[发明专利]电动汽车直驱轮毂电机及其电动汽车

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动汽车驱动电机及其电动汽车。

背景技术

开关磁阻SR电机具有起动力矩大而起动电流小；短时过载能力强；调速范围宽；动态响应快；易方便发电回馈制动；电机结构简单坚固；可靠性高等诸多优点。正在被越来越多的电机调速领域所应用，但SR电机的最大缺陷是转矩脉动大，由此也就难以被更多应用场合所接受。尤其随着未来电动汽车被普及，所需量大面广的驱动电机必以高性价比选取。上述SR电机的诸多优点对汽车行驶于多变路况的要求虽极其适用，但电机转矩脉动大也会被拒之门外。

经理论分析和实践证实均已说明电动汽车的最佳、最终驱动方式应是直驱轮毂电机，但由此也对电机调速性能等提出更高的独特要求。而SR电机上述诸多优势也恰好适合于直驱轮毂电机的独特要求，但也必须设法减小其转矩脉动。如附图2所示为按目前应用最普遍的SR三相电机常规结构参数设计，经计算机有限元仿真后所得转矩随时间变化的波形图。通过对导出仿真所得数据估算，可得其转矩平均值约为94N·m，而转矩峰值197比平均值高出109%；转矩谷值19低于平均值80%。通过与已普遍应用于电动自行车的永磁无刷轮毂电机相比，按仿真所得数据估算，其转矩脉动率超过约两倍之多。如此高的转矩脉动所引起的电机振动和噪声，势必对汽车平稳运行和乘坐舒适性带来影响。

为减小SR电机转矩脉动，业界研究人士也先后提出不少方法，以研究论文或专利文献公开。但所采取措施后的实际效果均未能较大幅度地减小转矩脉动；或对转矩脉动虽略有改善，但也一定程度地降低了电机效率。由于SR电机按相数可有多种相位结构，而定、转子凸极数又有多种匹配形式，再按改变极弧系数、绕组等各种设计参数，即可引伸出数以无计种SR电机，但究竟选用哪种SR电机结构和其设计参数，能获得较佳性能，是业界所期盼的。

发明内容

为了克服已有技术电动汽车驱动SR电机的转动脉动较大、工作效率较低的不足，本发明提供了一种有效降低转矩脉动、提升工作效率的电动汽车直驱轮毂电机及其电动汽车。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种电动汽车直驱轮毂电机，所述轮毂电机采用磁阻式电机，所述磁阻式电机呈外转子结构，所述磁阻式电机为五相结构，五相结构中，比值Pw/θ_b的范围是1.4～1.6，其中，θ_b为步距角，所述步距角θ_b=360/mN_r，相数m=5，N_r为转子凸极数；Pw为每相导通的脉冲宽度，每相导通的脉冲宽度Pw为转子凹槽距α_r的一半，转子凹槽距α_r为转子极距τ_r减去转子凸极距β_r，τ_r=360o/N_r。

进一步，比值Pw/θ_b的范围是1.50～1.55。

更进一步，所述转子凸极数N_r为16，所述定子凸极数N_s为20。

一种电动汽车，包括汽车直驱轮毂电机，所述轮毂电机采用磁阻式电机，所述磁阻式电机呈外转子结构，所述磁阻式电机为五相结构，五相结构中，比值Pw/θ_b的范围是1.4～1.6，其中，θ_b为步距角，所述步距角θ_b=360/mN_r，相数m=5，N_r为转子凸极数；Pw为每相导通的脉冲宽度，每相导通的脉冲宽度Pw为转子凹槽距α_r的一半，转子凹槽距α_r为转子极距τ_r减去转子凸极距β_r，τ_r=360o/N_r。

本发明的技术构思：多年来本发明人通过持续、系统地全面深入研究，借助于计算机对电机磁路的有限元分析仿真，通过改变SR电机各种结构设计参数，经数以万计次仿真比较分析，以循序渐进地找出电机各种设计参数变化对其相关性能的影响趋势等一系列有用规律，包括能获最低转矩脉动的SR电机结构参数。

本发明的有益效果主要表现在：有效降低转矩脉动、提升工作效率。

附图说明

图1是电动汽车直驱轮毂电机的示意图。

图2是按目前应用最普遍的SR三相电机结构参数设计后仿真所得转矩波形图。