CN114069966A - 带散热装置的轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带散热装置的轮毂电机，解决了现有电动车上换热电机结构相对较为复杂、不便装配设置的问题。本轮毂电机中，散热装置的结构包括在轮毂内转动地设有风扇，风扇在安装腔内位于转子的一端侧，风扇具有推风部和轴联部，推风部设置在轴联部的外周，轴联部周向转动轴向固定地套接在电机轴上；在转子一端部设有若干启动磁铁，这些启动磁铁沿转子周向均布，相邻两启动磁铁的同侧端部以极性相反的方式布置；在轴联部上设有若干驱动磁铁，这些驱动磁铁沿转子周向均布，相邻两驱动磁铁的同侧端部以极性相反的方式布置；驱动磁铁和启动磁铁在转子轴向上具有间隔，驱动磁铁的数量少于启动磁铁的数量。

Description

带散热装置的轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机，特别是涉及一种带有散热装置的轮毂电机。

背景技术

电动车作为一种便捷式的交通工具，为人们的出行带来了方便，电动车可以载人和载物，是居家特别重要的工具。电动车是由电机提供行走动力的，现有电动车上的电机通常是设置在后车轮的轮毂位置处。电机在电动车行进过程中，会得电而持续给电动车输出动力，并且电机中的定子和转子在工作过程中会持续的发生相对转动，这些物理和机械作用而使得电机在工作一段时间后会产生大量的热，如果电机内所产生热量不能够充分导出，而在电机内聚积，这会给电机的机械和物理性能带来影响，长时间的工作后，会给电机带来疲劳性的损伤，从而会影响到电机的工作性能和使用寿命。

中国专利文献（公开号：CN106160340 A）公开了一种永磁电机冷却结构，具体是一种永磁电机全封闭强迫通风冷却结构。本发明解决了现有永磁电机冷却性能差、适用范围有限的问题。一种永磁电机全封闭强迫通风冷却结构，包括机座、前端盖、后端盖、前轴承、后轴承、定子结构、转子结构；径向进风孔、第三通风间隙、轴向通风孔、第一通风间隙、径向出风孔共同构成主冷却风路结构；轴向前进风孔、第二通风间隙、轴向前出风孔共同构成前部辅助冷却风路结构；轴向后进风孔、第四通风间隙、轴向后出风孔共同构成后部辅助冷却风路结构；转子铁心的前端面固定有前扇叶；转子铁心的后端面固定有后扇叶。本发明适用于永磁电机。

为了适应电机的散热，这种电动车永磁电机的结构相对较为复杂，不便设置，在电动车低转速的情形下，并不能很好地实现对电机内部进行散热。

发明内容

本发明需要解决的技术问题：提供一种带散热装置的轮毂电机，其内部结构便于设置，不会带来较大的轴向尺寸变化，能够很好地适应电动车在工作过程中的散热要求。

为解决所述技术问题，本发明的技术方案：一种带散热装置的轮毂电机，设置在轮毂内，轮毂的圆心位置处设置有安装腔，安装腔的内壁面上设有若干线圈而构成了定子，在定子内同轴地设置有转子，在安装腔的两口部分别设置有用于封闭的端盖，位于转子轴线位置处的电机轴的两端分别伸出到两端盖的外侧，其特征在于，所述的散热装置包括风扇，风扇在安装腔内位于转子的一端侧，风扇具有推风部和轴联部，推风部设置在轴联部的外周，轴联部周向转动轴向固定地套接在电机轴上；在转子一端部设有若干启动磁铁，这些启动磁铁沿转子周向均布，相邻两启动磁铁的同侧端部以极性相反的方式布置；在轴联部上设有若干驱动磁铁，这些驱动磁铁沿转子周向均布，相邻两驱动磁铁的同侧端部以极性相反的方式布置；驱动磁铁和启动磁铁在转子轴向上具有间隔，驱动磁铁的数量少于启动磁铁的数量。

所述的风扇在转子轴向上的尺寸相对较小，风扇设置在轮毂内轴向尺寸内。风扇上推风部用于在周向运动时，而在电机内部产生扰流作用，在电机内部形成气流，以加速散热；轴联部实现风扇与电机轴之间的套接。风扇与电机转子上分别设置驱动磁铁和启动磁铁，通过磁铁实现电机转子与风扇之间的非接触式驱动，两者磁铁之间数量的限定，而可以实现电机转子对风扇的加速驱动。

进一步地，所述的推风部包括联接环和若干叶片，叶片在联接环的周向上均布，叶片在转子径向上的外端侧与联接环连为一体。通过联接环把这些叶片连为一个整体，能够有效保证叶片的强度，使得叶片不需要被制得较厚，能够有效减轻风扇的整体重量，便于对风扇进行驱动。

进一步地，所述的联接环为两只，两只联接环同轴地设置在一起，所述的叶片一体成型在两联接环之间。通过两联接环把所有的叶片连为一个整体，进一步保证了叶片的强度，叶片不需要太厚，能够有效减轻风扇的重量，便于对风扇的驱动。

进一步地，所述的联接环为片状体，联接环整体为圆筒形；两联接环在轴向上的两端分别相平齐，叶片在联接环轴向上的两端分别与联接环的端部相平齐。联接环的轴向尺寸要大于联接环的厚度，叶片位于联接环的轴向尺寸范围内，结构紧凑性好，便于保证叶片的强度。两联接环能够为叶片提供充分的强度支持，能够有效保证叶片对空气的推动效率。

进一步地，在靠近风扇的端盖的内侧面上设有若干弧形的导流片，这些导流片在端盖的周向上均布，导流片在端盖径向上的外端侧设有缺口，所述的推风部位于缺口位置处。这使得在风扇转动对轮毂内的空气搅动产生气流的过程中，由于有导流片的存在，而能够导致气流沿着导流片的走向而向着定子与转子方向流动，从而便于在轮毂内形成循环气流，该循环气流能够流经转子与定子之间的间隙，便于把定子与转子之间所产生的热量带出，减少热量的聚积，有效保证电机的使用稳定性和寿命。

进一步地，所述的两联接环中，内侧的联接环突出伸入到缺口内，叶片在联接环轴向上的两端之间的部分为C形。所述的叶片整体呈C形，这很好地适应了两联接环的设置，便于叶片对电机内部的气流进行搅动。所述的内侧联接环伸出到风扇的轴向外侧，在出现风扇与导流片相接触的情况下，也仅是单侧的联接环与缺口的底面上触碰，能够有效减小摩擦力，风扇的转动稳定性好。

进一步地，在驱动磁铁和启动磁铁之间设有导磁板，导磁板的材质为铁，在导磁板的外缘处形成有若干导磁爪，在相邻的两导磁爪之间具有空口，导磁爪的数量大于驱动磁铁的数量，启动磁铁的数量大于导磁爪的数量，导磁爪在转子径向上的位置与启动磁铁所处的位置相对应。通过导磁板的设置，而在导磁板的外缘处形成有若干导磁爪，导磁爪的存在而便于启动磁铁与驱动磁铁之间实现磁力的传导，减少磁损耗，提高对风扇的驱动效率。

进一步地，在导磁爪朝向转子的端面上设置有嵌槽，嵌槽与驱动磁铁在转子径向上的位置相对应。嵌槽本身具有聚磁作用，而能够提高磁力的传导效率。也可以在嵌槽内嵌入磁铁，通过磁铁的设置，而能够使得风扇更好地适应启动磁铁的驱动。

进一步地，在启动磁铁与驱动磁铁之间设有加速环，加速磁铁在加速环上沿圆周方向均布，相邻的两加速磁铁的同侧端以极性相反的方式布置，加速磁铁的数量介于启动磁铁和驱动磁铁两者的数量之间。通过加速环的设置，并结合加速磁铁的布置，使得风扇与转子之间可进行二级增速，一方面起到缓冲作用，使得风扇能够适应启动磁铁的驱动；另一方面，也能够有效提高风扇在工作时的转动速度，即使在电动车低速行驶时，也能够使得风扇会产生有效的转动，对电机内部的空气进行有效搅动形成气流，以平衡电机内部的热量分布，提高轮毂和端盖的传热效率。采用二级增速的结构，使得电动车在低转速、大扭矩、高产热的工况下，也能够实现风扇的有效转动，有利于电机内部的热量平衡，能够为电机提供良好的保护作用。

进一步地，加速磁铁的数量是驱动磁铁数量的整数倍；启动磁铁的数量是加速磁铁数量的整数倍。这使得启动磁铁与驱动磁铁之间磁力传动稳定性好，方便设置。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：在电机内设置有风扇，通过风扇在电机内转动，而可搅动电机内部的气流，以免热量在电机内部的聚积，有利于使电机内部的热量得到平衡，能够有效提高轮毂和端盖的传热效率，保证了电机工作的稳定性。通过在电机内设置非接触式的启动磁铁与驱动磁铁，这很好地适应了电机内部的空间，方便了设置，便于通过转子的转动而驱动风扇在电机内运动，以搅动电机内的空气而形成环形的气流。通过启动磁铁与驱动磁铁之间数量的限定，而得以对风扇实现加速，使得在转子转动时，风扇可以产生有效的相对转动，能够保证风扇的工作稳定性，对电机内部的热平衡效果好。

附图说明

图1是本轮毂电机的爆炸图。

图2是风扇与启动环、加速环装配在一起的立体结构图。

图3是图2所示结构的爆炸图。

图4是风扇的爆炸图。

图5是作为一种实施方式的导磁板的结构图。

图6是靠近风扇的端盖内部的结构图。

图中，1、轮毂；2、定子；3、电机轴；4、转子；5、启动环；51、启动磁铁；6、加速环；61、加速磁铁；7、轴承；8、风扇；81、驱动磁铁；82、叶片；83、轴联部；84、联接环；9、端盖；91、导流板；92、缺口；10、导磁板；101、导磁爪；102、嵌槽。

具体实施方式

结合说明书附图，本带散热装置的轮毂电机中，所述的散热装置设置在电动车后车轮的轮毂1内，用于为电机进行散热，以免电机在工作时内部产生局部聚热，而实现电机内的热平衡，使得轮毂1和端盖9能够充分参与到对热量的传导，提高散热效率。图1示出了本轮毂电机的爆炸图，本轮毂电机包括轮毂1，在轮毂1的圆心位置处设置有安装腔。在轮毂1的该安装腔内壁面上设有若干线圈，而构成了电机的定子2。转子4同轴可转动地设置在定子2内，在转子4的轴线位置处设置有电机轴3，电机轴3也作为电动车后轮的轮轴，电机轴3的两端分别伸出到轮毂1安装腔的两外侧。在轮毂1上于安装腔的两端处分别设置有一端盖9，端盖9用于把安装腔的口部封闭住。电机轴3的两端穿过端盖9后而与电动车的后平叉相联接，而实现后车轮对电动车进行支撑。

所述散热装置的结构包括风扇8，风扇8通过传动机构而接受转子4的动力，使得在电机工作转子4转动时，而实现风扇8的相对转动，通过风扇8转动的方式而对电机内部的气体进行搅动而形成气流，加速电机内部的热量平衡。

风扇8整体为圆盘形，按功能区分，风扇8上具有推风部和轴联部83，推风部为圆环形，推风部设置在轴联部83的外周，轴联部83用以周向转动轴向固定地套接在电机轴3的外周上。推风部在风扇8转动时，用以对电机内部的气体进行搅动；轴联部83转动地套接在电机轴3上，以实现对推风部的径向支撑。所述的推风部包括两只圆环状的联接环84，两联接环84的直径有差别，两联接环84同轴地套接在一起。两联接环84通过若干片叶片82而连为一体，这些叶片82在联接环84的圆周方向上均布在两联接环84之间的间隔内，整个推风部为塑料或尼龙材质一体注塑成型。

联接环84为片状体所构成的闭环，联接环84整体为圆筒形，所述叶片82为弧形。两联接环84在轴向上的两端分别相平齐，叶片82在联接环84轴向上的两端分别与联接环84的端部相平齐。叶片82在联接环84轴向上的两端之间的部分为C形，这些C形部分的开口在联接环84的周向上均朝向同一侧。通过叶片82所述的设计，而使得在风扇8转动时，叶片82会对电机内部的空气进行搅动，从而在电机内部形成循环的气流，以促进电机内部各处的热平衡，提高电机壳体的热传递效率，以免热量在电机内部局部聚积而对电机的使用稳定性带来影响。

所述的轴联部83为片状体，轴联部83为支架式结构设置，轴联部83外部间隔镂空。在轴联部83的圆心位置处联接有轴承7，轴联部83的外缘与内侧联接环84的内周面相联接。推风部和轴联部83可以是同质材料一体注塑成型。轴联部83为片状体，且轴联部83通常是设置在推风部轴向尺寸的中部位置处，这使得推风部突出到轴联部83的外侧。在靠近风扇8的端盖9的内侧面上设有若干导流片91，这些导流片91呈弧形，导流片91近似设置在端盖9的径向上，这些导流片91在端盖9的周向上均布，在端盖9的内侧面上，这些导流片91呈放射状布置。导流片91在端盖9径向上的外端侧设有缺口92，所述的推风部间隙地插接在缺口92内，所述的轴联部83与导流片91之间具有间隙，风扇8可相对于端盖9而周向转动。为了减小对风扇8的阻碍，两联接环84中，处于径向内侧的联接环84在轴向上向着所述的缺口92突出伸出，并插入到缺口92内，风扇8在转动时，该内侧的联接环84有可能会与缺口92的底面相触碰，而能够保持风扇8的工作位置。

风扇8设置在转子4一端部的外侧，并位于轮毂1的轴向尺寸范围内。通常是在转子4的端部固定有片状的启动环5，启动环5可以是塑料、不锈钢或铝合金等非导磁材料制成。启动环5通过螺钉而固定在转子4的端部上，启动环5垂直于电机轴3设置。在启动环5上沿一圆周方向设有若干嵌口，一只启动磁铁51嵌入在一个嵌口内。在进行启动磁铁51的设置时，相邻的两启动磁铁51的同侧端以极性相反的方式布置，该同侧端是指在转子4轴向方向而言的。在风扇8的轴联部83上，对应于启动磁铁51的位置而设置有若干驱动磁铁81，驱动磁铁81均布在一圆周上，相邻两驱动磁铁81的同侧端以极性相反的方式布置，该同侧端也是指转子4的轴向方向。驱动磁铁81的数量少于启动磁铁51的数量，通常情况下，启动磁铁51的数量是驱动磁铁81数量的四到五倍，从而相对于启动环5的转速可给风扇8带来接近四到五倍的增速。在电动车吃力慢速行进时，风扇8也能够产生有效的转动，而在电机内部进行气流的搅动。

启动环5与风扇8之间具有间隔，为了便于对风扇8进行磁力驱动，在驱动磁铁81与启动磁铁51之间设有导磁板10，导磁板10是由铁制成的，导磁板10也通过轴承7而周向转动轴向固定地套接在电机轴3上。在导磁板10的外缘处设有若干导磁爪101，相邻的两导磁爪101之间具有空口，导磁爪101分别与驱动磁铁81和启动磁铁51之间具有间隙，导磁爪101以非接触方式导磁。导磁爪101与驱动磁铁81和启动磁铁51的位置相对应，导磁爪101的数量介于驱动磁铁81和启动磁铁51两者的数量之间，而使得在启动环5与风扇8之间形成二级增速，使得风扇8能够很好地适应启动环5的驱动，风扇8在工作过程中运动平缓。导磁爪101上朝向启动磁铁51的表面上设置有嵌槽102，嵌槽102在导磁板10的圆周方向上贯透导磁爪101。可以在嵌槽102内设置有磁铁，在进行磁铁安装时，磁铁在转子4轴向的端部上，相邻的两磁铁之间的极性相反布置。

作为另一种实施方式，可以是在驱动磁铁81与启动磁铁51之间设有加速环6，加速环6可以是塑料、不锈钢或铝合金材质。在加速环6上设有若干加速磁铁61，相邻的两加速磁铁61的同侧端以极性相反的方式布置，加速磁铁61的该同侧端是指位于转子4的轴向上的。加速磁铁61在转子4径向上的位置与驱动磁铁81和启动磁铁51两者在转子4径向上的位置相对应，它们三者在转子4径向上的位置均相重叠，在转子4的轴向上，它们三者之间具有间隙，彼此之间为非接触式作用方式。加速磁铁61的数量介于驱动磁铁81和启动磁铁51两者的数量之间，其中，启动磁铁51的数量是加速磁铁61数量的整数倍，加速磁铁61的数量是驱动磁铁81数量的整数倍，它们之间通常是两倍的关系，即启动磁铁51的数量是加速磁铁61数量的两倍；加速磁铁61的数量是驱动磁铁81数量的两倍，理论上，在启动环5跟随转子4转动时，风扇8会获得近四倍的增速。

Claims (10)

1.一种带散热装置的轮毂电机，设置在轮毂内，轮毂的圆心位置处设置有安装腔，安装腔的内壁面上设有若干线圈而构成了定子，在定子内同轴地设置有转子，在安装腔的两口部分别设置有用于封闭的端盖，位于转子轴线位置处的电机轴的两端分别伸出到两端盖的外侧，其特征在于，所述的散热装置包括风扇，风扇在安装腔内位于转子的一端侧，风扇具有推风部和轴联部，推风部设置在轴联部的外周，轴联部周向转动轴向固定地套接在电机轴上；在转子一端部设有若干启动磁铁，这些启动磁铁沿转子周向均布，相邻两启动磁铁的同侧端部以极性相反的方式布置；在轴联部上设有若干驱动磁铁，这些驱动磁铁沿转子周向均布，相邻两驱动磁铁的同侧端部以极性相反的方式布置；驱动磁铁和启动磁铁在转子轴向上具有间隔，驱动磁铁的数量少于启动磁铁的数量。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于，所述的推风部包括联接环和若干叶片，叶片在联接环的周向上均布，叶片在转子径向上的外端侧与联接环连为一体。

3.根据权利要求2所述的轮毂电机，其特征在于，所述的联接环为两只，两只联接环同轴地设置在一起，所述的叶片一体成型在两联接环之间。

4.根据权利要求3所述的轮毂电机，其特征在于，所述的联接环为片状体，联接环整体为圆筒形；两联接环在轴向上的两端分别相平齐，叶片在联接环轴向上的两端分别与联接环的端部相平齐。

5.根据权利要求3所述的轮毂电机，其特征在于，在靠近风扇的端盖的内侧面上设有若干弧形的导流片，这些导流片在端盖的周向上均布，导流片在端盖径向上的外端侧设有缺口，所述的推风部位于缺口位置处。

6.根据权利要求5所述的轮毂电机，其特征在于，所述的两联接环中，内侧的联接环突出伸入到缺口内，叶片在联接环轴向上的两端之间的部分为C形。

7.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于，在驱动磁铁和启动磁铁之间设有导磁板，导磁板的材质为铁，在导磁板的外缘处形成有若干导磁爪，在相邻的两导磁爪之间具有空口，导磁爪的数量大于驱动磁铁的数量，启动磁铁的数量大于导磁爪的数量，导磁爪在转子径向上的位置与启动磁铁所处的位置相对应。

8.根据权利要求7所述的轮毂电机，其特征在于，在导磁爪朝向转子的端面上设置有嵌槽，嵌槽与驱动磁铁在转子径向上的位置相对应。

9.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于，在启动磁铁与驱动磁铁之间设有加速环，加速磁铁在加速环上沿圆周方向均布，相邻的两加速磁铁的同侧端以极性相反的方式布置，加速磁铁的数量介于启动磁铁和驱动磁铁两者的数量之间。

10.根据权利要求9所述的轮毂电机，其特征在于，加速磁铁的数量是驱动磁铁数量的整数倍；启动磁铁的数量是加速磁铁数量的整数倍。

Images