CN109245351A - 一种电动车用轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动车用轮毂电机，包括定子、转子和连接轴，所述定子与连接轴周向定位，所述转子包括轮辋、导磁环和永磁体，所述永磁体均匀设于导磁环内侧，其特征在于：所述导磁环外侧设有若干外齿状凸台呈周向分布，所述外齿状凸台的齿形顶部与所述轮辋内圈固定连接，所述外齿状凸台齿形底部与所述轮辋内圈形成空腔，所述外齿状凸台的轴向两侧端面上设有固定螺纹孔。本发明的有益效果是：本发明的转子导磁环外侧的齿形结构，有效的减少导磁环钢材用料，减重降本，且齿形底部与轮辋内圈间的空腔，利于电机散热降温升，利于外表面防锈处理，抗腐蚀能力强，延长了电机使用寿命。

Description

一种电动车用轮毂电机

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，特别是涉及一种电动车用轮毂电机。

背景技术

电动车以其低碳环保、节能、安全可靠、性能稳定、价格低廉等特点，适用于各种复杂环境，广泛应用于日常生活交通出行方面。而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负载能力、平稳性、安全可靠性以及舒适感，当然电机的价格是市场竞争力的最直接表现，而电机的以上这些参数特性源于对电机结构和性能的优化设计，因而如何优化电机结构及制造工艺、降低电机成本和故障率、提升电机性能和使用寿命显得尤为重要。

当前两轮电动车所装载的电机大多为轮毂电机，轮毂电机的核心部件为定子和转子，转子套设在定子外圈，转子包括装胎的轮辋、导磁环以及导磁环内圈所粘贴的多个永磁体，而其定子由卷叠而成的定子铁芯和支架构成，支架中心焊接有轴套，定子铁芯齿上绕制有漆包线，电机定、转子通过中心轴和两侧端盖及轴承连接组装而成。

现有技术中，应用于电动车上的轮毂电机的轮毂大多是钢铁材质，轮辋采用薄钢板卷制焊接而成，导磁环大多采用的是一定厚度的钢板卷焊，导磁环的壁厚均匀，导磁环外圈与轮辋内圈配作固定连接，一般采用3段式单侧焊接。当前制造工艺由于导磁环板料卷制，壁厚均匀且较厚，钢铁用量多，成本高，导磁环外侧与轮辋内圈配合缝隙小，散热性能不好，并且防锈处理时防锈漆无法进入配合缝隙中，导致导磁环与轮辋配合处易氧化腐蚀，进而导致轮辋与导磁环脱落，威胁人身安全。如何优化电机结构，减少钢材耗量，降低制造成本，同时，保证轮辋结构强度的基础上，提高轮辋抗腐蚀能力和结构强度，提高整机安全性能，延长电机使用寿命，并降低温升，提高电机性能是本发明的创研动机。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种减重降本、抗腐蚀能力强、温升低、性能优越、高结构强度的电动车用轮毂电机。本发明提供的电动车用轮毂电机的导磁环外侧采用外齿形凸台周向分布的结构，保证导磁环磁路密度合理的前提下，减少导磁环局部壁厚，减重降本，节约原材料。该电机的导磁环齿形顶部与轮辋内圈采用轴向两侧双面焊接结构，提高了导磁环和轮辋的结合强度。该电机导磁环外侧齿形底部和轮辋内圈形成的空腔，有助于电机散热，降温升，同时防锈处理的时候，防锈层涂覆效果好，抗腐蚀能力强。

为实现上述目的，本发明提供的一种电动车用轮毂电机，其技术方案为：

一种电动车用轮毂电机，包括定子、转子和连接轴，所述定子与连接轴周向定位，所述转子包括轮辋、导磁环和永磁体，所述永磁体均匀设于导磁环内侧，其特征在于：所述导磁环外侧设有若干外齿状凸台呈周向分布，所述外齿状凸台的齿形顶部与所述轮辋内圈固定连接，所述外齿状凸台齿形底部与所述轮辋内圈形成空腔，所述外齿状凸台的轴向两侧端面上设有固定螺纹孔。此设计方案减重降本，节约原材料，且有助于电机散热降温升，同时防锈处理的时候，防锈层涂覆效果好，抗腐蚀能力强。

本发明提供一种电动车用轮毂电机的，其还具备如下附属技术方案：

其中，导磁环外齿状凸台的齿形顶部与轮辋内圈采用轴向两侧双面焊接固定或多段单侧焊接固定。此设计方案，采用多点均匀焊接，大大提高了电机的轮辋与导磁环的结合强度，保证电机整机的结构强度，双面多点焊接有助于平衡焊接工艺中的变形量，提高轮毂的动平衡特性。

其中，导磁环内径为190mm~280mm。此设计方案适用于各种大小外形轮廓尺寸要求的电机。

其中，导磁环外齿状凸台齿廓形状可为矩形或三角形或梯形或倒三角形或倒梯形或半圆形，且外齿状凸台的齿顶圆周面外径为200mm~295mm。此设计方案保证导磁环外侧与轮辋间有合理的焊接配作尺寸，保证了焊接定位的准确性，提高产品的一致性。

其中，导磁环外齿状轭部壁厚为2.0mm~7.0mm。此设计方案基于降低了电机磁漏，依据各种电机电磁方案特性，选择合理的导磁尺寸，综合轮毂强度和导磁环磁路饱和度两方面因素，有效的控制导磁环部分的磁密，提升电机性能。

其中，轮辋壁厚为1.5mm~4.0mm。此设计方案，保证了轮辋板料卷制时的卷制强度和可塑性，合理的壁厚，确保轮辋拉伸强度，保证电机轮毂的气密性和抗冲击性能，减重降本，节约钢材资源。

其中，导磁环轴向宽度为25mm~60mm。此设计方案，使电机具备更加宽裕的性能区域范围，满足各种使用需求，实用性范围广，适用性强。

其中，导磁环外齿状凸台周向设有8个或10个或12个，且周向均布。此设计方案，利于电机的动平衡设计，平衡电机运行中的各种力，并降低焊点少造成的应力集中，提高电机安全性。

其中，，外齿状凸台的周向齿宽为7mm~80mm。此设计保证电机轮辋和导磁环间的连接具备足够的结合强度、支撑强度和剪切强度。

其中，固定螺纹孔周向均布。此设计方案有助于电机的动平衡设计，保证端盖装配是各个固定螺钉受力均匀。

其中，定子外径为183mm~275.5mm。此设计方案，匹配相应的导磁环内径，适用各种极槽组合方案。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：

本发明提供的电动车用轮毂电机，与现有常规轮毂电机的均匀壁厚圆环导磁环相比，采用不均匀壁厚导磁环，导磁环外侧呈齿形外凸台结构，该结构去掉了齿形底部到轮辋内圈部分的材料，形成外露开口空腔。此结构既保证了轮辋和导磁环的结合强度，又实现电机的减重降本，节约钢材。与现有电机导磁环外侧圆周面整圈配作固定且单侧局部焊接固定相比，本发明提供的电机在齿顶部分与轮辋内圈双面固定连接，提高导磁环与轮辋间的结合强度，保证了足够的剪切强度，且双面焊接，有效的平衡了多点焊接是的两侧不平衡变形，使得焊接工艺成型的轮毂具有更好的动平衡变形特性。另外，本发明电机轮毂导磁环和轮辋内圈的空腔，增加了导磁环与空气的接触面积，便于电机散热降温升，且电机轮毂做防锈处理的时候，防锈难处理面积减少，抗腐蚀能力提高，电机使用寿命大大延长。

通过比较可以看出，本发明的电机的转子导磁环采用的外侧的齿形结构，有效的减少导磁环钢材用料，减重降本，且齿形底部与轮辋内圈间的空腔，利于电机散热降温升，利于外表面防锈处理，抗腐蚀能力强，延长了电机使用寿命。

附图说明

图1为本发明电动车用轮毂电机的转子的结构示意图。

图2为本发明电动车用轮毂电机的转子的结构剖视图。

图3为本发明电动车用轮毂电机的导磁环的结构示意图。

图4为本发明电动车用轮毂电机的结构示意图。

图中，1、转子；2、定子；3、连接轴；11、轮辋；12、导磁环；13、空腔；14、焊接固定处；15、永磁体；121、外齿状凸台；122、导磁环外齿状轭部；123、固定螺纹孔。

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详细说明，需要说明的是，所描述的实施例仅旨在便于本领域技术人员对本发明的理解，而对本发明的保护范围不起任何限定作用。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例提供的一种电动车用轮毂电机，包括定子2、转子1和连接轴3，定子2与连接轴3周向定位，转子1包括轮辋11、导磁环12和永磁体15，永磁体15均匀设于导磁环12内侧。定子2由硅钢片叠装而成，硅钢片中心设有支架，支架由两幅支架体对扣铆接固定，定子2钢片的内圆周面上设有圆周分布的凹槽防转结构，支架体上配作位置设有外凸起结构，两者形成类键槽配合结构，支架中心位置焊接有轴套，用于和连接轴3的固定。定子2槽数和永磁体15片数配作，可为48槽52片永磁体或54槽48片永磁体或54槽60片永磁体或63槽56片永磁体或63槽70片永磁体或36槽32片永磁体或36槽40片永磁体或45槽50片永磁体或45槽40片永磁体或51槽46片永磁体，本实施例选用的是48槽52片永磁体结构，此结构电机效率高，成本低，控制器匹配通用性强。永磁体15可为矩形方片、同心圆等厚瓦片、偏心圆不等厚瓦片等，本实施例选用的是矩形方片，永磁体15为径向充磁，以N-S-N循环间隔的方式粘贴于导磁环12内侧圆周面上。定子2钢片外圆周附近开设有霍尔固定槽，用于定位安装霍尔传感器。连接轴3上定子2轴套安装部位设有径向防转结构，可为滚花或普通平键连接。电机的轮辋11可为10寸或12寸或13寸或14寸或16寸，本实施例选用的是10寸。

特别的是，导磁环12外侧设有若干外齿状凸台121呈周向分布，此结构保证导磁环上有足够空间开设固定螺纹孔，且外齿的凹凸结构在确保导磁环磁密合理的前提下，大大减少了导磁环的钢材用量，减重降本。外齿状凸台121的齿形顶部与轮辋11内圈固定连接，此结构保证了导磁环与轮毂间有足够的支撑强度和抗冲击变形能力。外齿状凸台121齿形底部与轮辋11内圈形成空腔13，此结构使得导磁环外侧与空气直接接触面积增加，有助于电机散热降温升。外齿状凸台121的轴向两侧端面上设有固定螺纹孔123，通过紧固螺钉与端盖固定连接。

本发明的电动车用轮毂电机，优化了电机转子1导磁环12的结构，将均匀等壁厚的的圆环结构调整为带有外齿状凸台121的结构，此结构减少了导磁环12的钢材用量，减重降本，同时导磁环12外齿状齿形底部与轮辋11内圈形成的空腔13有助于电机散热降温升，且外齿状凸台121与轮辋11间的多点配作，提高了轮辋11和导磁环12的结合强度和支撑强度，使电机的抗冲击的性能得到显著提升。另外，空腔13结构利于防锈处理时防锈物质与导磁环12外表面充分结合，抗腐蚀能力加强，延长电机使用寿命。

如图1和图4所示，导磁环12外齿状凸台121的齿形顶部与轮辋11内圈采用轴向两侧双面焊接固定或多段单侧焊接固定，焊接固定处14位于外齿状凸台121齿形顶部与轮辋11内圈的结合处，本实施例中，采用双面焊接固定结构。

如图2,所示，导磁环12内径为190mm~280mm，优选，导磁环12内径为205mm~215mm，进一步优选，本实施例中，导磁环12内径为212mm~213mm。

导磁环12外齿状凸台121齿廓形状可为矩形或三角形或梯形或倒三角形或倒梯形或半圆形，且外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为200mm~295mm，优选，外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为220mm~230mm，进一步优选，本实施例中，导磁环12外齿状凸台121齿廓形状为矩形或梯形，外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为226mm~229mm。

导磁环外齿状轭部122壁厚为2.0mm~7.0mm，优选，导磁环外齿状轭部122壁厚为2.5mm~4.0mm，进一步优选，本实施例中，导磁环外齿状轭部122壁厚为3.0mm~3.5mm。

轮辋11壁厚为1.5mm~4.0mm，优选，轮辋11壁厚为1.5mm~2.0mm，进一步优选，本实施例中，轮辋11壁厚为1.5mm~1.8mm。此结构，适合轻量化的结构的电机，节约钢材，减重降本。

导磁环12轴向宽度为25mm~60mm。此设计方案，扩大了电机的适用范围。

导磁环12外齿形凸台121周向设有8个或10个或12个，且周向均布，优选，导磁环12外齿形凸台121周向设有8个或10个，进一步优选，导磁环12外齿形凸台121周向设有10个。该结构依据电机承重能力选择需求，保证紧固螺钉受力平衡，紧固力大，结合强度高，同时降低焊点过少带来的应力集中，提高安全性能。

外齿状凸台121的周向齿宽为7mm~80mm，优选，外齿状凸台121的周向齿宽为15mm~30mm，进一步优选，本实施例中，外齿状凸台121的周向齿宽为20mm~30mm。此结构依据电机承重需求，设计合理齿宽，便于轮毂焊接，提高生产效率。

固定螺纹孔123周向均布，定子2外径为183mm~275.5mm，优选，定子2外径为197mm~208mm，进一步优选，本实施例中，定子2外径为206.7mm~206.9mm。

实施例2：

本实施例中的技术方案与实施例1的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

如图2,所示，导磁环12内径为190mm~280mm，优选，导磁环12内径为205mm~215mm，进一步优选，本实施例中，导磁环12内径为208mm~210mm。

导磁环12外齿状凸台121齿廓形状可为矩形或三角形或梯形或倒三角形或倒梯形或半圆形，且外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为200mm~295mm，优选，外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为220mm~230mm，进一步优选，本实施例中，导磁环12外齿状凸台121齿廓形状为矩形或梯形，外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为225mm~229mm。

固定螺纹孔123周向均布，定子2外径为183mm~275.5mm，优选，定子2外径为197mm~208mm，进一步优选，本实施例中，定子2外径为203mm~205mm。

实施例3：

本实施例中的技术方案与实施例1的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。本实施例中，轮辋为12寸，定子的结构选择63槽配56片永磁体结构或63槽配70片永磁体结构或54槽配48片永磁体结构或54槽配60片永磁体结构。

如图2,所示，导磁环12内径为190mm~280mm，优选，导磁环12内径为258mm~262mm，进一步优选，本实施例中，导磁环12内径为259mm~261mm。

导磁环12外齿状凸台121齿廓形状可为矩形或三角形或梯形或倒三角形或倒梯形或半圆形，且外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为200mm~295mm，优选，外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为270mm~285mm，进一步优选，本实施例中，导磁环12外齿状凸台121齿廓形状为矩形或梯形，外齿状凸台121的齿顶圆周面外径为275mm~278mm。

导磁环12外齿形凸台121周向设有8个或10个或12个，且周向均布，优选，导磁环12外齿形凸台121周向设有10个或12个。

固定螺纹孔123周向均布，定子2外径为183mm~275.5mm，优选，定子2外径为252mm~256mm，进一步优选，本实施例中，定子2外径为253mm~255mm。

以上所述实施例仅为本发明的优选实施例，仅用以说明本发明的技术方案，并非是对本发明的专利范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容对本发明的技术方案进行修改或等同替换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

尽管本文较多地使用了转子1、定子2、连接轴3、轮辋11、导磁环12、空腔13、焊接固定处14、永磁体15、外齿状凸台121、导磁环外齿状轭部122、固定螺纹孔123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 (11)

1.一种电动车用轮毂电机，包括定子、转子和连接轴，所述定子与连接轴周向定位，所述转子包括轮辋、导磁环和永磁体，所述永磁体均匀设于导磁环内侧，其特征在于：所述导磁环外侧设有若干外齿状凸台呈周向分布，所述外齿状凸台的齿形顶部与所述轮辋内圈固定连接，所述外齿状凸台齿形底部与所述轮辋内圈形成空腔，所述外齿状凸台的轴向两侧端面上设有固定螺纹孔。

2.根据权利要求1所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述导磁环外齿状凸台的齿形顶部与所述轮辋内圈采用轴向两侧双面焊接固定或多段单侧焊接固定。

3.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述导磁环内径为190mm~280mm。

4.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述导磁环外齿状凸台齿廓形状可为矩形或三角形或梯形或倒三角形或倒梯形或半圆形，且所述外齿状凸台的齿顶圆周面外径为200mm~295mm。

5.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述导磁环外齿状轭部壁厚为2.0mm~7.0mm。

6.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述轮辋壁厚为1.5mm~4.0mm。

7.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述导磁环轴向宽度为25mm~60mm。

8.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述导磁环外齿状凸台周向设有8个或10个或12个，且周向均布。

9.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述外齿状凸台的周向齿宽为7mm~80mm。

10.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述固定螺纹孔周向均布。

11.根据权利要求1或2所述的电动车用轮毂电机，其特征在于：所述定子外径为183mm~275.5mm。