三相永磁无刷电转换挡位外转子电机制造技术

一种三相永磁无刷电变挡外转子电动机，即轮毂电机。主要由电动机定子、电机外转子、钕铁硼永磁铁、液冷套、多触头电极集成高稳定磁保持继电器、刹车盘、电动机轴、旋转变压器和端盖组成。其最大特点是其定子的每相绕组由若干个绕组单元组成，并由多触头电极集成高稳定磁保持继电器绕组单元进行串、并联转换以实现以电器方式对电动机进行档位变换，具有一台电机具备二台或三台电动机的机械与电气性能，达到大启动力巨大、启动电流小和高速运行的目的。因没有机械变速部件，电动机的零部件极大减少，可靠性高，效率增加。另外，电动机定子内安装液冷套，可有效降低电机温升。该电动机直接安装在车轮上，取消了机械传动机构，简化了车辆结构，减少了车重，增加了车辆可用空间，为电动车辆开辟了一条崭新之路。

Three phase permanent magnet brushless switch external rotor motor

A three phase permanent magnet brushless electric variable displacement external rotor motor, that is, a hub motor. It is mainly composed of motor stator, motor outer rotor, NdFeB permanent magnet, liquid cooling sleeve and multi touch electrode to integrate high stable magnetic retaining relay, brake disc, motor shaft, rotary transformer and end cover. The biggest characteristic is that each phase winding of the stator is composed of several winding units, and the multi contact electrode is integrated with high stability magnetic retaining relay winding unit to carry out series and parallel conversion to realize the shift of the motor by electrical mode, with the mechanical and electrical performance of a motor with two or three motors. It achieves the goal of great power, low start-up current and high speed operation. Because there are no mechanical transmission parts, the components of the motor are greatly reduced, the reliability is high, and the efficiency is increased. In addition, the liquid cooling sleeve installed in the stator of the motor can effectively reduce the temperature rise of the motor. The motor is installed directly on the wheel, and the mechanical transmission mechanism is cancelled, the structure of the vehicle is simplified, the weight of the vehicle is reduced, the available space of the vehicle is increased, and a new road is opened for the electric vehicle.

【技术实现步骤摘要】
三相永磁无刷电转换挡位外转子电机所属
本专利技术涉及一种电动汽车的电力驱动的动力部件，尤其是能安装在车轮上实用的三相永磁无刷电转换挡位外转子电机。
技术介绍
目前，公知的电动汽车的电力驱动方式基本上有两类：一类是电机通过与变速箱连接并带动传动轴驱动电动汽车，因变速箱、传动轴的磨擦损耗降低了电动汽车的效率，同时也增加了车重和占据了车内的空间，另一类是把电机直接安装在车轮上，这种电机即是外转子电机或称电动轮毂，电动轮毂因不使用变速箱及传动轴，使整车的效率提高，重量减轻，节约了车内空间，优点明显，但因传统电动轮毂的结构特点导致其高效起动和高速运行两者不能兼顾，现在解决这一问题的方法基本有两种：一种是在电机的定子线圈的不同圈数上抽头，通过调整不同的抽头以适应电动汽车起动和高速运行的不同状态需要，其不足之处是电机的线圈利用率不高、导线用量大、电机体积大、实用性差；另一种是对电机施加不同值的电压，如：专利2L200420076813所述，该方法虽可解决电动汽车的有效起动与高速运行的问题，但取得多种不同值的电源电压的装置难以实用化，因为要取得多种不同值的电源电压要经过电源逆变，电源逆变器的损耗降低了电能效率，另外电动汽车需要的几千瓦至几十千瓦的逆变器造价很高难于被用户接受。
技术实现思路
为了克服现有的电动汽车用轮毂电机兼顾高效起动和高速运行能力的不足，本专利技术提供一种电动汽车用三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，采用电器变挡方法，该三相永磁无刷电转换挡位外转子电机不仅能极大提升电动汽车起动性能，而且还可获得正常运行时的高速度。电机由外壳、磁钢、外转子、水冷定子、电机轴、轴承、端盖、刹车盘、旋转变压器及电转换开关组成，电机定子的绕组由相绕组单元组成，每相绕组绕有多个相同的相绕组单元，相绕组单元之间用电转换开关串联或并联，在定子内设置冷却液套。电机定子每相的相绕组单元个数相同、总圈数相同、绝缘线直径相同、线圈总截面相同，每个电机槽内安装同一相的相绕组单元线圈，线圈之间安装绝缘层。所用电转换开关为多触头电极集成高稳定磁保持继电器，内含三组双向触头电极和三组单向触头电极，共引出九个电极引线。多触头电极集成高稳定磁保持继电器安装在定子的冷却液套与电机轴肋之间的空间内，并固定在轴肋上。多触头电极高稳定磁保持继电器动作时，动作时间不大于10ms，动作时电机电源断电。第一种二挡三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，其电机定子每相绕组的相绕组单元数是二个，一挡起动时，二个相绕组单元串联，二挡运行时，二个相绕组单元并联，安装一个多触头电极高稳定磁保持继电器。第二种二挡三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，其电机定子每相绕组的相绕组单元数是三个，一挡起动时，三个相绕组单元串联，二挡运行时，三个相绕组单元并联，安装二个多触头电极高稳定磁保持继电器。。三挡三相永磁无刷电转换档位外转子电机，其电机定子每相绕组的相绕组单元数是四个，一挡起动时，四个相绕组单元串联，二挡加速时，四个相绕组单元二串二并，三挡高速运行时，四个相绕组单元全部并联，安装三个多触头电极高稳定磁保持继电器。电机定子内安装冷却液套，冷却液套为一个厚壁套筒形，其外壁与定子铁芯相连，内壁与轴肋连接，内外壁之间有液体流通通道，通道内设置引导液流方向的隔板。原理与优势分析：根据直流电机的基本公式：I＝(V-E)/R，其中I为电机电流，V为电源电压，E为电机反动势，R为电机电阻，在电机起动开始的瞬间，因电机处于静止状态，其反动势E为0.此时I＝(V-0)/R由此看出I很大，容易造成绕组烧毁，且电机效率很低，启动力矩小，因此采取把多个绕组单元串联的方法，可以几倍地增加电机电阻的R值，同时每个绕组单元承受的电压也降低几倍，避免了电机起动的瞬时产生危险的大电流，并提高电机的起动效率，保障电机的可靠起动。电机起动后通过相绕组单元线圈的并联，可以使相绕组单元线圈上获得成倍或几倍的电压，同时并联后的电机总电阻也降为起动时的几分之一，由公式I＝(V-E)/R看出，相绕组单元上的电压增加及R减少，导致I的增加，再由三相电机的基本功率公式P＝√3IV及关系式P∝V2看出，电机的输出功率增加了，如果4个相绕组单元相并联，因电源电压不变，则每个相绕组单元上所加的电压是电机起动时的4倍，根据P∝V2的关系，电机的输出功率增加到42＝16倍，同理，若6个相绕组单元并联，其电机输出功率将增加62＝36倍，功率大幅提升的结果必然是电机转矩及转速的增加，因为电机转矩T∝P。相绕组单元之间的串联或并联通过多触头电极集成高稳定磁保持继电器接点的接通或关断实现，并把电机由起动、加速到全速的过程分成几个挡位，由自动换挡调速器对相应的多触头电极集成高稳定磁保持继电器进行控制，实现自动变挡。多触头电极集成高稳定磁保持继电器动作时，电机控制器切断电机上的电源，使电多触头电极集成高稳定磁保持继电器动作时无火花产生，保证多触头电极集成高稳定磁保持继电器的可靠运行。多触头电极集成高稳定磁保持继电器安装在电机定子内，三相电机电源线只有3根，电机生产简便。本专利技术的有益效果是，在输入电机的电源电压值不变的情况下，可以使加在电机相绕组单元上的电压成倍以至几倍地大范围变动，从而使电机在起动、加速以至全速运行时产生相应的电流、转矩与功率，一台电机具有多台电机的机械与电气性能，很好地实现可靠起动与高速运行的不同要求。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第一个实施例二挡电机的绕组一挡状态接线原理图。图2是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第一个实施例二挡电机的绕组一挡状态等效连接图。图3是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第一个实施例二挡电机的绕组二挡状态接线原理图。图4是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第一个实施例二挡电机的绕组二挡状态等效连接图。图5是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第二个实施例二挡电机的绕组一挡状态接线原理图。图6是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第二个实施例二挡电机的绕组一挡状态等效连接图。图7是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第二个实施例二挡电机的绕组二挡状态接线原理图。图8是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第二个实施例二挡电机的绕组二挡状态等效连接图。图9是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第三个实施例三挡电机的绕组一挡状态接线原理图。图10是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第三个实施例三挡电机的绕组一挡状态等效连接图。图11是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第三个实施例三挡电机的绕组二挡状态接线原理图。图12是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第三个实施例三挡电机的绕组二档状态等效连接图。图13是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第三个实施例三挡电机的绕组三挡状态接线原理图。图14是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机第三个实施例三挡电机的绕组三挡状态等效连接图。图15是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机相绕组单元第一种布置方式示意图。图16是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机相绕组单元第一种布置方式阻抗调整原理图图。图17是本专利技术三相永磁无刷电转换挡位外转子电机相绕组单元第二种布置方式示意图。图18是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，由电机外壳、外转子、水冷定子、电机轴、轴承、端盖、刹车盘、旋转变压器及电转换开关组成，其特征是：电机定子的绕组由相绕组单元组成，每相绕组绕有多个相同的相绕组单元，相绕组单元之间用电转换开关串联或并联，在定子内设置冷却液套。

【技术特征摘要】
1.一种三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，由电机外壳、外转子、水冷定子、电机轴、轴承、端盖、刹车盘、旋转变压器及电转换开关组成，其特征是：电机定子的绕组由相绕组单元组成，每相绕组绕有多个相同的相绕组单元，相绕组单元之间用电转换开关串联或并联，在定子内设置冷却液套。2.根据权利要求1所述的三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，其特征是：电机定子每相的相绕组单元个数相同、总圈数相同、绝缘线直径相同、线圈总截面相同，每个电机槽内安装同一相的相绕组单元线圈，线圈之间安装绝缘层。3.根据权利要求1所述的三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，其特征是：所用电转换开关为多触头电极集成高稳定磁保持继电器，内含三组双向触头电极和三组单向触头电极，共引出九个电极引线。4.根据权利要求6所述的三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，其特征是：多触头电极集成高稳定磁保持继电器安装在定子的冷却液套与电机轴肋之间的空间内，并固定在轴肋上。5.根据权利要求6所述的三相永磁无刷电转换挡位外转子电机，其特征是：多触头电极高稳定磁保持继电器动作时，动作时间不大于10ms，动作时电机电源断电。6.根据权利要1和3所述的三相永...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹永河，
申请(专利权)人：尹永河，
类型：发明
国别省市：河北,13