环保车辆用驱动电机的制作方法

本实用新型涉及驱动电机，尤其涉及一种环保车辆用驱动电机。

背景技术：

电动车辆(Electric Vehicle：EV)或混合动力车辆(Hybrid Electric Vehicle：HEV)之类的环保车辆将驱动电机作为动力源，这种驱动电机通过电压与频率借助逆变器变更的车辆电池的电能驱动。

图1及图2为显示一般的环保车辆使用的驱动电机结构的示意图。

参见图1及2，一般的环保车辆使用的驱动电机10包括电机外壳12、设置于所述电机外壳12的内部的定子16及转子18。

所述定子16包括定子支架16A、从所述定子支架16A的内侧面向中心孔垂直延长(或凸出)的多个定子铁芯16B及绕在各定子铁芯16B的线圈16C。

所述转子18包括转子铁芯18A、按照预定间隔排列在所述转子铁芯18A的边缘的永磁铁18B、18C及随着所述转子铁芯18A的旋转而旋转的驱动轴18D。所述永磁铁18B、18C包括N极永磁铁18B与S极永磁铁18C，所述N极永磁铁18B与所述S极永磁铁18C交替配置于所述转子铁芯18A的边缘形成圆。

另外，所述定子16通过定子锁14固定结合于所述外壳12的内侧面上。具体来讲，所述定子16以过盈配合方式设置在所述外壳12的内侧面后，通过同时插在局部形成于所述外壳12内侧面的槽与局部形成于所述定子支架16A的槽的所述定子锁14固定结合于所述电机外壳12的内侧面，以防止所述定子16向轴方向D1移动或向旋转方向D2旋转。

以下为了简要说明所述驱动电机的工作原理而参见图3所示的电机系统。

参见图3，用于驱动驱动电机的驱动电机系统大致包括逆变器30及信号处理器(Digital Signal Processor：DSP)50。

所述逆变器30将车辆电池施加的电池电压转换成三相电压并输出转换的三相电压，所述驱动电机10通过所述逆变器30施加的所述三相电压驱动。

所述DSP 50控制从所述逆变器30输出的三相电压的大小与相位。所述DSP 50利用从所述逆变器30输出的实测电流与所述驱动电机10的转子位置信息计算所述驱动电机的当前扭矩值，计算的扭矩值与所需扭矩值之间具有差异的情况下生成补偿该差异的电流指令值，控制逆变器与电机使得利用所述电流指令值得到想要的扭矩。

目前的这种驱动电机系统为判断异常征兆而利用诊断故障码(Diagnostic Trouble Codes：DTC)。DTC是针对驱动电机系统的危险情况发出警报的单纯代码，因此无法利用该DTC获知由于驱动电机的老化或所述驱动电机的性能变化的潜在危险情况。

尤其，对于使用两个以上驱动电机的轮毂电机(In-wheel motor)车辆而言，当各驱动电机的性能发生变化时能够给车辆行驶性能带来致命性影响，因此需要能够实时监控电机性能(以下，电机扭矩)的方案。

技术实现要素：

技术问题

因此，本实用新型的目的在于提供一种电机外壳与定子之间具有新的固定结构，从而能够实时监控电机扭矩的环保车辆用驱动电机。

技术方案

为达成上述目的，本实用新型提供一种环保车辆用驱动电机，包括：外壳、配置于所述外壳的内周面上且具有定子支架、从所述定子支架的内侧面向中心孔凸出的多个定子铁芯及绕在各定子铁芯的线圈的定子及在所述中心孔内结合于轴且能够旋转的转子，其特征在于，还包括：轴承，其位于所述外壳与所述定子之间使所述定子能够在所述外壳的内周面上旋转，以此将所述转子发生的特定方向的扭矩传递到所述定子；负荷传感器，其一部分固定结合在形成于所述外壳的内周面上的装配槽，其余一部分沿水平方向延伸到所述定子支架的前面；以及负荷传感器锁，其一端部固定结合在形成于所述定子支架的结合槽且从所述定子支架的前面向垂直方向延伸，在所述转子发生特定方向的扭矩状态，所述定子通过所述轴承发生与所述特定方向相反方向的扭矩，从所述定子支架的前面向垂直方向延伸的负荷传感器锁用对应于所述相反方向的扭矩的力加压沿水平方向延伸到所述定子支架的前面的负荷传感器，所述负荷传感器测定所述负荷传感器锁加压的所述力。

技术效果

根据本实用新型，通过定子与电机外壳之间新的固定结构实时监控电机扭矩，因此能够预先获知驱动电机的老化状态与潜在危险情况。

附图说明

图1及图2为显示一般的环保车辆使用的驱动电机结构的示意图；

图3为显示现有驱动电机系统的框图；

图4为显示根据本实用新型一个实施例的驱动电机的示意图；

图5为放大图4中A部分的放大图；

图6为用于说明根据本实用新型一个实施例的驱动电机的扭矩测定原理的示意图。

具体实施方式

以下参见附图具体说明本实用新型的优选实施例。

图4为显示根据本实用新型一个实施例的驱动电机的示意图，图5为放大图4中A部分的放大图。

参见图4，根据本实用新型的一个实施例，提供一种电机外壳与定子之间具有新的固定结构，从而能够实时监控(测定)电机扭矩的驱动电机。

具体来讲，所述驱动电机包括外壳101、配置在所述外壳101内周面上的定子103及位于所述外壳101的内周面与定子103的外周面之间向所述定子103的圆周方向延伸的轴承105。

并且，所述驱动电机包括固定结合于所述外壳101测定所述定子103发生的扭矩的两个负荷传感器(load cell)107A、107B。

所述外壳101的内周面形成有沿圆周方向相隔的两个装配槽h1、h2。两个负荷传感器107A、107B分别固定结合在两个装配槽h1、h2。图4的右侧显示的剖面结构只显示了一个装配槽h2。此处，需要注意的是附图标记h1表示用于固定结合负荷传感器107A的装配槽，由于图4显示的是h1被h2遮住的状态，因此没有标出。

各负荷传感器107A、107B分别通过支撑部107A-1、107B-2固定结合在所述装配槽h1、h2内部侧面S1。图4的右侧显示的剖面结构仅显示一个支撑部107B-2。

所述装配槽h1、h2的深度可以小于所述负荷传感器107A、107B的整体长度。这种情况下，所述负荷传感器107A、107B的一部分位于所述装配槽h1、h2的内部，所述负荷传感器107A、107B的其余部分从所述装配槽h1、h2的内部凸出，沿水平方向并列地延长到构成所述定子103的定子支架103-1的前面。即，所述负荷传感器107A、107B的其余部分位于所述定子支架103-1的上部。

位于所述定子支架103-1上部的两个负荷传感器107A、107B之间具有负荷传感器锁109。即，所述负荷传感器锁109在两个负荷传感器107A、107B之间从所述定子支架103-1的前面向垂直方向延伸。

所述负荷传感器锁109的一端部固定结合于形成于所述定子支架103-1的结合槽h3，从所述定子支架103-1的前面向垂直方向延伸。

所述负荷传感器锁109将基于转子发生的特定方向的扭矩而在定子103发生的扭矩(与所述特定方向反向的扭矩)传递到位于所述定子支架103-1前面的两个负荷传感器107A、107B中的一个负荷传感器。

即，所述负荷传感器锁109将基于所述转子发生的第一方向(或顺时针方向)的扭矩而在所述定子103发生的反方向(或逆时针方向)的扭矩传递到所述负荷传感器107A，将基于所述转子发生的第二方向(或逆时针方向)的扭矩而在所述定子103发生的反方向(或顺时针方向)的扭矩传递到所述负荷传感器107B。因此，所述负荷传感器107A、107B能够测定所述转子发生的第一方向及第二方向扭矩的反方向扭矩。

与所述负荷传感器锁109相对的方向配置有抑制所述定子103向轴方向移动的定子锁111A、111B。

所述定子锁111A、111B包括抑制所述定子103在所述外壳101内向第一轴方向D1移动的第一定子锁111A与抑制向所述第一轴方向D1的反方向即第二轴方向D2移动的第二定子锁111B。

如图5所示，所述第一定子锁111A固定结合在形成于所述外壳101的内周面的第一固定槽h6，所述第二定子锁111B固定结合在形成于所述外壳101的内周面的第二固定槽h7。

所述第一固定槽h6与所述第二固定槽h7沿所述定子103的宽度W1方向并列形成，形成于与所述定子支架103-1中形成的结合槽h3相对的方向的外壳内周面上。

因此，结合于所述第一固定槽h6及第二固定槽h7的定子锁111A、111B与结合在形成于所述定子支架103-1的结合槽h3的负荷传感器锁109向彼此相对的方向配置。

所述第一定子锁111A包括插入结合于所述第一固定槽h6的第1-1装配部111A-1及从所述第1-1装配部111A-1向垂直方向延伸且与所述定子支架103-1的前端部接触的第1-2凸台111A-2。

同样，所述第二定子锁111B包括插入结合于所述第二固定槽h7的第2-1装配部111B-1及从所述第2-1装配部111B-1向垂直方向延伸且与所述定子支架103-1的后端部接触的第2-2凸台111B-2。

因此，通过所述第1-2凸台111A-2抑制所述定子103向第一轴方向D1移动，通过所述第2-2凸台111B-2抑制所述定子103向第二轴方向移动。

另外，位于所述外壳101的内周面与定子103的外周面之间的轴承105可包括内轮、外轮及位于两者之间的滚珠。此处，所述轴承105的宽度W2可以小于所述定子W1的宽度，所述轴承105的内轮接触所述第一装配部111A-1及第二装配部111B-1的表面使得能够在所述装配部111A-1、111B-1的表面S3上旋转。

因此，所述第一定子锁111A及第二定子锁111B固定定子103以抑制向轴方向移动的作用与目前的定子锁的作用是相同的，但所述定子103能够通过位于所述装配部111A-1、111B-1的表面与定子103的外周面之间的轴承105在外壳的内周面上旋转，这一点与目前定子锁的作用存在差异。

此处，需要理解的是所述定子103是为了将与所述转子的扭矩大小相同、方向相反的扭矩顺利地传递到所述负荷传感器107A、107B而以能够旋转的结构配置在所述外壳101的内周面，并不是所述定子103在外壳101的内周面上旋转。

即，根据本实用新型的一个实施例，在所述外壳101与所述定子103之间配置轴承105，使所述定子103能够在所述外壳101的内周面上旋转，两个负荷传感器107A、107B固定在外壳101，所述定子103发生扭矩时固定结合于定子103的负荷传感器锁109被固定结合于所述外壳101的负荷传感器107A、107B卡住，因此所述定子103不发生旋转，只是由所述负荷传感器107A、107B测定负荷传感器锁109的推力。之后，测定的力输入到DSP 50。

DSP 50利用负荷传感器107A、107B测定的力计算扭矩并实时监控扭矩。

具体来讲，DSP 50执行控制动作，具体地，在实际发生的扭矩相比于映射(设置)的扭矩指令值处于正常水平时驱动电机继续运行，当不足正常范围的最小值(扭矩不足)或超过正常范围的最大值(扭矩过大)的情况下，执行使驱动电机及车辆停止。

图6为显示根据本实用新型一个实施例的扭矩测定原理的示意图。

参见图6，驱动电机通过转子的永磁铁发生的磁场与定子的线圈电流发生的磁场的相互作用发生扭矩。通过转子发生的扭矩根据作用力-反作用力定律以相同大小、相反方向作用于定子。

由于转子是非固定的，因此进行旋转，由于定子固定于外壳，因此不会发生旋转。

根据本实用新型一个实施例的定子通过定子锁可旋转地固定于外壳，但同时通过负荷传感器固定成不旋转，因此负荷传感器测定定子欲旋转的力。

根据力计算扭矩的方法可通过以下数学式1算出。

[数学式1]

扭矩＝F x r＝Fr sinθ(theta)

此处，扭矩为力F与半径r的向量积，图5中力与半径的角度为90度，因此可以通过算出力与半径的无向积(scalar product)得到。

如上所述，一般的驱动电机中将定子固定在外壳的结构采用了在将定子过盈插入外壳的状态下用定子锁将所述定子固定在所述外壳的方法。即，目前的将定子固定在外壳的结构如图2所示，用过盈配合方式将定子设置在外壳内部的状态下用定子锁固定定子的旋转与轴方向移动。

而本实用新型一个实施例的驱动电机中将定子固定在外壳的结构采用负荷传感器。即，根据驱动电机发生扭矩时相同大小的扭矩向相反方向作用于转子与定子的原理，在外壳与定子之间配置轴承使得定子能够旋转，将两个负荷传感器固定在外壳。此处，使用两个负荷传感器是为了测定正方向与反方向的扭矩，同时固定以防止定子向正方向或反方向旋转。

之后，当转子旋转发生扭矩时，固定结合于定子的负荷传感器锁被固定于外壳的负荷传感器卡住，因此定子不会发生旋转，此处，负荷传感器实时测定负荷传感器锁的推力。DSP接收实时测定的力并以此计算扭矩，因此能够实时监控驱动电机发生的电机扭矩，能够根据监控结果提前获知驱动电机的老化状态与潜在危险情况。

本实用新型不受所说明实施例的构成与方法的限制，可以选择性地组合各实施例的全部或一部分构成使实施例进行多种变形。