁芯4的端面结构示意图，定子铁芯4由环形矽钢片叠压而成，由图3可见，定子铁芯4的外圆周上开有若干个半圆形的通风孔41，定子铁芯4的内圆周上开有若干个用于嵌入定子绕组42的U形槽43。参见图4，是本实施例柱式电动机中转子的端面结构示意图，转子包括套装于转轴2上的圆柱形转子支架5，转子支架5为铸铝制作成的圆柱形，圆心处开转轴孔，孔径大小与转轴2相合，转子支架5靠近转轴2处开有若干个通风孔51，转子支架5外圆周上均匀黏贴有若干个弧形永磁体磁瓦片6，弧形永磁体磁瓦片6的数量与定子铁芯4上的U形槽43数量对应。由图I可见，在电动机非轴伸端的端盖7外安装有风罩8，参见图6，风罩8中心开有一个通风孔81，通风孔81与送风泵9的送风口联通；参见图5，在非轴伸端的端盖7上还开有通风孔71，参见图7，在机座I上开有通风眼101。从图I中还可见，机座I内设有温度感应器10，温度感应器10连接到机座I外的温度控制器11上，参见图15，温度控制器11与送风泵9和电源12连接。结合图I和图15，电动机中各分电动机定子的定子绕组相线与控制线路分别连接到与之相对应的机座I外的分变频控制器13、14、15、16上，各分变频控制器与电路控制器17连接，电路控制器17与电源12连接。从图I中还可见，送风泵9的空气入口处安装有空气过滤器18。机座I的左右端分别安装有端盖7和端盖19，端盖7和端盖19的中心安装的轴承20，转轴 2安装于两个轴承20上。实施例2
参见图8，本实施例中，在机座I内与转轴2同轴均匀安装有四个相同结构的定子，在转轴2上对应安装有四个相同结构的转子，各定子与对应的各转子组成四台盘式分电动机。本实施例中的机座、端盖、轴承、转轴以及机座外围设备的结构和连接关系与实施例I相同。不同之处在于，本实施例的各定子与对应的各转子组成为四台盘式分电动机，定子包括安装于机座I内的圆盘形定子支架21，定子支架21可用铝合金、玻璃钢、钢板等材料制作。如图8、图9、图10所示，定子支架21的一个端面与由带状矽钢片滚圈而成的定子铁芯22的一个端面固定连接，定子铁芯22的另一个端面开有用于嵌入定子绕组221的U形槽222，定子支架21的外圆周上开有若干个半圆形通风孔211。参见图8、图11，本实施例的转子包括套装于转轴2上的圆盘形的转子支架23，转子支架23为铸铝制作成的圆盘形，圆心处开转轴孔，孔径大小与转轴相合，转子支架23靠外圆周处与定子铁芯U形槽相对的端面均匀黏贴有若干个扇形永磁体磁瓦片24，扇形永磁体磁瓦片24的数量与定子铁芯上的U形槽222对应；在扇形永磁体磁瓦片24与转轴2中间部分的转子支架23上开有通风孔231。从图8可见，电动机中各分电动机定子的定子绕组221相线与控制线路分别连接到与之相对应的机座I外的分变频控制器13、14、15、16上。本发明的上述纯电动车专用同轴组合无刷直流(柱式或盘式)电动机工作时，电源经电路控制器分别进入各分变频控制器，再分别进入四台分电动机漆包线定子绕组，四台分电动机同时启动，产生的功率和扭力由转轴输出，带动纯电动车起步。纯电动车后起步达到一定的速度，在平整路面匀速前进时，纯电动车所需的功率和扭力与起步时相比有所下降，此时，电路控制器根据设定的程序自动控制四个分变频控制器，最先断开辅助启动电动机的电源，然后再根据需要断开3台运行电动机中的I台或2台的电源，四台分电动机部分运行。当纯电动车遇到爬坡或加速时，所需的功率和扭力增大，电源控制器根据设定的程序自动或手动控制四个变频控制器，3台运行电动机中的I台或2台或3台的电源连接，3台运行电动机全部运行后，如果其扭力还不能满足纯电动车的需要，还可以通过手动控制开启辅助启动电动机，四台分电动机由部分运行过渡到全部运行。电动机运行一定的时间后，电动机内部会产生温升，当电动机内部的温度感应器检测到电动机内部的温升超过设定值 时，温度控制器将自动控制送风泵启动，空气经空气过滤器进入送风泵，再送入通风孔，进A电动机内部,再经电动机内部的通风孔,将电动机内部的热量通过机座上的通风眼排出。当电动机内部的温度感应器检测到电动机内部的温升低于设定值时，温度控制器将自动控制送风泵停止运行。
权利要求
1.一种纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，包括机座，机座两端安装的端盖，安装于两端盖内的轴承上的转轴；其特征在于在机座内与转轴同轴均匀安装有两个以上相同结构的定子，在转轴上对应安装有两个以上相同结构的转子，组成两台以上的分电动机，其中一台为辅助启动电动机，其余为运行电动机；在非轴伸端的端盖外安装有一个风罩，风罩中心开有一个通风孔，通风孔与一送风泵的送风口联通；在非轴伸端的端盖上还开有通风孔，在机座上开有通风眼；机座内设有温度感应器，温度感应器连接到机座外的温度控制器上，温度控制器与送风泵和电源连接；所述各定子的定子绕组相线与控制线路分别连接到与之相对应的机座外各分变频控制器上，各分变频控制器与一个电路控制器连接，电路控制器与电源连接。
2.根据权利要求I所述的纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，其特征在于所述各定子与对应的各转子组成为柱式电动机，各定子包括安装于机座内的圆柱形定子支架，定子支架内固装有由环形砂钢片叠压而成的定子铁芯，定子铁芯的外圆周上开有若干个半圆形的通风孔，定子铁芯的内圆周上开有若干个用于嵌入定子绕组的U形槽；各转子包括套装于转轴上的圆柱形转子支架，转子支架上开有若干个通风孔，转子支架外圆周上均匀黏贴有若干个弧形永磁体磁瓦片，弧形永磁体磁瓦片的数量与定子铁芯上的U形槽数量对应。
3.根据权利要求I所述的纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，其特征在于所述各定子与对应的各转子组成为盘式电动机，各定子包括安装于机座内的圆盘形定子支架，定子支架的一个端面与由带状砂钢片滚圈而成的定子铁芯的一个端面固定连接，定子铁芯的另一个端面开有用于嵌入定子绕组的U形槽，定子支架的外圆周上开有若干个半圆形通风孔；各转子包括套装于转轴上的圆盘形的转子支架，转子支架靠外圆周处与定子铁芯U形槽相对的端面均勻黏贴有若干个扇形永磁体磁瓦片,扇形永磁体磁瓦片的数量与定子铁芯上的U形槽对应；在扇形永磁体磁瓦片与转轴中间部分的转子支架上开有通风孔。
4.根据权利要求I或2或3所述的纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，其特征在于所述送风泵的空气入口处安装有空气过滤器。
5.根据权利要求4所述的纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，其特征在于所述定子支架采用铝合金、玻璃钢、钢板中的任一种材料制成；所述转子支架采用铸铝材料。
6.根据权利要求5所述的纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机，其特征在于所述在机座内安装有四个相同结构的定子，在转轴上安装有四个相同结构的转子，从而构成四个分电动机。
全文摘要
本发明公开了一种纯电动车专用功率自调及温控的同轴组合无刷直流电动机。本发明的技术要点是在机座内安装有两个以上相同结构的定子，在转轴上对应安装有两个以上相同结构的转子；在非轴伸端的端盖外安装有一个风罩，风罩中心开有一个通风孔，通风孔与一送风泵联通；在非轴伸端的端盖上还开有通风孔，在机座上开有通风眼；机座内设有温度感应器，温度感应器连接到温度控制器上，温度控制器与送风泵和电源连接；所述各定子的定子绕组相线与控制线路分别连接到与之相对应的各分变频控制器上，各分变频控制器与一个电路控制器连接，电路控制器与电源连接。本发明能增大启动扭力，节约能源，降低变频控制器成本，降低电动机温升。
文档编号H02K1/20GK102723827SQ20121023542
公开日2012年10月10日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者柏衡尔, 罗寿元, 赵昆雷 申请人:罗寿元