本實用新型涉及驅動電機，尤其涉及一種環(huán)保車輛用驅動電機。

背景技術：

電動車輛(Electric Vehicle：EV)或混合動力車輛(Hybrid Electric Vehicle：HEV)之類的環(huán)保車輛將驅動電機作為動力源，這種驅動電機通過電壓與頻率借助逆變器變更的車輛電池的電能驅動。

圖1及圖2為顯示一般的環(huán)保車輛使用的驅動電機結構的示意圖。

參見圖1及2，一般的環(huán)保車輛使用的驅動電機10包括電機外殼12、設置于所述電機外殼12的內部的定子16及轉子18。

所述定子16包括定子支架16A、從所述定子支架16A的內側面向中心孔垂直延長(或凸出)的多個定子鐵芯16B及繞在各定子鐵芯16B的線圈16C。

所述轉子18包括轉子鐵芯18A、按照預定間隔排列在所述轉子鐵芯18A的邊緣的永磁鐵18B、18C及隨著所述轉子鐵芯18A的旋轉而旋轉的驅動軸18D。所述永磁鐵18B、18C包括N極永磁鐵18B與S極永磁鐵18C，所述N極永磁鐵18B與所述S極永磁鐵18C交替配置于所述轉子鐵芯18A的邊緣形成圓。

另外，所述定子16通過定子鎖14固定結合于所述外殼12的內側面上。具體來講，所述定子16以過盈配合方式設置在所述外殼12的內側面后，通過同時插在局部形成于所述外殼12內側面的槽與局部形成于所述定子支架16A的槽的所述定子鎖14固定結合于所述電機外殼12的內側面，以防止所述定子16向軸方向D1移動或向旋轉方向D2旋轉。

以下為了簡要說明所述驅動電機的工作原理而參見圖3所示的電機系統(tǒng)。

參見圖3，用于驅動驅動電機的驅動電機系統(tǒng)大致包括逆變器30及信號處理器(Digital Signal Processor：DSP)50。

所述逆變器30將車輛電池施加的電池電壓轉換成三相電壓并輸出轉換的三相電壓，所述驅動電機10通過所述逆變器30施加的所述三相電壓驅動。

所述DSP 50控制從所述逆變器30輸出的三相電壓的大小與相位。所述DSP 50利用從所述逆變器30輸出的實測電流與所述驅動電機10的轉子位置信息計算所述驅動電機的當前扭矩值，計算的扭矩值與所需扭矩值之間具有差異的情況下生成補償該差異的電流指令值，控制逆變器與電機使得利用所述電流指令值得到想要的扭矩。

目前的這種驅動電機系統(tǒng)為判斷異常征兆而利用診斷故障碼(Diagnostic Trouble Codes：DTC)。DTC是針對驅動電機系統(tǒng)的危險情況發(fā)出警報的單純代碼，因此無法利用該DTC獲知由于驅動電機的老化或所述驅動電機的性能變化的潛在危險情況。

尤其，對于使用兩個以上驅動電機的輪轂電機(In-wheel motor)車輛而言，當各驅動電機的性能發(fā)生變化時能夠給車輛行駛性能帶來致命性影響，因此需要能夠實時監(jiān)控電機性能(以下，電機扭矩)的方案。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

因此，本實用新型的目的在于提供一種電機外殼與定子之間具有新的固定結構，從而能夠實時監(jiān)控電機扭矩的環(huán)保車輛用驅動電機。

技術方案

為達成上述目的，本實用新型提供一種環(huán)保車輛用驅動電機，包括：外殼、配置于所述外殼的內周面上且具有定子支架、從所述定子支架的內側面向中心孔凸出的多個定子鐵芯及繞在各定子鐵芯的線圈的定子及在所述中心孔內結合于軸且能夠旋轉的轉子，其特征在于，還包括：軸承，其位于所述外殼與所述定子之間使所述定子能夠在所述外殼的內周面上旋轉，以此將所述轉子發(fā)生的特定方向的扭矩傳遞到所述定子；負荷傳感器，其一部分固定結合在形成于所述外殼的內周面上的裝配槽，其余一部分沿水平方向延伸到所述定子支架的前面；以及負荷傳感器鎖，其一端部固定結合在形成于所述定子支架的結合槽且從所述定子支架的前面向垂直方向延伸，在所述轉子發(fā)生特定方向的扭矩狀態(tài)，所述定子通過所述軸承發(fā)生與所述特定方向相反方向的扭矩，從所述定子支架的前面向垂直方向延伸的負荷傳感器鎖用對應于所述相反方向的扭矩的力加壓沿水平方向延伸到所述定子支架的前面的負荷傳感器，所述負荷傳感器測定所述負荷傳感器鎖加壓的所述力。

技術效果

根據(jù)本實用新型，通過定子與電機外殼之間新的固定結構實時監(jiān)控電機扭矩，因此能夠預先獲知驅動電機的老化狀態(tài)與潛在危險情況。

附圖說明

圖1及圖2為顯示一般的環(huán)保車輛使用的驅動電機結構的示意圖；

圖3為顯示現(xiàn)有驅動電機系統(tǒng)的框圖；

圖4為顯示根據(jù)本實用新型一個實施例的驅動電機的示意圖；

圖5為放大圖4中A部分的放大圖；

圖6為用于說明根據(jù)本實用新型一個實施例的驅動電機的扭矩測定原理的示意圖。

具體實施方式

以下參見附圖具體說明本實用新型的優(yōu)選實施例。

圖4為顯示根據(jù)本實用新型一個實施例的驅動電機的示意圖，圖5為放大圖4中A部分的放大圖。

參見圖4，根據(jù)本實用新型的一個實施例，提供一種電機外殼與定子之間具有新的固定結構，從而能夠實時監(jiān)控(測定)電機扭矩的驅動電機。

具體來講，所述驅動電機包括外殼101、配置在所述外殼101內周面上的定子103及位于所述外殼101的內周面與定子103的外周面之間向所述定子103的圓周方向延伸的軸承105。

并且，所述驅動電機包括固定結合于所述外殼101測定所述定子103發(fā)生的扭矩的兩個負荷傳感器(load cell)107A、107B。

所述外殼101的內周面形成有沿圓周方向相隔的兩個裝配槽h1、h2。兩個負荷傳感器107A、107B分別固定結合在兩個裝配槽h1、h2。圖4的右側顯示的剖面結構只顯示了一個裝配槽h2。此處，需要注意的是附圖標記h1表示用于固定結合負荷傳感器107A的裝配槽，由于圖4顯示的是h1被h2遮住的狀態(tài)，因此沒有標出。

各負荷傳感器107A、107B分別通過支撐部107A-1、107B-2固定結合在所述裝配槽h1、h2內部側面S1。圖4的右側顯示的剖面結構僅顯示一個支撐部107B-2。

所述裝配槽h1、h2的深度可以小于所述負荷傳感器107A、107B的整體長度。這種情況下，所述負荷傳感器107A、107B的一部分位于所述裝配槽h1、h2的內部，所述負荷傳感器107A、107B的其余部分從所述裝配槽h1、h2的內部凸出，沿水平方向并列地延長到構成所述定子103的定子支架103-1的前面。即，所述負荷傳感器107A、107B的其余部分位于所述定子支架103-1的上部。

位于所述定子支架103-1上部的兩個負荷傳感器107A、107B之間具有負荷傳感器鎖109。即，所述負荷傳感器鎖109在兩個負荷傳感器107A、107B之間從所述定子支架103-1的前面向垂直方向延伸。

所述負荷傳感器鎖109的一端部固定結合于形成于所述定子支架103-1的結合槽h3，從所述定子支架103-1的前面向垂直方向延伸。

所述負荷傳感器鎖109將基于轉子發(fā)生的特定方向的扭矩而在定子103發(fā)生的扭矩(與所述特定方向反向的扭矩)傳遞到位于所述定子支架103-1前面的兩個負荷傳感器107A、107B中的一個負荷傳感器。

即，所述負荷傳感器鎖109將基于所述轉子發(fā)生的第一方向(或順時針方向)的扭矩而在所述定子103發(fā)生的反方向(或逆時針方向)的扭矩傳遞到所述負荷傳感器107A，將基于所述轉子發(fā)生的第二方向(或逆時針方向)的扭矩而在所述定子103發(fā)生的反方向(或順時針方向)的扭矩傳遞到所述負荷傳感器107B。因此，所述負荷傳感器107A、107B能夠測定所述轉子發(fā)生的第一方向及第二方向扭矩的反方向扭矩。

與所述負荷傳感器鎖109相對的方向配置有抑制所述定子103向軸方向移動的定子鎖111A、111B。

所述定子鎖111A、111B包括抑制所述定子103在所述外殼101內向第一軸方向D1移動的第一定子鎖111A與抑制向所述第一軸方向D1的反方向即第二軸方向D2移動的第二定子鎖111B。

如圖5所示，所述第一定子鎖111A固定結合在形成于所述外殼101的內周面的第一固定槽h6，所述第二定子鎖111B固定結合在形成于所述外殼101的內周面的第二固定槽h7。

所述第一固定槽h6與所述第二固定槽h7沿所述定子103的寬度W1方向并列形成，形成于與所述定子支架103-1中形成的結合槽h3相對的方向的外殼內周面上。

因此，結合于所述第一固定槽h6及第二固定槽h7的定子鎖111A、111B與結合在形成于所述定子支架103-1的結合槽h3的負荷傳感器鎖109向彼此相對的方向配置。

所述第一定子鎖111A包括插入結合于所述第一固定槽h6的第1-1裝配部111A-1及從所述第1-1裝配部111A-1向垂直方向延伸且與所述定子支架103-1的前端部接觸的第1-2凸臺111A-2。

同樣，所述第二定子鎖111B包括插入結合于所述第二固定槽h7的第2-1裝配部111B-1及從所述第2-1裝配部111B-1向垂直方向延伸且與所述定子支架103-1的后端部接觸的第2-2凸臺111B-2。

因此，通過所述第1-2凸臺111A-2抑制所述定子103向第一軸方向D1移動，通過所述第2-2凸臺111B-2抑制所述定子103向第二軸方向移動。

另外，位于所述外殼101的內周面與定子103的外周面之間的軸承105可包括內輪、外輪及位于兩者之間的滾珠。此處，所述軸承105的寬度W2可以小于所述定子W1的寬度，所述軸承105的內輪接觸所述第一裝配部111A-1及第二裝配部111B-1的表面使得能夠在所述裝配部111A-1、111B-1的表面S3上旋轉。

因此，所述第一定子鎖111A及第二定子鎖111B固定定子103以抑制向軸方向移動的作用與目前的定子鎖的作用是相同的，但所述定子103能夠通過位于所述裝配部111A-1、111B-1的表面與定子103的外周面之間的軸承105在外殼的內周面上旋轉，這一點與目前定子鎖的作用存在差異。

此處，需要理解的是所述定子103是為了將與所述轉子的扭矩大小相同、方向相反的扭矩順利地傳遞到所述負荷傳感器107A、107B而以能夠旋轉的結構配置在所述外殼101的內周面，并不是所述定子103在外殼101的內周面上旋轉。

即，根據(jù)本實用新型的一個實施例，在所述外殼101與所述定子103之間配置軸承105，使所述定子103能夠在所述外殼101的內周面上旋轉，兩個負荷傳感器107A、107B固定在外殼101，所述定子103發(fā)生扭矩時固定結合于定子103的負荷傳感器鎖109被固定結合于所述外殼101的負荷傳感器107A、107B卡住，因此所述定子103不發(fā)生旋轉，只是由所述負荷傳感器107A、107B測定負荷傳感器鎖109的推力。之后，測定的力輸入到DSP 50。

DSP 50利用負荷傳感器107A、107B測定的力計算扭矩并實時監(jiān)控扭矩。

具體來講，DSP 50執(zhí)行控制動作，具體地，在實際發(fā)生的扭矩相比于映射(設置)的扭矩指令值處于正常水平時驅動電機繼續(xù)運行，當不足正常范圍的最小值(扭矩不足)或超過正常范圍的最大值(扭矩過大)的情況下，執(zhí)行使驅動電機及車輛停止。

圖6為顯示根據(jù)本實用新型一個實施例的扭矩測定原理的示意圖。

參見圖6，驅動電機通過轉子的永磁鐵發(fā)生的磁場與定子的線圈電流發(fā)生的磁場的相互作用發(fā)生扭矩。通過轉子發(fā)生的扭矩根據(jù)作用力-反作用力定律以相同大小、相反方向作用于定子。

由于轉子是非固定的，因此進行旋轉，由于定子固定于外殼，因此不會發(fā)生旋轉。

根據(jù)本實用新型一個實施例的定子通過定子鎖可旋轉地固定于外殼，但同時通過負荷傳感器固定成不旋轉，因此負荷傳感器測定定子欲旋轉的力。

根據(jù)力計算扭矩的方法可通過以下數(shù)學式1算出。

[數(shù)學式1]

扭矩＝F x r＝Fr sinθ(theta)

此處，扭矩為力F與半徑r的向量積，圖5中力與半徑的角度為90度，因此可以通過算出力與半徑的無向積(scalar product)得到。

如上所述，一般的驅動電機中將定子固定在外殼的結構采用了在將定子過盈插入外殼的狀態(tài)下用定子鎖將所述定子固定在所述外殼的方法。即，目前的將定子固定在外殼的結構如圖2所示，用過盈配合方式將定子設置在外殼內部的狀態(tài)下用定子鎖固定定子的旋轉與軸方向移動。

而本實用新型一個實施例的驅動電機中將定子固定在外殼的結構采用負荷傳感器。即，根據(jù)驅動電機發(fā)生扭矩時相同大小的扭矩向相反方向作用于轉子與定子的原理，在外殼與定子之間配置軸承使得定子能夠旋轉，將兩個負荷傳感器固定在外殼。此處，使用兩個負荷傳感器是為了測定正方向與反方向的扭矩，同時固定以防止定子向正方向或反方向旋轉。

之后，當轉子旋轉發(fā)生扭矩時，固定結合于定子的負荷傳感器鎖被固定于外殼的負荷傳感器卡住，因此定子不會發(fā)生旋轉，此處，負荷傳感器實時測定負荷傳感器鎖的推力。DSP接收實時測定的力并以此計算扭矩，因此能夠實時監(jiān)控驅動電機發(fā)生的電機扭矩，能夠根據(jù)監(jiān)控結果提前獲知驅動電機的老化狀態(tài)與潛在危險情況。

本實用新型不受所說明實施例的構成與方法的限制，可以選擇性地組合各實施例的全部或一部分構成使實施例進行多種變形。