CN106877539A - 无铁芯无刷无齿大轮毂电机 - Google Patents
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Abstract
一种无铁芯无刷无齿大轮毂电机，由车轮转子、无铁芯定子和环形控制器组成，它是用无铁芯的齿槽型定子线圈代替铁芯定子线圈，因此不仅减轻总体重量、提高效率、结构简单、成本低，而且无铁芯的齿槽型定子线圈没有磁场阻力，电机空转时有滑行功能，电动车没电时能像自行车一样轻松骑行，还具有反充电的柔性刹车功能；所述齿槽型定子线圈与现有大轮毂电机的齿槽型铁芯线圈的绕制方式、方法相同，具有工艺成熟，容易制造的优点，所述36个单线圈切割磁力线的有效面积的比值大，不仅无铁芯损耗，而且线损也小，齿槽型定子线圈采取多股漆包线并联绕制工艺简单、灵活、可靠、骨架空间利用率高，所述环形控制器有效利用车轮转子内部的剩余空间，简化了整体配置结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种无刷无齿大轮毂电机，确切地说是一种无铁芯无刷无齿大轮毂电机。
背景技术
目前在全国范围内，道路上行驶的各种电动车所使用的电机大多数是一种无刷无齿大轮毂电机，它以结构简单、性能指标高、成本低、可靠性好的优势成为当今市场主流产品。但是它并非十全十美，其缺点在于：1..无刷无齿大轮毂电机的铁芯定子线圈很笨重，不适合轻型电动自行车，铁芯定子线圈的铁芯损耗直接影响电机效率。2.铁芯定子线圈的磁场阻力使电机空转时没有滑行功能，所以电动车没电时人力骑行就十分沉重，因此有人在这种电机上加装超越离合器，例如申请号为：“201120144725.x”名称是：“ 一种无磁阻电动轮”的专利，它虽然实现了具有滑行功能的无刷无齿大轮毂电机，但是它又失去了反充电的柔性刹车功能，而且结构复杂、成本高。
发明内容
为了克服现有无刷无齿大轮毂电机的不足，本发明推出一种无铁芯无刷无齿大轮毂电机，它用无铁芯的齿槽型定子线圈代替铁芯定子线圈，因此不仅减轻重量、提高效率、结构简单、成本低，而且无铁芯的齿槽型定子线圈没有磁场阻力，电机空转时有滑行功能，电动车没电时能像自行车一样轻松骑行，还具有反充电的柔性刹车功能。
所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机所采取的技术方案是由车轮转子、无铁芯定子和环形控制器组成，其结构特点是：所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机属于低速电机，电机转子的磁极从40极到60极的范围选用，本方案电机转子的磁极以40极为例说明，所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机设置一种车轮与轮毂紧密结合的轮毂与电机转子一体化的车轮转子，所述车轮转子设有铝合金轮毂圈，铝合金轮毂圈左、右端设有定位台阶，左定位台阶内圆安装左轮毂端盖，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轮毂轴承；右定位台阶内圆安装右轮毂端盖，右轮毂端盖中部设有右轴承架及右轮毂轴承，左、右轮毂端盖分别由8个螺丝钉紧固，所述左轮毂端盖与左定位台阶之间设置一个定位销钉，铝合金轮毂圈内圆左侧设有外导磁
圈，外导磁圈的外圆与铝合金轮毂圈内圆浇铸成一体，所述外导磁圈内圆设有40块方形永磁体，所述方形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块方形永磁体的磁极方向是径向的，40块方形永磁体的N极、S极相互交替排列在外导磁圈内圆，方形永磁体的长度等于外导磁圈的宽度，方形永磁体与外导磁圈内圆的左、右边对齐，用A、B胶将40块方形永磁体粘接在外导磁圈内圆制成外永磁圈；左轮毂端盖右端设置圈架，圈架内圆设置6个等分的加强筋，加强筋为三角形，所述左轮毂端盖、圈架和加强筋是铝合金轮一体化铸造成型，所述圈架外圆紧配合安装内导磁圈，所述内导磁圈外圆设有40块方形永磁体，所述方形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块方形永磁体的磁极方向是径向的，40块方形永磁体的N极、S极相互交替排列在内导磁圈外圆，方形永磁体的长度等于内导磁圈的宽度，方形永磁体与内导磁圈外圆的左、右边对齐，用A、B胶将40块方形永磁体粘接在内导磁圈外圆制成内永磁圈，所述内永磁圈与外永磁圈同心，内、外永磁圈的宽度相等，内、外永磁圈的左、右边对齐，内永磁圈的40块方形永磁体与外永磁圈的40块方形永磁体均对准，相对的内、外方形永磁体的极性互为相反，内、外永磁圈之间设有均匀气隙；所述铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎及外胎，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴；所述车轮转子内部设置无铁芯定子，所述无铁芯定子设置台阶轴，所述台阶轴中间粗、左、右端细，左、右端细轴安装在所述左、右轮毂轴承内圆，中间粗轴紧配合安装锥形套，锥形套与中间粗轴之间设置斜孔，所述台阶轴右端中心设置穿线孔，穿线孔与斜孔连通，所述锥形套右端设有圆盘架，圆盘架外圆左侧设置线圈槽，线圈槽内安装齿槽型定子线圈，线圈槽与齿槽型定子线圈之间的空隙用A、B胶粘接，所述齿槽型定子线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置36个等分的线圈芯架，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成36个等分的齿槽架，每个线圈芯架均位于每个齿槽架中间，每个等分的齿槽架相邻之间设置36个等分的槽口，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架用高强度塑料一体化注塑成所述的齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成36个等分的T型齿牙， 36个等分的槽口内形成36个等分的齿槽，36个齿槽内围绕线圈芯架绕制36个单线圈，每个单线圈均用多股漆包线绕制，36个单线圈与单线圈相邻之间漆包线绕制方向互为相反，36个单线圈平均分配成A、B、C三相线圈，每一相线圈由12个单线圈串联的由4个线圈组分布的4方对称的单相线圈，以A相线圈为例的连接方式是：齿槽型线圈骨架的垂直线直径上端的3个单线圈串联成上线圈组，垂直线直径下端的3个单线圈串联成下线圈组；水平线直径左端的3个单线圈串联成左线圈组；水平线直径右端的3个单线圈串联成右线圈组，所述上线圈组的尾端与右线圈组的首端连接，右线圈组的尾端与下线圈组的首端连接，下线圈组的尾端与左线圈组的首端连接；B相线圈和C相线圈均与A相线圈的连接方式相同，与A相线圈相邻的线圈组为B相线圈，与B相线圈相邻的线圈组为C相线圈，A、B、C三相线圈按照Y形电路连接成三相线圈，每相线圈的首端为三相线圈的输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈的中性线，所述圆盘架左侧设置2个下引线槽，下引线槽内分别放置所述中性线的端线和三相线圈的输出线；所述圆盘架左侧设置3个上引线槽，3个上引线槽分别设置3个霍尔位置传感器，3个霍尔位置传感器分别与齿槽型线圈骨架上端3个相位槽口对准，3个相位槽口相邻之间的电角度为120度，3个相位槽口之间相距一个线圈组， 所述3个霍尔位置传感器用A、B胶粘接方式安装在齿槽型线圈骨架上端，3个霍尔位置传感器接近所述内永磁圈右边，3个霍尔位置传感器的输出线分别从3个上引线槽引向下方；所述圆盘架左侧设置环形控制器，所述3个霍尔位置传感器的输出线连接环形控制器输入端，所述三相线圈的输出线连接环形控制器输出端，环形控制器的电源线和控制线合并一股电线经过所述斜孔和穿线孔引出电机外面。
所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机的有益效果在于：它是用无铁芯的齿槽型定子线圈代替铁芯定子线圈，因此不仅减轻总体重量、提高效率、结构简单、成本低，而且无铁芯的齿槽型定子线圈没有磁场阻力，电机空转时有滑行功能，电动车没电时能像自行车一样轻松骑行，还具有反充电的柔性刹车功能；所述齿槽型定子线圈的结构类似于传统电机的齿槽型铁芯线圈的结构，因此齿槽型定子线圈的绕制方式、方法与现有大轮毂电机的齿槽型铁芯线圈的绕制方式、方法相同，具有工艺成熟，容易制造的优点，所述齿槽型线圈骨架在外表、线圈在内部，外形精度高，线圈有保护外套不容易受伤，齿槽型定子线圈的安装机械强度高、可靠性好；所述36个单线圈切割磁力线的有效面积的比值大，不仅无铁芯损耗，而且线损也小，齿槽型定子线圈采取多股漆包线并联绕制工艺简单、灵活、可靠、骨架空间利用率高，36个单线圈跨槽连线时，多股漆包线变为扁线跨线节约骨架空间；所述环形控制器有效利用车轮转子内部的剩余空间，简化了整体配置结构，所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机尤其适用于轻型电动自行车。
附图说明
图1为无铁芯无刷无齿大轮毂电机正视剖面结构示意图。
图2为无铁芯无刷无齿大轮毂电机右视剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机属于低速电机，电机转子的磁极从40极到60极的范围选用，本方案电机转子的磁极以40极为例说明。
在图1、图2中，所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机设置一种车轮与轮毂紧密结合的轮毂与电机转子一体化的车轮转子，所述车轮转子设有铝合金轮毂圈1，铝合金轮毂圈左、右端设有定位台阶，左定位台阶内圆安装左轮毂端盖2，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轮毂轴承3；右定位台阶内圆安装右轮毂端盖4，右轮毂端盖中部设有右轴承架及右轮毂轴承5，左、右轮毂端盖分别由8个螺丝钉6紧固，所述左轮毂端盖与左定位台阶之间设置一个定位销钉7，铝合金轮毂圈内圆左侧设有外导磁圈8，外导磁圈的外圆与铝合金轮毂圈内圆浇铸成一体，所述外导磁圈内圆设有40块方形永磁体9，所述方形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块方形永磁体的磁极方向是径向的，40块方形永磁体的N极、S极相互交替排列在外导磁圈内圆，方形永磁体的长度等于外导磁圈的宽度，方形永磁体与外导磁圈内圆的左、右边对齐，用A、B胶将40块方形永磁体粘接在外导磁圈内圆制成外永磁圈10；左轮毂端盖右端设置圈架11，圈架内圆设置6个等分的加强筋12，加强筋为三角形，所述左轮毂端盖、圈架和加强筋是铝合金轮一体化铸造成型，所述圈架外圆紧配合安装内导磁圈13，所述内导磁圈外圆设有40块方形永磁体14，所述方形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块方形永磁体的磁极方向是径向的，40块方形永磁体的N极、S极相互交替排列在内导磁圈外圆，方形永磁体的长度等于内导磁圈的宽度，方形永磁体与内导磁圈外圆的左、右边对齐，用A、B胶将40块方形永磁体粘接在内导磁圈外圆制成内永磁圈15，所述内永磁圈与外永磁圈同心，内、外永磁圈的宽度相等，内、外永磁圈的左、右边对齐，内永磁圈的40块方形永磁体与外永磁圈的40块方形永磁体均对准，相对的内、外方形永磁体的极性互为相反，内、外永磁圈之间设有均匀气隙；所述铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎16及外胎17，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴18；所述车轮转子内部设置无铁芯定子，所述无铁芯定子设置台阶轴19，所述台阶轴中间粗、左、右端细，左、右端细轴安装在所述左、右轮毂轴承内圆，中间粗轴紧配合安装锥形套20，锥形套与中间粗轴之间设置斜孔21，所述台阶轴右端中心设置穿线孔22，穿线孔与斜孔连通，所述锥形套右端设有圆盘架23，圆盘架外圆左侧设置线圈槽，线圈槽内安装齿槽型定子线圈24，线圈槽与齿槽型定子线圈之间的空隙用A、B胶粘接，所述齿槽型定子线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架25和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置36个等分的线圈芯架26，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成36个等分的齿槽架27，每个线圈芯架均位于每个齿槽架中间，每个等分的齿槽架相邻之间设置36个等分的槽口28，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架用高强度塑料一体化注塑成所述的齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成36个等分的T型齿牙， 36个等分的槽口内形成36个等分的齿槽29，36个齿槽内围绕线圈芯架绕制36个单线圈，每个单线圈均用多股漆包线绕制，36个单线圈与单线圈相邻之间漆包线绕制方向互为相反，36个单线圈平均分配成A、B、C三相线圈，每一相线圈由12个单线圈串联的由4个线圈组分布的4方对称的单相线圈，以A相线圈为例的连接方式是：齿槽型线圈骨架的垂直线直径上端的3个单线圈串联成上线圈组30，垂直线直径下端的3个单线圈串联成下线圈组31；水平线直径左端的3个单线圈串联成左线圈组32；水平线直径右端的3个单线圈串联成右线圈组33，所述上线圈组的尾端与右线圈组的首端连接，右线圈组的尾端与下线圈组的首端连接，下线圈组的尾端与左线圈组的首端连接；B相线圈和C相线圈均与A相线圈的连接方式相同，与A相线圈相邻的线圈组为B相线圈，与B相线圈相邻的线圈组为C相线圈，A、B、C三相线圈按照Y形电路连接成三相线圈，每相线圈的首端为三相线圈的输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈的中性线，所述圆盘架左侧设置2个下引线槽34，下引线槽内分别放置所述中性线的端线和三相线圈的输出线；所述圆盘架左侧设置3个上引线槽35，3个上引线槽分别设置3个霍尔位置传感器36，3个霍尔位置传感器分别与齿槽型线圈骨架上端3个相位槽口对准，3个相位槽口相邻之间的电角度为120度，3个相位槽口之间相距一个线圈组， 所述3个霍尔位置传感器用A、B胶粘接方式安装在齿槽型线圈骨架上端，3个霍尔位置传感器接近所述内永磁圈右边，3个霍尔位置传感器的输出线分别从3个上引线槽引向下方；所述圆盘架左侧设置环形控制器37，所述3个霍尔位置传感器的输出线38连接环形控制器输入端，所述三相线圈的输出线39连接环形控制器输出端，环形控制器的电源线和控制线合并一股电线40经过所述斜孔和穿线孔引出电机外面。
Claims (2)
1.一种无铁芯无刷无齿大轮毂电机，由车轮转子、无铁芯定子和环形控制器组成，其特征在于：所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机属于低速电机，电机转子的磁极从40极到60极的范围选用，本方案电机转子的磁极以40极为例说明；所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机设置一种车轮与轮毂紧密结合的轮毂与电机转子一体化的车轮转子，所述车轮转子设有铝合金轮毂圈(1)，铝合金轮毂圈左、右端设有定位台阶，左定位台阶内圆安装左轮毂端盖(2)，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轮毂轴承(3)；右定位台阶内圆安装右轮毂端盖(4)，右轮毂端盖中部设有右轴承架及右轮毂轴承(5)，左、右轮毂端盖分别由8个螺丝钉(6)紧固，所述左轮毂端盖与左定位台阶之间设置一个定位销钉(7)，铝合金轮毂圈内圆左侧设有外导磁圈(8)，外导磁圈的外圆与铝合金轮毂圈内圆浇铸成一体，所述外导磁圈内圆设有40块方形永磁体(9)，所述方形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块方形永磁体的磁极方向是径向的，40块方形永磁体的N极、S极相互交替排列在外导磁圈内圆，方形永磁体的长度等于外导磁圈的宽度，方形永磁体与外导磁圈内圆的左、右边对齐，用A、B胶将40块方形永磁体粘接在外导磁圈内圆制成外永磁圈(10)；左轮毂端盖右端设置圈架(11)，圈架内圆设置6个等分的加强筋(12)，加强筋为三角形，所述左轮毂端盖、圈架和加强筋是铝合金轮一体化铸造成型，所述圈架外圆紧配合安装内导磁圈(13)，所述内导磁圈外圆设有40块方形永磁体(14)，所述方形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块方形永磁体的磁极方向是径向的，40块方形永磁体的N极、S极相互交替排列在内导磁圈外圆，方形永磁体的长度等于内导磁圈的宽度，方形永磁体与内导磁圈外圆的左、右边对齐，用A、B胶将40块方形永磁体粘接在内导磁圈外圆制成内永磁圈(15)，所述内永磁圈与外永磁圈同心，内、外永磁圈的宽度相等，内、外永磁圈的左、右边对齐，内永磁圈的40块方形永磁体与外永磁圈的40块方形永磁体均对准，相对的内、外方形永磁体的极性互为相反，内、外永磁圈之间设有均匀气隙；所述铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎(16)及外胎(17)，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴(18)；所述车轮转子内部设置无铁芯定子，所述无铁芯定子设置台阶轴(19)，所述台阶轴中间粗、左、右端细，左、右端细轴安装在所述左、右轮毂轴承内圆，中间粗轴紧配合安装锥形套(20)，锥形套与中间粗轴之间设置斜孔(21)，所述台阶轴右端中心设置穿线孔(22)，穿线孔与斜孔连通，所述锥形套右端设有圆盘架(23)，圆盘架外圆左侧设置线圈槽，线圈槽内安装齿槽型定子线圈(24)，线圈槽与齿槽型定子线圈之间的空隙用A、B胶粘接，所述齿槽型定子线圈设置齿槽型线圈骨架，所述齿槽型线圈骨架设置内筒架(25)和外筒架，内筒架、外筒架的高度一致，内筒架、外筒架之间设置36个等分的线圈芯架(26)，所述线圈芯架的长度小于内筒架、外筒架的高度、位于内筒架、外筒架高度的中部，所述外筒架分割成36个等分的齿槽架(27)，每个线圈芯架均位于每个齿槽架中间，每个等分的齿槽架相邻之间设置36个等分的槽口(28)，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架的厚度相等、小于1毫米，所述槽口的宽度小于2毫米，所述内筒架、线圈芯架和齿槽架用高强度塑料一体化注塑成所述的齿槽型线圈骨架，齿槽型线圈骨架圆周形成36个等分的T型齿牙， 36个等分的槽口内形成36个等分的齿槽(29)，36个齿槽内围绕线圈芯架绕制36个单线圈，每个单线圈均用多股漆包线绕制，36个单线圈与单线圈相邻之间漆包线绕制方向互为相反，36个单线圈平均分配成A、B、C三相线圈，每一相线圈由12个单线圈串联的由4个线圈组分布的4方对称的单相线圈，以A相线圈为例的连接方式是：齿槽型线圈骨架的垂直线直径上端的3个单线圈串联成上线圈组(30)，垂直线直径下端的3个单线圈串联成下线圈组(31)；水平线直径左端的3个单线圈串联成左线圈组(32)；水平线直径右端的3个单线圈串联成右线圈组(33)，所述上线圈组的尾端与右线圈组的首端连接，右线圈组的尾端与下线圈组的首端连接，下线圈组的尾端与左线圈组的首端连接；B相线圈和C相线圈均与A相线圈的连接方式相同，与A相线圈相邻的线圈组为B相线圈，与B相线圈相邻的线圈组为C相线圈，A、B、C三相线圈按照Y形电路连接成三相线圈，每相线圈的首端为三相线圈的输出线，每相线圈的尾端连接一起为三相线圈的中性线，所述圆盘架左侧设置2个下引线槽(34)，下引线槽内分别放置所述中性线的端线和三相线圈的输出线；所述圆盘架左侧设置3个上引线槽(35)，3个上引线槽分别设置3个霍尔位置传感器(36)，3个霍尔位置传感器分别与齿槽型线圈骨架上端3个相位槽口对准，3个相位槽口相邻之间的电角度为120度，3个相位槽口之间相距一个线圈组， 所述3个霍尔位置传感器用A、B胶粘接方式安装在齿槽型线圈骨架上端，3个霍尔位置传感器接近所述内永磁圈右边，3个霍尔位置传感器的输出线分别从3个上引线槽引向下方；所述圆盘架左侧设置环形控制器(37)，所述3个霍尔位置传感器的输出线(38)连接环形控制器输入端，所述三相线圈的输出线(39)连接环形控制器输出端，环形控制器的电源线和控制线合并一股电线(40)经过所述斜孔和穿线孔引出电机外面。
2.根据权利要求1所述的无铁芯无刷无齿大轮毂电机，其特征在于：所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机用无铁芯的齿槽型定子线圈代替铁芯定子线圈，因此不仅减轻总体重量、提高效率、结构简单、成本低，而且无铁芯的齿槽型定子线圈没有磁场阻力，电机空转时有滑行功能，电动车没电时能像自行车一样轻松骑行，还具有反充电的柔性刹车功能；所述齿槽型定子线圈的结构类似于传统电机的齿槽型铁芯线圈的结构，因此齿槽型定子线圈的绕制方式、方法与现有大轮毂电机的齿槽型铁芯线圈的绕制方式、方法相同，具有工艺成熟，容易制造的优点，所述齿槽型线圈骨架在外表、线圈在内部，外形精度高，线圈有保护外套不容易受伤，齿槽型定子线圈的安装机械强度高、可靠性好；所述36个单线圈切割磁力线的有效面积的比值大，不仅无铁芯损耗，而且线损也小，齿槽型定子线圈采取多股漆包线并联绕制工艺简单、灵活、可靠、骨架空间利用率高，36个单线圈跨槽连线时，多股漆包线变为扁线跨线节约骨架空间；所述环形控制器有效利用车轮转子内部的剩余空间，简化了整体配置结构，所述无铁芯无刷无齿大轮毂电机尤其适用于轻型电动自行车。
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Denomination of invention: No iron core, no brush, no teeth, large wheel hub motor Effective date of registration: 20230331 Granted publication date: 20181026 Pledgee: Industrial and Commercial Bank of China Limited Changzhou Economic Development Zone sub branch Pledgor: DAAO ELECTRIC (JIANGSU) CO.,LTD. Registration number: Y2023980036355 |