[发明专利]磁齿轮式复合型轮毂电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机，特别是涉及一种磁齿轮式复合型轮毂电机。

背景技术

磁齿轮式复合型轮毂电机是将普通电机和同心式磁力齿轮采用套筒式结合在一起的轮毂电机。目前公开的磁齿轮式复合型轮毂电机是由香港大学的Linni Jian、K.T.Chau、J.Z.Jiang于2008年9月3日到5日的IEEE VPPC会议上提出的文章《An integrated magnetic-geared permanent-magnet in-wheel motor drive for electric vehicles《中所提出的轮毂电机，其结构简图如图1所示，包括电机心轴10、定子电枢20、高速内转子30、调磁环40及低速外转子50组成。高速内转子30由内转子支撑件60悬臂支撑，外形如杯型。调磁环40由调磁环支撑件70悬臂支撑，外形如杯型。由于此结构中的高速内转子30和调磁环40都是采用悬臂支撑，刚度、强度和旋转精度较低，噪声和振动较大，不适合应用于低速大扭矩直接驱动的电动车中。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磁齿轮式复合型轮毂电机，使其具备高结构强度和刚度，旋转精度和输出转矩大，且结构紧凑、效率高、振动小，以适用于低速大扭矩直接驱动的电动车。

本发明所提供的磁齿轮式复合型轮毂电机包括电机心轴、内定子、高速内转子、调磁环和低速外转子，其中所述内定子、所述高速内转子、所述调磁环和所述低速外转子依次围绕所述电机心轴同轴布置，且沿所述电机心轴的径向依次嵌套；所述内定子固定于所述电机心轴；所述高速内转子在内转子支撑组件支撑下可绕所述电机心轴转动，所述内转子支撑组件沿所述电机心轴的轴向设置于所述高速内转子的两侧；所述调磁环通过调磁环固定幅固定于所述电机心轴，所述调磁环固定幅沿所述电机心轴的轴向设置于所述调磁环的两侧；所述低速外转子在外转子支撑组件支撑下可绕所述电机心轴转动，所述外转子支撑组件沿所述电机心轴的轴向设置于所述低速外转子的两侧。

本发明将普通电机与调制磁力齿轮嵌套在一起，充分利用了磁力齿轮的优点，使其具备过载保护，替代了机械齿轮传动，大大降低了噪声和震动。高速内转子、调磁环和低速外转子皆采用两侧支撑，消除了附加弯矩，提高了刚度，提高了旋转精度，减轻了振动，减小了轴向尺寸。

进一步地，所述内转子包括内转子铁心、高速永磁阵列及电机永磁阵列，所述高速永磁阵列设置于所述内转子铁心的外周缘，而所述电机永磁阵列设置于所述内转子铁心的内周缘。

进一步地，所述低速外转子包括环形外壳及永磁体，所述永磁体嵌于所述环形外壳的内周缘，所述外转子支撑组件包括设置于环形外壳两侧的端盖及第一轴承，所述端盖的外缘通过螺钉固定于所述环形外壳，内缘与所述第一轴承的外圈相配合，所述第一轴承的内圈与所述电机心轴相配合，从而对称支撑所述低速外转子。

低速外转子由径向轴承对称支撑，消除了附加弯矩，提高了刚度，提高了旋转精度，减轻了振动，减小了轴向尺寸。

进一步地，所述高速内转子的永磁体极对数为P1对，所述低速外转子的永磁极对数为P2，所述调磁环的齿极数为N，且P1、P2及N满足：P1＜P2，N＝P1+P2。

两个转子和调磁环组成调制同心式磁力齿轮。调磁环的齿槽间隔分布引起气隙磁导沿圆周产生周期性变化，从而对调磁环两边的永磁气隙磁场起到调制作用，N＝P1+P2使两个转子空间气隙磁场调制基波相同，通过内外转子永磁磁场的耦合效应实现转矩和转速的传递。

进一步地，所述内转子支撑组件包括滚珠及轴圈，所述轴圈沿所述电机心轴的轴向设置于所述内转子铁心的两侧并固定于所述电机心轴，所述内转子铁心面朝所述轴圈的侧表面具有V型槽，所述轴圈面朝所述内转子铁心的侧表面也具有V型槽，所述滚珠设置于所述轴圈的V型槽和所述内转子铁心的V型槽所形成的空间中，所述滚珠、所述轴圈及所述内转子铁心形成推力滚动轴承，以支撑所述高速内转子绕所述电机心轴转动。

采用推力轴承支撑结构提高了刚度和强度，也减小了轴向尺寸。

进一步地，所述轴圈与所述调磁环固定幅为同一部件，所述轴圈的内缘固定于所述电机心轴，所述轴圈的外缘固定于所述调磁环。

高速内转子与调磁环共用轴圈，不仅提高了刚度和强度，也减小了轴向尺寸。

进一步地，所述内转子支撑组件包括第二轴承及支撑挡板，所述支撑挡板沿所述电机心轴的轴向设置所述内转子铁心的两侧，所述支撑挡板的外缘通过螺钉固定于所述内转子铁心，内缘与所述第二轴承的外圈相配合，所述第二轴承的内圈与所述电机心轴相配合。