[发明专利]一种轮毂电机的分段偏心集成式磁极结构

说明书

一种轮毂电机的分段偏心集成式磁极结构，属于轮毂电机技术领域。本发明解决了现有技术无法同时解决轮毂电机中因永磁体用量过多和气隙磁密谐波含量较大而导致的成本过高和转矩脉动过大的问题。永磁体副磁极与铁氧体辅助磁极的数量均为两个，且两个永磁体副磁极对称布置在永磁体主磁极的两端，两个铁氧体辅助磁极对称布置且分别位于两个永磁体副磁极上远离永磁体主磁极的一端；永磁体主磁极与永磁体副磁极均进行偏心削极，其中永磁体主磁极的内圆弧与外圆弧以及永磁体副磁极的内圆弧与外圆弧均偏心设置，铁氧体辅助磁极的内圆弧与外圆弧同心设置，且永磁体主磁极的内圆圆心、永磁体副磁极的内圆圆心及铁氧体辅助磁极的内圆圆心重合。

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机的分段偏心集成式磁极结构，属于轮毂电机技术领域。

背景技术

电动汽车凭借其零排放，无污染的优点受到了越来越多的科研机构和汽车厂商的广泛青睐。随着各国政府在技术研发领域和产品消费环节的大力扶持，电动汽车已进入批量产业化阶段。而驱动电机作为电动汽车的心脏，直接决定了电动汽车的性能和车主的驾驶体验。在众多的电动汽车驱动电机中，减速驱动式轮毂电机具有占用空间小，系统效率高的优点，同时可以直接继承车辆制动装置和驱动装置。因此，研究减速驱动式轮毂电机对推动电动汽车的进一步发展具有重要意义。轮毂电机作为电动汽车的核心部件，其成本直接决定了电动汽车的整车价钱。同时，由于电动汽车的行驶直接受轮毂电机驱动，因此电机输出转矩脉动的大小直接决定了电动汽车行驶的稳定性。传统轮毂电机中，由于气隙磁场呈梯形分布，电机的转矩脉动较大，这直接影响了车辆的驾驶体验。综上所述，成本和转矩脉动是限制轮毂电机进一步在电动汽车领域推广的重要瓶颈。

为了解决减速驱动式轮毂电机中存在的成本过高和转矩脉动较大的问题，国内外各研究机构针对上述方法进行了大量研究。专利[申请号：CN105449968A]提出了一种集成式磁极结构(如图5所示)，通过集成铁氧体磁芯和永磁体来减少了永磁体用量，实现降低成本的目的。但是该集成式磁极结构降低了气隙基波磁密的幅值，使得电机的输出转矩有所下降，同时也无法抑制电机的转矩脉动。专利[申请号：CN108347113A]提出了一种用于双层集成式的磁极结构，通过使用充磁方向不同的Halbach永磁体阵列，降低了电机的转矩脉动。但该结构由于使用了双层永磁体，进一步地增加了电机的成本。文献[MEESSEN.K.J.etal.Halbach permanent magnet shape selection for slotless tubular actuators[J].IEEE Transactions on Magnetics，2008]提出了一种采用分段Halbach阵列永磁体的磁极结构，该结构可以有效地减小气隙磁密中的谐波，从而抑制转矩脉动。此外还能提高电机的输出转矩。但是，该结构同样使用了大量的永磁体，使得电机的成本过高。文献[胡鹏飞,王东,靳栓宝,等.偏心磁极永磁电机气隙磁场正弦优化模型[J].电工技术学报,2019,v.34(18):41-50.]提出了一种偏心削极式磁极结构(如图4所示)，通过改变永磁体上表面圆弧偏心距和永磁体极弧系数来降低气隙磁密中的谐波含量，从而有效地降低转矩脉动。然而，永磁体磁极进行偏心削极后，电机的漏磁场增加，使得电机中铜损增加，进而使电机的输出转矩和传输效率降低。综上所述，现有研究无法同时解决减速驱动式轮毂电机中存在的成本较高和转矩脉动较大的缺点。

发明内容

本发明是为了解决现有技术无法同时解决轮毂电机中因永磁体用量过多和气隙磁密谐波含量较大而导致的成本过高和转矩脉动过大的问题，进而提供了一种轮毂电机的分段偏心集成式磁极结构。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种轮毂电机的分段偏心集成式磁极结构，它包括永磁体主磁极、永磁体副磁极和铁氧体辅助磁极，其中永磁体副磁极与铁氧体辅助磁极的数量均为两个，且两个永磁体副磁极对称布置在永磁体主磁极的两端，两个铁氧体辅助磁极对称布置且分别位于两个永磁体副磁极上远离永磁体主磁极的一端；