CN102857051B - 能够改变轴向长度的外转子电机 - Google Patents

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Abstract

一种能够改变轴向长度的外转子电机,将外转子电机的定子和转子分成能够分别独立完成定子功能和转子功能的单元定子和单元转子,具体而言是将定子和转子按照轴向分成末端部、中心部和固定部后,通过不同的单元定子和转子组合装配成适用多种参数需求的外转子电机,而且外转子电机的轴向长度通过更换单元定子和单元转子能够自由变化,在不提高成本的情况下就能组装成具有多种输出参数的外转子电机,相比现有技术根据参数需求生产专用外转子电机的生产方法降低了生产成本。

Description

能够改变轴向长度的外转子电机
技术领域
本发明涉及适用于乘用车、运输机器、产业机器、家电产品等的电机,特别是涉及转子在被固定安装的定子外围旋转的外转子电机。
背景技术
近年,在电能驱动车辆中,或者有电能提供混合动力驱动车辆中大多适用外转子电机,由于将外转子电机用于车辆驱动正处于研发阶段,还没有形成统一的标准,现有技术为每款车型设计使用的外转子电机都是专用型,不能适用所有车辆使用。
由于所述专用型外转子电机是根据其具体用途设计,虽然达到参数设计合理和电机效率好的效果,但是需要根据电机不同用途设计开发多款机型的外转子电机,每款外转子电机的生产数量小,生产成本高,由于专用型外转子电机适用情况有限,对专用型外转子电机的需求量就小,使该外转子电机不能大量生产,不利于外转子电机的普及,而外转子电机不能普及又进一步使其生产成本提高,从而形成电机成本高与专用型外转子电机无法普及的恶性循环。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免现有技术的不足之处而提出一种能够改变轴向长度的外转子电机,将外转子电机的定子和转子分成能够分别独立完成定子功能和转子功能的单元定子和单元转子,具体而言是将定子和转子按照轴向分成末端部、中心部和固定部后,通过不同的单元定子和转子组合装配成适用多种参数需求的外转子电机,而且外转子电机的轴向长度通过更换单元定子和单元转子能够自由变化,在不提高成本的情况下就能组装成具有多种输出参数的外转子电机,相比现有技术降低了生产成本。
本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现:
设计、制造一种能够改变轴向长度的外转子电机,包括安装在固定物上的定子,以及用于输出转矩或者输入转矩、同轴地在定子外周旋转的转子。尤其是,所述定子包括至少两个各自能够单独完成定子功能的单元定子,各单元定子可拆卸地同轴连结;所述转子包括至少两个各自能够单独完成转子功能的单元转子,各单元转子可拆卸地同轴连结。从而通过拆卸或者安装单元定子和单元转子,改变定子和转子的轴向长度,令所述外转子电机的能够沿轴向自由伸缩。
作为一种输出转矩的方式,所述外转子电机还包括沿转子轴线设置的驱动轴,该驱动轴固定连接所述转子,随转子一起旋转。
具体地,所述驱动轴借助花键嵌入、锥形嵌入、压入和螺栓固定中的至少一种固定方式连接所述转子。
作为另一种输出转矩的方式,所述外转子电机还包括沿所述转子轴线连接在固定物上固定轴,所述转子借助轴承可转动地联结所述固定轴,从而由转子轴向端面或者外周输出或者输入转矩。
在一些仅需要改变所述外转子电机轴向长度,而不改变电机输入输出特性地情况下,所述外转子电机还包括填充部件,所述填充部件夹装在两组相邻单元定子和单元转子之间。
一种更为具体的方案,所述定子包括一个安装在固定物上的固定部单元定子,一个末端部单元定子,以及夹在该固定部单元定子与末端部单元定子之间的至少一个中心部单元定子。相应地,所述转子包括一个在固定部单元定子外周旋转的固定部单元转子,一个在末端部单元定子外周旋转的末端部单元转子,以及夹在所述固定部单元转子与末端部单元转子之间的至少一个中心部单元转子。
一般情况下,所述末端部单元转子用于直接输出转矩,或者借助沿转子轴线固定连接在转子上的驱动轴输出转矩。
所述固定物是指用于安装所述外转子电机的底座。而当所述外转子电机作为驱动车辆使用时,所述固定物是指用于安装所述外转子电机的车辆的车体。
在一些仅需要改变所述外转子电机轴向长度,而不改变电机输入输出特性地情况下,所述外转子电机还包括至少一个中心部填充部件,所述中心部填充部件夹装在两相邻中心部单元定子和中心部单元转子之间,和/或夹装在末端部单元定子和末端部单元转子与中心部单元定子和中心部单元转子之间,和/或夹装在中心部单元定子和中心部单元转子与固定部单元定子与固定部单元转子之间。
所述中心部填充部件还可以完全取代所述中心部单元转子,所述定子包括一个安装在固定物上的固定部单元定子,一个末端部单元定子。相应地,所述转子包括一个在固定部单元定子外周旋转的固定部单元转子,一个在末端部单元定子外周旋转的末端部单元转子。在固定部单元定子和固定部单元转子与末端部单元定子和末端部单元转子之间可拆卸地安装有中心部填充部件。
作为外转子电机的电器连接方案,所述固定部单元定子、中心部单元定子和末端部单元定子内分别设置有定子电源连接器;所述定子电源连接器包括至少一电源接触端子;相邻两单元定子设置有互相接触的接触面,所述电源接触端子从所在单元定子的接触面上露出,借助各电源接触端子令固定部单元定子、中心部单元定子和末端部单元定子内的定子电源连接器电连接。
所述定子电源连接器还包括定子线路分配装置,该定子线路分配装置令电源连接器所在单元定子的线圈与电源接触端子电连接。所述定子线路分配装置起到分路器或者支路器的作用,将一路输入的电流分成两个以上的支路输出,以同时为多个器件输送电能。
所述固定部单元定子的定子电源连接器的定子线路分配装置电连接电源部件,同时电连接中心部单元定子的定子电源连接器,并且还电连接该固定部单元定子的定子线圈,从而由所述电源部件同时向中心部单元定子的定子电源连接器和固定部单元定子的定子线圈提供电能。
所述中心部单元定子的定子电源连接器的定子线路分配装置电连接固定部单元定子的定子电源连接器,同时电连接末端部单元定子的定子电源连接器,并且还电连接该中心部单元定子的定子线圈,从而将固定部单元定子提供的电能输送给末端部单元定子的定子电源连接器和中心部单元定子的定子线圈。
所述电源部件包括单独设置在所述外转子电机外部的独立电源装置,以及作为发电机运行时所述外转子电机的转子。特别地,将所述外转子电机用于车辆驱动时,该外转子电机作为发电机运行是指外转子电机用于再生制动地情况。
参考上述单元定子之间的电器连接方案,所述各单元转子内分别设置有各自的转子电源连接器,借助电连接的转子电源连接器令各单元转子电连接;作为发电机运行时所述电连接的转子电源连接器就是电能输出部件,从而使该外转子电机的转子成为电源部件。
所述设置在相邻单元定子接触面上电源接触端子采用防反插的结构,即只有两单元定子摆放位置正确的情况下才能令相邻两单元定子各自的电源接触端子连接,而在其它不正确的摆放位置,该相邻两单元定子各自的电源接触端子无法连接。所述中心部单元定子包括设置在朝向固定部单元定子的接触面上的固定部侧电源接触端子,以及设置在朝向末端部单元定子的接触面上的末端部侧电源接触端子。一个中心部单元定子的所述固定部侧电源接触端子的形状只能连接其它中心部单元定子的末端部侧电源接触端子和固定部单元定子的电源接触端子,而不能连接任何其它中心部单元定子的固定部侧电源接触端子和末端部单元定子的电源接触端子。一个中心部单元定子的所述末端部侧电源接触端子的形状只能连接其它中心部单元定子的固定部侧电源接触端子和末端部单元定子的电源接触端子,而不能连接任何其它中心部单元定子的末端部侧电源接触端子和固定部单元定子的电源接触端子。
一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成截头圆锥面状,从而令相邻单元转子锥销嵌合。沿转子轴线方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,借助分别穿过贯通孔的螺栓,以及适配各螺栓的螺母将所有单元转子轴向紧固。所述贯通孔以转子轴线为轴轴对称设置。
对于具体外转子电机方案,所述固定部单元转子、中心部单元转子和末端部单元转子中,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成截头圆锥面状,从而令相邻单元转子锥销嵌合。除固定部单元转子外,各单元转子沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,在固定部单元转子的接触面上加工有具有内螺纹的凹洞,用分别穿过贯通孔的螺栓并各自旋入所述固定部单元转子的凹洞,将所有单元转子轴向紧固。所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
另一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面一个被加工成凹面,另一个被加工成凸面,从而令相邻单元转子凹窝嵌合;沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,借助分别穿过贯通孔的螺栓,以及适配各螺栓的螺母将所有单元转子轴向紧固。所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
对于具体外转子电机方案,所述固定部单元转子、中心部单元转子和末端部单元转子中,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面一个被加工成凹面,另一个被加工成凸面,从而令相邻单元转子凹窝嵌合。除固定部单元转子外,各单元转子沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,在固定部单元转子的接触面上加工有具有内螺纹的凹洞,用分别穿过贯通孔的螺栓并各自旋入所述固定部单元转子的凹洞,将所有单元转子轴向紧固。所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
再一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成具有螺纹的截头圆锥面状,借助螺纹紧固令相邻单元转子锥形螺钉连接。在各电源转子外周面沿径向旋入至少两个锁紧螺钉,或者压入至少两个铆钉,或者钉入至少两个销,从而防止相邻两单元转子转动。所述锁紧螺钉、铆钉和销都是以转子轴线对称轴轴对称设置。
又一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的柱面管状接触面或者截头圆锥面管状接触面,借助热处理工艺将互相接触的两接触面的一个接触面嵌入另一个接触面,从而将两单元转子连接。
还可以采用的一种单元转子之间机械结构连接方案,所述外转子电机还包括环柱状固定箍,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,借助热处理工艺将所述固定箍嵌套在相邻两单元转子的外周面接触部上,从而将两单元转子连接。
一种所述外转子电机输出转矩的具体方案,在任一所述单元转子外周上固定设置齿轮,或者固定设置用于驱动传送带的滑轮,从而由单元转子的外周输出驱动转矩。所述齿轮和滑轮借助一体成型工艺,或者螺钉锁紧工艺,或者嵌入锥形销工艺固定设置在单元转子外周上。
对于具体外转子电机方案,在中心部单元转子和/或末端部单元转子的外周上固定设置有用于安装车轮的轮毂。所述轮毂借助一体成型工艺,或者压入工艺,或者螺钉固定工艺固定设置在中心部单元转子和/或末端部单元转子的外周上。
另一种用于所述外转子电机具体方案的输出转矩方案,在中心部单元转子和/或末端部单元转子的外周上固定设置有法兰盘。所述法兰盘借助一体成型工艺,或者压入工艺,或者螺钉固定工艺固定设置在单元转子和/或末端部单元转子的外周上。借助压入工艺或者螺钉固定工艺,在所述法兰盘上安装有用于安装车轮的轮毂。
在所述用于安装定子的固定物上设置密封圈,该密封圈接触转子内面,从而密封转子与固定物之间的空隙,以防止灰尘或者水进入转子内侧。
在防水防尘的同时还需要确保电机内空气流通以利于散热,所述外转子电机还包括连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间的通气孔,以及导管。所述导管一端连接所述通气孔,另一端设置在外转子电机转子轴线的上部或者下部。
具体而言,所述外转子电机还包括安装在通气孔上的阀门。
另一种流通空气散热方案,所述外转子电机还包括连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间的通气孔,以及安装在转子外周上的离心阀门。所述离心阀门也连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间,该离心阀门受转子旋转产生的离心力而开启形成离心泵,将转子内侧空间空气抽出。
同理,所述外转子电机还包括导管。所述导管一端连接所述通气孔,另一端设置在外转子电机转子轴线上部或者下部。
进而所述外转子电机还包括安装在通气孔上的阀门。
对于外转子电机的具体方案,所述离心阀门设置在末端部单元转子、中心部单元转子和固定部单元转子中任意一个的外周上。
同现有技术相比较,本发明“能够改变轴向长度的外转子电机”的技术效果在于:
1. 将电机的定子和转子沿轴向分成能够独立用做定子和转子的单元转子和单元定子,可以根据需求选取适合的单元定子和单元转子的组合方式就可以制成适用的外转子电机,由于适用情况多,可以大量生产单元定子和单元转子,降低了生产成本;由于可以适用多种参数需求,利于所述外转子电机普及;
2. 如果需要五种输出功率的外转子电机,现有技术需要分别制造五种专用外转子电机;而本发明将外转子电机的定子和转子按照轴向分成末端部、中心部和固定部后,只需要制造一种固定部单元定子和单元转子,一种末端部单元定子和单元转子,以及五种中心部单元定子和单元转子就可以装配成五种外转子电机,由于五种电机的固定部单元定子和转子,以及末端部单元定子和转子都是相同的,所以可以大幅降低开发费用,并可以节省物流、仓库保管所需空间,从而大幅降低总体成本,实现本发明外转子电机量产和销售量的最佳组合;
3. 通过选用填充部件和中心部填充部件可以在某些情况下使外转子电机既满足多种输出参数要求,又令该外转子电机的轴向长度大致维持不变,从而所述外转子电机在同样安装结构条件下能够变化出多种输出参数,进一步提高外转子电机的适用工况。
附图说明
图1是本发明“能够改变轴向长度的外转子电机”第一实施例的正投影主视方向剖面示意图,并且由于外转子电机是以转子轴线1为对称轴轴对称结构,图中省略了转子轴线1下方的外转子电机部分;
图2是所述第一实施例适用于中心部单元定子4的电源连接器电气连接示意图;
图3是所述第一实施例适用于固定部单元定子3和末端部单元定子5的电源连接器电器连接示意图;
图4是本发明第二实施例的正投影主视方向剖面示意图,由于外转子电机是以转子轴线1为对称轴轴对称结构,图中省略了转子轴线1下方的外转子电机部分。
上述图中标号指代器件说明如下:
1. 转子轴线;2. 固定物;3. 固定部单元定子;4. 中心部单元定子;5. 末端部单元定子;6. 驱动轴;7. 花键;8. 末端部单元转子;9. 中心部单元转子;10. 固定部单元转子;11.垫圈;12. 螺栓;13. 中心部单元定子4的雄电源接触端子;14. 中心部单元定子4的雌电源接触端子;15. 中心部单元定子4的定子线圈;16. 固定部单元定子3的雄电源接触端子;17. 固定部单元定子3的雌电源接触端子;18. 固定部单元定子3的定子线圈;19. 中心部单元定子4的定子线路分配装置;20. 固定部单元定子3的定子线路分配装置;21. 锥销嵌合的末端部单元转子;22. 锥销嵌合的中心部单元转子;23. 锥销嵌合的固定部单元转子;24. 固定部单元转子与中心部单元转子之间的锥销嵌合部;25. 中心部单元转子与末端部单元转子之间的锥销嵌合部;26. 带有内螺纹的凹洞;27. 贯通孔;28. 用于埋入螺栓头部的凹穴。
具体实施方式
以下结合附图所示各实施例作进一步详述。
本发明提出一种能够改变轴向长度的外转子电机,如图1和图3所示,包括安装在固定物2上的定子,以及用于输出转矩或者输入转矩、同轴地在定子外周旋转的转子。所述定子包括至少两个各自能够单独完成定子功能的单元定子3、4、5,各单元定子3、4、5可拆卸地同轴连结。所述转子包括至少两个各自能够单独完成转子功能的单元转子8、9、10,各单元转子8、9、10可拆卸地同轴连结。从而通过拆卸或者安装单元定子3、4、5和单元转子8、9、10,改变定子和转子的轴向长度,令所述外转子电机的能够沿轴向自由伸缩。
在一些仅需要改变所述外转子电机轴向长度,而不改变电机输入输出特性地情况下,例如用于安装外转子电机的空间轴向长度大于该外转子电机的轴向长度时,或者在降低外转子电机输出情况下需要维持该外转子电机的安装长度时,所述外转子电机还包括填充部件,所述填充部件夹装在两组相邻单元定子和单元转子之间。
本发明提出一种较佳的实现方案,将外转子电机的已经被固定的定子和旋转的转子按轴向方向分成各自独立的三段后连结使用。位于中心的单元定子和单元转子通过用不同长度的部件替换来改变电机的输出特性,或者改变外转子电机的再生制动力,或者改变作为发电机运行时所述外转子电机的发电容量。
本发明第一实施例就是能够完成上述较佳的实现方案,如图1所示,所述定子包括一个安装在固定物2上的固定部单元定子3,一个末端部单元定子5,以及夹在该固定部单元定子3与末端部单元定子5之间的至少一个中心部单元定子4。相应地,所述转子包括一个在固定部单元定子3外周旋转的固定部单元转子10,一个在末端部单元定子5外周旋转的末端部单元转子8,以及夹在所述固定部单元转子10与末端部单元转子8之间的至少一个中心部单元转子9。只需要用不同的零件替换中心部单元定子4和中心部单元转子9,就可以装配成适合不同参数需求的外转子电机,比生产全新的专用外转子电机降低了成本,实现了低成本生产适合多种输出参数的外转子电机。
所述外转子电机还包括沿转子轴线1设置的驱动轴6,该驱动轴6固定连接所述转子,随转子一起旋转。具体地,所述驱动轴6借助花键嵌入、锥形嵌入、压入和螺栓固定中的至少一种固定方式连接所述转子。本发明第一实施例,如图1所示,所述驱动轴6借助花键嵌入和螺栓固定组合方式与末端部单元转子8连接。所述花键嵌入是指在驱动轴6端部加工有花键7,所述末端部单元转子8沿轴向加工有内壁加工有花键的固定孔,借助所述驱动轴端部的花键与固定孔孔壁花键之间的摩擦力将所述驱动轴6嵌入在固定孔内,使驱动轴6与末端部转子8固定连接。同时,所述螺栓固定是指用螺栓12借助垫圈11将所述驱动轴6与末端部单元转子8固定连接在一起。另外,所述锥形嵌入是指将驱动轴端部加工成锥形,所述转子沿轴向加工有锥形固定孔,借助驱动轴端部外壁与锥形固定孔孔壁之间的摩擦力将所述驱动轴嵌入锥形固定孔内,使驱动轴与转子固定连接。所述压入固定方式是指直接将驱动轴以紧配合方式压入转子固定孔,使驱动轴与转子固定连接。
本发明第一实施例,固定部单元定子3安装在固定物2上。所述固定物2是指用于安装所述外转子电机的底座。而当所述外转子电机作为驱动车辆使用时,所述固定物2是指用于安装所述外转子电机的车辆的车体。所述固定物2还可以是用于安装所述外转子电机的机器和家电产品。所述中心部单元定子4连接固定部单元定子,并且该中心部单元定子4连接末端部单元定子5。
作为另一种输出转矩的方式,所述外转子电机还包括沿所述转子轴线1连接在固定物2上固定轴,所述转子借助轴承可转动地联结所述固定轴,从而由转子轴向端面或者外周输出或者输入转矩。参考本发明第一实施例,可以将固定轴转动连接所述末端部单元转子8。由于转子可以在固定好的固定轴上旋转,因此该种外转子电机可以用于电能驱动车辆的轮毂电机。
一般情况下,所述末端部单元转子8用于直接输出转矩,或者借助沿转子轴线1固定连接在转子上的驱动轴6输出转矩。
在一些仅需要改变所述外转子电机轴向长度,而不改变电机输入输出特性地情况下,所述外转子电机还包括至少一个中心部填充部件,所述中心部填充部件夹装在两相邻中心部单元定子4和中心部单元转子9之间,和/或夹装在末端部单元定子5和末端部单元转子8与中心部单元定子4和中心部单元转子9之间,和/或夹装在中心部单元定子4和中心部单元转子9与固定部单元定子3与固定部单元转子10之间,也就是中心部填充部件可以填充在任何两组单元定子和单元转子之间。
所述中心部填充部件还可以完全取代所述中心部单元转子9,所述定子包括一个安装在固定物2上的固定部单元定子3,一个末端部单元定子5。相应地,所述转子包括一个在固定部单元定子3外周旋转的固定部单元转子10,一个在末端部单元定子5外周旋转的末端部单元转子8。在固定部单元定子3和固定部单元转子10与末端部单元定子5和末端部单元转子8之间可拆卸地安装有中心部填充部件,本方案是用中心部填充部件替换中心部单元转子9的特殊情况。
作为外转子电机的电器连接方案,所述固定部单元定子3、中心部单元定子4和末端部单元定子5内分别设置有定子电源连接器。所述定子电源连接器包括至少一电源接触端子。相邻两单元定子设置有互相接触的接触面,所述电源接触端子从所在单元定子的接触面上露出,借助各电源接触端子令固定部单元定子3、中心部单元定子4和末端部单元定子5内的定子电源连接器电连接。
如图2和图3所示,所述定子电源连接器还包括定子线路分配装置19、20,该定子线路分配装置19、20令电源连接器所在单元定子的线圈与电源接触端子电连接。所述定子线路分配装置起到分路器或者支路器的作用,将一路输入的电流分成两个以上的支路输出,以同时为多个器件输送电能。
又如图2和图3所示,所述定子线路分配装置19适用中心部单元定子4,所述定子线路分配装置适用末端部单元定子3和末端部单元定子5。所述单元定子的电源接触端子构成雌雄结构。定子线路分配装置19令中心部单元定子4的定子线圈15两端分别电连接雄电源接触端子13和雌电源接触端子14。用于固定部单元定子3时,定子线路分配装置20令固定部单元定子3的定子线圈18两端分别电连接雄电源接触端子16和雌电源接触端子17。用于末端部单元定子5时,由于只需要电连接中心部单元定子4,定子线路分配装置令末端部单元定子的定子线圈电连接雌电源接触端子。当用电源连接器电连接时,使固定部单元定子3的定子线圈18、中心部单元定子4的定子线圈15和末端部单元定子5的定子线圈并行电连接。为防止误组装,所述雌雄电源接触端子应当使用不同形状设计。图2和图3用凸头和凹坑示意画出雌雄电源接触端子应当形状不同,实际应用中,所述电源接触端子应当是在相邻单元定子接触面表面露出,而不应当凸出所述接触面。
所述固定部单元定子3的定子电源连接器的定子线路分配装置20电连接电源部件,同时电连接中心部单元定子4的定子电源连接器,并且还电连接该固定部单元定子3的定子线圈18,从而由所述电源部件同时向中心部单元定子4的定子电源连接器和固定部单元定子4的定子线圈18提供电能。
所述中心部单元定子4的定子电源连接器的定子线路分配装置19电连接固定部单元定子3的定子电源连接器,同时电连接末端部单元定子5的定子电源连接器,并且还电连接该中心部单元定子4的定子线圈15,从而将固定部单元定子3提供的电能输送给末端部单元定子5的定子电源连接器和中心部单元定子4的定子线圈15。
所述电源部件包括单独设置在所述外转子电机外部的独立电源装置,以及作为发电机运行时所述外转子电机的转子。特别地,将所述外转子电机用于车辆驱动时,该外转子电机作为发电机运行是指外转子电机用于再生制动地情况。
参考上述单元定子之间的电器连接方案,所述各单元转子内分别设置有各自的转子电源连接器,借助电连接的转子电源连接器令各单元转子电连接;作为发电机运行时所述电连接的转子电源连接器就是电能输出部件,从而使该外转子电机的转子成为电源部件。
所述设置在相邻单元定子接触面上电源接触端子采用防反插的结构,即只有两单元定子摆放位置正确的情况下才能令相邻两单元定子各自的电源接触端子连接,而在其它不正确的摆放位置,该相邻两单元定子各自的电源接触端子无法连接。所述中心部单元定子4包括设置在朝向固定部单元定子3的接触面上的固定部侧电源接触端子14,以及设置在朝向末端部单元定子5的接触面上的末端部侧电源接触端子13。一个中心部单元定子4的所述固定部侧电源接触端子14的形状只能连接其它中心部单元定子4的末端部侧电源接触端子13和固定部单元定子3的电源接触端子,而不能连接任何其它中心部单元定子4的固定部侧电源接触端子14和末端部单元定子5的电源接触端子。一个中心部单元定子4的所述末端部侧电源接触端子13的形状只能连接其它中心部单元定子4的固定部侧电源接触端子14和末端部单元定子5的电源接触端子,而不能连接任何其它中心部单元定子4的末端部侧电源接触端子13和固定部单元定子3的电源接触端子。
一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成截头圆锥面状,从而令相邻单元转子锥销嵌合。沿转子轴线1方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,借助分别穿过贯通孔的螺栓,以及适配各螺栓的螺母将所有单元转子轴向紧固。所述贯通孔以转子轴线为轴轴对称设置。
本发明第二实施例,如图4所示,对于具体外转子电机方案,所述固定部单元转子23、中心部单元转子22和末端部单元转子21中,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成截头圆锥面状,从而令相邻单元转子锥销嵌合;除固定部单元转子23外,各单元转子21、22沿转子轴向1方向加工有至少两个贯穿单元转子21、22及该单元转子接触面的贯通孔27,在固定部单元转子23的接触面上加工有具有内螺纹的凹洞26,用分别穿过贯通孔27的螺栓并各自旋入所述固定部单元转子23的凹洞27,将所有单元转子轴向紧固;所述贯通孔以转子轴线1为对称轴轴对称设置。
另一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面一个被加工成凹面,另一个被加工成凸面,从而令相邻单元转子凹窝嵌合;沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,借助分别穿过贯通孔的螺栓,以及适配各螺栓的螺母将所有单元转子轴向紧固;所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
对于具体外转子电机方案,所述固定部单元转子、中心部单元转子和末端部单元转子中,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面一个被加工成凹面,另一个被加工成凸面,从而令相邻单元转子凹窝嵌合;除固定部单元转子外,各单元转子沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,在固定部单元转子的接触面上加工有具有内螺纹的凹洞,用分别穿过贯通孔的螺栓并各自旋入所述固定部单元转子的凹洞,将所有单元转子轴向紧固;所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
再一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成具有螺纹的截头圆锥面状,借助螺纹紧固令相邻单元转子锥形螺钉连接;在各电源转子外周面沿径向旋入至少两个锁紧螺钉,或者压入至少两个铆钉,或者钉入至少两个销,从而防止相邻两单元转子转动;所述锁紧螺钉、铆钉和销都是以转子轴线1为对称轴轴对称设置。
又一种单元转子之间机械结构连接方案,相邻两单元转子之间有它们互相接触的柱面管状接触面或者截头圆锥面管状接触面,借助热处理工艺将互相接触的两接触面的一个接触面嵌入另一个接触面,从而将两单元转子连接。
还可以采用的一种单元转子之间机械结构连接方案,所述外转子电机还包括环柱状固定箍,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,借助热处理工艺将所述固定箍嵌套在相邻两单元转子的外周面接触部上24、25,从而将两单元转子连接。
一种所述外转子电机输出转矩的具体方案,在任一所述单元转子外周上固定设置齿轮,或者固定设置用于驱动传送带的滑轮,从而由单元转子的外周输出驱动转矩;所述齿轮和滑轮借助一体成型工艺,或者螺钉锁紧工艺,或者嵌入锥形销工艺固定设置在单元转子外周上。
对于具体外转子电机方案,在中心部单元转子9和/或末端部单元转子8的外周上固定设置有用于安装车轮的轮毂;所述轮毂借助一体成型工艺,或者压入工艺,或者螺钉固定工艺固定设置在中心部单元转子9和/或末端部单元转子8的外周上。
另一种用于所述外转子电机具体方案的输出转矩方案,在中心部单元转子9和/或末端部单元转子8的外周上固定设置有法兰盘。所述法兰盘借助一体成型工艺,或者压入工艺,或者螺钉固定工艺固定设置在单元转子和/或末端部单元转子的外周上。借助压入工艺或者螺钉固定工艺,在所述法兰盘上安装有用于安装车轮的轮毂。
在所述用于安装定子的固定物2上设置密封圈,该密封圈接触转子内面,从而密封转子与固定物之间的空隙,以防止灰尘或者水进入转子内侧。
在防水防尘的同时还需要确保电机内空气流通以利于散热,所述外转子电机还包括连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间的通气孔,以及导管。所述导管一端连接所述通气孔,另一端设置在外转子电机转子轴线1的上部或者下部。
具体而言,所述外转子电机还包括安装在通气孔上的阀门。
另一种流通空气散热方案,所述外转子电机还包括连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间的通气孔,以及安装在转子外周上的离心阀门;所述离心阀门也连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间,该离心阀门受转子旋转产生的离心力而开启形成离心泵,将转子内侧空间空气抽出。
同理,所述外转子电机还包括导管。所述导管一端连接所述通气孔,另一端设置在外转子电机转子轴线1上部或者下部。
进而所述外转子电机还包括安装在通气孔上的阀门。
对于外转子电机的具体方案,所述离心阀门设置在末端部单元转子8、中心部单元转子9和固定部单元转子10中任意一个的外周上。
即使遇到多种用途需求,多种输入输出特性需求,本发明也不需要分别生产多种专用外转子电机,只需要准备若干数量的单元定子和单元转子通过不同的组合装配方式装配成符合需求的外转子电机,因而本发明能够大幅提高生产效率,减少整机电机库存。本发明单元定子种的电源连接器令定子线圈并行电连接,组装连接方便,电源接触端子的防反插结构防止误组装。

Claims (30)

1.一种能够改变轴向长度的外转子电机,包括安装在固定物(2)上的定子,以及用于输出转矩或者输入转矩、同轴地在定子外周旋转的转子;其特征在于:
所述定子包括至少两个各自能够单独完成定子功能的单元定子(3、4、5),各单元定子(3、4、5)可拆卸地同轴连结;
所述转子包括至少两个各自能够单独完成转子功能的单元转子(8、9、10),各单元转子(8、9、10)可拆卸地同轴连结;
从而通过拆卸或者安装单元定子(3、4、5)和单元转子(8、9、10),改变定子和转子的轴向长度,令所述外转子电机的能够沿轴向自由伸缩;
所述定子包括一个安装在固定物(2)上的固定部单元定子(3),一个末端部单元定子(5),以及夹在该固定部单元定子(3)与末端部单元定子(5)之间的至少一个中心部单元定子(4);
相应地,所述转子包括一个在固定部单元定子(3)外周旋转的固定部单元转子(10),一个在末端部单元定子(5)外周旋转的末端部单元转子(8),以及夹在所述固定部单元转子(10)与末端部单元转子(8)之间的至少一个中心部单元转子(9);
所述固定部单元定子(3)、中心部单元定子(4)和末端部单元定子(5)内分别设置有定子电源连接器;所述定子电源连接器包括至少一电源接触端子;相邻两单元定子设置有互相接触的接触面,所述电源接触端子从所在单元定子的接触面上露出,借助各电源接触端子令固定部单元定子(3)、中心部单元定子(4)和末端部单元定子(5)内的定子电源连接器电连接;
所述中心部单元定子(4)包括设置在朝向固定部单元定子(3)的接触面上的固定部侧电源接触端子(14),以及设置在朝向末端部单元定子(5)的接触面上的末端部侧电源接触端子(13);
一个中心部单元定子(4)的所述固定部侧电源接触端子(14)的形状只能连接其它中心部单元定子(4)的末端部侧电源接触端子(13)和固定部单元定子(3)的电源接触端子,而不能连接任何其它中心部单元定子(4)的固定部侧电源接触端子(14)和末端部单元定子(5)的电源接触端子;
一个中心部单元定子(4)的所述末端部侧电源接触端子(13)的形状只能连接其它中心部单元定子(4)的固定部侧电源接触端子(14)和末端部单元定子(5)的电源接触端子,而不能连接任何其它中心部单元定子(4)的末端部侧电源接触端子(13)和固定部单元定子(3)的电源接触端子。
2.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括沿转子轴线(1)设置的驱动轴(6),该驱动轴(6)固定连接所述转子,随转子一起旋转。
3.根据权利要求2所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述驱动轴(6)借助花键嵌入、锥形嵌入、压入和螺栓固定中的至少一种固定方式连接所述转子。
4.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括沿转子轴线(1)连接在固定物(2)上固定轴,所述转子借助轴承可转动地联结所述固定轴,从而由转子轴向端面或者外周输出或者输入转矩。
5.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括填充部件,所述填充部件夹装在两组相邻单元定子和单元转子之间。
6.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述末端部单元转子(8)用于直接输出转矩,或者借助沿转子轴线(1)固定连接在转子上的驱动轴(6)输出转矩。
7.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述固定物(2)是指用于安装所述外转子电机的底座,或者车辆的车体。
8.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括至少一个中心部填充部件,所述中心部填充部件夹装在两相邻中心部单元定子(4)和中心部单元转子(9)之间,
和/或夹装在末端部单元定子(5)和末端部单元转子(8)与中心部单元定子(4)和中心部单元转子(9)之间,
和/或夹装在中心部单元定子(4)和中心部单元转子(9)与固定部单元定子(3)与固定部单元转子(10)之间。
9.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述定子电源连接器还包括定子线路分配装置(19、20),该定子线路分配装置(19、20)令电源连接器所在单元定子的线圈与电源接触端子电连接。
10.根据权利要求9所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述固定部单元定子(3)的定子电源连接器的定子线路分配装置(20)电连接电源部件,同时电连接中心部单元定子(4)的定子电源连接器,并且还电连接该固定部单元定子(3)的定子线圈(18),从而由所述电源部件同时向中心部单元定子(4)的定子电源连接器和固定部单元定子(4)的定子线圈(18)提供电能。
11.根据权利要求9所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述中心部单元定子(4)的定子电源连接器的定子线路分配装置(19)电连接固定部单元定子(3)的定子电源连接器,同时电连接末端部单元定子(5)的定子电源连接器,并且还电连接该中心部单元定子(4)的定子线圈(15),从而将固定部单元定子(3)提供的电能输送给末端部单元定子(5)的定子电源连接器和中心部单元定子(4)的定子线圈(15)。
12.根据权利要求10所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述电源部件包括单独设置在所述外转子电机外部的独立电源装置,以及作为发电机运行时所述外转子电机的转子。
13.根据权利要求12所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述各单元转子内分别设置有各自的转子电源连接器,借助电连接的转子电源连接器令各单元转子电连接;
作为发电机运行时所述电连接的转子电源连接器就是电能输出部件,从而使该外转子电机的转子成为电源部件。
14.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成截头圆锥面状,从而令相邻单元转子锥销嵌合;
沿转子轴线(1)方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,借助分别穿过贯通孔的螺栓,以及适配各螺栓的螺母将所有单元转子轴向紧固;
所述贯通孔以转子轴线为轴轴对称设置。
15.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述固定部单元转子(23)、中心部单元转子(22)和末端部单元转子(21)中,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成截头圆锥面状,从而令相邻单元转子锥销嵌合;
除固定部单元转子(23)外,各单元转子(21、22)沿转子轴向(1)方向加工有至少两个贯穿单元转子(21、22)及该单元转子接触面的贯通孔(27),在固定部单元转子(23)的接触面上加工有具有内螺纹的凹洞(26),用分别穿过贯通孔(27)的螺栓并各自旋入所述固定部单元转子(23)的凹洞(27),将所有单元转子轴向紧固;
所述贯通孔以转子轴线(1)为对称轴轴对称设置。
16.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面一个被加工成凹面,另一个被加工成凸面,从而令相邻单元转子凹窝嵌合;
沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,借助分别穿过贯通孔的螺栓,以及适配各螺栓的螺母将所有单元转子轴向紧固;
所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
17.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述固定部单元转子、中心部单元转子和末端部单元转子中,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面一个被加工成凹面,另一个被加工成凸面,从而令相邻单元转子凹窝嵌合;
除固定部单元转子外,各单元转子沿转子轴向方向加工有至少两个贯穿单元转子及该单元转子接触面的贯通孔,在固定部单元转子的接触面上加工有具有内螺纹的凹洞,用分别穿过贯通孔的螺栓并各自旋入所述固定部单元转子的凹洞,将所有单元转子轴向紧固;
所述贯通孔以转子轴线为对称轴轴对称设置。
18.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,互相接触的两接触面加工成具有螺纹的截头圆锥面状,借助螺纹紧固令相邻单元转子锥形螺钉连接;
在各电源转子外周面沿径向旋入至少两个锁紧螺钉,或者压入至少两个铆钉,或者钉入至少两个销,从而防止相邻两单元转子转动;
所述锁紧螺钉、铆钉和销都是以转子轴线(1)为对称轴轴对称设置。
19.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
相邻两单元转子之间有它们互相接触的柱面管状接触面或者截头圆锥面管状接触面,借助热处理工艺将互相接触的两接触面的一个接触面嵌入另一个接触面,从而将两单元转子连接。
20.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括环柱状固定箍,相邻两单元转子之间有它们互相接触的接触面,借助热处理工艺将所述固定箍嵌套在相邻两单元转子的外周面接触部上(24、25),从而将两单元转子连接。
21.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
在任一所述单元转子外周上固定设置齿轮,或者固定设置用于驱动传送带的滑轮,从而由单元转子的外周输出驱动转矩;
所述齿轮和滑轮借助一体成型工艺,或者螺钉锁紧工艺,或者嵌入锥形销工艺固定设置在单元转子外周上。
22.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
在中心部单元转子(9)和/或末端部单元转子(8)的外周上固定设置有用于安装车轮的轮毂;
所述轮毂借助一体成型工艺,或者压入工艺,或者螺钉固定工艺固定设置在中心部单元转子(9)和/或末端部单元转子(8)的外周上。
23.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
在中心部单元转子(9)和/或末端部单元转子(8)的外周上固定设置有法兰盘;
所述法兰盘借助一体成型工艺,或者压入工艺,或者螺钉固定工艺固定设置在单元转子和/或末端部单元转子的外周上;
借助压入工艺或者螺钉固定工艺,在所述法兰盘上安装有用于安装车轮的轮毂。
24.根据权利要求1所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
在用于安装定子的所述固定物(2)上设置密封圈,该密封圈接触转子内面,从而密封转子与固定物之间的空隙,以防止灰尘或者水进入转子内侧。
25.根据权利要求24所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间的通气孔,以及导管;所述导管一端连接所述通气孔,另一端设置在外转子电机转子轴线(1)的上部或者下部。
26.根据权利要求25所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括安装在通气孔上的阀门。
27.根据权利要求24所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间的通气孔,以及安装在转子外周上的离心阀门;
所述离心阀门也连通所述外转子电机外部空间与转子内侧空间,该离心阀门受转子旋转产生的离心力而开启形成离心泵,将转子内侧空间空气抽出。
28.根据权利要求27所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括导管;所述导管一端连接所述通气孔,另一端设置在外转子电机转子轴线(1)上部或者下部。
29.根据权利要求28所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
还包括安装在通气孔上的阀门。
30.根据权利要求27所述的能够改变轴向长度的外转子电机,其特征在于:
所述离心阀门设置在末端部单元转子(8)、中心部单元转子(9)和固定部单元转子(10)中任意一个的外周上。
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