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1、(10)申请公布号 CN 102843014 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 3 0 1 4 A *CN102843014A* (21)申请号 201210353125.3 (22)申请日 2012.09.21 H02K 33/18(2006.01) (71)申请人兰敦臣 地址 130000 吉林省长春市绿园区西安大路 4728号吉林工商学院信息工程分院 (72)发明人兰敦臣 (54) 发明名称 活塞磁互力式直流电动机 (57) 摘要 本发明涉及的是一种纯电动汽车电力施动 直流电动机。它是一种全新的直流电力施动模式， 具有结构合理，加工装配容易，维护简。
2、单，性能稳 定可靠的特点。 它由线圈.、活塞、传感器、连杆、 曲轴等部件构成，通过线圈电磁体和活塞永磁体 相互作用输出动力。它可 广范应用在纯电动汽车 施动领域，为提高纯电动汽车的续驶里程能力提 供了一种全新的动力模式。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的结构,系含有线圈、活塞、传感 器、连杆、曲轴。 2如权力1所述的活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的线圈是铁芯或磁 芯,位于钢体的上端，线圈。
3、流入的是双向直流电流。 3如权力1所述的活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的活塞采用高温钕铁 硼强磁钢材料, 通过连杆与曲轴连接。 4如权力1所述的活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的传感器系为霍尔元 件,位于钢体的上下两端。 5.如权力1所述的活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的工作方式。 6.如权力1所述的活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的输出驱动控制系统控 制方式。 7. 如权力1所述的活塞结构模式直流电动机,其特征在于所述的材料有不同的选择。 权 利 要 求 书CN 102843014 A 1/3页 3 活塞磁互力式直流电动机 技术领域 0001 本发明涉及的是一种纯。
4、电动汽车电力施动直流电动机。 背景技术 0002 发展纯电动汽车必须解决好二个重要方面的关键技术：电池技术、电动机驱动及 其控制技术。 0003 电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素之一。要使 电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键之一就是要开发出能量高、功率大、使用寿命长的高效 电池。到目前为止，电动汽车用电池经过了三代的发展，已取得了突破性进展。 0004 电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件，也是关键技术之一。,要使电动汽车 有良好的使用性能，驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效 率高且有动态制动强和能量回馈等特性。 目前，电动汽车采用电动机。
5、主要有直流电动机 (DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁 阻电动机(SRM)等四类。尚在 研制开发中，还没有获得突破性进展。 0005 直流电动机（DCM）的缺点是有机械换向器，当在高速大负载下运行时换向器表面 会产生火花，所以电机的运转速度不能太高。由于直流电动机的换向器需保养，又不适合高 速运转，除小型车外，目前一般已不采用。 0006 感应电动机（IM）缺点是驱动电路复杂，成本高，起动转矩小、起动电流大、电机要 靠增大启动电流来产生大转矩，但因电池特性所限，电池难以提供大的电流，影响了电机转 矩的提升。这种电机效率低、控制复杂，能量回馈性能差。开关磁阻电动机。
6、（SRM）的最大缺 点是转矩脉动大，噪声大；此外，相对永磁电机而言，功率密度和效率偏低； 另一个缺点是 要使用位置传感器，增加了结构复杂性，降低了可靠性。 0007 永磁无刷电动机(PMBLM) 缺点是电机本身在高速运行时比感应电动机复杂，需要 检测磁极位置, 控制器比有刷直流电动机复杂。目前制约纯电动汽车发展的瓶颈是续驶里 程能力还达不到全天候。高密度、高效率、宽调速的车辆牵引电动机及其控制系统既是电动 汽车的心脏，又是研制提高续驶里程能力的关键技术之一，仍然是研发的重点。 0008 长期以来，以上四类直流电动机的结构乃至形状一直采用定子、转子传统方式，它 的研制与开发受到体积、重量、成本、。
7、功率密度、转换效率、转矩控制、转矩变化、过载倍数等 多种因素的制约，在一定程度上延缓了它的研发进程。它的研制开发方向是在兼顾上述多 种因素外，开发出在恒定的电压电流作用下，产生持续强劲动力的直流电动机，达到提高全 天候续驶里程的目的。 0009 现有的技术主要采用定子绕组转子永磁式，或者是定子永磁转子绕组式，为了去 掉电刷,采用电源通过逆变器供电。 0010 现有的技术缺点： 1.整个结构受到体积.重量的制约，如果想减少体积和重量就要设法大幅提高电源电 压。 说 明 书CN 102843014 A 2/3页 4 0011 2.传统式直流电动机在构造上受到体积和沟槽容积的制约，线圈匝数受限，只有。
8、 提升电流达到提高动力的目的。在现有的电压和电流供电状况下，还达不到比较满意的续 驶里程。 0012 3.要使电动汽车有良好的动力和使用性能，对电动机的要求范围宽，驱动电动机 应具有调速范围宽、转速高、 启动转矩大、体积小、质量小、效率高等特性。 0013 4.逆变器及控制电路复杂。 发明内容 0014 一、.发明的目的。 0015 本发明目的是力图对传统直流电动机结构模式的一种突破，提供一种结构简单 合理，性能可靠稳定，动力强劲有力的新型直流电动机，达到提高续驶里程的目的。 0016 本发明另一个发明目的是打开纯电动汽车开发空间，让纯电动汽车的研发迈出实 质性步伐，推进纯电动汽车实用化、商品。
9、化、家庭化发展进程。 0017 二、.发明的技术解决方案。 0018 本发明目的主要是通过下述技术方案得以实现。 0019 所述的活塞磁互力式直流电动机，它的结构对于两冲程来说是由两个铁芯线圈， 两个金属非导磁材料如铝合金钢体，一个曲轴，两个强磁活塞，两个霍尔传感器，一个输出 驱动控制系统六部分构成。 0020 所述两个线圈中的铁芯，选用非金属铁氧体材料，工作时由输出驱动电路提供双 向直流，产生交变磁场，对强磁活塞产生相互吸力和斥力。 0021 所述两个强磁活塞，在钢体内通过连杆连动曲轴在相互吸力和斥力的作用下，上 下往复运动，输送动力。 0022 所述两个霍尔传感器位于钢体的上下两端，随时检。
10、测强磁活塞运动的位置，并且 及时向输入驱动电路传送检测信号。 0023 所述输入驱动电路，根据霍尔传感器传送的检测信号，及时控制输出驱动电路向 两个铁芯线圈输送交替变化的直流，进而产生交变磁场。输入驱动电路的另一个作用是接 收速度控制脚踏板信息，通过输出驱动电路控制活塞输出不同的动力。 0024 通常直流电动机输出的动力与线圈的匝数和流过线圈电流的成积成正比，传统式 直流电动机在构造上受到体积和沟槽容积的制约，线圈匝数受限，只有提升电流达到提高 动力的目的。而活塞磁互力式直流电动机可以通过增加线圈匝数，降低电流输出动力，进而 达到提高续驶里程的目的。 0025 通过上述结构设计，使本发明可达到。
11、前述发明目的。 0026 三、发明的效果。 0027 本发明具有如下优点： 1.它是一种全新的直流电力施动模式，具有结构合理、加工装配容易、维护简单、性能 稳定可靠的特点。 0028 2.在结构方面活塞与线圈可以无缝接触，可增加线圈匝数，降低电流输出动力，进 而达到提高续驶里程的目的。 0029 3.由于它的结构接近于燃油发动机，可以方便地扩展冲程，如四冲程、多冲程等， 说 明 书CN 102843014 A 3/3页 5 可以开发纯电动汽车，也可以开发油电混合动力汽车变得更加容易。 0030 4.从结构上来说，现有的汽车成熟技术完全可以移植，如操控系统，变速箱等，可 以降低开发成本。 003。
12、1 5.从性能上来说，可采用变速箱成熟技术，降低了对电动机要求调速范围宽、转速 高、启动转矩大的特性。 0032 6.驱动控制电路比较简单，成本低。 0033 7.为提高纯电动汽车的续驶里程能力提供了一种全新的动力模式。 0034 附图及附图简要说明: 附图1是活塞磁互力式直流电动机剖面结构示意图 附图2是输出驱动控制系统电路方框图 附图1中的1是线圈，可根据供电电压值和动力要求选择不同规格的铜漆包线绕制而 成。为了减少涡损铁芯选用非金属铁氧体材料。附图1中的2是活塞，选用高温钕铁硼强 磁钢材料。附图1中的4是结构固定架，是金属导磁 材料，既固定又起到导磁的作用。附 图1中的8是钢体，选用金属。
13、非导磁材料。附图1中的3是传感器，位于钢体上下两端。附 图1中的5是连杆。附图1中的6是曲轴 。附图1中的7是结构磁钢托架。 0035 附图2是输出驱动控制系统电路方框图，它由电动机和控制电机输出驱动电路， 输入驱动电路，传感器检测电路四部分组成。电源来自电能管理系统，加速踏板信息来自主 控系统。 0036 实施例: 下面通过实施例，并结合活塞磁互力式直流电动机剖面结构示意图附图1，输出驱动控 制系统电路方框 图附图2，对本发明的结构及工作过程作进一步地描述: 附图1中的1是线圈，可根据供电电压值和动力要求选择不同规格的铜漆包线绕制而 成。为了减少涡损铁芯选用非金属铁氧体材料。附图1中的2是活。
14、塞，选用高温钕铁硼强 磁钢材料。附图1中的8是钢体，选用金属非导磁材料。附图1中的3是传感器，位于钢 体上下两端。当活塞2位于钢体下端时，下端传感器输出检测信号，送给输入驱动电路，由 输入驱动电路控制输出驱动电路向一个线圈流入同向直流，线圈两端产生与活塞同向磁极 性，两磁体产生互相吸力。而向另一个线圈则流入的是反向直流，线圈两端产生与活塞相反 向的磁极性，两磁体产生互相排斥力，以此通过活塞带动连杆和曲轴运动。反之，当活塞2 位于钢体上端时，由上端传感器输出检测信号，送给输入驱动电路，由输入驱动电路控制输 出驱动电路向一个线圈送入反向直流，线圈两端产生与活塞反向磁极性，两磁体产生互相 排斥力。而向另一个线圈则流入的是同向直流，线圈两端产生与活塞相同向的磁极性，两磁 体产生互相吸引力，作用恰好与上述过程相反，这样就完成了周而复始的运动。 0037 通过上述结构设计及工作过程，使本发明可达到前述发明目的。 说 明 书CN 102843014 A 1/2页 6 图1 说 明 书 附 图CN 102843014 A 2/2页 7 图2 说 明 书 附 图CN 102843014 A 。