弧面二自由度永磁轮毂电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机领域，具体涉及一种新型结构多功能弧面二自由度永磁轮毂电机。
【背景技术】
[0002]进入21世纪以来，电动汽车已经经历了从概念车到推广普及的阶段，为了提高驾驶的平顺性和舒适性，越来越多的机械零部件呈现出被电子器件替代的趋势，采用轮毂电机驱动的电动汽车能够提升车辆操控性和车内空间。
[0003]然而，传统的电动汽车使用多台电机和机械传动与转向系统实现车辆直线行驶、转向和偏移的功能，结构复杂且占用大量的车辆空间，增加了车辆的非簧载质量，致使车辆平稳性和舒适性难以提升。因此，研发新结构多功能轮毂电机具有重要的理论意义和实际价值。
【发明内容】
[0004]本发明为了实现电动汽车轮毂电机的多功能化，采用轮毂电机实现车辆的直线行驶、转向和偏移功能，提出了弧面二自由度永磁轮毂电机。
[0005]本发明将线控转向技术与永磁同步轮毂电机驱动技术有机结合，车轮上只采用一台轮毂电机实现车辆的直线行驶、转向和偏移功能。
[0006]弧面二自由度永磁轮毂电机，它包括转子、定子、轴1、左端盖2、壳体5、右端盖6和轴承7 ;转子包括转子铁芯3-1和永磁体3-2，定子包括定子铁芯4-1和定子绕组4-2 ;定子绕组4-2包括左偏摆绕组4-2-1、驱动绕组4-2-2和右偏摆绕组4_2_3 ;壳体5的两个端面分别设置有左端盖2和右端盖6，轴I的左端从左端盖2伸出，轴I的右端通过轴承7与右端盖6活动连接；
[0007]轴I上固定转子或定子，壳体5的内侧壁相应的设置有定子或转子；且定子与转子之间存在均匀气隙g;
[0008]定子和转子同轴套装在一起，定子铁芯4-1靠近气隙g侧的表面与转子靠近气隙g侧的表面均为同心球形曲面结构。
[0009]定子铁芯4-1沿轴向被分割成三个部分，每个部分均配置有电枢绕组，其中中间部分配置驱动绕组4-2-2，两侧部分分别配置左偏摆绕组4-2-1和右偏摆绕组4-2-3。
[0010]左偏摆绕组4-2-1、驱动绕组4-2-2和右偏摆绕组4_2_3具有相同的励磁磁场等效极数，而且均通过采用集中绕组或分布绕组实现。
[0011 ] 转子上永磁体3-2所产生的永磁磁场等效极对数P和定子绕组4-2所产生的励磁磁场等效极数Ns满足数学关系式Ns= 2p±l，其中其中P为正整数，Ns= 3k，k为正整数。
[0012]弧面二自由度永磁轮毂电机，直行状态时左偏摆绕组4-2-1、驱动绕组4-2-2和右偏摆绕组4-2-3通电方式一致；转向状态时左偏摆绕组4-2-1和右偏摆绕组4-2-3中电流与驱动绕组4-2-2中电流相序相反，且左偏摆绕组4-2-1和右偏摆绕组4-2-3中电流相位相差180°。
[0013]根据不同需求，永磁体可以采用表面式、内置式、Halbach阵列结构等；定子绕组可以采用分布绕组或者集中绕组。Halbach阵列又称哈尔巴克阵列，是一种磁极排列形式，运用在电机中能够改善气隙磁场波形。。
[0014]本发明巧妙利用定子绕组磁动势谐波理论和自轴承磁悬浮原理，通过选择恰当的定子、转子磁场极数配合，同时结合三套电枢绕组特定的电流控制策略，实现了电动汽车轮毂电机旋转和偏摆两自由度运动。
[0015]本发明针对轮毂电机平台线控车辆的纵向行进和转向功能的多电机控制现状，提出一种新型弧面结构兼具旋转和偏摆功能的永磁同步轮毂电机方案，极大程度上简化了电动汽车传动系统机械部件，为推进线控电动汽车的应用提供储备，具有很强的原始创新性。
【附图说明】
[0016]图1是直行状态时电枢绕组通电方式及电机定子受力示意图；
[0017]图2是转向状态时电枢绕组通电方式及电机定子受力示意图；
[0018]图3是【具体实施方式】六的结构示意图；
[0019]图4是【具体实施方式】七的结构示意图；
[0020]图5是【具体实施方式】八的结构示意图；
[0021]图6是【具体实施方式】九的结构示意图；
[0022]图7是凡=2p+l型集中绕组接线范例，其中Ns= 9、p = 4 ；a)为轮毂电机结构图山)为轮毂电机三相接线图；
[0023]图8是凡=2p-l型集中绕组接线范例，其中Ns= 15、p = 8 ；a)为轮毂电机结构图山)为轮毂电机三相接线图；
[0024]图9为实施方式六所述的弧面二自由度永磁轮毂电机的转子转动Θ角度时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]【具体实施方式】一、参照图3至图9具体说明本实施方式，本实施方式所述的弧面二自由度永磁轮毂电机，它包括转子、定子、轴1、左端盖2、壳体5、右端盖6和轴承7 ;转子包括转子铁芯3-1和永磁体3-2，定子包括定子铁芯4-1和定子绕组4-2 ;定子绕组4_2包括左偏摆绕组4_2_1、驱动绕组4_2_2和右偏摆绕组4_2_3 ；
[0026]壳体5的两个端面分别设置有左端盖2和右端盖6，轴I的左端从左端盖2伸出，轴I的右端通过轴承7与右端盖6活动连接；
[0027]轴I上固定转子或定子，壳体5的内侧壁相应的设置有定子或转子；且定子与转子之间存在均匀气隙g;
[0028]其特征在于，定子和转子同轴套装在一起，定子铁芯4-1靠近气隙g侧的表面与转子靠近气隙g侧的表面均为同心球形曲面结构。
[0029]【具体实施方式】二、本【具体实施方式】是对【具体实施方式】一所述的弧面二自由度永磁轮毂电机的进一步说明，本实施方式中，定子铁芯4-1沿轴向被分割成三个部分，每个部分均配置有电枢绕组，其中中间部分配置驱动绕组4-2-2，两侧部分分别配置左偏摆绕组4-2-1和右偏摆绕组4_2_3。
[0030]【具体实施方式】三、本【具体实施方式】是对【具体实施方式】二所述的弧面二自由度永磁轮毂电机的进一步说明，本实施方式中，左偏摆绕组4-2-1、驱动绕组4-2-2和右偏摆绕组4-2-3具有相同的励磁磁场等效极数，而且均通过采用集中绕组或分布绕组实现。
[0031]【具体实施方式】四、本【具体实施方式】是对【具体实施方式】三所述的弧面二自由度永磁轮毂电机的进一步说明，本实施方式中，转子上永磁体3-2所产生的永磁磁场等效极对数P和定子绕组4-2所产生的励磁磁场等效极数凡满足数学关系式N s= 2p± 1，其中P为正整数，Ns= 3k，k为正整数，该数学关系式具体包括以下配合:N s= 3、P = I ;N s= 3、P = 2 ;Ns= 9、p = 4 ;NS= 9、p = 5 ;NS= 15、p = 7 ;NS= 15、p = 8 ;NS= 21、p = 10 ;NS= 21、p=11 ；NS= 27、p = 13 ;NS= 27、p = 14 ;NS= 33、p = 16 ;NS= 33、p = 17 ;NS= 39、p =19 ;NS= 39、p = 20 ;NS= 45、p = 22 ;NS= 45、p = 23 ;NS= 51、p = 25 ;NS= 51、p = 26 ;Ns= 57、p = 28 ;NS= 57、p = 29 ;NS= 63、p = 31 ;NS= 63、p = 32......。
[0032]【具体实施方式】五、参照图1和图2具体说明本实施方式，本【具体实施方式】是对【具体实施方式】四所述的弧面二自由度永磁轮毂电机的进一步说明，本实施方式中，直行状态时左偏摆绕组4-2-1、驱动绕组4-2-2和右偏摆绕组4-2-3通电方式一致；转向状态时左偏摆绕组4-2-1和右偏摆绕组4-2-3中电流与驱动绕组4-2-2中电流相序相反，且左偏摆绕组4-2-1和右偏摆绕组4-2-3中电流相位相差180°。
[0033]当车辆直行时，左偏摆绕组、右偏摆绕组和驱动绕组通电方式一致，均产生同向转矩共同驱动电机旋转；当车辆转弯时，驱动绕组保持原有通电方式驱动电机旋转，左偏摆绕组和右偏摆绕组则通入与驱动绕组反相序(A-C-B)的电流(若驱动绕组电流相序为A-B-C)，同时保持左偏摆绕组和右偏摆绕组电流相位相反(相差180°电角度)，则两偏摆绕组产生的2p±2次谐波磁场与转子产