專利名稱：純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機的制作方法
技術領域：
本發明屬于純電動車專用直流電動機，具體涉及一種純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機。
背景技術：
目前純電動車使用的電動機大多數為有刷直流電動機，也有無刷直流電動機，有刷直流電動機的優勢在于啟動電流大，啟動扭力大，但有刷直流電動機的效率低。無刷直流電動機的效率高，但因無刷直流電動機變頻控制器對啟動電流的限制，無刷直流電動機的啟動扭力小，難于滿足純電動車的功能需要。通常情況下，一臺無刷直流電動機只有一個獨立的轉子，一個獨立的定子，一個獨立的變頻控制器與定子繞組相連接，電動機的散熱靠機殼與空氣接觸自然冷卻。純電動車行駛時所需要的功率和扭力時大時小，電動機運行時斷 時續。當純電動車所需的功率和扭力很大或較大時，電動機滿負荷或接近滿負荷運行，電動機的效率較高；當純電動車所需的功率和扭力很小或較小時，電動機接近空載或低負荷運行，電動機的效率較低，此時，電動機是大馬拉小車，形成浪費。當純電動車所需的功率和扭力較大且需要長時間連續運行時，電動機內部會產生較高的溫升，熱量難以及時排出，影響電動機內部磁瓦和定子線圈的使用壽命，電動機的效率下降。無刷直流電動機，特別是大型無刷直流電動機，變頻控制器成本特別高的問題是制約發展的瓶頸，變頻控制器的功率越大，其每單位功率變頻控制器的制造成本越高，對于大功率直流電動機，單是變頻控制器的制造成本就接近甚至超過電動機本身，用戶難以接受。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種能增大無刷直流電動機的啟動扭力，節約能源，解決大功率無刷直流電動機的變頻控制器成本過高問題，電機長時間運行時溫升能得到有效控制的純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機。本發明的目的是通過如下的技術方案來實現的該純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，包括機座，機座兩端安裝的端蓋，安裝于兩端蓋內的軸承上的轉軸；其特點是在機座內與轉軸同軸均勻安裝有兩個以上相同結構的定子，在轉軸上對應安裝有兩個以上相同結構的轉子，組成兩臺以上的分電動機，其中一臺為輔助啟動電動機，其余為運行電動機；在非軸伸端的端蓋外安裝有一個風罩，風罩中心開有一個通風孔，通風孔與一送風泵的送風口聯通；在非軸伸端的端蓋上還開有通風孔，在機座上開有通風眼；機座內設有溫度感應器，溫度感應器連接到機座外的溫度控制器上，溫度控制器與送風泵和電源連接；所述各定子的定子繞組相線與控制線路分別連接到與之相對應的機座外各分變頻控制器上，各分變頻控制器與一個電路控制器連接，電路控制器與電源連接。更進一步的解決方案是所述各定子與對應的各轉子組成為柱式電動機，各定子包括安裝于機座內的圓柱形定子支架，定子支架內固裝有由環形矽鋼片疊壓而成的定子鐵芯，定子鐵芯的外圓周上開有若干個半圓形的通風孔，定子鐵芯的內圓周上開有若干個用于嵌入定子繞組的U形槽；各轉子包括套裝于轉軸上的圓柱形轉子支架，轉子支架上開有若干個通風孔，轉子支架外圓周上均勻黏貼有若干個弧形永磁體磁瓦片，弧形永磁體磁瓦片的數量與定子鐵芯上的U形槽數量對應。另一個更進一步的解決方案是所述各定子與對應的各轉子組成為盤式電動機，各定子包括安裝于機座內的圓盤形定子支架，定子支架的一個端面與由帶狀矽鋼片滾圈而成的定子鐵芯的一個端面固定連接，定子鐵芯的另一個端面開有用于嵌入定子繞組的U形槽，定子支架的外圓周上開有若干個半圓形通風孔；各轉子包括套裝于轉軸上的圓盤形的轉子支架，轉子支架靠外圓 周處與定子鐵芯U形槽相對的端面均勻黏貼有若干個扇形永磁體磁瓦片，扇形永磁體磁瓦片的數量與定子鐵芯上的U形槽對應；在扇形永磁體磁瓦片與轉軸中間部分的轉子支架上開有通風孔。為保證送入電動機內部的空氣無顆粒雜質，所述送風泵的空氣入口處安裝有空氣過濾器。本發明的工作原理及過程如下各個定子對應于各個轉子，各個轉子固裝連接形成幾臺共用一根轉軸的電動機，幾臺電動機中，有一臺是專為增大啟動扭力用的輔助啟動電動機，其它為運行電動機，輔助啟動電動機只有在電動機啟動時才開啟，電動機正常運行時，處于關閉狀態。幾臺電動機由幾個分變頻控制器控制，電路控制器控制幾個分變頻控制器的啟動，形成一臺整體的純電動車專用電動機。電動機運行時輸出的功率和扭力可根據需要通過電路控制器自動或手動控制幾臺分電動機的開啟運行和停止運行來實現自動調節，當電動機啟動需要大功率大扭力時，輔助啟動電動機和運行電動機全部開啟運行，當電動機啟動正常運行后需要小功率小扭力時，輔助啟動電動機關閉，運行電動機根據需要全部開啟或部分開啟運行，未開啟的電動機的電路處于斷開狀態，使電動機的輸出功率和扭力在轉速不發生大的改變的情況下與實際所需的功率和扭力相匹配，避免有時大馬拉小車，以達到節能的目的。本發明的機座內安裝有溫度感應器，其引線連接外部溫度控制器，溫度控制器再與送風泵和電源連接，當機座內溫度達到設定溫度時，溫度控制器啟動送風泵。電動機運行時內部溫度的控制過程具體如下由于在電動機內部的幾個定子和幾個轉子的適當位置開有通風孔，電動機一個端面風罩上開有通風孔，通風孔與送風泵相連接，電動機的機座上開排風眼，電動機運行時產生的熱量通過與送入電動機內部的空氣交換將熱量排出，當電動機內部的溫度感應器檢測到電動機內部的溫升超過設定值時，溫度控制器啟動送風泵運行，空氣導入電動機內部，將熱量排出，當電動機內部的溫度感應器檢測到電動機內部的溫升低于設定值時，溫度控制器控制送風泵停止運行，保證電動機運行時的內部溫升在可控的范圍內。本發明的無刷直流電動機，變頻控制器由一個大的改為幾個小的，大功率變頻控制器制造成本高昂，小功率變頻控制器制造成本低廉，對于大功率電動機，可大幅度降低電動機整套裝置的制造成本。本發明與現有電動車電動機相比所產生的有益效果如下
(I)解決了無刷直流電動機因啟動扭力小，難以滿足純電動車功能需要的問題。將無刷直流電動機運用到純電動車，既能得到電動機啟動時有足夠大的扭力，又能克服傳統有刷直流電動機效率低的缺點。(2)實現了純電動車運行過程中功率和扭力發生變化時電動機輸出的功率和扭力通過自動或手動調節電動機內部的分電動機開啟運行或停止運行，保持電動機高效率的前提下，電動機輸出的功率和扭力亦能跟著變化，使純電動車運行時實際所需的功率和扭力與電動機輸出的功率和扭力相匹配。避免了現有電動機有時大馬拉小車，浪費能源的弊端，保證了電動機運行時高效率，節約能源。(3)解決了純電動車運行過程中長時間運行時現有電動機發熱時效率下降，影響運行的弊端，保證了電動機運行時內部的溫升在可控的范圍內，提高了電動機的效率和使用壽命。(4)解決了大功率直流電動機控制器成本特高的問題，大功率變頻控制器制造成本高昂，小功率變頻控制器制造成本低廉，I臺20kw的直流電動機的變頻控制器成本往往比4臺5kw的直流電動機的變頻控制器成本之和高得多，大幅度降低了大功率直流電動機整套裝置的制造成本。
本發明特別適合于為純電動車提供動力，亦適合于為在運行過程中功率和扭力時常發生變化的其他設備提供動力。
圖I是本發明實施例I的剖面結構及其連接關系示意圖。圖2是圖I中定子的端面結構示意圖。圖3是圖2中定子鐵芯的端面結構示意圖。圖4是圖I中轉子的端面結構示意圖。圖5是圖I中非軸伸端端蓋的端面結構示意圖。圖6是圖I中風罩的端面結構示意圖。圖7是圖I中機座的俯視圖。圖8是本發明實施例2的剖面結構及其連接關系示意圖。圖9是圖8中定子的端面結構示意圖。圖10是圖8中定子支架及定子鐵芯的端面結構示意圖。圖11是圖8中轉子的端面結構示意圖。圖12是圖8中非軸伸端端蓋的端面結構示意圖。圖13是圖8中風罩的端面結構示意圖。圖14是圖8中機座的俯視圖。圖15是本發明的電氣連接示意框圖。
具體實施例方式實施例I :
參見圖I，本實施例中，在機座I內與轉軸2同軸均勻安裝有四個相同結構的定子，在轉軸2上對應安裝有四個相同結構的轉子，各定子與對應的各轉子組成四臺柱式分電動機。參見圖2，是本實施例柱式電動機中定子(帶機座)的端面結構示意圖，它包括安裝于機座I內的圓柱形定子支架3,以及固裝于定子支架3內的定子鐵芯4,定子支架3可用招合金、玻璃鋼、鋼板等材料制作。參見圖3，是定子鐵芯4的端面結構示意圖，定子鐵芯4由環形矽鋼片疊壓而成，由圖3可見，定子鐵芯4的外圓周上開有若干個半圓形的通風孔41，定子鐵芯4的內圓周上開有若干個用于嵌入定子繞組42的U形槽43。參見圖4，是本實施例柱式電動機中轉子的端面結構示意圖，轉子包括套裝于轉軸2上的圓柱形轉子支架5，轉子支架5為鑄鋁制作成的圓柱形，圓心處開轉軸孔，孔徑大小與轉軸2相合，轉子支架5靠近轉軸2處開有若干個通風孔51，轉子支架5外圓周上均勻黏貼有若干個弧形永磁體磁瓦片6，弧形永磁體磁瓦片6的數量與定子鐵芯4上的U形槽43數量對應。由圖I可見，在電動機非軸伸端的端蓋7外安裝有風罩8，參見圖6，風罩8中心開有一個通風孔81，通風孔81與送風泵9的送風口聯通；參見圖5，在非軸伸端的端蓋7上還開有通風孔71，參見圖7，在機座I上開有通風眼101。從圖I中還可見，機座I內設有溫度感應器10，溫度感應器10連接到機座I外的溫度控制器11上，參見圖15，溫度控制器11與送風泵9和電源12連接。結合圖I和圖15，電動機中各分電動機定子的定子繞組相線與控制線路分別連接到與之相對應的機座I外的分變頻控制器13、14、15、16上，各分變頻控制器與電路控制器17連接，電路控制器17與電源12連接。從圖I中還可見，送風泵9的空氣入口處安裝有空氣過濾器18。機座I的左右端分別安裝有端蓋7和端蓋19，端蓋7和端蓋19的中心安裝的軸承20，轉軸 2安裝于兩個軸承20上。實施例2
參見圖8，本實施例中，在機座I內與轉軸2同軸均勻安裝有四個相同結構的定子，在轉軸2上對應安裝有四個相同結構的轉子，各定子與對應的各轉子組成四臺盤式分電動機。本實施例中的機座、端蓋、軸承、轉軸以及機座外圍設備的結構和連接關系與實施例I相同。不同之處在于，本實施例的各定子與對應的各轉子組成為四臺盤式分電動機，定子包括安裝于機座I內的圓盤形定子支架21，定子支架21可用鋁合金、玻璃鋼、鋼板等材料制作。如圖8、圖9、圖10所示，定子支架21的一個端面與由帶狀矽鋼片滾圈而成的定子鐵芯22的一個端面固定連接，定子鐵芯22的另一個端面開有用于嵌入定子繞組221的U形槽222，定子支架21的外圓周上開有若干個半圓形通風孔211。參見圖8、圖11，本實施例的轉子包括套裝于轉軸2上的圓盤形的轉子支架23，轉子支架23為鑄鋁制作成的圓盤形，圓心處開轉軸孔，孔徑大小與轉軸相合，轉子支架23靠外圓周處與定子鐵芯U形槽相對的端面均勻黏貼有若干個扇形永磁體磁瓦片24，扇形永磁體磁瓦片24的數量與定子鐵芯上的U形槽222對應；在扇形永磁體磁瓦片24與轉軸2中間部分的轉子支架23上開有通風孔231。從圖8可見，電動機中各分電動機定子的定子繞組221相線與控制線路分別連接到與之相對應的機座I外的分變頻控制器13、14、15、16上。本發明的上述純電動車專用同軸組合無刷直流(柱式或盤式)電動機工作時，電源經電路控制器分別進入各分變頻控制器，再分別進入四臺分電動機漆包線定子繞組，四臺分電動機同時啟動，產生的功率和扭力由轉軸輸出，帶動純電動車起步。純電動車后起步達到一定的速度，在平整路面勻速前進時，純電動車所需的功率和扭力與起步時相比有所下降，此時，電路控制器根據設定的程序自動控制四個分變頻控制器，最先斷開輔助啟動電動機的電源，然后再根據需要斷開3臺運行電動機中的I臺或2臺的電源，四臺分電動機部分運行。當純電動車遇到爬坡或加速時，所需的功率和扭力增大，電源控制器根據設定的程序自動或手動控制四個變頻控制器，3臺運行電動機中的I臺或2臺或3臺的電源連接，3臺運行電動機全部運行后，如果其扭力還不能滿足純電動車的需要，還可以通過手動控制開啟輔助啟動電動機，四臺分電動機由部分運行過渡到全部運行。電動機運行一定的時間后，電動機內部會產生溫升，當電動機內部的溫度感應器檢測到電動機內部的溫升超過設定值 時，溫度控制器將自動控制送風泵啟動，空氣經空氣過濾器進入送風泵，再送入通風孔，進A電動機內部,再經電動機內部的通風孔,將電動機內部的熱量通過機座上的通風眼排出。當電動機內部的溫度感應器檢測到電動機內部的溫升低于設定值時，溫度控制器將自動控制送風泵停止運行。
權利要求
1.一種純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，包括機座，機座兩端安裝的端蓋，安裝于兩端蓋內的軸承上的轉軸；其特征在于在機座內與轉軸同軸均勻安裝有兩個以上相同結構的定子，在轉軸上對應安裝有兩個以上相同結構的轉子，組成兩臺以上的分電動機，其中一臺為輔助啟動電動機，其余為運行電動機；在非軸伸端的端蓋外安裝有一個風罩，風罩中心開有一個通風孔，通風孔與一送風泵的送風口聯通；在非軸伸端的端蓋上還開有通風孔，在機座上開有通風眼；機座內設有溫度感應器，溫度感應器連接到機座外的溫度控制器上，溫度控制器與送風泵和電源連接；所述各定子的定子繞組相線與控制線路分別連接到與之相對應的機座外各分變頻控制器上，各分變頻控制器與一個電路控制器連接，電路控制器與電源連接。
2.根據權利要求I所述的純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，其特征在于所述各定子與對應的各轉子組成為柱式電動機，各定子包括安裝于機座內的圓柱形定子支架，定子支架內固裝有由環形砂鋼片疊壓而成的定子鐵芯，定子鐵芯的外圓周上開有若干個半圓形的通風孔，定子鐵芯的內圓周上開有若干個用于嵌入定子繞組的U形槽；各轉子包括套裝于轉軸上的圓柱形轉子支架，轉子支架上開有若干個通風孔，轉子支架外圓周上均勻黏貼有若干個弧形永磁體磁瓦片，弧形永磁體磁瓦片的數量與定子鐵芯上的U形槽數量對應。
3.根據權利要求I所述的純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，其特征在于所述各定子與對應的各轉子組成為盤式電動機，各定子包括安裝于機座內的圓盤形定子支架，定子支架的一個端面與由帶狀砂鋼片滾圈而成的定子鐵芯的一個端面固定連接，定子鐵芯的另一個端面開有用于嵌入定子繞組的U形槽，定子支架的外圓周上開有若干個半圓形通風孔；各轉子包括套裝于轉軸上的圓盤形的轉子支架，轉子支架靠外圓周處與定子鐵芯U形槽相對的端面均勻黏貼有若干個扇形永磁體磁瓦片,扇形永磁體磁瓦片的數量與定子鐵芯上的U形槽對應；在扇形永磁體磁瓦片與轉軸中間部分的轉子支架上開有通風孔。
4.根據權利要求I或2或3所述的純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，其特征在于所述送風泵的空氣入口處安裝有空氣過濾器。
5.根據權利要求4所述的純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，其特征在于所述定子支架采用鋁合金、玻璃鋼、鋼板中的任一種材料制成；所述轉子支架采用鑄鋁材料。
6.根據權利要求5所述的純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機，其特征在于所述在機座內安裝有四個相同結構的定子，在轉軸上安裝有四個相同結構的轉子，從而構成四個分電動機。
全文摘要
本發明公開了一種純電動車專用功率自調及溫控的同軸組合無刷直流電動機。本發明的技術要點是在機座內安裝有兩個以上相同結構的定子，在轉軸上對應安裝有兩個以上相同結構的轉子；在非軸伸端的端蓋外安裝有一個風罩，風罩中心開有一個通風孔，通風孔與一送風泵聯通；在非軸伸端的端蓋上還開有通風孔，在機座上開有通風眼；機座內設有溫度感應器，溫度感應器連接到溫度控制器上，溫度控制器與送風泵和電源連接；所述各定子的定子繞組相線與控制線路分別連接到與之相對應的各分變頻控制器上，各分變頻控制器與一個電路控制器連接，電路控制器與電源連接。本發明能增大啟動扭力，節約能源，降低變頻控制器成本，降低電動機溫升。
文檔編號H02K1/20GK102723827SQ20121023542
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月9日 優先權日2012年7月9日
發明者柏衡爾, 羅壽元, 趙昆雷 申請人:羅壽元