[发明专利]一体化轮毂电机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一体化轮毂电机及其控制方法，尤其是一种应用位置检测装置的永磁同步轮毂电机及其控制方法。

背景技术

随着经济发展和人民生活水平的提高，城市交通中的诸如电动助力车、电动自行车、电动摩托车、小型电动车、电动轿车、电动大巴等电动车辆逐渐兴起。作为新一代电动汽车的电动轮汽车，需要对关键部件轮毂电机加以改进，以便改进性能并降低成本。

车用驱动电动机的运行特点是，电机由蓄电池供电，力求使有限的能量能够行驶最长的里程，这是与驱动电机性能紧密相关的。因此电机的启动转矩、电机的过载能力、电机的运行效率、电机的重量和体积是对车用电机综合评价的主要指标，也将影响到对电动车的技术性能及其技术指标。申请号为2008100008271.6的文献中公开了一种轮毂电机车轮，省去了中间的传动机构，从而大大提高了电能的利用效率。

现有的轮毂电机通常为有刷直流电机和无刷直流电机，它们存在同等重量、同等转速情况下功率小、启动转矩小、过载能力小、转矩波动大、电流大、特性软及能耗高等缺点。

永磁电动机，特别是稀土永磁电动机具有结构简单，运行可靠；体积小，质量轻；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点。因此永磁电动机产品，特别是稀土永磁电机产品得到不断的开发和极其广泛的应用。

申请号为03103047.5的文献中公开了一种永磁同步轮毂电机，其采用一体化设计，在一定程度上减少了转矩脉动，然而其采用无位置传感器，且只是采用了分数槽绕组，而未对极弧系数做出要求。无位置传感器的一个缺点就是在低速时反电势的信号小，通常不足以达到控制的要求，因此该方案在低速时的控制性能不理想，转矩脉动比较大，从而造成电机发热、噪声及耐用性下降等不良影响。

为了在低速时也能精确控制电机的运转，需要在轮毂电机中使用位置检测装置，而光电式位置检测装置因为以玻璃为主要材质，抗震动和冲击能力不强，故不适用于做轮毂电机的位置检测装置。磁电式位置检测装置可以克服光电式位置检测装置的不足，然而传统磁电式位置检测装置测量精度比较低，且只能实现增量输出。

申请号为200410024190.7的文献中公开了一种磁电式位置检测装置，其实现了绝对式位置检测。该专利中，磁感应传感器采用表面贴的方式，即在圆环形定子内侧壁布置磁感应传感器，进行旋转磁场的感应，然后根据传感器电压值求出旋转角度值。然而所述磁电式位置检测装置在物理结构上具有以下缺点：定子内侧一般呈圆弧形且光滑，传感器不易安装固定，容易引起定位误差，进而引起信号的相位偏差，使得信号中高次谐波分量大；加工制造工艺复杂，不利于产业化；可靠性低，传感器均布于内侧壁，传感器的支持基体必须为柔性体如FPC等，其与处理本体接触处其抗拉强度不高，容易破裂，增加了加工难度，影响产品的寿命；传感器感应的磁场泄露大，磁场不能得到充分应用，使得信号中噪声大，影响测量精度；要求传感器体积小，使得产品成本比较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提出一种一体化轮毂电机，结构简单、节能、启动特性好、体积小、效率高。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种一体化轮毂电机，包括电机轴和固定在其上的定子，定子外套设有转子外壳，转子外壳的前后两端通过转子端盖和轴承可旋转固定在电机轴上，电机轴的两端凸伸于转子端盖之外形成长端和短端，转子端盖的外侧固定有轴承端盖，将电机轴的短端罩在其中，所述的轴承端盖中部凸设有轴承端盖轴，朝电机轴方向凸设，所述的电机轴端部和轴承端盖轴的对应位置设有位置检测装置；所述的电机轴上还套设有伺服控制器；所述位置检测装置感测到轴承端盖轴的转动，并将感测到的信号传输给伺服控制器，通过伺服控制器的处理，获得转子转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制。

可选地，位置检测装置包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，所述导磁环固定在电机轴上，由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，所述的磁钢环对应设置在轴承端盖轴上，当磁钢环与导磁环发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。