CN106230146A - 一种电动车轮毂电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动车轮毂电机的定子，包括铁芯和支架，铁芯固定在支架圆周上，铁芯与支架紧配合周向定位，铁芯上绕有线圈，支架采用两个不同的圆盘状支撑板通过自铆定位孔结构定位对扣装接而成，支撑板通过铆钉连接或局部对铆固定，每个支撑板中心呈圆孔翻卷边，两个支撑板中心圆孔翻卷边焊接于同一个轴套，两个支撑板与轴套的焊接位于轴套两端近端处。本定子支架采用了不规则凹凸多边形的加强筋结构，增加了支架的表面积，一方面能有效的分担支架受到的径向或轴向的不规则复杂冲击力，能更好的承受轮毂电机输出转矩变化，另一方面加大了定子的支架散热表面积，利于定子散热，降低了电机温升，提高了电机的承载能力、抗冲击能力，适用与各种恶劣环境。

Description

一种电动车轮毂电机的定子

技术领域

本发明属于电动车技术领域，涉及一种电动车轮毂电机的定子。

背景技术

电动车以其环保、节能、使用方便、使用成本低、适用于各种环境等优点广泛应用于日常生活交通出行方面，广受消费者青睐。电动车的核心部件是轮毂电机，轮毂电机的性能决定了电动车正常骑行时的安全性、可靠性、载重能力、爬坡特性以及续航里程，另外轮毂电机的日常免维修特性也是消费者比较看重的，因此提高电机性能的同时，还应注重降低电机的故障率和延长其使用寿命。

现有的轮毂电机包括转子、定子和定子连接轴等部件，例如，中国专利【申请号201120375525.5；授权公告号CN202260955U】中公开的一种轮毂电机，该轮毂电机包括电机轴和定子，定子外套设转子外壳，其前、后两端分别通过转子端盖和轴承可旋转固定在电机轴上，转子端盖的外侧与鼓刹组件相连，转子外壳与轮毂相连，轮毂电机的对应位置设有位置检测装置。

又例如，中国专利【申请号 200720111004.2；授权公告号CN201075742Y】中公开的一种电动车轮毂电机的定子片，具有定子片体和设置在定子片体上的绕线槽，所述的定子片具有48个绕线槽，定子片外径为190毫米~205毫米。

随着电动车的不断发展，电动车作为绿色交通工具越来越普及，由原来城市等平坦路况地区逐渐向农村、山区等多山、多坡等复杂路况的地区推广，特别是应用于农村一些农用载物交通方面，以前针对城市的一些常规电动车出现以下问题：1、电机动力不足、爬坡无力、无法重载；2、电机温升高，易发热烧坏线包，内部电子元件高温损坏、永磁体高温退磁；3、重载时结构强度不足；4、故障率高、电机使用寿命不长等。电动车的高故障率，低负重能力等问题，严重阻碍了电动车在农村、山区的使用和普及。

发明内容

本发明的目的针对现有电动车轮毂电机的上述问题，提出了一种电动车轮毂电机的定子。本发明解决的技术问题是：1、提高定子的制造精度，提高产品合格率电机的工作效率；2、提高定子支架的结构强度，加强电机的负重能力和电机抗冲击力的能力；3、优化电机散热结构，降低降低电机温升，延长电机使用寿命。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电动车轮毂电机的定子，所述定子包括铁芯和支架，所述铁芯上绕有线圈，所述支架采用两个不同的圆盘状第一支撑板和第二支撑板通过自铆定位孔结构定位对扣装接，所述两个支撑板为紧配合，通过铆钉连接或局部对铆固定，所述两个支撑板中心呈圆孔翻卷边，上述两个支撑板中心圆孔翻卷边焊接于同一个轴套，所述两个支撑板与轴套的焊接位于轴套两端近端处。

本电动车轮毂电机的定子通过连接轴固定到车架上，定子通过轴上的两侧端盖与转子构成旋转连接结构，定子不光受到电磁场力的作用，同时还要承受来自轮毂的冲击作用力，支撑起电机整机结构。在电动车的使用过程中，尤其是在凹凸不平等复杂路况的环境条件下，轮毂受颠簸变形冲攻击力，加上电机本身不断变化的转矩，同时集中作用于定子。本电动车轮毂电机的定子的支架由两个不同的圆盘状支撑板通过自铆定位孔结构定位对扣装接而成，通过通过铆钉连接或局部对铆固定，两个支撑板与轴套的焊接位于轴套两端近端处，使得支架固定强度更好，支撑更稳定，能长期承受电机各种复杂冲击力，保证电机适用与各种路况差的环境条件，电机的稳定性，安全性更好，故障率降低。

在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述两个支撑板外周缘呈圆盘状，所述两个支撑板侧面径向具有若干个凹凸不规则的加强筋，上述加强筋分别沿径向成辐射状分布，呈不规则凹凸变化延伸至支撑板中心翻卷边附近，两个所述支撑板由所述支撑板上的自铆定位孔结构定位对扣装接，且所述加强筋对扣形成不规则多边形的内空腔，上述多边形内空腔呈中间宽边缘窄的规律分布；所述两个支撑板上的铆钉的铆接孔位于支架平面抵靠位置处。上述支架中的自铆定位孔结构为第二支撑板上凸孔伸出第一支撑板的通孔配合定位后，凸孔被外力翻边后倒扣组装形成。该结构一方面能提高定子压装时的定位精度，提高电机整机的精度和效率，另一方面，其自铆结构增加了支架的紧固力，防止支架错位偏差。上述支架装接后，加强筋形成不规则多边形内空腔，其中间宽边缘窄的分布结构，更符合定子周向力学分布规律，且多边形内空腔支架，一方面提高了支架的支撑强度，另一方面增加了定子散热表面积，有利于定子更快散热，降低电机温升，减缓配件的老化速度，延长电机使用寿命。

在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述定子包括铁芯和支架，所述铁芯上绕有线圈，所述支架采用两个形状不同的圆盘状支撑板通过自铆定位孔结构定位对扣装接而成，所述两个支撑板为紧配合，通过铆钉连接或局部对铆固定，所述两个支撑板中心呈圆孔翻卷边，上述两个支撑板中心圆孔翻卷边焊接于同一个轴套，所述两个支撑板与轴套的焊接位于轴套两端近端处。这样的结构使得支架的支撑能力更强，保证了定子的尺寸精度和结构稳定性，增强了电机结构抗冲击力性能，电机整体承重能力更强，同时能有效的保证电机长期在各种复杂路况下，具备高效的大转矩输出，电机的安全可靠性得到保障，寿命更长。

上述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于，所述支架外周面上具有向两侧延伸的铁芯的固定座，所述铁芯定位于上述固定座的外圆面上，所述固定座外圆周面上设有防止铁芯径向旋转的防转筋，上述防转筋分别抵靠在铁芯内圆面的防转凹槽内，所述两个支撑板固定座上的防转筋)在各自支撑板上呈圆周均布，上述两个支撑板拼接后，固定座上的防转筋呈圆周相互错开均布。这样的结构，提高了定子铁芯与支架的定位精度，径向防转效果更好，成品定子尺寸更稳定，高精度的定子结构带来更优越的电机性能。

上述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于，所述铁芯内圆周面上设有若干防转凹槽，所述防转凹槽呈圆周均布。该种结构，加强了铁芯与支架的结合力度，放松防转，同时进一步精确了定子铁芯的压装基准，定子结构更稳定。

本电动车轮毂电机的定子通过加大定子外径，扩大有效气隙磁通，增大电磁力和磁力臂，来增大电机扭矩，同时设计合理的定子内径，减小铁芯的特性体积，提高电机的功率密度。

在上述的电动车轮毂的定子中，所述铁芯外径为205.1mm~208mm。

作为优选，在上述电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯外径为206.9mm。

在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的内径157mm~165mm。

作为优选，在上述电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的内径为161.5mm。

本电动车轮毂电机的定子通过优化磁密分布，设计合理磁路，降低定子齿、轭部的磁密，降低铁芯温升，另外加大了铁芯有效槽面积，增加绕组的相线导体截面积，提高电机的抗过载能力，降低铜损和铁损，提高电机工作效率。

在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的齿宽为5.5mm~7.5mm。

作为优选，在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的齿宽为6.7mm。

在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的轭部厚度为4.5mm~6.0mm。

作为优选，在上述电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的轭部厚度为5mm。

在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯可以为45槽、48槽、51槽或54槽。

作为优选，在上述的电动车轮毂电机的定子中，所述铁芯的槽数为48槽。48槽能够更有效的降低铁损，扩大槽面积，降低电机涡流损耗，同时能匹配多种极对数，适应多种绕线方式，电机运作更平稳，效率更好，温升也更低。

通过加大定子内外径，扩大槽面积，减少定子特性体积，减少铁损，增大功率密度，提高槽利用率，增大相线导体截面积，降低铜损，增大电机电流抗过载能力，加大电机内部空腔，增加散热性能，降低了电机温升，减缓元件老化，延长寿命。

与现有技术相比，本电动车轮毂电机的定子的优点在于：

1、本电动车轮毂电机的定子支架采用两个不同的支撑板通过自铆定位孔结构对扣装接，两个支撑板通过贴合平面部分的铆钉和支架局部自铆固定，并在支架中心形成圆孔翻卷边，通过圆孔翻卷边焊接与轴套两侧近端处，这样的结构，一方面定位孔提高了定子压装时的定位精度，防止支架对扣时的圆周错位，保证了定子质量，间接的提高了电机的质量稳定性和产品性能，另一方面，翻卷边焊接点焊接面更大，焊接强度更好，精确定位对铆的支架结构支撑强度更强，能长期承受来自电机的时时变化的扭矩和来自外界的冲击力，使电机适用与各种复杂路况和恶劣环境。

2、本电动车轮毂电机的定子的两个支撑板上的若干加强筋为凹凸不平的冲压结构分别沿径向成辐射状分布，对应的加强筋之间形成不规则的多边形内空腔，内空腔呈中间宽边缘窄的规律分布，呈不规则凹凸变化延伸至支撑板中心翻卷边附近，此结构具有更大的支架表面积，利于电机定子散热，降低了电机温升，减缓电机的高温老化速度，提升电机的安全可靠性，延长电机寿命，而且多边形内空腔能有效的分散支架受到的冲击力，减少应力集中造成的支架变形失效现象，提高了电机的承重能力。

3、本电动车轮毂电机的定子两个支撑板外圆周上的固定座，设置了相互错开均布的防转筋，此种结构提高了电机定子铁芯的定位精度，保证装配尺寸，同时防转效果更好，能相互抑制支架的单边变形，保证支架两个支撑板平衡的支撑力。

本电动车轮毂电机的定子通过加大定子外径，扩大有效气隙磁通，增大电磁力和磁力臂，来增大电机扭矩，同时设计合理的定子内径，减小铁芯的特性体积，提高电机的功率密度，降低定子铁损，提高工作效率。

4、本电动车轮毂电机的定子通过优化磁密分布，设计合理磁路，降低定子齿、轭部的磁密，降低铁芯温升，另外加大了铁芯有效槽面积，增加绕组的相线导体截面积，提高电机的抗过载能力，同时设计合理的齿形，提高了槽的利用率，降低铜损和铁损，提高电机工作效率。

附图说明

图1是本电动车轮毂电机的定子的结构示意图。

图2是本电动车轮毂电机的定子的剖视结构示意图。

图3是图2中A处的局部放大图。

图4是本电动车轮毂电机的定子中支架的结构示意图。

图中，1、铁芯；2、支架；3、轴套；4、绕线定位孔；5、自铆定位孔；6、铆钉；21、支撑板；22、支撑板；23、减重孔； 25、加强筋；26、圆孔翻卷边；27、内空腔；28、防转筋内凹面；29、防转筋；30、固定座；211、通孔；221、凸孔。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

本电动车轮毂电机的定子通过连接轴固定到车架上，定子通过轴上的两侧端盖与转子构成旋转连接结构，定子不光受到电磁场力的作用，同时还要承受来自轮毂的冲击作用力，支撑起电机整机结构。本电动车轮毂电机的定子包括铁芯1和支架2。

本实施例中，定子1外径为206.9mm，通过加大定子外径，扩大有效气隙磁通，增大电磁力和磁力臂，来增大电机扭矩，同时设计合理的定子内径，减小铁芯的特性体积，提高电机的功率密度，在轮毂电机应用于10寸轮毂的条件下，实现电机内空间的最大化，有效的提升电机的各方面输出特性，使电动车更适合于路况复杂、重负载、环境较差的乡村、山区等道路，电机负载能力强，安全可靠性高；定子铁芯1的内径为161.5mm，铁芯1为48槽，匹配26对极永磁体，该极槽配比能够更有效的降低铁损，扩大槽面积，降低电机涡流损耗，同时能适应多种绕线方式，电机运作更平稳，效率更好，温升也更低；优化定子铁芯1的齿槽结构，铁芯1的齿宽为6.7mm，铁芯1的轭部厚度为5mm，采用半梨形槽设计，设计合理的槽肩角，优化了磁路，降低齿部磁密，减少磁漏，提高电机磁能利用率，另外加大了铁芯1的有效槽面积，利于槽内放置更多漆包线，增加相线导体截面积，提高槽利用率，降低铜损和铁损，大大提升了电机的抗过载能力。

本电动车轮毂电机的定子支架采用凹凸不规则的多边形加强筋25结构，有效的分散了支架的应力集中，支撑结构更稳定，能更好的适应电机本身千变万化的输出扭矩变化以及来自电机外部的瞬间大冲击力。

在实际批量生产制造过程中，定子的外径可以为205.1mm~208mm；铁芯1内径可以为157mm~165mm；铁芯1的齿宽可以为5.5mm~7.5mm；铁芯5的轭部厚度可以为4.5mm~6.0mm；铁芯1还可以为45槽、51槽或54槽；铁芯叠装高度可以为35mm~60mm。

具体来说，如图1、图2和图3所示，定子的支架2采用两个不同的第一支撑板21和第二支撑板22通过自铆定位孔5结构对扣装接，第一支撑板21和第二支撑板22通过铆钉6和自铆定位孔5固定，每个支撑板中心呈圆孔翻卷边26，圆孔翻卷边26内面焊接有轴套3两侧近端处。

如图1、图2和图3所示，第一支撑板21和第二支撑板22外周缘呈圆盘状，侧面径向具有若干个凹凸不规则的加强筋25，上述加强筋25分别沿径向成辐射状分布，呈不规则凹凸变化延伸至支撑板中心翻卷边26附近，上述加强筋25对扣形成不规则多边形的内空腔27，上述多边形内空腔27呈中间宽边缘窄的规律分布，上述两个支撑板上的铆钉6位于支架平面抵靠位置处。上述第一支撑板21和第二支撑板22上具有若干个自动绕线定位孔4，自铆定位孔铆接后的内孔或可以用作绕线定位孔4，支撑板21和支撑板22通过自铆定位孔5定位铆接，自铆定位孔结构5为第二支撑板22上凸孔221伸出第一支撑板22的通孔211配合定位后，凸孔221被外力翻边后倒扣组装形成。该结构定位精度高，提高了支架2的整体支撑强度和抗变形能力，减少支架剪切位移而造成定子的不合格率，从而影响电机的整机质量。由于支架2采用了凹凸不规则的多边形加强筋25结构，减少应力集中点，分分散集中应力冲击，能够承受电机行驶过程中产生的各种不规则冲击力，提高了电机的稳定性和安全性，同时负重能力更强。且不规则凹凸多边形内腔结构，增加了支架的散热表面积，更利于定子散热，降低电机温升。

如图4所示，支架2外周面上具有向两侧延伸的铁芯(1)的固定座30，所述铁芯1定位于上述固定座30的外圆面上，所述固定座30外圆周面上设有防止铁芯1径向旋转的防转筋29，上述防转筋29分别抵靠在铁芯1内圆面的防转凹槽内，所述两个支撑板固定座30上的防转筋29在各自支撑板上呈圆周均布，上述两个支撑板拼接后，固定座上的防转筋29呈圆周相互错开均布，这样的结构，提高了定子铁芯与支架的定位精度，径向防转效果更好，成品定子尺寸更稳定，高精度的定子结构带来更优越的电机性能。支架2上设有减重孔23，减少材料使用量，减轻定子重量，降低能耗。

本电动车轮毂电机的定子中，铁芯1齿中线处设有自扣槽，所述自扣槽呈周向均布，或者所述铁芯1轭部设有呈周向均布的销钉孔，用于钢片卷叠是片层间定位。铁芯1内圆周面上设有若干防转凹槽，所述防转凹槽呈圆周均布，用于铁芯1的压装定位和径向防转配合。

实施例二：

本实施例中的技术方案与实施例1中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，定子1外径为206.8mm，定子铁芯1的槽数为54槽，铁芯1齿宽为5.3mm。

实施例三：

本实施例中的技术方案与实施例1中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，呈周向分布的若干自铆定位孔5铆合后用作绕线定位孔4，作为绕线时定位基准。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了铁芯1、支架2、轴套3、绕线定位孔4、自铆定位孔5、铆钉6、支撑板21、支撑板22、减重孔23、、加强筋25、圆孔翻卷边26、内空腔27、防转筋内凹面28、防转筋29、固定座30、通孔211、凸孔221等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (13)

1.一种电动车轮毂电机的定子，所述定子包括铁芯(1)和支架(2)，所述铁芯(1)上绕有线圈，其特征在于：所述支架(2)采用两个不同的圆盘状第一支撑板(21)和第二支撑板(22)通过自铆定位孔(5)结构定位对扣装接，所述第一支撑板(21) 和第二支撑板(22)为紧配合，通过铆钉连接或局部对铆固定，所述第一支撑板(21) 和第二支撑板(22)中心呈圆孔翻卷边(26)，上述两个支撑板中心圆孔翻卷边(26)焊接于同一个轴套(3)，所述两个支撑板与轴套(3)的焊接位于轴套(3)两端近端处。

2.根据权利要求1所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述第一支撑板(21)和第二支撑板(22)侧面径向具有若干个凹凸不规则的加强筋(31)，上述加强筋(25)分别沿径向成辐射状分布，呈不规则凹凸变化延伸至支撑板中心翻卷边附近，两个所述支撑板由所述支撑板上的自铆定位孔(5)结构定位对扣装接，且所述加强筋(25)对扣形成不规则多边形的内空腔(27)，上述多边形内空腔(27)呈中间宽边缘窄的规律分布。

3.根据权利要求1所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述的自铆定位孔（5）为第二支撑板（22）上凸孔（221）伸出第一支撑板（21）的通孔（211）配合定位后，凸孔（221）被外力翻边后倒扣组装形成。

4.根据权利要求2所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述的铆钉（6）位于支架两个支撑板平面抵靠位置处。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述若干加强筋(25)上具有自铆定位孔(5)结构，所述自铆定位孔(5)结构在所述支架(2)上呈圆周分布。

6.根据权利要求3所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述若干加强筋(25)上的自铆定位孔(5)结构，铆合后或可用作绕线定位孔(4)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述铁芯(1)内圆周面上设有若干防转凹槽，所述防转凹槽呈圆周均布。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述铁芯(1)齿中线处设有自扣槽，所述自扣槽呈周向均布；或者所述铁芯(1)轭部设有呈周向均布的销钉孔。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述支架(2)外周面上具有向两侧延伸的铁芯(1)的固定座(30)，所述铁芯(1)定位于上述固定座(30)的外圆面上，所述固定座(30)外圆周面上设有防止铁芯(1)径向旋转的防转筋(29)，上述防转筋(29)分别抵靠在铁芯(1)内圆面的防转凹槽内，所述两个支撑板固定座(30)上的防转筋(29)在各自支撑板上呈圆周均布，上述两个支撑板拼接后，固定座上的防转筋(29)呈圆周相互错开均布。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述铁芯(1)的外径为205.1mm~208mm。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述铁芯(1)的内径为157mm~165mm。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述铁芯(1)的齿宽为5.5mm~7.5mm；所述铁芯(1)的轭部厚度为4.5mm~6.0mm。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的电动车轮毂电机的定子，其特征在于：所述铁芯(1)为45槽、48槽、51槽或54槽。