CN114374297A - 内置散热式轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置散热式轮毂电机，解决了现有电动车轮毂电机内散热装置的散热效率不能保证的问题。结构包括定子，轮毂作为其转子，两只端盖相向扣接在轮毂的相对两侧。在一只端盖与定子之间可转动地设置有风扇，在该端盖的内端面上设有驱动架，在驱动架上沿圆周方向布置有磁性结构，磁性结构产生磁场，而在风扇上设有数量少于磁性结构的动力磁铁，在电机轴的径向上，相邻的两磁性结构之间的极性相反设置，动力磁铁的设置方式与此相对应。在驱动架跟随端盖一起转动时，磁性结构的磁场会驱动动力磁铁而使得风扇能够顺畅地转动。风扇转动后，会产生风，风会在电机内部循环流动而对电机内部的热量进行平衡，并由端盖传导到外界中。

Description

内置散热式轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种轮毂电机，特别是涉及一种内部带有内置式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，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：CN207621075U）公开了一种电机风扇散热轮毂结构及其所构成的冷却风扇，电机风扇散热轮毂结构包括风扇轮毂，风扇轮毂内部具有电机容纳空腔，风扇轮毂沿着边缘设有若干个通风槽，风扇轮毂开有通风孔，通风槽与电机容纳空腔通过通风孔相连通；冷却风扇包括电机风扇散热轮毂结构、风扇本体和电机本体，电机壳体底部开有若干个电机进风口，电机壳体顶部开有若干个电机出风口，电机壳体内部具有连通电机进风口、电机出风口的间隙通道，电机风扇散热轮毂的各个通风孔分别与电机出风口相连通。本发明电机本体所产生的热量经过电机进风口、电机出风口、通风孔、通风槽形成空气流动循环系统，使得电机本体内部的热量在空气流动下排放到外界空气中。

这种风扇散热轮毂结构在转动时可以为电机提供一定的散热作用，但在电动车低速行进时，风扇并不能对轮毂电机内部产生有效的搅动，这不太适应于电动车的负重低速行进。

发明内容

本发明需要解决的技术问题：提供一种内置散热式轮毂电机，该轮毂电机内部的结构紧凑性好，所设的风扇便于在电机内部对气流产生有效的搅动，能够有效保证对电机内部的散热效果。

为解决所述技术问题，本发明的技术方案：

一种内置散热式轮毂电机，其特征在于，包括：

定子，包括圆环形的定子线圈和圆盘形的支撑架，电机轴贯穿支撑架，支撑架上设有若干透孔；

轮毂，可转动地套接在定子线圈的外周，轮毂的内周面上设有若干磁钢；

端盖，为两只，均呈罩形，两只端盖相向扣接固定在轮毂的相对两侧，电机轴贯穿两端盖，在端盖的内端面上呈放射状设有若干突出的导流片；

驱动架，固定在一端盖的内端面上，具有圆环形的联接环，在联接环上沿圆周方向布置有若干磁性结构；

风扇，套接在电机轴上，并位于驱动架与支撑架之间，具有圆环形的本体，在本体的外周面上均布有若干叶片，叶片与所述透孔的位置相对应，在风扇朝向驱动架的一端上设有若干动力磁铁，动力磁铁的数量少于磁性结构的数量，动力磁铁与磁性结构在电机轴的轴向上具有重叠；在电机轴的径向上，相邻的两动力磁铁的极性相反，磁性结构的极性设置与动力磁铁的极性设置相对应；

在工作时，端盖跟随轮毂转动，驱动架跟随端盖一起转动，驱动架转动过程中，磁性结构会通过磁力而对风扇进行加速驱动，风扇产生的风会穿过支撑架上的透孔，而进入到对向端盖处，并在该端盖上导流片的导向作用下经过定子线圈进入到风扇这一侧。

在实际的应用中，本轮毂电机通常是设置在电动车的后轮位置处，轮胎套接在固定在轮毂的外周。电机受电后，定子线圈产生磁场，该磁场与轮毂内周面上所设的磁钢相作用，轮毂可相对于定子线圈而周向转动。两端盖固定在轮毂的相对两侧，两端盖与电机轴之间设置有轴承，而使得轮毂和轮胎可在电机轴上，在磁场的作用下而顺畅地周向转动。定子支架及定子线圈固定在电机轴上。所述的风扇设置在支撑架的一侧，该侧的端盖与支撑架之间的空间尺寸稍有扩大，以供风扇的设置。

进一步地，所述的磁性结构为若干驱动磁铁。驱动磁铁自带磁性，通常为弧形的片状体，这些驱动磁铁布置一个圆周方向上，而在跟随驱动架转动时对风扇进行磁力驱动。

进一步地，所述的磁性结构为若干铁片，在电机轴上套接固定有固定架，在固定架的外周面上设有若干励磁磁铁，励磁磁铁用于对铁片进行磁化，在电机轴的轴向上，励磁磁铁与铁片相重叠，在电机轴的径向上，相邻的两励磁磁铁的极性方向相反。利用励磁磁铁来对铁片进行磁化，可以选择体积相对较大的励磁磁铁而能够获得相对较大的磁场，使得铁片被磁化后的磁场强度得以保证，能够顺利实现对风扇的磁力驱动。另外，通过在铁片的相对两侧设置励磁磁铁和动力磁铁，使得铁片的相对两侧的磁力平衡性好，便于驱动架能够稳定地对风扇进行驱动，风扇的转动稳定性好。励磁磁铁与铁片的数量可以是相同的，也可以是不同的，通常情况下，励磁磁铁的数量要大于铁片的数量，而使得在驱动架转动时，铁片的极性得以快速的变换。

进一步地，在风扇朝向驱动架的一端面上设有安装腔，所述的动力磁铁设置在安装腔的径向外侧壁上，所述的联接环间隙地插接该安装腔内。这使得本轮毂电机内部的结构紧凑性好，能够有效缩减轮毂电机的轴向尺寸。

进一步地，在驱动架上于联接环的外周同轴地设有挡罩，所述的风扇位于挡罩和联接环之间的间隔内。设置有挡罩，一方面能够对风扇进行遮罩，另一方面也便于对风扇转动过程中所产生的风进行限向，促使风向着支撑架方向流动，以便风透过透孔而进入到支撑架的另一侧。

进一步地，在端盖的中心位置处设有突出的联接头，驱动架上设有套接在联接头上的联接口，在联接头的外周面上一体成型有若干凸体，所述联接口的内缘处设有突出的、与凸体数量相同的卡体；卡圈的内缘处设有突出的、与凸体数量相同的卡爪，卡爪的联端部连接在驱动架上，卡爪的外端为悬臂状，所述的凸体压接在卡爪的联接端，卡爪的外端弹性地压接在卡体上。通过这些结构的设置，而能够有效实现对驱动架的固定，使得驱动架在端盖上的位置稳定性好，且便于装配和拆卸。

进一步地，在支撑架上与风扇相对的一侧设有挡风圈，挡风圈的内缘处设有片状的挡体，挡体伸入到所述的透孔位置处，支撑架上的透孔均布在一圆周方向上。通过挡风圈上挡体的设置，而能够对穿过支撑架上透孔的风进行周向阻碍，以促进风进入到端盖位置处，从而有助于风在电机内部形成循环。

进一步地，在挡风圈的内缘处还设有挡板，挡板伸入到透孔位置处，挡板与挡体在电机轴的轴向上具有间隔，挡板靠近挡体设置。通过挡板和挡体的配合使用，而能够有效提高对风周向分运动的阻挡效果，进一步促进风与端盖的接触。

进一步地，在挡体和挡板两者外端相向的表面上分别一体成型有挡柱，在挡板的中部位置处设有导条，导条沿电机轴的圆周方向设置。挡柱起到主要的对风的周向运动的阻碍作用，通过挡柱和导条的配合，能够保证对的风的作用效果，且结构简单，便于设置。

进一步地，挡风圈朝向支撑架的一端为截头锥形，在该端外周面上一体成型有若干突出的肋筋，这些肋筋沿挡风圈的轴向设置，该端插接在定子线圈与支撑架之间的间隙内。挡风圈直接楔紧在定子线圈与支撑架之间，结构简单，挡风圈在支撑架上的稳定性好。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：在本轮毂电机中设置有风扇，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，有利于使电机内部各处的热量得到平衡，使得电机内部的热空气能够与电机端盖充分接触，从而能够有效提高电机端盖的传热效率，能够有效保证电机的工作寿命。风扇是由磁性结构通过磁力实现周向驱动，结构简单，转动稳定性好，通过磁性结构与风扇上动力磁铁的数量差别，而可以实现对风扇的加速驱动，轮毂在低转速的情形下，也能促使风扇在电机内部对气流产生有效搅动，这很好地适应了电动车在负重、低转速、电机过热的情形下对散热的要求，从而能够有效改善电机的工作环境，保证电机的使用寿命。通过磁性结构与动力磁铁在电机轴的轴向上的重叠，而实现磁力对风扇在径向上的驱动，风扇及驱动架的设置所占用的空间能够做到尽量小，从而不会对电机的轴向尺寸带来较大的改变。

附图说明

图1是本轮毂电机的爆炸图。

图2是风扇的轴向剖视图。

图3是挡风圈与支撑架联接在一起的立体图。

图4是挡风圈一个方向上的立体图。

图5是挡风圈另一个方向上的立体图。

图6是卡爪的立体结构图。

图7是驱动架的立体结构图。

图中，100、端盖；101、导流片；102、联接头；103、凸体；200、驱动架；201、铁片；202、卡圈；203、挡罩；204、联接环；205、联接口；206、卡体；207、嵌口；208、卡爪；300、固定架；301、励磁磁铁；400、风扇；401、动力磁铁；402、本体；403、小轴承；500、定子线圈；501、支撑架；502、透孔；600、挡风圈；601、挡体；602、挡柱；603、挡板；604、肋筋；605、导条；700、电机轴；701、轴承。

具体实施方式

结合说明书附图，本内置散热式轮毂电机主要是应用在电动车的后轮位置处，通电后可以实现对电动车的驱动前行。在电机内设置有散热装置，散热装置在工作时，可以对电机内部的气体进行搅动而产生风，以平衡电机内部各处的热量，以免热量聚积在电机的某处，而烧坏电机。含有热量的风与电机端盖100充分接触，而实现热量交换，从而实现对电机的散热。

见图1，所涉及到的轮毂电机的结构包括定子和两只端盖100，轮毂套接在定子的外周，电机轴700穿过两只端盖100和定子。其中，定子的结构包括圆环状的定子线圈500和圆盘形的支撑架501，定子线圈500套接在支撑架501的外周。在轮毂的内周面上沿其周向而均布有若干磁钢，定子线圈500通电后，会产生磁场，磁场与磁钢相作用，而驱动轮毂在定子的外周转动。磁钢与定子线圈500之间具有间隙，轮毂不依靠定子在电机轴700上实现支撑。两只端盖100与电机轴700之间分别设置有轴承701，轮毂通过端盖100和轴承701而转动地支撑在电机轴700上，而电机轴的两端则联接固定在电动车的平叉上。

两只端盖100均为罩形，端盖100的内端面为球冠面，两只端盖100相向扣接在轮毂的相对两端侧上，从而在所述支撑架501与端盖100之间形成了一定的空间。在端盖100的内端面上呈放射状布置有若干导流片101，导流片101本身为弧形，在端盖100的周向上，一只端盖100上所有的导流片101顺着同一方向弯曲。在端盖100的外端面上设有若干凸条，这些凸条呈弧形，以适应端盖100的转动，转动过程中的凸条能够促进端盖100与外界的冷空气进行热交换。

所述的散热装置包括设于定子一侧的风扇400，风扇400包括圆环形的本体402，在本体402的外周面上沿其周向而均布有若干叶片，叶片与本体402为同质材料一体成型。叶片在本体402上具有相对较大的尺寸，在本体402的轴向上，叶片的两端侧分别与本体402的两端侧相平齐。这些叶片本身为弧形，叶片在本体402的外周面上弧形延伸。本体402为薄壁结构，本体402的外周面为球台面，该球台面是指两平行的平面对球体进行切割而得到的球台的外周面。由于本体402的外周面为球台面，而使得本体402一端小，另一端大，本体402的小头端朝向支撑架501。在风扇400转动过程中，会促使气流在电机内轴向运动。在风扇400的内周面上设置有小轴承403，小轴承403固定地套接在电机轴700的外周面上，风扇400可以在电机轴700上顺畅地转动。

风扇400的转动是由磁力驱动的，具体是在风扇400一侧端盖100的内端面上设置有圆盘形的驱动架200，驱动架200上被镂空。在驱动架200上一体成型有联接环204，联接环204向着风扇400方向伸出，在联接环204上沿圆周方向均布有若干铁片201。具体是在联接环204上设置有若干嵌口207，一片铁片201嵌固在一只嵌口207内。铁片201本为身为弧形，铁片201的弧度与联接环204的弧度相一致，铁片201布置在联接环204的弧形走向上。而在电机轴700上于联接环204的位置处套接固定有固定架300，固定架300为圆环形，固定架300楔紧在电机轴700上。在固定架300的外周面上均布有若干励磁磁铁301，励磁磁铁301为块状，励磁磁铁301固定在固定架300上。所述的铁片201也可以本身即为片状的驱动磁铁，从而也不需要设置相应的励磁结构，但这种驱动磁铁结构的设置使得散热装置整体的工作稳定性相对较差。

为了对风扇400产生的风进行限向，在固定架300的外缘处一体成型有圆环形的挡罩203，挡罩203与联接环204位于驱动架200的同侧，风扇400整体位于挡罩203和联接环204之间的间隔内。在挡罩203与驱动架200相交位置处而设有若干长条形的腰形孔，以供电机内的气体通过腰形孔而进入到挡罩203与联接环204之间的间隔内。

驱动架200可拆卸地联接固定在一端盖100上，在该端盖100内端面的轴线位置处而设有联接头102，联接头102中空，联接头102套接在电机轴700的外周。在联接头102外端的外周面上一体成型有若干凸体103，这些凸体103在联接头102的外周面上沿圆周方向均布。驱动架200的圆心位置处设有联接口205，联接口205套接到联接头102上。在联接口205的内缘处一体成型有若干卡体206，这些卡体206的数量与前述凸体103的数量相同。驱动架200是可拆卸地联接在端盖100上，驱动架200套接固定在联接头102上后，通过卡圈202而实现驱动架200在联接头102上的固定。卡圈202为圈状，卡圈202的内缘处设有若干卡爪208，卡爪208的数量与前述凸体103的数量也相同。卡圈202一般是由不锈钢制成，卡爪208的联接端与卡圈202的内缘连为一体，卡爪208的外端为悬臂状。且卡爪208的外端在卡圈202的轴向上具有弯曲，在把驱动架200套接到联接头102上后，把卡圈202也套接在联接头102上，把卡圈202顺着卡爪208的外端方向旋转一定的角度，而使得卡爪208的外端部弹性地压接在驱动架200上的卡体206上，而所述的凸体103则压接在卡爪208的联接端上，从而实现驱动架200的固定。

在风扇400的本体402朝向驱动架200的一端面设有圆环形的安装腔，所述的联接环204连同铁片201伸入到安装腔内，所述的固定架300也位于该安装腔内。在安装腔的径向外侧壁上设置有四块相对较长的动力磁铁401，动力磁铁401为弧形，四块动力磁铁401在风扇400上布置在一个圆周上。在驱动架200的径向上，动力磁铁401和励磁磁铁301以极性相反的方式进行布置。驱动架200在跟随端盖100转动时，铁片201被励磁磁铁301不断磁化，且，在驱动架200的径向上，铁片201的磁极也是不断变化的，磁化后的铁片201对动力磁铁401作用，而带动风扇400在电机轴700上周向转动，从而实现对电机内部的气体进行搅动。铁片201的数量要几倍于动力磁铁401的数量，从而可以实现对风扇400的加速，使得电动车在低速负重行进时，风扇400也能够对轮毂电机内的气体进行有效的搅动。一般优选地，在电机轴700的轴向上，铁片201、励磁磁铁301以及动力磁铁401三者的尺寸均相同，在电机轴700的径向上，它们三者完全重叠在一起。

在支撑架501上设有若干透孔502，这些透孔502在支撑架501上为圆周排列，这些透孔502到电机轴700之间的距离均相同，所述的叶片在电机轴700的径向上伸入到透孔502的位置处。风扇400位于支撑架501的一侧，在支撑架501的另一侧设有挡风圈600，挡风圈600联接固定在定子上。挡风圈600上设有若干伸入到透孔502位置处的挡体601，挡体601与透孔502之间具有间隔，该间隔供风通过。风通过透孔502时，挡体601的存在会对风周向旋转的分运动产生阻挡作用，从而能够激励和加强风的轴向运动，使得风能够充分到达端盖100位置处，而与端盖100进行热交换。

图中显示，挡体601为片状，三片挡体601相对集中地设置在一起，挡体601彼此之间具有间隔，该间隔延伸到挡风罩的外周面上，挡体601沿垂直于电机轴700的轴线方向设置。挡体601位于挡风圈600上远离支撑架501一端的周缘处，并一体成型在挡风圈600上，挡体601顺着所述风扇400的转动方向倾斜设置，从而能够很好地适应轮毂电机内气体的流动方向，使得气流在经过挡体601时不致产生较为激烈的湍流而影响到气流的轴向运动。为了减少气流在经过挡体601的阻挡时的返流量，在挡风圈600上还设有挡板603，挡板603位于挡体601的内侧，在挡风圈600的轴向上挡板603与挡体601之间具有间隔，在挡风圈600的周向上，挡板603和挡体601彼此错开位置。挡板603伸入到所述透孔502位置处，挡板603与透孔502之间具有间隔，以供气流自该间隔内流过。挡板603和挡体601的相互作用，而使得风在通过支撑架501后，能够有足够的动力继续轴向运动，以到达端盖100位置处。到达端盖100的风在导流片101的导引下，而顺利地进入到定子线圈500的位置处，风可以把定子线圈500内所产生的热量带到另外一侧端盖100的位置处进行热交换。在风扇400的持续推动下，而会在电机内形成循环的风。

为了保证对风的有效阻挡，在挡板603与挡体601相向的表面上分别一体成型有挡柱602，挡柱602分别靠近挡板603和挡体601的外端部设置。这样可以把挡体601压接在透孔502的外侧，气流自透孔502内出来换向后，会被挡柱602实现阻挡。通过设置所述的挡柱602，在有效实现对风的阻挡的基础上，也能够有效减轻挡风圈600整体的重量。在挡板603上一体成型有导条605，导条605的宽度要大于挡柱602的外径，导条605布置在挡风圈600的圆周方向上，导条605位于挡板603的中部位置处，导条605与挡柱602之间具有间隔。导条605和挡柱602的结合，而能够有效提高对轮毂电机内风的作用效果，便于风能够与端盖100充分接触。

挡风圈600上朝向支撑架501一端的外周面为截头圆锥面，挡风圈600的该端部嵌入到定子线圈500与支撑架501之间的间隙内，而实现对挡风圈600的联接固定。为了便于楔紧，在挡风圈600该端的外周面上，沿其轴向而设有若干突出的肋筋604，挡风圈600实现联接固定后，肋筋604会发生形变而使得挡风圈600能够牢固地联接在定子上。

Claims (10)

1.一种内置散热式轮毂电机，其特征在于，包括：

定子，包括圆环形的定子线圈和圆盘形的支撑架，电机轴贯穿支撑架，支撑架上设有若干透孔；

轮毂，可转动地套接在定子线圈的外周，轮毂的内周面上设有若干磁钢；

端盖，为两只，均呈罩形，两只端盖相向扣接固定在轮毂的相对两侧，电机轴贯穿两端盖，在端盖的内端面上呈放射状设有若干突出的导流片；

驱动架，固定在一端盖的内端面上，具有圆环形的联接环，在联接环上沿圆周方向布置有若干磁性结构；

风扇，套接在电机轴上，并位于驱动架与支撑架之间，具有圆环形的本体，在本体的外周面上均布有若干叶片，叶片与所述透孔的位置相对应，在风扇朝向驱动架的一端上设有若干动力磁铁，动力磁铁的数量少于磁性结构的数量，动力磁铁与磁性结构在电机轴的轴向上具有重叠；在电机轴的径向上，相邻的两动力磁铁的极性相反，磁性结构的极性设置与动力磁铁的极性设置相对应；

在工作时，端盖跟随轮毂转动，驱动架跟随端盖一起转动，驱动架转动过程中，磁性结构会通过磁力而对风扇进行加速驱动，风扇产生的风会穿过支撑架上的透孔，而进入到对向端盖处，并在该端盖上导流片的导向作用下经过定子线圈进入到风扇这一侧。

2.根据权利要求1所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，所述的磁性结构为若干驱动磁铁。

3.根据权利要求1所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，所述的磁性结构为若干铁片，在电机轴上套接固定有固定架，在固定架的外周面上设有若干励磁磁铁，励磁磁铁用于对铁片进行磁化，在电机轴的轴向上，励磁磁铁与铁片相重叠，在电机轴的径向上，相邻的两励磁磁铁的极性方向相反。

4.根据权利要求1、2或3所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，在风扇朝向驱动架的一端面上设有安装腔，所述的动力磁铁设置在安装腔的径向外侧壁上，所述的联接环间隙地插接该安装腔内。

5.根据权利要求4所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，在驱动架上于联接环的外周同轴地设有挡罩，所述的风扇位于挡罩和联接环之间的间隔内。

6.根据权利要求1所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，在端盖的中心位置处设有突出的联接头，驱动架上设有套接在联接头上的联接口，在联接头的外周面上一体成型有若干凸体，所述联接口的内缘处设有突出的、与凸体数量相同的卡体；卡圈的内缘处设有突出的、与凸体数量相同的卡爪，卡爪的联端部连接在驱动架上，卡爪的外端为悬臂状，所述的凸体压接在卡爪的联接端，卡爪的外端弹性地压接在卡体上。

7.根据权利要求1所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，在支撑架上与风扇相对的一侧设有挡风圈，挡风圈的内缘处设有片状的挡体，挡体伸入到所述的透孔位置处，支撑架上的透孔呈圆周均布。

8.根据权利要求7所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，在挡风圈的内缘处还设有挡板，挡板伸入到透孔位置处，挡板与挡体在电机轴的轴向上具有间隔，挡板靠近挡体设置。

9.根据权利要求8所述的内置散热式轮毂电机，其特征在于，在挡体和挡板两者外端相向的表面上分别一体成型有挡柱，在挡板的中部位置处设有导条，导条沿电机轴的圆周方向设置。

10.根据权利要求7所述的内置式散热轮毂电机，其特征在于，挡风圈朝向支撑架的一端为截头锥形，在该端外周面上一体成型有若干突出的肋筋，这些肋筋沿挡风圈的轴向设置，该端插接在定子线圈与支撑架之间的间隙内。

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