一体式直驱盘式轮毂电的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种一体式直驱盘式轮毂电机，包括电机定子与电机转子部分，转子部分直接与汽车轮毂相连，定子部分与汽车的悬架连接，定子部分包括电机定子、电机绕组和电机控制器、轴承、温度传感器、磁电编码器，转子部分包括电机转子与永磁体。此外，电机控制器是电动汽车驱动系统的重要组成部分，为了减少自身体积，节约汽车内空间通常采用液冷散热方式。通常电机也同样采用液冷散热方式。因此，发明一种共用散热结构的一体式直驱盘式轮毂电机，不仅可以提高电动汽车电驱系统的功率密度，提升汽车轿箱内空间，还有助于汽车隔音设计，减轻汽车轿箱内电磁噪声。
【专利说明】一体式直驱盘式轮毂电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种一体式直驱盘式轮毂电机，具体属于电动汽车驱动电机领域。
【背景技术】
[0002]伴随着汽车产业的高速发展，石油资源短缺、环境变暖和气候变暖等一系列问题已经突现。以纯电动汽车为代表的新能源汽车必将成为我国汽车产业发展的重要方向之一。而汽车电力驱动系统作为纯电动汽车唯一的动力源，其性能直接影响整车的动力性、稳定性以及舒适性。
[0003]20世纪80年代前，几乎所有的车辆牵引电机均为直流电机，这事因为直流电机具有起步加速牵引力大，控制系统较简单等优点。直流电机的缺点是存在机械换向器，当在高速大负载下运行时，换向器表面会产生火花，因此电机转速不能太高。所以近些年电动汽车的牵引电机以异步电机与永磁电机为主。
[0004]交流异步电机的矢量控制调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势，因此被较早的应用于电动汽车的驱动系统，目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品，但与永磁电机相比，其功率密度偏低。
[0005]传统电动汽车的集中驱动电机所产生的旋转动力，有一部分消耗在了汽车传统系统驱动的过程中。采用直驱式轮毂电机(201310220075.6,201310360010.1等)无减速齿轮装置，可以实现将转矩直接施加在车轮上，从而可以把能量损耗降至最低，提升传动效率，但其采用永磁电机结构与扁平结构的盘式电机相比降低了空间利用率。专利201310360010.1提出一种直驱式开关磁阻轮毂电机，专利201310220075.6提出一种叉车用轮毂直驱电机，但其冷却系统与电机转子轴的强度方面没有详细考虑，作为永磁电机，其电机温度与震动将严重影响永磁体的使用寿命，甚至导致其损坏。同时其电机控制器与电机本体分开，空间利用率低。
【发明内容】
[0006]发明目的:本发明提供了一种一体式直驱盘式轮毂电机，其目的是解决以往的方式所存在的不足。
[0007]技术方案:本发明是通过以下技术方案来实现的:
一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:该电机包括电机定子与电机转子，电机定子与电机转子配合形成电机主体结构；转子部分直接与汽车轮毂相连，定子部分与汽车的悬架连接；电机定子与电机转子之间通过轴承配合，电机定子设置有电机绕组，电机转子由永磁体及固定永磁体的叠放冲孔硅钢片组成。
[0008]在电机定子上设置有用于检测电机转子位置的磁电编码器，磁电编码器与固定在电机转子上且与电机转子同心旋转的磁编码器码盘接触，在电机定子的靠近汽车悬挂的一侧端盖内设置有液冷结构，液冷结构为设置在端盖内的水道。
[0009]在设置有液冷结构的端盖的外侧设置有与电机集成于一体的电机控制器，使电机控制器与电机共用一套液冷结构，在该端盖上还设置有用来检测液冷结构温度的温度传感器，温度传感器和磁电编码器连接至电机控制器。
[0010]液冷结构的水道呈树木的年轮状分布。
[0011]电机定子与电机转子中间有一个轴向气隙,轴承设置在该轴向气隙内，电机定子的铁心由带钢卷冲而成，电机定子采用斜槽结构。
[0012]电机控制器采用转子磁场定向的矢量控制方法，电机控制器实时采集转子电流及利用磁电编码器采集转子位置，控制一体式直驱盘式轮毂电机转矩及转速。
[0013]优点及效果:
本发明提供一种一体式直驱盘式轮毂电机，包括电机定子与电机转子部分，转子部分直接与汽车轮毂相连，定子部分与汽车的悬架连接，定子部分包括电机定子、电机绕组和电机控制器、轴承、温度传感器、磁电编码器，转子部分包括电机转子与永磁体。
[0014]盘式永磁电机是采用轴向磁通设计的电机。作为永磁电机其外形不同与其他的电机。它轴向尺寸短、外形扁平，因为非常适合于安装在空间存在严格限制的场地。由于盘式电机扁平的外形，更加有利于散热，因而定转子可设置较高的电流密度，从而获得较大的过载能力、较高的功率重量比及启动转矩。并且与相同容量的传统径向磁场电机相比，它具有重量轻、轴向尺寸短、体积小、效率高的特点。
[0015]此外，电机控制器是电动汽车驱动系统的重要组成部分，为了减少自身体积，节约汽车内空间通常采用液冷散热方式。通常电机也同样采用液冷散热方式。因此，发明一种共用散热结构的一体式直驱盘式轮毂电机，不仅可以提高电动汽车电驱系统的功率密度，提升汽车轿箱内空间，还有助于汽车隔音设计，减轻汽车轿箱内电磁噪声。
[0016]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明的电机主视图；
图2为本发明的电机侧视图；
图3为图1后视图；
图4为液冷结构示意图；
图5为定子槽不意图；
图中:1、电机定子，2、汽车悬架,3、电机控制器,4、温度传感器,5、电机转子,6、轴承，7、液冷结构，8、磁电编码器，9、磁编码器码盘，10、电机定子斜槽，12、定子斜槽角度，13、定子端盖内埋传感器孔。
[0017]【具体实施方式】:下面结合附图对本发明做进一步的描述:
如图1和2所不,本发明提供一种一体式直驱盘式轮毂电机,该电机包括电机定子I与电机转子5，电机定子I与电机转子配合形成电机主体结构；转子部分直接与汽车轮毂相连，直接驱动轮毂转动，定子部分与汽车的悬架2连接；电机定子I与电机转子5之间通过轴承6配合，电机定子I设置有电机绕组，电机转子5由永磁体及固定永磁体的叠放冲孔硅钢片组成。
[0018]在电机定子I上设置有用于检测电机转子位置的磁电编码器8，磁电编码器8与固定在电机转子上且与电机转子同心旋转的磁编码器码盘9接触，本申请采用磁电编码器方式来检测电机转子位置。在电机定子I的靠近汽车悬挂的一侧端盖内设置有液冷结构7，液冷结构7为设置在端盖内的水道。
[0019]在设置有液冷结构7的端盖的外侧设置有与电机集成于一体的电机控制器3，使电机控制器3与电机共用一套液冷结构7，在该端盖上还设置有用来检测液冷结构7温度的温度传感器4，温度传感器4和磁电编码器8连接至电机控制器3。电机控制器通过温度传感器检测电机液冷结构温度。控制器的功率器件采用IGBT，IPM，MOSFET功率模块。本申请运用高压、大电流驱动:功率模块可承受高压、大电流，并设计有较好的电流保护电路。
[0020]液冷结构7的水道呈树木的年轮状分布。
[0021 ] 电机定子I与电机转子5中间有一个轴向气隙,轴承设置在该轴向气隙内，电机定子的铁心由带钢卷冲而成，并将其槽扭斜。电机定子采用斜槽10结构，如图5所示，即将定子槽相对于转子上的永磁体沿轴向扭斜一个定子斜槽角度，定子斜槽角度范围(0-35度)，从而可以有效的抑制齿槽转矩。
[0022]设计有斜槽可以消弱转子的齿谐波磁场，从而降低由这些谐波磁场引起的谐波转矩、电磁噪声和附加损耗。
[0023]电机的定子采用液冷结构，位于靠近汽车悬挂侧。液冷结构由铝合金钎焊加工而成，液冷结构内部设计有水道，用于冷却液的流通，挺高散热能力。并且电机定子与电机控制器共用一套冷却系统后，节省了空间。在定子端盖上打内埋传感器孔，用于放置内埋温度传感器，并引出信号线。电机控制器设计有温度检测电路，实时采集液冷结构温度。
[0024]本申请采用了基于数字信号处理器的矢量控制策略，使用TI的TMS320F28335作为主控芯片，通过控制器的电流传感器采集三相电流，通过磁编码器采集转子位置，利用矢量控制算法控制电机转矩及电机转速。TMS320F28335的运算速度满足矢量控制算法的实时性要求，并且实现了汽车动力的无极调速，提高整个驱动系统的效率、精准性和可靠性。
[0025]本发明可以用以下方法制造:
I转子组件:转子轭采用温差法配合进行装配，装配过程中采用高频加热设备进行装配，采用耐高温AB胶将永磁体贴于转子上。在转子组件完成后，对转子组件进行平衡校检，达到G2.5的水平；
2定子组件:定子外壳水道处使用密封胶水及橡胶15密件密封水道内进行耐压测试，定子嵌线采用嵌线机进行嵌线，增强一致性，在定子嵌线完毕后，采用真空压力浸漆设备进行线圈的绝缘漆浸漆。在定子组件完成后对定子线圈进行电阻，电感、耐压等常规测试。
[0026]3整机测试:整机调试完毕后，与测功机连接，连接控制器，冷却系统，景星3000rpm空载测试，特定转速，扭矩测试的其他测试。
[0027]4液冷结构:液冷结构采用铸铝工艺加工，采用数控加工工艺，加工液冷回路及定位孔，采用钎焊工具焊接。
【权利要求】
1.一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:该电机包括电机定子(1)与电机转子(5),电机定子(1)与电机转子配合形成电机主体结构；转子部分直接与汽车轮毂相连，定子部分与汽车的悬架(2)连接；电机定子(1)与电机转子(5)之间通过轴承(6)配合，电机定子(1)设置有电机绕组，电机转子(5)由永磁体及固定永磁体的叠放冲孔硅钢片组成。
2.根据权利要求1所述的一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:在电机定子(1)上设置有用于检测电机转子位置的磁电编码器(8),磁电编码器(8)与固定在电机转子上且与电机转子同心旋转的磁编码器码盘(9)接触，在电机定子(1)的靠近汽车悬挂的一侧端盖内设置有液冷结构(7),液冷结构(7)为设置在端盖内的水道。
3.根据权利要求2所述的一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:在设置有液冷结构(7)的端盖的外侧设置有与电机集成于一体的电机控制器(3),使电机控制器(3)与电机共用一套液冷结构(7),在该端盖上还设置有用来检测液冷结构(7)温度的温度传感器(4),温度传感器(4)和磁电编码器(8)连接至电机控制器(3).
4.根据权利要求3所述的一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:液冷结构(7)的水道呈树木的年轮状分布。
5.根据权利要求3所述的一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:电机定子(1)与电机转子(5)中间有一个轴向气隙，轴承设置在该轴向气隙内，电机定子的铁心由带钢卷冲而成，电机定子采用斜槽(10)结构。
6.根据权利要求3所述的一体式直驱盘式轮毂电机，其特征在于:电机控制器(3)采用转子磁场定向的矢量控制方法，电机控制器(3)实时采集转子电流及利用磁电编码器(8 )采集转子位置，控制一体式直驱盘式轮毂电机转矩及转速。
【文档编号】H02K21/24GK104410237SQ201410697450
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】白殿春, 杨俊友, 董建, 崔成吉, 张守先, 胡俊, 孙柏青 申请人:沈阳工业大学