電動汽車使用的由外轉子旋轉電機構成的一種輪轂電機的製作方法

2023-05-27 09:27:21 1

專利名稱：電動汽車使用的由外轉子旋轉電機構成的一種輪轂電機的製作方法
技術領域：
本發明申請，涉及一種由外轉子旋轉電機構成的、機電一體化結構的輪轂電機，用它可 以很方便地構成電動汽車專用的輪轂電機車輪動力系統。
技術背景現有的電動汽車動力系統， 一般是以大功率電機通過機械變速箱驅動車軸、再帶動車輪 旋轉前進；或者是把小功率電機安裝在車底盤上，以旋轉的電機軸直接驅動車輪轂旋轉來推 動車輪前進。顯然，大電機加上機械變速箱、聯軸器、傳動軸等機械傳動系統，既大又笨重， 既佔用了車內的寶貴空間，又白白消耗浪費了寶貴的車載電能。小功率電機的輸出轉矩不夠 用，大功率電機又受體積限制而無法安裝在車底盤上使用。這就是目前制約電動汽車動力系 統發展的現實技術難點之一，它極大地阻礙了電動汽車的迅速發展、進步和推廣使用。 發明內容本發明申請，就是提供了一種直接由計算機、變頻調壓技術等操縱的電力，來控制驅動 的輪轂電機；它是專門安裝、構造在車輪轂裡面，即充分地利用了車輪轂裡面的空間。因為 它能節省、去掉電機鑄鐵外殼、機械變速箱、聯軸器、傳動軸等機械傳動部件系統，故節省 了車內的寶貴空間和大量的寶貴電能。它能輸出足夠大的轉矩，來滿足電動汽車的使用需求。 它機電一體化的結構設計很特別，構思新穎，設計巧妙，技術先進，非常實用；它簡單可靠、 緊湊、輕巧、結實、經久、耐用，成本低、製作安裝很方便。用它能組成電動汽車專用的輪 轂電機車輪動力系統，以推動電動汽車的發展進步和普及應用。 技術方案本發明申請，是可以使用各種傳統的電動機來設計改造應用的。我們可以把傳統的電動 機佔其重量一半以上的鑄鐵外殼去掉，把傳統的電機初級定子在外面、電機次級轉子在裡面 的兩個圓筒形狀面相對旋轉的結構，改造成為電機次級轉子在外面、電機初級定子在裡面的 兩個圓筒形狀面相對旋轉的結構，即構造成為一種外轉子結構的旋轉電機。如附圖所示，外 轉子旋轉電機的電機初級定子2，是通過定子機架6、機架座5、銷、鍵等，被安裝在車軸l 上，並與車軸1聯結固定成為一個靜止不動的機械整體。車輪轂9是安裝固定在車軸1上的 軸承7上面，並且是罩在車軸1上的電機初級定子2的外面。在面對電機初級定子2的外圓 環面的車輪轂9裡面，安裝固定有電機次級轉子3的內圓環體。並且電機初級定子2的外圓 環面，與其次級轉子3的內圓環面之間靠得很近，構成了外轉子旋轉電機的圓，體形旋轉電 磁場氣隙空間4，並且其間隙4符合電機標準規定的尺寸結構要求。在車軸l表面上開設有 一個淺槽8，上面裝有保護淺槽8的薄蓋子。只要對這個車軸1上的電機初級定子2的導電線圈繞組ll通電控制，這個車輪轂9裡面的電機次級轉子3的內圓環體，就會被圓環體形旋轉電磁場氣隙空間4推動旋轉，也即帶動車軸1上的軸承7與其上面的車輪轂9及車輪胎一同旋轉，並且是會按照所接受到的通電指令要求飛速旋轉。當需要增大使用電機功率時，可以把電機初級定子2的外圓環體、電機次級轉子3的內圓環體，及其圓環體形旋轉電磁場氣隙空間4，平行於車軸並同時向車內方向延伸，以至於可以超出車輪轂9的內邊沿10。或者是在電機次級轉子3內圓環體的外圓環面，與車輪轂9的內圓環面之間，加裝一個用於聯結電機次級轉子3與車輪轂9的內圓環體，使其超出車輪轂9的內邊沿10，並被安裝固定在車輪轂9的內圓環面裡面。再在該用於聯結電機次級轉子3與車輪轂9的內圓環體裡面，安裝固定延伸長了的電機次級轉子3的內圓環體，並使其對齊這著延伸長了的電機初級定子2的外圓環體和同樣是延伸長了的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間4。同時，要把電機初級定子2的定子機架6、機架座5、銷、鍵、與車軸上的淺槽8等，一起做相應的長度延伸和調整，這樣就可以達到增加電機功率的目的。在某些特殊需要的情況下，也可以將鋼鐵、鋁合金、鋁材構成的車輪轂9內圓環表面精細加工製作，以使其內圓環面與電機初級定子2的外圓環面之間，構成的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間間隙4，符合電機標準規定的尺寸結構要求；則這個車輪轂9的內圓環面，就可以充當電機的次級轉子3的內圓環面，而被其通電的電機初級定子2直接推動旋轉，故也就可以節省去——即不再需要安裝使用原電機的次級轉子3 了。 ，發明優點本發明申請的優點1、完全消除了電動汽車動力系統與內燃機汽車動力系統，在總功率 方面的差距。因為本輪轂電機是充分利用了車輪轂裡面的空間，可以製作出大功率的輪轂電 機，並輸出大的轉矩。2、完全消除了電動汽車動力系統與內燃機汽車動力系統，在汽車行駛 速度方面的差距。因為電動汽車動力系統的總功率大大地增加了，並大大地減輕了整車的重量，故可以大大地提高電動汽車的行政速度。3、完全消除了電動汽車動力系統與內燃機汽車動力系統，在汽車行駛距離方面的差距。因為大大地減輕了整車的重量，即節省了大量的電 能，又可以節省了傳動機械系統磨損功耗的大量電能，故可以大大地增加電動汽車的行駛距離。4、減輕了電動汽車的整車重量。因為由本輪轂電機構成了電動汽車的車輪^力系統以後， 首先是去掉了佔電機重量一半以上的鑄鐵外殼，其次是去掉了沉重的機械齒輪變速箱、聯軸 器、傳動軸等等大批機械傳動部件，而使整車減輕了的重量，可以達到約200kg 500kg以 上。5、節省了車載蓄電池裡的大量電能。因為減輕了整車的重量，節省了傳動機械磨損功耗
的大量電能消耗，還可以磁阻剎車制動回收電能，以及節省等紅燈消耗的電能，等等。6、使電動汽車的生產製造成本大大降低。因為不僅是節省了電機鑄鐵外殼的加工、製造、生產成 本和原材料採購成本等，並使電機其它部件加工組裝方法更簡單，更便於機械化流水線等低成本生產；而且是因為去掉了最昂貴的機械齒輪變速箱，以及去掉了聯軸器、傳動軸等大批 機械傳動部件的製造、加工、生產成本、原材料採購成本和時間成本等，致使電動汽車的生 產製造成本大大地降低了。 7、增加了電動汽車可以使用的電機最大功率值。因為整車從2 個 IO個以上的車輪，都可以很方便地同時全部使用這種輪轂電機車輪，即可以成倍地增 加了電動汽車動力系統使用電機的最大功率值。8、增大了電動汽車可以使用的車內空間。因 為所有被去掉的電機鑄鐵外殼、機械齒輪變速箱、等等傳動部件體積之和，就是節省出來的 車內空間，即大大地增加了電動汽車可以使用的車內空間。9、提高了電動汽車制動的可靠性。 因為剎車片是安裝在輪轂電機車輪的內邊沿上的，它的剎車力矩，要比它安裝在輪轂裡面大 一倍以上，故明顯地提高了電動汽車制動的可靠性。10、輪轂電機可以自然風冷。因為輪轂 電機的開放結構和它是被安裝在空氣中的車輪裡，故它可以自然風冷，而無須使用水箱循環 水冷。11、有利於環境保護。因為輪轂電機使用電力而不排放汙染物和有害氣體。12、無噪 音運行。因電動汽車內無內燃機、無大型機械齒輪離合、聯軸傳動、變速等大的機械噪聲源。 13、便於使用高科技的計算機技術、逆變技術、變頻技術、調壓技術等來直接控制電力驅動 輪轂電機調整車速。


如附圖所示，其中1是安放在車輪轂裡的車軸。2是電機外圓環形狀的初級定子。3是電 機內圓環形狀的次級轉子。4是電機的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間。5是電機初級定子的機 架座。6是電機初級定子的機架。7是車輪轂裡面的車軸上安裝固定的車軸承。8是在車軸表 面上開設的安裝高壓空氣導管的淺槽及其薄蓋子。9是安裝在車軸上的車輪轂。10是車輪轂 的內邊沿。ll是電機初級定子的導電線圈繞組。
具體實施方式
下面再結合附圖，對本發明申請的具體實施方式
作進一步的詳細說明附圖所示，是本發明申請的一個實施例。按圖中所示，通過使用銷、鍵等傳統的機械聯結方式，把車軸1與電機初級定子2、電機初級定子機架6、電機初級定子機架座5等，聯結 固定成為一個靜止不動的機械整體。在車輪轂9裡面先安裝固定好電機次級轉子3。在車軸1 上的適當位置安裝固定好車軸承7;再在車軸承7上安裝固定好車輪轂9，使車輪轂9裡面的 電機次級轉子3的內圓環面，對準車軸1上面的電機初級定子2的外圓環面，以使它們之間構成的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間的間隙4，符合電機標準規定的尺寸結構要求；並使車 輪轂9在車軸承7上面可以輕巧旋轉。當我們給電機初級定子2的導電線圈繞組11通電時， 電機次級轉子3，就會被電機的圓環體形旋轉電磁場推動旋轉，並帶動著車輪轂9及車輪胎 一同旋轉。在車軸1上面預先開設好的淺槽8裡面，安放好壓縮空氣導管後，蓋好槽蓋子並 密封好僅在車輪轂9、車軸l、電機初級定子2及電機次級轉子3圍成的圓環舉狀的內部空 間裡，對著電機圓環體形旋轉電磁場氣隙空間間隙4的內圈，沿著車軸1設置有一圈高壓空 氣導管吹氣嘴。淺槽8裡的高壓空氣導管及其吹氣嘴裡吹出去的高壓空氣流，是專為防止和 吹出誤入電機氣隙空間裡的微小塵埃的。本發明申請的最佳實施方案之一，就是上述的這個實施例。
權利要求
1、 電動汽車使用的由外轉子旋轉電機構成的一種輪轂電機，是用車軸、車輪轂、外轉子 旋轉電機的初級定子、次級轉子和其旋轉電磁場氣隙空間等，構造成的電動汽車專用的機電 一體化的輪轂電機，其特徵在於外轉子旋轉電機的電機初級定子(2)，是通過定子機架(6)、 機架座(5)、銷、鍵等，被安裝在車軸(1)上，並與車軸(1)聯結固定成為一個靜止不動 的機械整體；車輪轂(9)是安裝固定在車軸(1)上的軸承(7)上面，並且是罩在車軸(1) 上的電機初級定子(2)的外面；在面對電機初級定子(2)的外圓環面的車輪轂(9)裡面， 安裝固定有電機次級轉子(3)的內H1環體；並且電機初級定子(2)的外圓環面，與其次級 轉子(3)的內圓環面之間靠得很近，構成了外轉子旋轉電機的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間(4)，並且其間隙(4)符合電機標準規定的尺寸結構要求；在車軸(1)表面上開設有一個 淺槽(8)，上面裝有保護淺槽(8)的薄蓋子；只要對這個車軸(1)上的電機初級定子(2) 的導電線圈繞組(11)通電控制，這個車輪轂(9)裡面的電機次級轉子(3)的內圓環體， 就會被圓環體形旋轉電磁場氣隙空間(4)推動旋轉，也即帶動車軸(1)上的軸承(7)與其 上面的車輪轂(9)及車輪胎一同旋轉，並且是會按照所接受到的通電指令要求飛速旋轉。
2、 根據權利要求l所述的電動汽車使用的由外轉子旋轉電機構成的一種輪轂電機，其特 徵在於電機初級定子(2)的外圓環體、電機次級轉子(3)的內圓環體，及其圓環體形旋 轉電磁場氣隙空間(4)，是同時平行於車軸並向車內方向延伸長了，以至於可以超出車輪轂(9)的內邊沿(10);或者是在電機次級轉子(3)內圓環體的外圓環面，與車輪轂(9)的 內圓環面之間，加裝了一個用於聯結電機次級轉子(3)與車輪轂(9)的內圓環體，該內圓 環體是超出了車輪轂(9)的內邊沿(10)，並被安裝固定在車輪轂(9)的內圓環面裡面；在 該用於聯結電機次級轉子(3)與車輪轂(9)的內圓環體裡面，安裝固定延伸長了的電機次 級轉子(3)的內圓環體；該電機次級轉子(3)的內圓環體，是對齊著延伸長了的電機初級 定子(2)的外圓環體和同樣是延伸長了的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間(4);電機初級定子(2)的定子機架(6)、機架座(5)、銷、鍵、與車軸上的淺槽(8)等，是一起做了相應的 長度延伸和調整。
3、 根據權利要求l所述的電動汽車使用的由外轉子旋轉電機構成的一種輪轂電機，其特 徵在於可以將鋼鐵、鋁合金、鋁材構成的車輪轂(9)內表面精細加工製作，以使其內圓環 面與電機初級定子(2)的外圓環面之間，構成的圓環體形旋轉電磁場氣隙空間間隙(4)，符 合電機標準規定的尺寸結構要求；則這個車輪轂(9)的內圓環面，就可以充當電機的次級轉 子(3)的內圓環面，而被其通電的電機初級定子(2)直接推動旋轉，故也就可以節省去掉 ——即不再需要安裝使用原電機的次級轉子(3) 了。
全文摘要
本發明申請電動汽車使用的由外轉子旋轉電機構成的一種輪轂電機，是把去掉電機鑄鐵外殼的電機初級定子安裝在車軸上，把次級轉子安裝在車輪轂裡面，構成一種直接由計算機操縱、控制、驅動的輪轂電機，它能輸出足夠大的轉矩。它機電一體化的結構設計很特別，構思新穎，設計巧妙，技術先進，非常實用；它簡單可靠、緊湊、輕巧、結實、經久、耐用，成本低、製作安裝很方便。用它能組成電動汽車專用的輪轂電機車輪動力系統。
文檔編號H02K21/22GK101145722SQ20071002969
公開日2008年3月19日 申請日期2007年8月13日 優先權日2007年8月13日
發明者海 任 申請人:海 任