车用轮毂电机结构设计
当今社会，伴随着飞速发展的汽车工业，汽车现有量的不断增加，能源减少和坏境污染也成为各国政府的迫切需要解决的问题之一。在这种严峻的情况下，各国大力研发新型环保电动汽车。其中有一项轮毂电机技术有着很大的发展前景。其特征就是将传动、动力以及制动装置全部整合到轮毂内，使得汽车更加轻量化。本论文在结合汽车轮毂相关标准的前提下，查阅了大量文献，设计出了一种性能优越的外转子 24/16 极双凸极永磁轮毂电机。本文首先介绍了课题研究的背景以及国内外现状，其中重点介绍双凸极永磁电机的国内外现状，并指出电机研究关键点，后再以一款本田车型为例，介绍了电机额定数据的选择、电机极数和相数选择、定子尺寸选择、转子尺寸选择、永磁体尺寸的选择、电机各部分材料的选择。最后对本论文所设计过程进行了总结。关键词轮毂电机；双凸极；本体设计
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 汽车轮毂电机发展现状 2
1.3 轮毂电机的发展趋势 3
1.4 双凸极永磁电机的研究发展现状 5
1.5 电机的电磁分析方法及研究的主要内容 5
1.6 课题主要研究内容 6
2 双凸极永磁电机的设计 6
2.1 电机参数选择 7
2.2 电机样机的设计 16
3 工程图纸的测绘及三维模型 18
3.1 工程图纸 18
3.2 三维模型 19
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 绪论
当今社会，伴随着飞速发展的汽车工业，汽车现有量的不断增加，能源减少和坏境污染也成为各国政府的迫切需要解决的问题之一。在这种严峻的情况下，各国大力研发新型环保电动汽车。其中有一项轮毂电机技术有着很大的发展前景。其特征就是将传动、动力以及制动装置全部整合到轮毂内，使得汽车更加轻量化[2]。
1.1 课题研究背景
众所周知，石油是不可再生的资源，全球范围内的人类都或多或少的使用到石油，聚少成多，60亿人每天的消化量都极大，这就使得石油资源日渐紧缺。另一方面，石油的燃烧引起的全球变暖使得人们越来越关注 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
环境问题。人们不得不寻找一种既可再生又很清洁的能源，除了改进燃油的品种外，人们也在改进动力驱动机的种类。轮毂电机即为其中一种。轮毂电机技术顾名思义即为在汽车轮毂内安装电机的技术，它具有将发动机、离合器、变速器、万向节、制动器等都整合到一起。在车辆上，轮毂电机与悬挂系统相连，由定子、车轮轴承、微型逆变器、线圈和转子等组成[6]。其总体结构如左图1所示。
（1）定子。顾名思义，定子是固定不动的，相当于汽车的悬架桥壳。它用于产生励磁磁场。它上面安装有永磁体、线圈等结构；
车轮轴承。车轮轴承的两面连接不同的部件，一面是定子与悬架桥壳，另一面是转子与车轮。
（3）微型逆变器。微型逆变器也是安装在定子上的；
（4）线圈。线圈直接安装在散热器处。
（5）转子。转子即转动的，在定子的磁场中收到力转动。
车辆的轮缘穿过车辆轴承再连接到悬架桥壳上，这种方式可以很有效的安装路面减震器，减轻负荷。
与燃油机驱动进行比较分析，轮毂电机的较好的方面有：
节省了大量的机械部件，很大程度上简化了汽车的结构
在传统的后驱动汽车上面，在后排地板处大多都有一块凸起，这使得后排乘客的乘坐空间减少。而其在轮毂电机驱动的车辆上已经是不存在的了。在传统的汽车上，有大量的机械部件，如传动装置（离合器、变速器等等），很显然，这些大器件会使得汽车的质量大大增加，结构也更加的复杂。大器件的存在也有维护保养维修的需求。而轮毂电机就完美的非常好的解决了这些问题。使得汽车更加轻量化，空间也得到扩大，传动效率也得到大大的提高。
（2）能够用于多种复杂的驱动方式
因为每个轮毂电机都是一个独立存在的个体，当人们准备使某一个车轮驱动的话，则必须在这个车轮的轮毂上安装一个轮毂电机。而且安装轮毂的车轮转动，并不影响其他车轮的运动方式，可以说每个车轮之间互不干扰。所以在这种的有点之下，无论是前轮驱动（在汽车的两个前轮上安装电机即可）、后轮驱动（在汽车的两个后轮上安装电机即可）还是四轮同时驱动（在汽车的所有车轮上安装电机即可），只要将轮毂电机转载到相应的车轮，就能达到相应要求的结果。同时因为它可以通过操纵单个车轮，所以不同的车轮的速度和速度的方向都可以有所不同，这就意味着车的转弯半径会比传统的汽车校，它的运动类型也会出现多种多样的变化，如原地转向等。
（3）有利于多种新能源车技术的开发采用
科技的日新月异，新能源的大量使用，使得轮毂电机的适用范围大大增广。基本只要是使用到电来作为主要驱动力的电动车（如纯电动电动车、增程电动车等）或辅助车辆驱动、急加速的混合动力汽车，都需要使用到轮毂电机技术。由此可见，轮毂电机技术应用范围之广泛。轮毂电机驱动车型的汽车还能够使得许多新能源车的技术轻松的实现。
1.2 汽车轮毂电机国内外发展概况
最先想出这一个伟大的创新思想的是费迪南德保时捷，当时1900年的他就已经有了将电机安装到汽车轮胎上面的这一伟大的创新思想，并将其付诸于实践过程中，他首先研发出了将轮毂电机安装到前轮上的电动汽车。20世纪50年代初，罗伯特在此基础上发明了电动汽车轮毂电机，他的突出贡献就是将电动机、离合器等传动的部件和制动器等制动的部件都统一整合到轮毂装置的内部。之后，美国通用汽车对这一项技术大力研发，更是成功实践在实际中应用到雪弗兰S10皮卡车上[9]。20世纪70年代，轮毂电机技术更加飞速的发展，应用更加广泛（如矿山运输车等）。虽然欧美国家对此技术的研究较早，然其并未使用到普通的乘用汽车上。与此相比较，日本对其的研究就早的多了，而且可以说处于行业的领军地位。
将视角放至国内，我国的轮毂电机技术萌芽于上个世纪80年代，可以说是比较晚的。但是随着国家“八六三”计划电动汽车重大课题研究的深入，以及各个研究项目的成功完成，使得我国高校、国家科研单位、国企、与汽车有关的相关企业单位掀起了轮毂电机研发的狂潮。各高校的科研实验室也对该技术进行了大量的研究，同时也取得了可观的科研成果。如同济大学汽车学院独立研制出春晖一号和春晖二号。中国科学院北京三环通用电气公司通过相关人员的不懈努力和不断追求，最终成功的开发了电动汽车专用的7.5kw轮毂电机[11]。哈工大开发出EV96 I型电动汽车。当然，与此相同步的国内也有与汽车相关的企业的科研单位对于轮毂电机技术的研发也得到了大量科研成果，如8瑞麒X1增程电动车。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 汽车轮毂电机发展现状 2
1.3 轮毂电机的发展趋势 3
1.4 双凸极永磁电机的研究发展现状 5
1.5 电机的电磁分析方法及研究的主要内容 5
1.6 课题主要研究内容 6
2 双凸极永磁电机的设计 6
2.1 电机参数选择 7
2.2 电机样机的设计 16
3 工程图纸的测绘及三维模型 18
3.1 工程图纸 18
3.2 三维模型 19
结 论 26
致 谢 27
参 考 文 献 28
1 绪论
当今社会，伴随着飞速发展的汽车工业，汽车现有量的不断增加，能源减少和坏境污染也成为各国政府的迫切需要解决的问题之一。在这种严峻的情况下，各国大力研发新型环保电动汽车。其中有一项轮毂电机技术有着很大的发展前景。其特征就是将传动、动力以及制动装置全部整合到轮毂内，使得汽车更加轻量化[2]。
1.1 课题研究背景
众所周知，石油是不可再生的资源，全球范围内的人类都或多或少的使用到石油，聚少成多，60亿人每天的消化量都极大，这就使得石油资源日渐紧缺。另一方面，石油的燃烧引起的全球变暖使得人们越来越关注 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
环境问题。人们不得不寻找一种既可再生又很清洁的能源，除了改进燃油的品种外，人们也在改进动力驱动机的种类。轮毂电机即为其中一种。轮毂电机技术顾名思义即为在汽车轮毂内安装电机的技术，它具有将发动机、离合器、变速器、万向节、制动器等都整合到一起。在车辆上，轮毂电机与悬挂系统相连，由定子、车轮轴承、微型逆变器、线圈和转子等组成[6]。其总体结构如左图1所示。
（1）定子。顾名思义，定子是固定不动的，相当于汽车的悬架桥壳。它用于产生励磁磁场。它上面安装有永磁体、线圈等结构；
车轮轴承。车轮轴承的两面连接不同的部件，一面是定子与悬架桥壳，另一面是转子与车轮。
（3）微型逆变器。微型逆变器也是安装在定子上的；
（4）线圈。线圈直接安装在散热器处。
（5）转子。转子即转动的，在定子的磁场中收到力转动。
车辆的轮缘穿过车辆轴承再连接到悬架桥壳上，这种方式可以很有效的安装路面减震器，减轻负荷。
与燃油机驱动进行比较分析，轮毂电机的较好的方面有：
节省了大量的机械部件，很大程度上简化了汽车的结构
在传统的后驱动汽车上面，在后排地板处大多都有一块凸起，这使得后排乘客的乘坐空间减少。而其在轮毂电机驱动的车辆上已经是不存在的了。在传统的汽车上，有大量的机械部件，如传动装置（离合器、变速器等等），很显然，这些大器件会使得汽车的质量大大增加，结构也更加的复杂。大器件的存在也有维护保养维修的需求。而轮毂电机就完美的非常好的解决了这些问题。使得汽车更加轻量化，空间也得到扩大，传动效率也得到大大的提高。
（2）能够用于多种复杂的驱动方式
因为每个轮毂电机都是一个独立存在的个体，当人们准备使某一个车轮驱动的话，则必须在这个车轮的轮毂上安装一个轮毂电机。而且安装轮毂的车轮转动，并不影响其他车轮的运动方式，可以说每个车轮之间互不干扰。所以在这种的有点之下，无论是前轮驱动（在汽车的两个前轮上安装电机即可）、后轮驱动（在汽车的两个后轮上安装电机即可）还是四轮同时驱动（在汽车的所有车轮上安装电机即可），只要将轮毂电机转载到相应的车轮，就能达到相应要求的结果。同时因为它可以通过操纵单个车轮，所以不同的车轮的速度和速度的方向都可以有所不同，这就意味着车的转弯半径会比传统的汽车校，它的运动类型也会出现多种多样的变化，如原地转向等。
（3）有利于多种新能源车技术的开发采用
科技的日新月异，新能源的大量使用，使得轮毂电机的适用范围大大增广。基本只要是使用到电来作为主要驱动力的电动车（如纯电动电动车、增程电动车等）或辅助车辆驱动、急加速的混合动力汽车，都需要使用到轮毂电机技术。由此可见，轮毂电机技术应用范围之广泛。轮毂电机驱动车型的汽车还能够使得许多新能源车的技术轻松的实现。
1.2 汽车轮毂电机国内外发展概况
最先想出这一个伟大的创新思想的是费迪南德保时捷，当时1900年的他就已经有了将电机安装到汽车轮胎上面的这一伟大的创新思想，并将其付诸于实践过程中，他首先研发出了将轮毂电机安装到前轮上的电动汽车。20世纪50年代初，罗伯特在此基础上发明了电动汽车轮毂电机，他的突出贡献就是将电动机、离合器等传动的部件和制动器等制动的部件都统一整合到轮毂装置的内部。之后，美国通用汽车对这一项技术大力研发，更是成功实践在实际中应用到雪弗兰S10皮卡车上[9]。20世纪70年代，轮毂电机技术更加飞速的发展，应用更加广泛（如矿山运输车等）。虽然欧美国家对此技术的研究较早，然其并未使用到普通的乘用汽车上。与此相比较，日本对其的研究就早的多了，而且可以说处于行业的领军地位。
将视角放至国内，我国的轮毂电机技术萌芽于上个世纪80年代，可以说是比较晚的。但是随着国家“八六三”计划电动汽车重大课题研究的深入，以及各个研究项目的成功完成，使得我国高校、国家科研单位、国企、与汽车有关的相关企业单位掀起了轮毂电机研发的狂潮。各高校的科研实验室也对该技术进行了大量的研究，同时也取得了可观的科研成果。如同济大学汽车学院独立研制出春晖一号和春晖二号。中国科学院北京三环通用电气公司通过相关人员的不懈努力和不断追求，最终成功的开发了电动汽车专用的7.5kw轮毂电机[11]。哈工大开发出EV96 I型电动汽车。当然，与此相同步的国内也有与汽车相关的企业的科研单位对于轮毂电机技术的研发也得到了大量科研成果，如8瑞麒X1增程电动车。
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