轿车轮毂电机的制作方法

1.本技术涉及驱动电机技术领域，特别是涉及一种轿车轮毂电机。


背景技术：

2.电机是实现电能转换的一种电磁装置，其产生的驱动转矩，可作为电动轿车或各种机械的动力源。
3.随着电机向高效、高速、高功率密度、大转矩密度、微型化方向的发展，传统电机也表现出一定的局限性，存在发热效应高，驱动效率低的问题。


技术实现要素：

4.基于此，针对传统电机发热效应高，导致驱动效率低的问题，需要提供一种转矩密度大，功率密度高的轿车轮毂电机。
5.本技术提供一种轿车轮毂电机，包括：电机轴、轴承、定子和转子；所述定子，包括径向定子部和轴向定子部，所述径向定子部沿径向励磁,所述轴向定子部沿轴向励磁，所述定子与电机轴固定连接，所述定子铁芯采用钢纤维增强环氧树脂的复合材料结构；所述转子，包括径向转子部和轴向转子部，所述径向转子部与所述径向定子部构成闭合磁路，所述轴向转子部与所述轴向定子部构成闭合磁路，所述径向转子部和轴向转子部的永磁体按照halbach阵列分布，设置为外转子，所述外转子利用轴承与电机轴连接。
6.在其中一个实施例中，所述径向转子部包括两组径向永磁体组，两组所述径向永磁体组分别位于所述径向定子部的上、下两侧，每组所述径向永磁体按照halbach阵列分布；所述轴向转子部包括两组轴向永磁体组，两组所述轴向永磁体组分别位于所述轴向定子部的左、右两侧，每组所述轴向永磁体按照halbach阵列分布。
7.在其中一个实施例中，每一所述永磁体的充磁角度依次改变45度。
8.在其中一个实施例中，所述径向定子部包括径向铁心及励磁绕组，所述轴向定子部包括轴向铁心及励磁绕组，所述轴向铁心和所述径向铁心均由钢纤维增强环氧树脂复合材料或钢纤维增强陶瓷复合材料制成；其中，所述钢纤维的体积占比为40
‑
80％。
9.在其中一个实施例中，所述钢纤维的表面覆设有镀铜层。
10.在其中一个实施例中，所述转子的径向转子部和轴向转子部上的永磁体采用halbach阵列，双向磁通各按正弦分布。
11.在其中一个实施例中，所述径向定子部还包括径向励磁绕组，所述轴向定子部还包括轴向励磁绕组，所述径向励磁绕组和所述轴向励磁绕组是由漆包线绕制的独立线圈，再经过ept904环氧封胶或put120聚氨酯封胶灌封成形，所述径向及轴向定子由励磁绕组、复合材料铁芯、树脂固封成形，所述定子线圈利用空心芯轴外接三相交流电源。
12.上述轿车轮毂电机，通过径向定子部、轴向定子部、径向转子部及轴向转子部整体，构成了具有径向磁路及轴向磁路的双向闭合磁路，该电机集中了轴向磁路和径向磁路电机的优点，其径向转子部和轴向转子部的永磁体设置为halbach阵列排布，以上设置使该
轮毂电机输出转矩密度大，功率密度高。
附图说明
13.图1为本技术实施例中的轮毂电机的截面结构示意图。
14.100、轮毂电机；10、电机轴；30、定子；31、轴向定子部；311、轴向铁心；313、轴向励磁绕组；33、径向定子部；331、径向铁心；333、径向励磁绕组；50、转子；52、轴向转子部；522、轴向轭铁；524、轴向永磁体组；54、径向转子部；542、径向轭铁；544、径向永磁体组。
具体实施方式
15.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
16.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
17.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
18.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
19.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
20.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
21.下面将结合附图对本技术的轮毂电机及车辆进行说明。
22.图1为本技术一实施例中的轮毂电机的截面结构示意图。为便于描述，附图中仅示
出了与本技术相关的结构。
23.本技术至少一实施例公开的轮毂电机100包括电机轴10、轴承、定子30及转子50，该电机产生驱动转矩，可作为轿车或各种机械的动力源。定子30固接于电机轴10上，转子50利用轴承转动连接电机轴10。
24.在一些实施例中，定子30包括轴向定子部31和径向定子部33，轴向定子部31沿轴向延伸且一端与电机轴10相连，轴向定子部31的另一端与径向定子部33相连，径向定子部33沿径向延伸。
25.进一步地，转子50包括轴向转子部52和径向转子部54，轴向转子部52的一端与电机轴10转动相连，轴向转子部52沿电机轴10的轴向位于轴向定子部31的左、右两侧，轴向转子部52的另一端与径向转子部54相连，径向转子部54位于径向定子部33的上、下两侧。
26.如此，该轮毂电机100，通过轴向定子部31、径向定子部33、轴向转子部52及径向转子部54整体，形成了具有径向磁路及轴向磁路的双向闭合磁路，使该电机集中了轴向磁路和径向磁路电机的优点，转矩密度大，功率密度高。
27.在一些实施例中，轴向转子部52包括轴向轭铁522，径向转子部54包括径向轭铁542。进一步地，轴向轭铁522的一端与径向轭铁542相连，轴向轭铁522远离径向轭铁542的一端利用轴承转动连接电机轴10。如此，轴向转子部52和径向转子部54构成转子50，转子50可相对电机轴10转动。
28.进一步地，轴向转子部52和径向转子部54均包括多个永磁体，轴向转子部52的永磁体安装于轴向轭铁522上，径向转子部54的永磁体安装于径向轭铁542上，且均按照halbach阵列排布。
29.具体到一些实施例中，轴向转子部52包括两组轴向永磁体组524，两组轴向永磁体组524沿电机轴10的轴向分别位于轴向定子部31的左、右两侧，每一轴向永磁体组524包括多个按照halbach阵列排布的永磁体；径向转子部54包括两组径向永磁体组544，两组径向永磁体组544沿电机轴10的径向分别位于径向定子部33的上、下两侧，每一径向永磁体组544包括多个按照halbach阵列排布的永磁体。如此，可提高磁场强度，并得到正弦分布的气隙磁场，功率密度高，气隙磁密的增加能够增大该轮毂电机100的转矩密度和功率密度。
30.进一步地，每一永磁体的充磁角度依次改变45度。如此，通过定量计算，能够进一步提高该轮毂电机100的电磁转矩和输出效率。
31.在一些实施例中，轴向定子部31包括轴向铁心311，径向定子部33包括径向铁心331，径向铁心331和轴向铁心311均由钢纤维增强环氧树脂复合材料或钢纤维增强陶瓷复合材料制成。如此，能够减少径向铁心331和轴向铁心311的磁滞损耗、涡流损耗及重量，进而降低发热效应，增大输出转矩，提高驱动效率。
32.进一步地，径向铁心331和轴向铁心311中的钢纤维的体积占比为40
‑
80％，以保证径向铁心331和轴向铁心311的磁场强度、发热效应、功率密度、转矩密度要求。更进一步地，钢纤维的表面覆设有镀铜层，能够进一步减少定子30的磁滞损耗和涡流损耗。
33.在一些实施例中，径向铁心331和轴向铁心311磁通各按正弦分布。以便提高闭合磁路的磁场强度，增大输出功率，提高驱动效率，增强控制精度。
34.在一些实施例中，径向定子部33还包括径向励磁绕组333，径向励磁绕组333缠绕在径向铁心331上，轴向定子部31还包括轴向励磁绕组313，轴向励磁绕组313缠绕轴向在铁
心311上。所述径向励磁绕组333和所述轴向励磁绕组313是由漆包线绕制的独立线圈，再经过ept904环氧封胶或put120聚氨酯封胶灌封成形。
35.进一步地，所述径向定子部33及轴向定子部31由励磁绕组、复合材料铁芯，树脂固封成形。
36.在一些实施例中，电机轴10具有中空结构，定子线圈可以利用电机轴10的中空结构外接三相交流电源。
37.进一步地，树脂灌封层可以为环氧灌封胶或聚氨酯封胶。具体到一些实施例中，树脂灌封层可以为ept904环氧封胶，也可以为put120聚氨酯封胶，还可以为陶瓷基复合材料成型，以便减少定子30的发热效应、磁滞损耗和涡流损耗。可以理解，上述仅为了举例说明，并不能理解为对本技术的限定。
38.在一些实施例中，该轮毂电机100还包括变压器和编码器，变压器设于电机轴10的一端，编码器设于变压器远离电机轴10的一端，并连接变压器。具体到实际运用中，编码器通过控制变压器改变定子30的旋转磁场，以实现对转子50的轴向制动、加速及减速功能等。
39.作为本技术的同一构思，还提供一种轿车，包括上述的轮毂电机100和车轮，该轮毂电机100驱动车轮。具体到实际运用中，将外转子50的外壳安装到车辆的轮胎上，该轿车输出转矩大，动力强劲且稳定，发热效应低，重量轻，装配简单。
40.上述的轮毂电机100的定子30具有径向磁路及轴向磁路的双向闭合磁路，转子50轴向转子部52和径向转子部54的永磁体按照halbach阵列排布，使该轮毂电机100转矩密度大、功率密度高、输出效率高。
41.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。