纯电驱动矿卡车用双电机集成一体式永磁同步牵引电机的制作方法

本实用新型属于电机领域，涉及一种矿卡车用电机。

背景技术：

随着全球石油资源的逐渐耗竭和使用成本的不断提升，人们不得不寻找更廉价环保的新能源替代石油驱动车辆行驶。采用电力能源驱动的汽车逐渐进入人们的视线，因其节能、低使用成本、零排放的卓越特点逐渐受到重视，并在近几年中在各领域都得到大力推广。

驱动电机作为矿卡车辆的核心部件而受到整车厂家的重视。其与电池、控制器共同替代发动机驱动车辆行驶，运行状态直接影响车辆的性能和可靠性，所以值得投入精力研究和开发它。交流永磁电机因其很高的性价比而广泛应用于商用车领域，其中的直驱式交流永磁同步电机是目前车用驱动电机中总装车数量较多的一种规格。与其配套的车辆具有结构简单可靠、操控容易、总成本低等优势，但目前已开发的直驱式永磁电机由于调速范围太宽，使得整个运行区间内效率、性能都无法做到最优。

目前已投入使用的纯电驱动车辆中，多数为单台电机驱动，或有少数为双台电机串联或并联使用。单电机驱动结构因其无替代动力源，运行可靠性低，如电机出现故障，车辆无法运行。双电机结构占用车辆空间大，成本和整车重量都有所提高而较少采用。随着电机容量的增大，控制器容量也与之增加，但单控制器不仅设计制造困难而且成本也高。这些问题都制约纯电动矿卡车的进一步发展。

技术实现要素：

为了解决单电机驱动运行可靠性低、双电机串联或并联使用占用空间大、成本和整车质量高的问题，本实用新型提出如下技术方案，以实现不增加串联或并联电机的基础上，仍能保证运行可靠性。

一种纯电驱动矿卡车用双电机集成一体式永磁同步牵引电机，包括第一电机定子、第一电机转子、第二电机定子、第二电机转子、水套机座、转轴、驱动端和非驱动端；

第一电机转子和第二电机转子安装在同一转轴上，第一电机定子和第二电机定子安装在同一水套机座内；

所述驱动端包括驱动端端盖、轴承内盖、驱动端轴承、旋转密封油封；水套机座连接驱动端端盖，驱动端端盖内侧安装轴承内盖，轴承内盖与驱动端端盖联接使驱动端轴承外圈被固定在驱动端端盖的轴承室内部，驱动端轴承内圈与转轴过盈配合，且连接处安置旋转密封油封；

所述非驱动端包括非驱动端端盖、非驱动端轴承；水套机座连接非驱动端端盖，非驱动端轴承外圈被固定于非驱动端端盖的轴承室内部，非驱动端轴承内圈与转轴过盈配合。

进一步的，与非驱动端轴承内圈过盈配合的这一侧的转轴上安装有旋转变压器。

进一步的，所述旋转变压器的外侧安装有保护盖。

进一步的，水套机座的外壳安装有第一电机接线盒和第二电机接线盒，第一电机接线盒固定在水套机座外部，并将第一电机定子绕组引线引入，第二电机接线盒固定在水套机座外部，并将第二电机定子绕组引线引入。

进一步的，所述第一电机接线盒、第二电机接线盒均是通过螺栓固定在水套机座外部的机壳上。

进一步的，所述第一电机接线盒连接第一控制器，所述第二电机接线盒连接第二控制器。

进一步的，水套机座采用封闭式水冷结构，其具有并联双路冷却水道，冷却水道各有一处进、出水口，冷却水从进水口进入冷却水道后分别流入左右两条冷却水道，所述两条冷却水道对称、等阻、等长。

进一步的，所述同步牵引电机具有两个铁芯，两铁芯等长，且各铁芯的长度是单铁芯的同步牵引电机的一半。

有益效果：本实用新型记载的双电机集成一体式永磁同步牵引电机，由于是双电机结构，可以保证运行可靠性，其中，第一电机转子、第二电机转子安装在同一转轴上，第一电机定子和第二电机定子处于同一水套机座内，并使用了驱动端和非驱动端以固定，相较于串联或并联电机的方式，较少的占用车体空间，且载重更小。

附图说明

附图1为本中所述牵引电机侧面剖视图；

附图2为本中所述牵引电机机座水套剖视展开图；

附图3为本中所述牵引电机牵引特性曲线图；

图中标记为：(1)转轴、(2)旋转密封油封、(3)驱动端轴承、(4)轴承内盖、(5)驱动端端盖、(6)水套机座、(7)第一电机接线盒、(8)第一电机定子、(9)第一电机转子、(10)进水口、(11)第二电机定子、(12)第二电机转子、(13)第二电机接线盒、(14)非驱动端端盖14、(15)非驱动端轴承、(16)旋转变压器、(17)保护盖、(18)出水口。

具体实施方式

实施例1：常规纯电动车型均采用单电机驱动形式，单电机驱动整车可靠性低。如电机故障，整车将失去动力。本实施例所述电机，采用内部双电机集成一体式结构，既可同时驱动运行，又可独立运行。

如附图1所示，该同步牵引电机包括第一电机定子8和第一电机转子9，第二电机定子11和第二电机转子12，电机的第一电机转子9和第二电机转子12安装在同一转轴1上，电机的第一电机定子8和第二电机定子11安装在同一水套机座6内，机壳两侧分别安置有电机的第一电机接线盒7和第二电机接线盒13。驱动端端盖5和非驱动端端盖14分别用于支撑驱动端轴承3和非驱动端轴15,两侧轴承均为高品质密封轴承，且驱动端通过安装轴承内盖4将驱动端轴承3锁死，防止运行过程中驱动端轴承3窜动。另外，为防止电机外部污物进入电机内部，驱动端端盖5与转轴1配合处安置旋转密封油封。电机的非驱动端还安装有用于测量电机转速和磁极位置的旋转变压器16及其保护盖17。

电机运行时定子为最主要发热源，为了对其进行高效冷却，水套机座6采用了封闭式水冷结构，设计了针对性的并联双路冷却水道，如附图2所示。冷却水路各有一处进出水口18，冷却水从进水口10进入水道后按照图2的箭头分别流入左右两条水道，经过两条完全对称、等阻等长的水路后在出水口18处汇合，将从水套机座6内壁传导过来的热量带出电机，完成换热。内部设计的两条水路可以为两个电机分别冷却，采用这种结构不论是两电机单独运行还是同时运行，各电机都能得到良好的换热效果。

本实施例在设计上将原本单台电机铁芯长度分割为相同长度的两段，通过调整设计参数使双电机低速运行时的合成转矩特性与单台电机一致，高速运行时，高速性能较单台电机有较好改善，如附图3所示，由于高速时双电机中的每台电机反电势仅为原电机的一半左右，可减少弱磁电流，提升电机高速段的运行效率。

针对上述电机的结构作出具体的说明，纯电驱动矿卡车用双电机集成一体式永磁同步牵引电机，包括第一电机定子8、第一电机转子9、第二电机定子11、第二电机转子12、水套机座6、转轴1、驱动端和非驱动端；

第一电机转子9和第二电机转子12安装在同一转轴1上，第一电机定子8和第二电机定子11安装在同一水套机座6内；

所述驱动端包括驱动端端盖5、轴承内盖4、驱动端轴承3、旋转密封油封2；水套机座6连接驱动端端盖5，驱动端端盖5内侧安装轴承内盖4，轴承内盖4与驱动端端盖5联接使驱动端轴承3外圈被固定在驱动端端盖5的轴承室内部，驱动端轴承3内圈与转轴1过盈配合，且连接处安置旋转密封油封2；

所述非驱动端包括非驱动端端盖14、非驱动端轴承15；水套机座6连接非驱动端端盖14，非驱动端轴承15外圈被固定于非驱动端端盖的轴承室内部，非驱动端轴承15内圈与转轴1过盈配合。与非驱动端轴承15内圈过盈配合的这一侧的转轴1上安装有旋转变压器16，所述旋转变压器16的外侧安装有保护盖17。

水套机座6的外壳安装有第一电机接线盒7和第二电机接线盒13，第一电机接线盒7固定在水套机座6外部，并将第一电机定子8绕组引线引入，第二电机接线盒13固定在水套机座6外部，并将第二电机定子11绕组引线引入。所述第一电机接线盒7、第二电机接线盒13均是通过螺栓固定在水套机座6外部的机壳上。所述第一电机接线盒7连接第一控制器，所述第二电机接线盒13连接第二控制器。

水套机座6采用封闭式水冷结构，其具有并联双路冷却水道，冷却水道各有一处进、出水口18，冷却水从进水口10进入冷却水道后分别流入左右两条冷却水道，所述两条冷却水道对称、等阻、等长，所述同步牵引电机具有两个铁芯，两铁芯等长，且各铁芯的长度是单铁芯的同步牵引电机的一半。

双电机采用互补式的控制方法，即在车辆轻载运行时，由单电机运行，另一电机处于待机或制动发电状态。而在起动、加速、爬坡、满载等需要大转矩时输出时，双电机同步运行驱动车辆行驶。在需要大制动转矩时，双电机同步制动发电机。双电机配备双控制器，双控制器总容量与单控制器一致，但由于逆变装置电流减半并采用集成一体式，成本反而降低。

由此，本实施例采用内部双电机集成一体式结构，该电机为机械一体式，电气独立式结构，两电机可相互独立运行。两电机完全相同，由两台控制器分别控制。如其中一台电机或控制器故障，另一台电机和控制器仍可驱动车辆返回工作站。

将两电机设计参数设置为相同，控制器容量也相同，合成转矩特性与原单台电机特性均相同，这样就降低了高速反电势，确保控制器不受过电压冲击。而且通过降低高速去磁电流，可有效提升车辆高速续航里程。

本实施例中，双电机采用互补式的控制方法，即在需满载或过载运行时，双电机同时运行，而在空载或轻载工况下可单电机运行，另一电机根据运行情况制动发电或不参与工作。双电机所配双控制器也完全相同，与单台电机相比，控制器容量下降，成本更低。

采用本实施例所述的双电机集成一体式永磁同步牵引电机，可在保证性能的前提下，有效缩小电机体积，优化性能分配，拓宽高效区，并提高效率。对于车辆而言，在保证整车性能的前提下，无论是高速行驶还是低速运行，轻载或满载均能提高续航里程，并提升车辆运行可靠性，不多占用车体空间和载重。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。