CN117284409A - 一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，包括轮圈、轮辐、机壳、驱动电机、减速机构和法兰盘，法兰盘和轮圈及轮辐的材质相同，轮圈通过轮辐与法兰盘连接成整体的轮毂结构；机壳包括由铝合金材质模压成型的左机壳和右机壳，驱动电机和减速机构位于左机壳和右机壳所形成的容纳腔内，减速机构的外齿圈套接在左机壳的内圆，驱动电机的扭矩通过减速机构传递给左机壳，从而带动轮圈转动；驱动电机内部具有散热风扇，机壳还具有外部散热片。本发明解决了有齿电机不能配置无内胆轮胎的技术问题，同时解决非铝质轮毂与铝质机壳的有齿电机连接的技术问题，实现有齿轮毂电机在主流电动车上的应用，提高电动车的续行里程。

Description

一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机

技术领域

本发明涉及电动车的电机技术领域，特别是一种两轮电动车的与轮圈一体的有齿轮毂电机。

背景技术

现有的电动自行车，多采用低速轮毂电机(俗称满盘式电机)，这种电机功率大，传动效率高，钢质轮圈与电机的电工铁磁轭圈焊接成一体结构，制造成本低且具有良好的稳定性，由于这种电机存在磁滞阻力，弱化了甚至失去了电动车的骑行功能，经过多年的发展，其车型基本趋于摩托化，车轮采用小轮径无内胆的宽体真空轮胎，电机的定转子尺寸大，整机重量大于6.5公斤。

具有减速机构的有齿轮毂电机，如中国专利CN03127256.8，主要应用于轮径大车胎窄的助力型电动自行车，电机的机壳、左右端盖为铝合金材质，通过钢丝辐条与轮圈连接，由于轮圈设有钢丝辐条的穿孔，无法与无内胆的真空轮胎适配；有齿轮毂电机高转速的驱动电机效率高，扭矩特性优于低速轮毂电机，体积和重量远小于低速轮毂电机，由于在减速机构中组合有单向超越离合器，骑行时不受磁滞阻力的影响，无电时的滑行距离远，具有“人力+电力”的多种骑行模式，续航里程优于低速轮毂电机，有齿轮毂电机结构复杂成本高，电机体积小散热效果不理想。

基于有齿轮毂电机扭矩高、重量轻、骑行滑行性能好、续行里程长的确切优点，许多电机企业和整车企业都尝试过有齿轮毂电机在主流的电动车上的应用研究；受限于有齿轮毂电机的散热需求和减速机构齿轮装配的要求，现有技术的有齿轮毂电机外壳采用铝合金材料模压后再进行精加工制造，如果机壳与轮圈一体制造，其轮圈轮辐相应地需采用相同的铝质材料，为保证轮圈轮辐的强度需消耗更多的铝材料，综合成本显著高于钢质轮圈，整机成本远高于低速轮毂电机，较小的电机体积使其内部温度也高于低速轮毂电机，存在磁钢退磁和齿轮断齿的技术风险，主流电动车企业采用有齿轮毂电机的意愿不强，而市场不接受钢丝辐条的有内胆轮胎的轮毂电机的电动车，也制约了其在电动车上的应用。

发明目的和内容

本发明的目的是提供一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，提出了轮圈与铝质机壳的有齿电机间可靠连接的技术方案，以及降低有齿轮毂电机内部温度技术方案，实现有齿轮毂电机在主流电动车上的应用，提高电动车的续行里程。

为此，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，包括轮圈、轮辐、机壳、驱动电机和减速机构，所述驱动电机包括主轴、定子和转子，所述定子包括定子铁芯和线圈绕组，所述定子铁芯与所述主轴固定连接，所述转子包括转子圈、侧辐板、轴承座和永磁体，所述转子与所述主轴转动连接，所述减速机构包括太阳轮齿圈、行星齿轮支架、行星齿轮和外齿圈，所述行星齿轮支架具有单向离合器，所述太阳轮齿圈固定安装在所述侧辐板上，所述行星齿轮支架固定套设在所述主轴上，所述行星齿轮通过轴承安装在所述行星齿轮支架上；

还有法兰盘，所述法兰盘和所述轮圈及所述轮辐的材质相同，所述轮圈为配合无内胆真空轮胎的深槽轮圈，所述轮圈通过若干个所述轮辐与所述法兰盘连接成轮毂的整体结构；

所述机壳包括左机壳和右机壳，所述左机壳和所述右机壳为杯形结构，由铝合金材料模压成型，所述左机壳和所述右机壳具有法兰边，法兰边连接在所述法兰盘的两侧，所述主轴与所述左机壳和所述右机壳转动连接，所述驱动电机和所述减速机构位于所述左机壳和所述右机壳所形成的容纳腔内，其中，所述减速机构在轴向上位于所述左机壳内，所述驱动电机在轴向上位于所述法兰盘和所述右机壳内；

所述外齿圈套接在所述左机壳的内圆，所述驱动电机的扭矩通过所述减速机构传递给所述左机壳，从而带动所述轮圈转动。

优选地，所述驱动电机内部具有散热风扇，所述散热风扇具有若干扫风叶片，所述扫风叶片设置在所述轴承座外圆，所述扫风叶片为垂直于所述侧辐板的径流式离心风叶，所述扫风叶片随着所述转子的转动产生径向空气流，将所述定子铁芯和所述绕圈绕组产生的热量排出，传导给所述左机壳、所述右机壳和所述法兰盘。

优选地，还具有外部散热片，所述外部散热片为设置在所述右机壳或设置在所述右机壳及所述左机壳的外侧，与其本体一体模压成型的薄片，所述外部散热片迎风面积大散热速度快，与轮毂电机的其他外部表面共同将热量传递到外界空气中。

优选地，所述转子为铁铝组件，作为磁轭的所述转子圈为电工铁质材料，与所述扫风叶片、所述轴承座、所述侧辐板一体模压成型，所述侧辐板设有周向阵列布置的第一通风孔，所述永磁体安装在所述转子圈的内圆。

优选地，所述定子铁芯由多个第一硅钢冲片的叠层和多个第二硅钢冲片的叠层组合而成，所述第一硅钢冲片为环形片，所述第二硅钢冲片为圆盘片，所述主轴与所述第二硅钢冲片的叠层固定连接，所述第二硅钢冲片靠近所述主轴处设有若干个第二通风孔。

优选地，所述散热风扇为具有若干所述扫风叶片的一体结构的叶轮，所述散热风扇套接安装在所述轴承座的外圆。

优选地，所述左机壳组合有铁质的刹车圈，所述刹车圈与所述左机壳一体模压成型。

优选地，所述左机壳外侧面的中心设有法兰圈，所述法兰圈用于连接电动车的刹车盘。

优选地，所述法兰盘的径向断面为矩形，所述法兰盘设有周向阵列布置的螺孔，所述左机壳和所述右机壳通过螺栓分别与所述法兰盘连接。

优选地，所述法兰盘的径向断面为“T”形，所述法兰盘竖向的环圈设有周向阵列布置的圆孔，所述左机壳和所述右机壳通过对穿螺栓连接在所述法兰盘的两侧。

本发明相对于现有技术取得了以下有益效果：

本发明的一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，可以解决有齿电机不能配置无内胆轮胎的技术问题，同时解决非铝质轮毂与铝质机壳的有齿电机连接的技术问题，用最经济的技术方案实现有齿电机在主流的两轮电动车领域的应用，轮毂电机体积小、重量轻，轮毂尺寸可以有更多的选择，量产综合成本与低速轮毂电机相当，可实现对现有低速轮毂电机的替代；经测算，钢质轮圈的本发明电机的整机重量约为4.2公斤，本发明可以使电动车的续行更远，样机的实测骑行试验，城区路况和市郊路况的续行里程增加了9.4％和13.7％，预期量产后续行里程还会有进一步的提高。

附图说明

图1为本发明一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机结构示意图；

图2为本发明有矩形法兰盘的轮圈、左机壳及右机壳拆分示意图；

图3为本发明有“T”形法兰盘的轮圈、左机壳及右机壳拆分示意图；

图4本发明具有散热风扇的转子结构示意图；

图5为本发明中定子结构示意图；

图6为本发明中减速机构和驱动电机结构分拆示意图；

附图标记说明：1轮圈；2轮辐；3主轴；4定子铁芯；5线圈绕组；6转子圈；7侧辐板；8轴承座；9永磁体；10太阳轮齿圈；11行星齿轮支架；12行星齿轮；13外齿圈；14法兰盘；15左机壳；16右机壳；17法兰边；18扫风叶片；19外部散热片；20螺孔；21第一圆孔；22定位止口；23第二圆孔；25第一通风孔；26第一硅钢冲片；27第二硅钢冲片；28第二通风孔；29刹车圈；30止水圈；31飞轮螺柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图6所示，本实施例提供一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，包括轮圈1、轮辐2、机壳、驱动电机和减速机构，所述驱动电机包括主轴3、定子和转子，所述定子包括定子铁芯4和线圈绕组5，定子铁芯4与主轴3固定连接，所述转子包括转子圈6、侧辐板7、轴承座8和永磁体9，所述转子与主轴3转动连接；所述减速机构包括太阳轮齿圈10、行星齿轮支架11、行星齿轮12和外齿圈13，行星齿轮支架11具有单向离合器，太阳轮齿圈10固定安装在侧辐板7上，行星齿轮支架11固定套设在主轴3上，行星齿轮12通过轴承安装在行星齿轮支架11上；具有单向超越离合器的减速机构，电机无电状态即驱动电机不转时，电动车可以在行驶方向滑行或骑行，不受所述驱动电机磁滞阻力的影响，因而提高续行里程。

本发明中，还有法兰盘14，轮圈1、轮辐2和法兰盘14的材质相同，轮圈1为配合无内胆真空轮胎的深槽轮圈，轮圈1通过若干个轮辐2与法兰盘14连接成一整体。

本发明中，所述机壳包括左机壳15和右机壳16，左机壳15和右机壳16为杯形结构，由铝合金材料模压成型，左机壳15和右机壳16具有法兰边17，通过螺栓连接在法兰盘14的两侧，主轴3与左机壳15和右机壳16转动连接，所述驱动电机和所述减速机构位于左机壳15和右机壳16所形成的容纳腔内，其中，所述减速机构在轴向上位于左机壳15内，所述驱动电机在轴向上位于法兰盘14和右机壳16内。

所述减速机构的外齿圈13套接在左机壳15的内圆，所述驱动电机的扭矩通过所述减速机构传递给左机壳15，从而带动轮圈1转动。

所述驱动电机内部具有散热风扇，所述散热风扇具有若干扫风叶片18，扫风叶片18设置在轴承座8的外圆，扫风叶片18为垂直于侧辐板7的径流式离心风叶，扫风叶片18随着所述转子的转动产生径向空气流，将定子铁芯4和绕圈绕组5产生的热量排出，传导给左机壳15、右机壳16和法兰盘17。

还具有外部散热片19，外部散热片19为设置在右机壳16或设置在右机壳16及左机壳15的外侧并与其本体一体模压成型的薄片，外部散热片19迎风面积大散热速度快，与电机的其他外部表面共同将热量传递到外界空气中。

实施例一：

如图2所示，法兰盘14的径向断面为矩形：

法兰盘14、轮圈1、轮辐2为钢质材料，通过焊接连接成整体的轮毂结构，法兰盘14两侧面设有周向阵列布置的螺孔20，左机壳15和右机壳16的法兰边17设有周向阵列布置的第一圆孔21，左机壳15和右机壳16分别由螺栓连接在法兰盘14的两侧。

保证所述机壳与轮圈1的同心度的技术方案：左机壳15和右机壳16设有定位止口22，定位止口22抵紧法兰盘14的内圆面。

实施例二：

如图3所示，法兰盘14的径向断面为“T”形：

轮毂为钢质材料的法兰盘14、轮圈1、轮辐2通过焊接连接成整体的轮毂结构。或者，由复合材料将法兰盘14、轮圈1、轮辐2通过模压工艺制成整体的轮毂结构。

法兰盘14竖向的环圈设有周向阵列布置的第二圆孔23，左机壳15和右机壳16的法兰边17设有周向阵列布置的第一圆孔21，左机壳15、右机壳16通过对穿螺栓紧固在法兰盘14的两侧。

保证所述机壳与轮圈1的同心度的技术方案：

左机壳15和右机壳16的法兰边17的外圆为其定位边，法兰边17的外圆面抵紧法兰盘14横向边的内圆面，或者左机壳15和右机壳16设有定位止口22，定位止口22卡接在法兰盘14竖向的环圈的内圆。

实施例三：

如图4所示，所述转子为铁铝组件，作为磁轭的转子圈6为电工铁质材料，与扫风叶片18、侧辐板7、轴承座8一体模压成型，侧辐板7设有周向阵列布置的第一通风孔25，永磁体9安装在转子圈6的内圆。

另一实施方案是，作为磁轭的电工铁转子圈6、侧辐板7、轴承座8一体模压成型，所述散热风扇为具有若干扫风叶片18模压成一体结构的叶轮，所述散热风扇套接安装在轴承座8的外圆。

实施例四：

如图5所示，定子铁芯4由多个第一硅钢冲片26的叠层和多个第二硅钢冲片27的叠层组合而成，第一硅钢冲片26为环形片，第二硅钢冲片27为圆盘片，主轴3与第二硅钢冲片27的叠层固定连接，第二硅钢冲片27靠近主轴3的一侧设有若干个第二通风孔28。

采用两种不同形式的硅钢片冲片叠合成一体的定子铁芯4，取消了常规定子组件中的定子支架，降低了制造成本。

实施例四的第二通风孔28，连同实施例三的第一通风孔25，使所述散热风扇转动产生的空气流，在电机内部形成内部风冷循环散热的风道：冷空气从第二通风孔28进入驱动电机内部，一部分空气流在轴向上通过相邻线圈绕组5之间的空隙、定子铁芯4与永磁体9的气隙空间，将热量排出驱动电机，一部分空气流从第一通风孔25排出，将热量带入减速机构所在空间，再沿右机壳16与转子圈6的间隙回到第二通风孔28。

为使本发明一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，具有完全替代现有低速轮毂电机的实用性技术方案：

左机壳15组合有铁质的刹车圈29，刹车圈29与左机壳15一体模压成型，或者左机壳15外侧面的中心设有向左延伸的法兰圈，法兰圈用于连接电动车的刹车盘；左机壳15和右机壳16上还有“O”形的止水圈30，止水圈30与主轴3套接；右机壳16上可根据需要设置安装飞轮的螺柱31。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，基于本发明，还可以对其他电机进行改进设计，或部分引用本发明的创造性成果，或以降低轮毂电机性能为代价的改劣、减少本发明技术特征开发出另一种电机，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，包括轮圈、轮辐、机壳、驱动电机和减速机构，所述驱动电机包括主轴、定子和转子，所述定子包括定子铁芯和线圈绕组，所述定子铁芯与所述主轴固定连接，所述转子包括转子圈、侧辐板、轴承座和永磁体，所述转子与所述主轴转动连接，所述减速机构包括太阳轮齿圈、行星齿轮支架、行星齿轮和外齿圈，所述行星齿轮支架具有单向离合器，所述太阳轮齿圈固定安装在所述侧辐板上，所述行星齿轮支架固定套设在所述主轴上，所述行星齿轮安装在所述行星齿轮支架上，其特征在于：

还有法兰盘，所述法兰盘和所述轮圈及所述轮辐的材质相同，所述轮圈为配合无内胆真空轮胎的深槽轮圈，所述轮圈通过若干所述轮辐与所述法兰盘连接成轮毂的整体结构；

所述机壳包括左机壳和右机壳，由铝合金材料模压成型，所述左机壳和所述右机壳具有法兰边，所述法兰边连接在所述法兰盘的两侧，所述主轴与所述左机壳和所述右机壳转动连接，所述驱动电机和所述减速机构位于所述左机壳和所述右机壳所形成的容纳腔内；

所述外齿圈套接在所述左机壳的内圆，所述驱动电机的扭矩通过所述减速机构传递给所述左机壳，从而带动所述轮圈转动。

2.根据权利要求1所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述驱动电机内部具有散热风扇，所述散热风扇具有若干扫风叶片，所述扫风叶片设置在所述轴承座外圆，所述扫风叶片为垂直于所述侧辐板的径流式离心风叶，所述扫风叶片随着所述转子的转动产生径向空气流，将所述定子铁芯和所述绕圈绕组产生的热量排出，传导给所述左机壳、所述右机壳和所述法兰盘。

3.根据权利要求1所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：还具有外部散热片，所述外部散热片为设置在所述右机壳或所述右机壳及所述左机壳上，并与其本体一体模压成型的薄片。

4.根据权利要求2所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述转子为铁铝组件，作为磁轭的所述转子圈为电工铁质材料，与所述扫风叶片、所述轴承座、所述侧辐板一体模压成型，所述侧辐板设有周向阵列布置的第一通风孔，所述永磁体安装在所述转子圈的内圆。

5.根据权利要求1至3任一项所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述左机壳组合有钢质的刹车圈，所述刹车圈与所述左机壳一体模压成型。

6.根据权利要求1至3任一项所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述左机壳外侧面的中心设有法兰圈，所述法兰圈用于连接电动车的刹车盘。

7.根据权利要求1所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述定子铁芯由多个第一硅钢冲片的叠层和多个第二硅钢冲片的叠层组合而成，所述第一硅钢冲片为环形片，所述第二硅钢冲片为圆盘片，所述主轴与所述第二硅钢冲片的叠层连接，所述第二硅钢冲片靠近所述主轴处设有若干个第二通风孔。

8.根据权利要求1所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述法兰盘的径向断面为矩形，所述法兰盘设有周向阵列布置的螺孔。

9.根据权利要求1所述的具有法兰盘的电动车有齿轮毂电机，其特征在于：所述法兰盘的径向断面为“T”形，所述法兰盘竖向的环圈设有周向阵列布置的圆孔。