CN113972765A

CN113972765A - 一种外转子组件及轮毂电机

Info

Publication number: CN113972765A
Application number: CN202111259872.6A
Authority: CN
Inventors: 沈哲; 蒋彩峰; 杨万里; 肖冰; 周晓文
Original assignee: Jiangsu Aima Vehicle Industry Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Aima Vehicle Industry Technology Co Ltd
Priority date: 2021-10-28
Filing date: 2021-10-28
Publication date: 2022-01-25

Abstract

本申请公开了一种外转子组件及轮毂电机，涉及电动机技术领域。该外转子组件包括转子钢圈，所述转子钢圈的内圈圆周阵列设置有多个定位齿，相邻所述定位齿之间设置有磁钢，所述定位齿的高度小于或等于所述磁钢的厚度，且所述定位齿的高度大于或等于所述磁钢厚度的2/3。能够提升轮毂电机的性能，并降低生产成本。

Description

一种外转子组件及轮毂电机

技术领域

本申请涉及电动机技术领域，具体而言，涉及一种外转子组件及轮毂电机。

背景技术

电动机通常包括内转子电动机和外转子电动机，内转子电动机是定子在外，转子旋转产生动力。外转子电动机是与之相反的结构，定子在电动机的中间，转子在外。外转子电动机具有效率高、噪声低、重量轻、结构紧凑、安装维修方便等特点，在电动车领域得到了广泛的应用。

在两轮电动车行业，为了提升连接的稳定性和紧凑性，通常在轮内装载轮毂电机(外转子电动机)，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，从而将电动车辆的机械部分大大简化，并且有利于提升两轮电动车的整体性能。

现有技术中，轮毂电机磁钢多为表贴式紧密排布(一块挨着一块)，少量为内置V形排布，表贴式磁紧密排布通量大，永磁转矩略大，但无磁阻转矩，总转矩中等(总转矩＝永磁转矩+磁阻转矩)；内置V形有磁阻转矩，但隔磁桥处漏磁过大导致到定子的磁通量略低，磁钢用量大但永磁转矩略低，总转矩偏低。上述的设置形式使得轮毂电机制造成本较高且性能不足。

发明内容

本申请的目的在于提供一种外转子组件及轮毂电机，能够提升轮毂电机的性能，并降低生产成本。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种外转子组件，包括转子钢圈，所述转子钢圈的内圈圆周阵列设置有多个定位齿，相邻所述定位齿之间设置有磁钢，所述定位齿的高度小于或等于所述磁钢的厚度，且所述定位齿的高度大于或等于所述磁钢厚度的2/3。

可选地，所述转子钢圈与所述定位齿的连接处设置有磁钢挡肩，所述磁钢限位在相对的两个磁钢挡肩之间，所述定位齿的宽度小于或等于相邻所述磁钢间隔宽度，且所述定位齿的宽度大于或等于相邻所述磁钢间隔宽度的1/2。

可选地，所述定位齿宽度方向上的第一侧边和第二侧边平行设置，且相邻定位齿之间相对的第一侧边或相对的第二侧边平行设置，或，所述定位齿宽度方向上的第一侧边和第二侧边具有预设夹角，且所述第一侧边和所述第二侧边分别连接于所述磁钢挡肩和所述定位齿的齿顶之间。

可选地，所述定位齿的齿顶角处设置有圆弧形切角，和/或所述定位齿的齿顶处设置有第一凹槽。

可选地，所述磁钢为矩形或圆弧形结构。

可选地，所述磁钢背离所述转子钢圈的表面设置有至少一个第二凹槽。

可选地，所述磁钢的个数在20至48之间。

本申请实施例的另一方面，提供一种轮毂电机，包括如上所述任意一项所述的外转子组件，以及设置在所述外传子组件内圈的定子组件，所述定子组件包括定子骨架，以及所述定子骨架外圈设置的多个定子铁芯。

可选地，所述定子铁芯包括与所述定子骨架连接的支撑部，以及设置在所述支撑部上的定子齿部，所述定子齿部的齿顶角处设置有圆弧形切角或直线形切角。

可选地，当采用圆弧形切角时，所述圆弧形切角的圆角半径小于或等于所述定子齿部的肩高；当采用直线形切角时，所述直线形切角的切除宽度小于或等于所述定子齿部齿顶宽的1/4，切除高度小于或等于所述定子齿部的肩高。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的外转子组件及轮毂电机，通过转子钢圈，以及在转子钢圈的内圈圆周阵列设置多个定位齿，在实际的应用中，转子钢圈的外圈可直接与轮胎连接，内圈直接与磁钢连接，无需在设置转子铁芯，有利于提升空间利用率，并提升功率，以及增大输出的转矩。在磁钢与转子钢圈之间连接时，磁钢位于相邻定位齿之间，使得磁钢与定位齿交错设置，有利于减少磁钢的使用量。另外，通过将定位齿的高度小于或等于磁钢的厚度，且定位齿的高度大于或等于磁钢厚度的2/3。在实际装配过程中，可以大大减少交轴磁阻，增加磁阻转矩，还能在永磁转矩不变的情况下，能够使总转矩增大，并大大增加高速弱磁能力。同时，交轴也有漏磁能力，能够提升抗退磁能力，进而提升轮毂电机的性能，而且简化了设置的形式，有利于降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的外转子组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的转子钢圈的结构示意图之一；

图3为本申请实施例提供的转子钢圈的结构示意图之二；

图4为本申请实施例提供的磁钢的结构示意图之一；

图5为本申请实施例提供的磁钢的结构示意图之二；

图6为本申请实施例提供的轮毂电机的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的定子组件的结构示意图之一；

图8为本申请实施例提供的定子组件的结构示意图之二；

图9为本申请实施例提供的定子组件的结构示意图之三。

图标：100-外转子组件；110-转子钢圈；120-定位齿；122-第一侧边；124-第二侧边；126-第一凹槽；130-磁钢；132-第二凹槽；140-磁钢挡肩；200-轮毂电机；210-定子组件；212-定子骨架；214-定子铁芯；2142-支撑部；2144-定子齿部。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，轮毂电机磁钢多为表贴式紧密排布(一块挨着一块)，少量为内置V形排布，表贴式磁紧密排布通量大，永磁转矩略大，但无磁阻转矩，总转矩中等(总转矩＝永磁转矩+磁阻转矩)；内置V形有磁阻转矩，但隔磁桥处漏磁过大导致到定子的磁通量略低，磁钢用量大但永磁转矩略低，总转矩偏低。上述的设置形式使得轮毂电机制造成本较高且性能不足。针对上述问题，本本申请实施例提供以下技术方案，能够提升轮毂电机的性能，并降低生产成本。

请参照图1，本实施例提供一种外转子组件100，包括转子钢圈110，转子钢圈110的内圈圆周阵列设置有多个定位齿120，相邻定位齿120之间设置有磁钢130，定位齿120的高度H1小于或等于磁钢130的厚度H0，且定位齿120的高度H1大于或等于磁钢130厚度H0的2/3。

具体的，转子钢圈110的外圈用于设置轮胎，在转子钢圈110转动时，使得轮胎同步转动，从而驱动车体移动。转子钢圈110的内圈圆周阵列设置有多个定位齿120，其中，定位齿120可采用拉刀工艺拉制而成。传统的设置形式需要额外设置一个转子铁芯，采用硅钢片冲制、拼接而成，成本较高，转矩较小，且定子槽面积受限，无法满足大转矩和大功率输出。本申请实施例所采用的设置形式，与常规的设置形式相比，能够简化设置形式，提升空间利用率，并且能够提升功率和输出的转矩。

另外，通过在相邻定位齿120之间设置磁钢130，使得磁钢130与定位齿120之间交错排布，有利于降低磁钢130的用量。同时，定位齿120的高度H1小于或等于磁钢130的厚度H0，且定位齿120的高度H1大于或等于磁钢130厚度H0的2/3。在实际装配过程中，磁钢130与定位齿120之间可以平齐，也可以略微高出定位齿120部分距离，采用上述方式，可以大大减少交轴磁阻，增加磁阻转矩，还能在永磁转矩不变的情况下，能够使总转矩增大，并大大增加高速弱磁能力。同时，交轴也有漏磁能力，能够提升抗退磁能力，进而提升轮毂电机的性能。

本申请实施例提供的外转子组件100，通过转子钢圈110，以及在转子钢圈110的内圈圆周阵列设置多个定位齿120，在实际的应用中，转子钢圈110的外圈可直接与轮胎连接，内圈直接与磁钢130连接，无需在设置转子铁芯，有利于提升空间利用率，并提升功率，以及增大输出的转矩。在磁钢130与转子钢圈110之间连接时，磁钢130位于相邻定位齿120之间，使得磁钢130与定位齿120交错设置，有利于减少磁钢130的使用量。另外，通过将定位齿120的高度H1小于或等于磁钢130的厚度H0，且定位齿120的高度H1大于或等于磁钢130厚度H0的2/3。在实际装配过程中，可以大大减少交轴磁阻，增加磁阻转矩，还能在永磁转矩不变的情况下，能够使总转矩增大，并大大增加高速弱磁能力。同时，交轴也有漏磁能力，能够提升抗退磁能力，进而提升轮毂电机的性能，而且简化了设置的形式，有利于降低生产成本。

如图1和图2所示，转子钢圈110与定位齿120的连接处设置有磁钢挡肩140，磁钢130限位在相对的两个磁钢挡肩140之间，定位齿120的宽度B1小于或等于相邻磁钢130间隔宽度B0，且定位齿120的宽度B1大于或等于相邻磁钢130间隔宽度B0的1/2。

具体的，通过在转子钢圈110与定位齿120的连接处设置有磁钢挡肩140，在磁钢130一侧面贴合在转子钢圈110上时，会对磁钢130起到定位的作用。另外，定位齿120的宽度B1小于或等于相邻磁钢130间隔宽度B0，且定位齿120的宽度B1大于或等于相邻磁钢130间隔宽度B0的1/2，有利于使得磁钢130之间产生的磁感线分布更加均匀，使得轮毂电机运行时更加平稳。而且在减少磁钢130用量的同时保证所需磁力的强度，保证所需的使用性能。

需要说明的是，磁钢挡肩140即为在转子钢圈110上设置的凸块，凸块的尖角处可进行倒圆角处理，具有一定的导向作用，便于磁钢130的对位装配。

如图2所示，定位齿120宽度方向上的第一侧边122和第二侧边124平行设置，且相邻定位齿120之间相对的第一侧边122或相对的第二侧边124平行设置。

具体的，通过将定位齿120宽度方向上的第一侧边122和第二侧边124平行设置，在磁钢130装配于相邻两个定位齿120之间时，有利于保证磁钢130与定位齿120之间的间隙。同样的，相邻定位齿120之间相对的第一侧边122或相对的第二侧边124平行设置，有利于保证每个磁钢130的装配处的相对位置关系具有一致性，使得定位齿120和磁钢130之间留出的间隙增大轮毂电机的抗退磁能力，并减小轮毂电机的退磁率，从而提升轮毂电机的性能。

可以理解的，定位齿120宽度方向上的第一侧边122和第二侧边124也可以无需绝对的平行。示例的，定位齿120宽度方向上的第一侧边122和第二侧边124也可以具有预设夹角，且第一侧边122和第二侧边分别连接于磁钢挡肩和定位齿的齿顶之间。即第一侧边122和第二侧边124与磁钢挡肩连接的一侧可以在磁钢挡肩140上形成的台阶上移动位置，只需使第一侧边122和第二侧边124的另一侧与定位齿120的齿顶连接即可。

如图3所示，在本申请的可选实施例中，定位齿120的齿顶角处设置有圆弧形切角，和/或定位齿120的齿顶处设置有第一凹槽126。

具体的，定位齿120的齿顶角处可设置圆弧形切角，也可以在定位齿120的齿顶处设置第一凹槽126，或者上述的圆弧形切角和第一凹槽126同时设置，以改善气隙磁密，减小转矩脉动，减小齿槽转矩，并减小轮毂电机噪音。

如图4和图5所示，在本申请的可选实施例中，磁钢130为矩形或圆弧形结构。

具体的，当磁钢130采用矩形结构时，与磁钢130对应的转子钢圈110的配合面处也采用平面结构，以使磁钢130与转子钢圈110之间更好的粘接固定。当磁钢130采用圆弧形结构时，与磁钢130对应的转子钢圈110的配合面处也采用圆弧形结构，以使磁钢130与转子钢圈110之间更好的粘接固定。采用上述方式，能够使结合面处更好的相吻合，从而提升连接的稳定性，以确保使用时的可靠性。与现有技术中表贴式的形式相比，现有技术中用于固定磁钢的钢圈为曲面，而采用的磁钢是平面，贴在一起具有一定的间隙，此处的间隙会累积到磁路总气隙上，从而增大磁阻。采用本实施例的形式，能够较好的避免上述问题的发生，减少漏磁量，从而减小磁阻。

如图4所示，在本申请的可选实施例中，磁钢130背离转子钢圈110的表面设置有至少一个第二凹槽132。

具体的，磁钢130背离转子钢圈110的表面可设置一个第二凹槽132，也可以设置两个第二凹槽132，以改善磁感线的分布形式，采用上述设置形式，能够改善气隙磁密分布，改善齿槽转矩、转矩脉动和噪音，进而提升轮毂电机的使用性能。

在本申请的可选实施例中，磁钢130的个数在20至48之间。

示例的，磁钢130的个数可以设置为24个、30个或32个等，可根据实际情况灵活设置。

如图6和图7所示，本申请实施例还公开了一种轮毂电机200，包括前述实施例中的外转子组件100，以及设置在外传子组件内圈的定子组件210，定子组件210包括定子骨架212，以及定子骨架212外圈设置的多个定子铁芯214。

具体的，通过外转子组件100与定子组件210的相互配合，有利于保证轮毂电机200的正常运转，同时，该轮毂电机200包含前述实施例中外转子组件100相同的结构和有益效果。外转子组件100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

如图8所示，定子铁芯214包括与定子骨架212连接的支撑部2142，以及设置在支撑部2142上的定子齿部2144，定子齿部2144的齿顶角处设置有圆弧形切角或直线形切角。

具体的，采用上述形式，有利于优化定子铁芯214与外转子组件100之间的气隙，并且能够改善气隙磁密分布，改善齿槽转矩、转矩脉动和噪音，有利于提升轮毂电机200使用性能。

如图8和图9所示，当采用圆弧形切角时，圆弧形切角的圆角半径R小于或等于定子齿部2144的肩高H；当采用直线形切角时，直线形切角的切除宽度B4小于或等于定子齿部2144齿顶宽B3的1/4，切除高度H4小于或等于定子齿部2144的肩高H。

具体的，通过将圆弧形切角的圆角半径R小于或等于定子齿部2144的肩高H，有利于使定子齿部2144的圆弧形切角与定制齿部之间更加协调，同时能够改善气隙磁密分布，改善齿槽转矩、转矩脉动和噪音，并提升使用性能。同样的，通过将直线形切角的切除宽度B4小于或等于定子齿部2144齿顶宽B3的1/4，切除高度H4小于或等于定子齿部2144的肩高H，能够避免直线形切角过小或者过大，从而保证轮毂电机200的使用性能。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种外转子组件，其特征在于，包括转子钢圈，所述转子钢圈的内圈圆周阵列设置有多个定位齿，相邻所述定位齿之间设置有磁钢，所述定位齿的高度小于或等于所述磁钢的厚度，且所述定位齿的高度大于或等于所述磁钢厚度的2/3。

2.根据权利要求1所述的外转子组件，其特征在于，所述转子钢圈与所述定位齿的连接处设置有磁钢挡肩，所述磁钢限位在相对的两个磁钢挡肩之间，所述定位齿的宽度小于或等于相邻所述磁钢间隔宽度，且所述定位齿的宽度大于或等于相邻所述磁钢间隔宽度的1/2。

3.根据权利要求2所述的外转子组件，其特征在于，所述定位齿宽度方向上的第一侧边和第二侧边平行设置，且相邻所述定位齿之间相对的第一侧边或相对的第二侧边平行设置，或，所述定位齿宽度方向上的第一侧边和第二侧边具有预设夹角，且所述第一侧边和所述第二侧边分别连接于所述磁钢挡肩和所述定位齿的齿顶之间。

4.根据权利要求1或2所述的外转子组件，其特征在于，所述定位齿的齿顶角处设置有圆弧形切角，和/或所述定位齿的齿顶处设置有第一凹槽。

5.根据权利要求1或2所述的外转子组件，其特征在于，所述磁钢为矩形或圆弧形结构。

6.根据权利要求5所述的外转子组件，其特征在于，所述磁钢背离所述转子钢圈的表面设置有至少一个第二凹槽。

7.根据权利要求5所述的外转子组件，其特征在于，所述磁钢的个数在20至48之间。

8.一种轮毂电机，其特征在于，包括权利要求1-7任意一项所述的外转子组件，以及设置在所述外传子组件内圈的定子组件，所述定子组件包括定子骨架，以及所述定子骨架外圈设置的多个定子铁芯。

9.根据权利要求8所述的轮毂电机，其特征在于，所述定子铁芯包括与所述定子骨架连接的支撑部，以及设置在所述支撑部上的定子齿部，所述定子齿部的齿顶角处设置有圆弧形切角或直线形切角。

10.根据权利要求9所述的轮毂电机，其特征在于，当采用圆弧形切角时，所述圆弧形切角的圆角半径小于或等于所述定子齿部的肩高；当采用直线形切角时，所述直线形切角的切除宽度小于或等于所述定子齿部齿顶宽的1/4，切除高度小于或等于所述定子齿部的肩高。