[发明专利]一种开关磁阻轮毂电机及其运行方法

说明书

本发明公开了一种开关磁阻轮毂电机，包括：轮毂，其外缘部套设有纯电动汽车的轮胎；内定子，采用相同的两段铁芯同轴连接组成，设置于轮毂的中间位置，中央部位与汽车的悬架连接；外转子，其外缘部通过螺栓与轮毂的内缘部固定连接，使得轮毂与外转子同轴旋转，外转子的内缘部通过轴承与内定子的铁芯固定连接；两段铁芯的中央部位之间通过销固定，两个铁芯的外缘分别设置有多个沿径向向外延伸的凸极，两个铁芯之间的凸极相差1/2内定子的极角，两个铁芯上的凸极上绕有多组线圈绕组，且径向相对的凸极上的线圈绕组串联或并联成一相，共有n相，外转子的内缘设置有沿径向向内延伸的凸极，该凸极在轴向上的延伸长度与内定子的两个凸极相对应。

技术领域

本发明涉及一种电机，具体涉及一种开关磁阻轮毂电机及其运行方法。

背景技术

新能源车现在已经成为汽车行业颇具前瞻性的领域，而新能源车型的驱动技术和传统内燃机汽车有着不小的区别，其中有一类驱动技术有着很大的发展前景，这就是轮毂电机技术。轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。

开关磁阻电动机运行遵循磁阻最小原理，即磁力线总要沿着磁阻最小的路径闭合。根据这一原理，给定子的某一相施加励磁电流后，离该相最近的一对转子齿将企图与该定子通电相磁极的轴线对齐，使得磁通路径上具有最小的磁阻。按一定次序轮流给定子各相施加励磁时，转子的这一转动趋势就会持续下去，从而获得连续转矩。开关磁阻电动机启动电流小，转矩大；可控参数多，调速性能好；具有较强的再生制动能力；定子和转子的材料均采用硅钢片，易于获取和回收利用；冷却性能极好。

现有的转子与轮毂同轴转动的SRD(开关磁阻电动机)轮毂内电机，仅适用混合动力车型作低速时动力的补充和高速情况下动力的输出。其内转子与外圈轮毂连接，而外定子与汽车悬挂连接，结构复杂。开关磁阻电机外面的固定的电机壳和转动的轮毂需要留有一定距离。受径向空间尺寸限制，难以布置功率较大的电机。并且按照传统开关磁阻电机结构，其凸极数量较少，相数较少。纯电动汽车采用此电机驱动行驶时，由于该电机相数较少，加上采用的是转子与轮毂同轴旋转的结构，电机转速即为车轮转速，所以低速行驶下转矩波动较大，汽车行驶顿挫感明显。功率小加上此电机结构无法通过降低转速来增大扭矩，甚至难以保证车辆顺利平稳起步。且该电机每两相之间存在一个平衡位置，低速转动时，外转子可能在此位置发生震荡摆动，也会影响驾乘体验。

申请号为201610189400.0的关于现有的SRD轮毂内电机驱动技术可以在不改变现有机车轮毂的基础上，通过轮毂内设置开关磁阻电机SRD驱动的方式对机车进行驱动和主动刹车，并可以回收刹车的能量。相对于目前主流的新能源车在汽车发动机端并联或者串联电动机的做法，无需对汽车本身进行大的改动，可以适用于绝大部分机车。开发改造成本低，结构简单，由于主动控制保证了机车的发动机大部分时候都在较佳的工况下工作，从而提高了机车的燃油经济性。

上述技术仅适用混合动力车型作低速时动力的补充和高速情况下动力的输出。电机转子旋转一圈，车轮也旋转一周。转子旋转一周的过程中，各项绕组依次通电，受开关磁阻电机相数所限，纯电动汽车使用此电机驱动起步或低速行驶时，顿挫感强烈。同时，在两相绕组中间存在一个平衡位置，转子在平衡位置可能还会出现震荡的情况，影响驾乘体验。

另外，申请号为200910117477.7的双定转子倍极开关磁阻电动机的定子极数为转子极数的2倍,且定转子的极数为偶数组合，即4/2、8/4、12/6、16/8等的组合。其开关磁阻电动机定子极数为转子极数的2倍，此发明并未充分利用定子极数，本发明定子与转子凸极数比等于2n/(2n+2)。用此电机做转子与车轮同轴旋转的轮毂电机的车辆起步时，顿挫感明显，如果能充分利用其定子极数，则会有较好效果。并且，其发明的电机极数不少但相数少，仅适用于中高速旋转，或需要搭配减速器使用。同时，单靠一相绕组通电吸引转子，稳定性不好，容易在平衡位置附近振荡。而且，其运行方式下步距较大，不适合做转子与轮毂同轴旋转的开关磁阻轮毂电机，所以需要设计一种合适的轮毂电机。

发明内容