专利名称：一种机电一体化的电动汽车轮的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动汽车的传动与控制领域，尤其是机电一体化的电动汽车轮。
在现有的汽车技术领域中，汽车轮是被动接受动力来驱动车身运行的主要部件，只有当车轮与其它传动系统配合时，其才会有效发挥作用，而汽车(包括电动汽车)的传动与控制系统是非常复杂的，例如要有一套变速齿轮箱和相应的机械操作部件，它的制造成本通常很高昂，使用过程中的维护也很费事，这无疑也使汽车自重增加了，就会浪费汽车的动能，而燃油汽车的另一大缺点是它排放出的尾气严重地污染了空气，这种以牺牲环境为代价的发展方式，是不符合现代环保要求的。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术诸多缺点，提供一种无污染、经济适用的电动汽车的关键性核心部件，即机电一体化的电动汽车轮，使用它无污染，结构简单，无变速箱、无传动轴、无电磁波辐射。
为了达到上述目的实现，本实用新型采用四只机电一体化的电动汽车轮，而无需再采用现有技术中的内燃机、变速齿轮箱、传动轴等。该汽车轮的机械结构是这样的车轴即是直流电动机的定子轴，而转子的外壳上安装有轮胎，与轮胎一体化，通电后，转子与轮胎一起转动，驱车行进，而倒车，转弯等常规动作，均由电子控制部件通过车轮完成。
定子是用硅钢片叠合成的冲压片，绕组为双线并绕，其引线是通过滚动轴承座上特设的六个引线孔引出电枢外面，定子轴按常规通过减振器固定在汽车底盘上，绕组引线与主控电子电路的控制部分相联结，转子是钕铁硼永久磁钢镶嵌在(ABS)硬塑的磁钢固定环上，固定环与其外面的钢圈相连，在钢圈外面是轮胎，在这里钢圈也是磁力线的回路，控制部分全部采用集成化的电子线路控制。
由于采用以上技术方案，在减少对大气的污染的同时，因本实用新型的独特设计方案而取消了原有的传动系统、变速箱系统，实现电子化控制，大大简化汽车结构，降低汽车的无用功的消耗，达到更节能的目的，同时汽车成本会大幅度降低。
以下结合附图和一实施例对本实用新型加以详细说明。
图1是本实用新型的径向剖视图，图2是本实用新型轴向剖示图，图3是定子的硅钢片、绕组、永久磁钢固定环组合的示意图，图4是稀上永久磁钢的立体图，图5是轴承内座的轴向剖视图，图6是轴承内座的轴向主视图，图7是电子控制部分的方框图及电子线路图，图8是暂稳脉冲触发器的电子线路图。
图中零件1、轮胎，2、钢圈，3、轴承外座，4、稀土永久磁钢，5、轴承，6、轴承内座，7、绕组，8、固定螺栓孔，9、垫环，10、主轴，11、引线孔，12、磁钢固定环，13、硅钢片，14、键，15、硅钢片固定孔，16、主轴孔。
在
图1中在硅钢片(13)的绕组孔内绕有绕组(7)，在硅钢片(13)制成的绕组(7)的两侧串有两垫环(9)，它会使绕组(7)被固定在垫环(9)，外侧串有轴承内座(6)，其通过轴承(5)与轴承外座(3)相连，永久磁钢(4)被固定在磁钢固定环(12)中(六块永久磁钢(4)被固定在磁钢固定环(12)中)，六块永久磁钢(4)呈等圆围角均布，磁钢固定环(12)与绕组间保持有微小的间隙，磁钢固定环(12)被螺栓从轴间的两侧固定在轴承外座(3)，从而使这个连有轮胎(1)、钢圈(2)的转子连成一个整体，定子部分就是以硅钢片(13)、绕组(7)为主的连同主轴(10)、垫环(9)轴承内座(6)另一个整体。
图2是本实用新型轴向剖视图，主轴(10)上串有多层叠加的硅钢片(13)，从图中还显示出硅钢片(13)、磁钢固定环(12)、主轴(10)、轴承(5)、键(14)等的位置及结构关系。
图3所反映的是内定子的硅钢片(13)上绕组(7)的线路连接关系图，以及永久磁钢(4)在磁钢固定环(12)中的位置图，硅钢片(13)是由多层叠合而成，绕组为39匝，采用双线并绕，其引线是通过轴承内座(6)上的6个引线孔(11)引出电枢外面，内定子轴它也是车轮的主轴，(10)通过减振器固定在汽车的底盘上，绕组(7)引线与主控电子电路都以插接件联结。绕组接线接法如下(正极)A1→B1→C1→D1→E1→F1→地(负极)A2→B2→C2→D2→E2→F2→地A3→B3→C3→D3→E3→F3→地由于本实用新型所涉及的电机是在步进电机的基础上发展起来的，所以为了方便论述，一些技术用语仍然采用。
在闭环控制的步进电机要不断检测转子的瞬时位置，并把它反馈到控制单元上，每一步命令都在电机上得到准确执行，后面的命令再发出，因此电机不失步，只要控制主脉冲的频率，便可达到改变电动机的速度，若改变导通的顺序，便可改变电机的转动方向，即达到调整汽车的前进速度或汽车的倒车，前进为正转，导通的顺序按A1→B1→C1...，方式分别接通电机转子将沿顺时针方向转动，这时每步转过的角度为20度角，在试车启步时，改变绕组与控制器接法，如A1→A1B1→B1C1→C1...这样接法的转换是在车内控制部分实现的，很类似汽车的换挡，转动方向不变，但每步转角为10度角，电机在启步时拒矩变大，启动容易，若按A1→A1C1→C1→C1B1→......顺序导通，则电机将沿逆时针方向反转，步距角也是10度，但汽车将倒退。
电路中的位置传感器把电机旋转时每一步位置信号都要及时送到控制系统中，具体来说，主控脉冲信号被接收到后，同位置传感器传来的信号合二为一，才能发出触发下一步的信号，位置传感器的方式方法很多，例如磁阻元件和霍尔元件等都很简单，比较可靠又实用的还有采用接近开关式。
当左右频率合成极都发出同样频率的触发脉冲时，汽车直行，但是当右或左两路中的一路脉冲减半，安装在左右两车轮上的电机转子转速出现差值，将导至汽车转弯，转弯半径同发出的两路脉冲差值有关，差值大时，半径小，差值越小时半径大，直至直行。
停车程序为了节省电能，可以先关断功放指令，汽车便出现一段惯性减速滑行，这时反馈信号自动跟踪，记忆触发顺序转动的位置，到达停车地点再立即加停车指令。
紧急停车程序发出脉冲倒转指令，并与机械刹车相结合起来。
控制方式以右电机一路为例，见图7，自动程序控制电路中，六暫稳态脉冲触发电路为原理图8，第一单元先置位，其定时时间TA1＝1.1RWA1CA1，在第一单元暂稳态结束时，脚输出极跳变电位经0.01电容得一组信号，先到一脉冲等位置信号来后，再触发第二单元，使其位置定时TA2＝1.1RWA2·CA2，同理，TA3＝1.1RWA3·CA3，TB1＝1.1RWB1·CB1......为了加速或减速，可随时改变WA1或改变CA2，其方式方法多种多样。
脉冲频率与汽车速度是成正比的，现在给出一组汽车速度与脉冲频率数据速度Km/h车轮胎转数/秒脉冲频率次/秒101.66 5.01203.33 9.98609.98 29.4480 13.38 40.16100 16.13 50.20120 20.08 60.24140 23.42 70.28
权利要求1.一种机电一体化的电动汽车轮，其特征是它是在电动机转子的外壳上安装有轮胎(1)，把电动机的定子轴作为车轮轴，把电动机同车轮结合成一体化结构，电动机转速、正反转由集成电路控制。
2.如权利要求1所述的一种机电一体化的电动汽车轮，其特征是在转子的最内侧是一个磁钢固定环(12)，在磁钢固定环(12)中，稀土永久磁钢(4)有6块，呈等圆围角分布，相对称的两块间磁极均为异性。
3.如权利要求1所述的一种机电一体化的电动汽车轮，其特征是在磁钢固定环(4)的外环面上，安有一个钢圈(2)，在钢圈(2)上安有轮胎(1)。
4.如权利要求1所述的一种机电一体化的电动汽车轮，其特征是在作为定子的硅钢片(13)的中心位置留有主轴孔(16)，在主轴孔(16)中安有主轴(10)，它也作为定子轴。
5.如权利要求1所述的一种机电一体化的电动汽车轮，其特征是在绕组(7)两侧中心位置安有两个垫环(9)，在垫环(9)外侧安有轴承内座(6)，在轴承内座外侧安有轴承外座(3)，在轴承内外座(6)、(3)中间设有轴承(5)。
专利摘要本实用新型属于电动汽车的传动与控制领域,尤其是机电一体化的电动汽车轮。这种电动汽车在设计原理上,打破了现有汽车(包括电动汽车)的设计模式,即车轮与驱动电机一体化,对汽车运行的控制部分取消了传动轴和变速箱系统,实现电子化控制,大大简化汽车结构,车轮的基本结构是这样的:车轴亦即电动机的定子轴,轮胎安在电动机转子外圈,并与之一体化。对汽车的启动、加速、减速、停车、转向、倒车等完全由电子系统控制。
文档编号B60K1/00GK2409081SQ0020372
公开日2000年12月6日 申请日期2000年2月22日 优先权日2000年2月22日
发明者杜福临 申请人:杜福临