CN103036354B - 超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机 - Google Patents

Abstract

一种超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，它是在轮毂轴连接套圆周设制若干塔式电机轴，电机轴安装外转子无刷电机及伞型齿轮，在轮毂内圆周位置上，所有伞型齿轮与伞型齿圈啮合，伞型齿圈左侧设制4个轴向棘爪式离合器，轮毂内装有液态润滑油，轮毂端盖设有加油螺孔及观测窗，本发明大面薄的轮毂创造大小齿轮减速比值加大的条件，满足高速电机应具备的要求，实现真正意义上的高速高效无刷轮毂电机，电机驱动能做成双驱动或者是三驱动、四动驱动，为设制不同规格的轮毂电机提供更大的灵活性，同时还带来液态润滑油，齿轮磨损均衡，超薄轮毂，滑行好等优点。

Description

超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机

技术领域：

本发明涉及一种轻型电动自行车轮毂电机，概述地说是一种超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机。

背景技术：

目前轻型电动自行车普遍使用的迷你型无刷轮毂电机，其缺点是：1.电机效率不够高。众所周知，提高电机效率主要是提高电机转速，高效电机的基本特征是磁场极数少，细长型电枢的高速电机，现有的迷你型轮毂电机虽然经过齿轮减速，但是减速比还不够，电机磁极数仍然多，电枢依然是短粗的，还属于低速电机的形式。2.此类电机大都是行星齿轮减速，齿轮之间的受力是平衡的，但是各齿轮的磨损率不平衡，电机上小太阳齿轮磨擦力度大，齿牙磨擦频率高、磨损快。3.减速器部分因为结构限制不能使用液体机油润滑，所以齿轮润滑不良，还造成超越离合器阻力大。4.根椐此类电机结构特征它能做成体积小的迷你型轮毂电机，但是做不成超薄型，它的轴向尺寸只能大不能小，否则效率不高。

发明内容：

为了克服现有迷你轮毂电机的不足，本发明公开一种超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，该电机彻底改变现有轮毂电机的结构形式，以化整为零的方法，将现有转速较低的一个大电机驱动，改成多个小的高速电机驱动，将小齿轮带大齿轮的比值加大，实现真正意义上的高速高效无刷轮毂电机，同时还带来许多其他方面的突出优点。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是由塔式电机轴、轮毂轴、外转子无刷电机、伞型齿轮、两面齿圈、齿圈盘架、棘爪式离合器、左右轮毂端盖、辐条式轮毂圈、齿圈轴承、轮毂轴承、电机轴承、同步标记、加油观测窗组成。其结构特点是：所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机设有塔式电机轴，塔式电机轴是上端细下端粗的多台阶轴，塔式电机轴下端设有连接套，连接套圆周上下左右，根椐驱动需要，能设制连接多个所述塔式电机轴，双驱动电机轴连接成I型，连接套与上下两个塔式电机轴连接，三驱动电机轴连接成Y型，连接套圆周三等分点，连接三个塔式电机轴，四驱动电机轴连接成X型，连接套与上下左右四个塔式电机轴连接，连接套紧配安装在轮毂轴中部，所述的外转子无刷电机设有导磁转筒，转筒内圆设有若干个弧型强永磁体，导磁转筒上端内圆紧配安装轴承架，轴承架内装有下轴承，轴承架上端制有伞型齿轮，伞型齿轮上端制有轴承架，轴承架内装有上轴承，上下轴承内圆松配安装在上塔式电机轴上部，上塔式电机轴上端制有卡簧槽，卡簧槽内装有外卡簧，塔式电机轴中部外圆紧配安装电枢铁心，铁心设有若干线槽，线槽内绕制三相线圈，铁心下端外圆线槽内分别安装三个不同位置的霍尔元件，从电枢线圈上引出三根电机线和五根霍尔元件控制线，所述外转子无刷电机，分别安装在所述的双驱动电机轴、三驱动电机轴以及四驱动电机轴上，分别组成所述I型、Y型、X型三种不同驱动个数的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，三种不同的轮毂电机内，所有外转子无刷电机相同，除上端外转子无刷电机外，其余各外转子无刷电机均不安装霍尔元件，仅从各电枢分别引出三根电机线，在所有伞型齿轮左端设有两面齿圈，两面齿圈内圆紧配安装在齿圈盘架外圆，齿圈盘架中部设有轴承架及齿圈轴承，齿圈轴承内圆松配安装在轮毂轴左部，两面齿圈右端是伞型齿圈，与所有伞型齿轮啮合，两面齿圈左端是轴向锯齿圈，轴向锯齿圈左端设有4个棘爪式离合器，安装在左轮毂端盖内侧圆周4个等分点上，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轴承，左轴承内圆松配安装在轮毂轴左端，轮毂轴右端设有右轴承、右轴承架及及右轮毂端盖，左右轮毂端盖外圆设有辐条式轮毂圈，右轮毂端盖下端设有加油观测窗，轮毂内加有液态润滑油。

所述的轮毂轴是中部粗，两端细的台阶轴，左右端制有螺纹，右端轴心制有穿线孔，所有外转子无刷电机的所有电枢线和上外转子无刷电机的5根霍尔元件控制线合并从轮毂轴穿线孔穿出机外，所有外转子无刷电机线并联连接成3根电机线，并联时注意相位相同的线相连接，3根电机线和5根霍尔元件控制线与无刷电机控制器连接，控制器是接受上端电机相位信号，控制所有外转子无刷电机同步转动。

所述的同步标记是在所有伞型齿轮某一个齿牙端面设制三角符号，所有伞型齿轮与伞型齿圈啮合时，三角符号角尖对准在伞型齿圈中心线上，电机装配时确保所有外转子无刷电机的电枢相位及外转子磁极位置都保持一致，同步转动。

所述的棘爪式离合器设有轴向棘爪，轴向棘爪左端设有棘爪座，棘爪座左端安装在左轮毂端盖右端，轴向棘爪制有横柱，棘爪座制有横柱槽，棘爪座在安装时将棘爪横柱卡进横柱槽内，棘爪能左右掀动不会脱落，棘爪座左端设有钢丝弹簧支撑在轴向棘爪左端。

所述的加油观测窗是在右轮毂端盖下端制有加油螺孔，加油螺孔的位置与下外转子无刷电机电枢线圈下端同一平面，静态时所加液态润滑油也在这平面，加油螺孔内设有透明塑料螺帽。

本发明的工作原理是：所有外转子无刷电机同步转动时，带动所有伞型齿轮同步同向转动，同时带动伞型齿圈正向减速转动，棘爪式离合器的4个轴向棘爪依靠钢丝弹力，顶住轴向锯齿圈，带动轮毂正转，当所有电机停止时，4个轴向棘爪在轴向锯齿上打滑，阻力狠小，轮毂依靠惯性滑动正转，轮毂在静态时，右端盖下端透明塑料螺帽显示所加液态润滑油平面，需要加油时，拧开透明塑料螺帽从加油螺孔内加油。

本发明的有益效果是：本发明设计合理，结构简单，其优点是：1.电机效率高。本发明的伞型齿轮与伞型齿圈的齿数比值大，其减速比大于现有迷你轮毂电机，根椐功率要求选用多个磁极少细长的小功率高效率电机，不仅满足在很高转速下同步转动，而且给设计制造带来很大的灵活性，与现有电机相比电机数量虽然增加，但是总体功率相同，效率提高，重量减小，这是高速电机的特点。2.所有伞型齿轮与伞型齿圈啮合不仅受力平衡，而且各齿轮磨损率也平衡，普通电机是一个小太阳齿轮与三个大行星齿轮磨擦，本发明是所有伞型齿轮与一个伞型齿圈磨擦，因此本发明所有伞型齿轮的寿命是倍增的。3.本发明轮毂内中心部分是多个电枢，圆周部分是减速器齿轮和棘爪式离合器，轮毂转动时，液态润滑油在离心力的作用下甩向轮毂圆周，给减速器和棘爪式离合器充分润滑，大大减少齿轮磨损，轮毂停止时液态润滑油在轮毂底部，不到电枢线圈，因此不影响电机，也不会漏油，棘爪式离合器比超越离合器阻力小，滑行好，4.本发明轮毂能做成超薄型，超薄型轮毂的开档小，好处是能在各种自行车轮上安装，制成更加轻便的电动自行车，尤其是变速自行车，应用泛围广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1是超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机机剖面构造示意图

具体实施方式：

在图1所示的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机机剖面构造示意图中：所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机设有塔式电机轴1，塔式电机轴是上端细下端粗的多台阶轴，塔式电机轴下端设有连接套2，连接套圆周上下左右，根椐驱动需要，能设制连接多个所述塔式电机轴，双驱动电机轴连接成I型，连接套与上下两个塔式电机轴连接，三驱动电机轴连接成Y型，连接套圆周三等分点，连接三个塔式电机轴，四驱动电机轴连接成X型，连接套与上下左右四个塔式电机轴连接，连接套紧配安装在轮毂轴3中部，所述的外转子无刷电机11设有导磁转筒4，转筒内圆设有若干个弧型强永磁体5，导磁转筒上端内圆紧配安装轴承架，轴承架内装有下轴承6，轴承架上端制有伞型齿轮7，伞型齿轮上端制有轴承架，轴承架内装有上轴承8，上下轴承内圆松配安装在上塔式电机轴上部，上塔式电机轴上端制有卡簧槽，卡簧槽内装有外卡簧9，塔式电机轴中部外圆紧配安装电枢铁心10，铁心设有若干线槽，线槽内绕制三相线圈，铁心下端外圆线槽内分别安装三个不同位置的霍尔元件，从电枢线圈上引出三根电机线和五根霍尔元件控制线，所述外转子无刷电机，分别安装在所述的双驱动电机轴、三驱动电机轴以及四驱动电机轴上，分别组成所述I型、Y型、X型三种不同驱动个数的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，三种不同的轮毂电机内，所有外转子无刷电机相同，除上端外转子无刷电机外，其余各外转子无刷电机均不安装霍尔元件，仅从各电枢分别引出三根电机线，在所有伞型齿轮左端设有两面齿圈，两面齿圈内圆紧配安装在齿圈盘架12外圆，齿圈盘架中部设有轴承架及齿圈轴承13，齿圈轴承内圆松配安装在轮毂轴左部，两面齿圈右端是伞型齿圈14，与所有伞型齿轮啮合，两面齿圈左端是轴向锯齿圈15，轴向锯齿圈左端设有4个棘爪式离合器，安装在左轮毂端盖内侧圆周4个等分点上，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轴承16，左轴承内圆松配安装在轮毂轴左端，轮毂轴右端设有右轴承17、右轴承架及及右轮毂端盖18，左右轮毂端盖外圆设有辐条式轮毂圈19，右轮毂端盖下端设有加油观测窗，轮毂内加有液态润滑油。

所述的轮毂轴是中部粗，两端细的台阶轴，左右端制有螺纹，右端轴心制有穿线孔20，所有外转子无刷电机的所有电枢线和上外转子无刷电机的5根霍尔元件控制线合并后从轮毂轴穿线孔穿出机外，所有外转子无刷电机线并联连接成3根电机线，并联时注意相位相同的线相连接，3根电机线和5根霍尔元件控制线与无刷电机控制器连接，控制器是接受上端电机相位信号，控制所有外转子无刷电机同步转动。

所述的同步标记是在所有伞型齿轮某一个齿牙端面设制的三角符号，所有伞型齿轮与伞型齿圈啮合时，三角符号角尖对准在伞型齿圈中心线上，电机装配时确保所有外转子无刷电机的电枢相位及外转子磁极位置都保持一致，同步转动。

所述的棘爪式离合器设有轴向棘爪21，轴向棘爪左端设有棘爪座22，棘爪座左端安装在左轮毂端盖右端，轴向棘爪制有横柱，棘爪座制有横柱槽，棘爪座在安装时将棘爪横柱卡进横柱槽内，棘爪能左右掀动不会脱落，棘爪座左端设有钢丝弹簧支撑在轴向棘爪左端。

所述的加油观测窗是在右轮毂端盖下端制有加油螺孔，加油螺孔的位置与下外转子无刷电机电枢线圈下端同一平面，静态时所加液态润滑油也在这平面，加油螺孔内设有透明塑料螺帽23。

Claims (5)

1.一种超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，由塔式电机轴、轮毂轴、外转子无刷电机、伞型齿轮、两面齿圈、齿圈盘架、棘爪式离合器、左右轮毂端盖、辐条式轮毂圈、齿圈轴承、轮毂轴承、电机轴承、同步标记、加油观测窗组成，其特征是：所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机设有塔式电机轴(1)，塔式电机轴是上端细下端粗的多台阶轴，塔式电机轴下端设有连接套(2)，连接套圆周上下左右，根椐驱动需要，能设制连接多个所述塔式电机轴，双驱动电机轴连接成I型，连接套与上下两个塔式电机轴连接，三驱动电机轴连接成Y型，连接套圆周三等分点，连接三个塔式电机轴，四驱动电机轴连接成X型，连接套与上下左右四个塔式电机轴连接，连接套紧配安装在轮毂轴(3)中部，所述的外转子无刷电机(11)设有导磁转筒(4)，转筒内圆设有若干个弧型强永磁体(5)，导磁转筒上端内圆紧配安装轴承架，轴承架内装有下轴承(6)，轴承架上端制有伞型齿轮(7)，伞型齿轮上端制有轴承架，轴承架内装有上轴承(8)，上下轴承内圆松配安装在上塔式电机轴上部，上塔式电机轴上端制有卡簧槽，卡簧槽内装有外卡簧(9)，塔式电机轴中部外圆紧配安装电枢铁心(10)，铁心设有若干线槽，线槽内绕制三相线圈，铁心下端外圆线槽内分别安装三个不同位置的霍尔元件，从电枢线圈上引出三根电机线和五根霍尔元件控制线，所述外转子无刷电机，分别安装在所述的双驱动电机轴、三驱动电机轴以及四驱动电机轴上，分别组成所述I型、Y型、X型三种不同驱动个数的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，三种不同的轮毂电机内，所有外转子无刷电机相同，除上端外转子无刷电机外，其余各外转子无刷电机均不安装霍尔元件，仅从各电枢分别引出三根电机线，在所有伞型齿轮左端设有两面齿圈，两面齿圈内圆紧配安装在齿圈盘架(12)外圆，齿圈盘架中部设有轴承架及齿圈轴承(13)，齿圈轴承内圆松配安装在轮毂轴左部，两面齿圈右端是伞型齿圈(14)，与所有伞型齿轮啮合，两面齿圈左端是轴向锯齿圈(15)，轴向锯齿圈左端设有4个棘爪式离合器，安装在左轮毂端盖内侧圆周4个等分点上，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轴承(16)，左轴承内圆松配安装在轮毂轴左端，轮毂轴右端设有右轴承(17)、右轴承架及及右轮毂端盖(18)，左右轮毂端盖外圆设有辐条式轮毂圈(19)，右轮毂端盖下端设有加油观测窗，轮毂内加有液态润滑油。

2.根椐权利要求1所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，其特征是：所述的轮毂轴是中部粗，两端细的台阶轴，左右端制有螺纹，右端轴心制有穿线孔(20)，所有外转子无刷电机的所有电枢线和上外转子无刷电机的5根霍尔元件控制线合并后从轮毂轴穿线孔穿出机外，所有外转子无刷电机线并联连接成3根电机线，并联时注意相位相同的线相连接，3根电机线和5根霍尔元件控制线与无刷电机控制器连接，控制器是接受上端电机相位信号，控制所有外转子无刷电机同步转动。

3.根椐权利要求1所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，其特征是：所述的同步标记是在所有伞型齿轮某一个齿牙端面设制的三角符号，所有伞型齿轮与伞型齿圈啮合时，三角符号角尖对准在伞型齿圈中心线上，电机装配时确保所有外转子无刷电机的电枢相位及外转子磁极位置都保持一致，同步转动。

4.根椐权利要求1所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，其特征是：所述的棘爪式离合器设有轴向棘爪(21)，轴向棘爪左端设有棘爪座(22)，棘爪座左端安装在左轮毂端盖右端，轴向棘爪制有横柱，棘爪座制有横柱槽，棘爪座在安装时将棘爪横柱卡进横柱槽内，棘爪能左右掀动不会脱落，棘爪座左端设有钢丝弹簧支撑在轴向棘爪左端。

5.根椐权利要求1所述的超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机，其特征是：所述的加油观测窗是在右轮毂端盖下端制有加油螺孔，加油螺孔的位置与下外转子无刷电机电枢线圈下端同一平面，静态时所加液态润滑油也在这平面，加油螺孔内设有透明塑料螺帽(23)。