CN117543896A - 一种大功率高速电动摩托车轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，包括主轴、轮毂、左端盖、右端盖、定子铁芯和定子支架，还包括左/右端盖上的风叶、定子铁芯上的风洞，风叶随电机的转动在电机内部产生循环空气流，风洞为循环空气流的通道，将定子铁芯内的热量排出，还包括散热片，散热片布置在左端盖和右端盖的外侧面，还包括增加电机壳体内部表面积的吸热片，吸热片设置在左端盖和/或所述右端盖的内侧面。本发明的电机内部能产生轴向的空气强流，将热量快速从定子部件中导出，还可以快速吸收电机内部空气中的热量至电机外壳，再通过电机外部的散热装置快速散热。

Description

一种大功率高速电动摩托车轮毂电机

技术领域

本发明涉及两轮电动车轮毂电机技术领域，特别是涉及一种大功率高速电动摩托车轮毂电机。

背景技术

轮毂电机的优势是结构简单、运行可靠耐用、具有较高的转矩和功率密度，经过几十年的发展，在设计制造、控制等方面已趋成熟，在两轮电动车领域已得到普遍的应用，尤其在中国，低速电动自行车和中速轻型电动摩托车，已经成了人们日常出行的主要交通工具，电动摩托车正逐步替代传统的燃油摩托车。中低速电动车轮毂电机功率在400～600W，电动摩托车最高时速在80km/h以上，轮毂电机功率800～3000W。

轮毂电机的主要热源是铜损耗和铁损耗，铜损耗主要发生在线圈绕组中，取决于线圈绕组的电阻和电流；铁损耗主要发生在定子铁芯中，取决于定子铁芯磁路部分的重量、频率和最大磁通密度，电机转速越快，铁损耗就越高；低速轮毂电机，铜损耗明显高于铁损耗，大功率高速电动摩托车轮毂电机，铁损耗在总损耗中的占比超过铜损耗；电动摩托车电机内部产生的热量很大，以额定功率2000W的轮毂电机按80％的效率来计算，电机内部有400W的热源持续发热，大负载或连续爬坡时产热量更甚；

轮毂电机具有较大的内部空间和外部散热面，有利于电机的散热，因此中低速的轮毂电机故障率极低；电动摩托车轮毂电机，结构上仍然延用中低速轮毂电机的型式，电机端盖对称设计，电机内部只有在定子部件的两侧存在速度和方向相同的旋转空气流，定子部件附近的空气相对静稳，主要产热源的定子铁芯还有阻碍散热的绝缘材料包裹，电机内部缺少快速散热所需的循环空气流，因此电机退磁烧机故障多发生在大功率高速电动摩托车轮毂电机上。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有散热系统的大功率高速电动摩托车轮毂电机，电机内部能产生轴向的空气强流，将热量快速从定子部件中导出，还可以快速吸收电机内部空气中的热量至电机外壳，再通过电机外部的散热装置快速散热。

为此，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，包括主轴、轮毂、左端盖、右端盖、定子铁芯和定子支架，所述轮毂包括钢质轮圈、轭铁圈，所述轭铁圈的内圆安装有永磁体，所述左端盖和所述右端盖采用铝合金材料模压制造，通过螺栓固定连接在所述轭铁圈的两侧并与所述主轴转动连接，所述定子铁芯通过定子支架与所述主轴固定连接；

还包括风叶，所述风叶为设置于所述左端盖或所述右端盖的径流式离心风叶，所述风叶周向布置在所述左端盖或所述右端盖的内侧面，所述风叶随电机的转动在电机内部产生循环空气流；

还包括风洞，所述风洞由所述定子铁芯中硅钢冲片上的散热孔叠合后形成，所述风洞为所述循环空气流的通道，用于排出所述定子铁芯内部的热量。

本发明中，所述硅钢冲片为环形，采取较宽的径向尺寸设计，所述散热孔周向布置在所述硅钢冲片接近其内圆一侧，所述散热孔的设置不会引起所述定子铁芯的磁饱和，制造成本会有小幅增加。

优选地，还包括散热片，所述散热片为设置于所述左端盖和所述右端盖外侧面的薄片，所述散热片周向布置在所述左端盖和/或所述右端盖的外侧面。

优选地，还包括散热筋，所述散热筋为周向布置在所述左端盖和所述右端盖外侧面的径向凸条。

优选地，还包括增加电机壳体内部表面积的吸热片，所述吸热片为轴向延伸切向展开的圆弧形薄片，所述吸热片设置在所述左端盖和/或所述右端盖的内侧面并垂直于所述左端盖和/或所述右端盖；切向展开的圆弧形的所述吸热片，转动时产生的空气流很小，不影响电机内部空气的循环，其增加的表面积加大了电机内部空气中热量向机壳的输送量，从而实现快速消散热量的目的。

优选地，当所述风叶设置在所述左端盖，则所述吸热片设置在所述右端盖，或设置在所述右端盖及所述左端盖远离所述风叶的位置；当所述风叶设置在所述右端盖，则所述吸热片设置在所述左端盖，或设置在所述左端盖及所述右端盖远离所述风叶的位置。

优选地，所述风叶、所述散热片、所述散热筋及所述吸热片分别与其所在本体(例如左端盖和/或右端盖)一体模压成型，成本增加很小。当采用模压成型时，所述风叶、散热片、散热筋和吸热片均垂直于所在本体，便于脱模。

当然，如果采用其他加工方式，那么所述风叶、散热片和吸热片也可以相对本体倾斜一定的角度。

优选地，所述定子支架在轴向上具有所述循环空气流的回风孔；所述定子支架为中间辐条连接的形式时，则所述辐条间的空隙为所述回风孔；所述定子支架为腹板连接的型式时，所述腹板上周向阵列布设有若干个所述回风孔。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中所述风叶的设置，相当于在轮毂电机的内部安装了一台变频离心风机，其产生的循环空气流轴向上分成三部分流经电机的产热源：一部分空气流通过所述风洞带出所述定子铁芯内部的热量，一部分经过所述线圈绕组之间的空隙带出所述线圈绕组的热量，再一部分经过所述定子铁芯与所述永磁体间的气隙空间，带出气隙空间的热量，三部分热空气最后汇入所述回风口回到所述风叶的一侧，完成一次循环；热空气经所述吸热片和电机机壳的内侧面将热量传导给机壳，再由机壳外表面和所述散热片将热量消散到外界自然空间，电机转速越快，内部风速越快，散热速度越快。

本发明的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，从热量的产生到消散的各个环节，都有技术措施作保障，从而构成电机的散热系统，而且该系统是在一体制造的基础上建立的，仅需增加很低的成本，这些技术措施的选取和施行强度，取决于轮毂电机的散热要求，具有很好的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明一种大功率高速电动摩托车轮毂电机结构示意图；

图2为本发明具有风叶和散热片的右端盖示意图；

图3为本发明具有风洞的定子铁芯示意图；

图4为本发明具有散热片和吸热片的左端盖示意图。

附图标记说明：1主轴；2左端盖；3右端盖；4定子铁芯；5定子支架；6轮圈；7轭铁圈；8永磁体；9硅钢冲片；10风叶；11铁芯固定圈；12线圈绕组；13散热片；14风洞；15散热孔；16吸热片；17回风孔。

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4所示，本实施例提供一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，包括主轴1、轮毂、左端盖2、右端盖3、定子铁芯4和定子支架5，所述轮毂包括钢质的轮圈6、轭铁圈7，轭铁圈7的内圆安装有永磁体8；左端盖2和右端盖3采用铝合金材料模压工艺制造，通过螺栓固定连接在轭铁圈7的两侧，并与主轴1转动连接；定子铁芯4由多个硅钢冲片9叠合而成，通过定子支架5与主轴1固定连接，定子支架5上设有若干回风口17。

实施例一：

如图1、图2所示，右端盖3的内侧面设有风叶10，呈周向布置，风叶10为径流式离心风叶，考虑到本发明电机转速高的特点，风叶10设置在右端盖3内侧面的中段，风叶10抵近定子支架5的铁芯固定圈11，尽可能多地将冷风送到定子铁芯4和线圈绕组12部位。

右端盖3的外侧面还设有周向陈列布置的散热片13，风叶10、散热片13是与右端盖3一体模压成型的，增加的制造成本很小，风叶10和散热片13垂直于右端盖3的侧面，散热片13本身还起到了加强筋的作用，右端盖3的侧面可相应地减薄；对于较小功率的摩托车轮毂电机，可以适当降低散热片13的高度，甚至改用所述散热筋替代，同样能起到不错的散热效果。

实施例二：

如图1、图3所示，定子铁芯具有风洞14，风洞14由定子铁芯4中硅钢冲片9上的散热孔15叠合后形成，风洞14为循环空气流的通道，风叶10产生的空气流，穿过风洞14，排出定子铁芯4内部的热量；本实施例的硅钢冲片9的采取较宽的径向尺寸设计，散热孔15周向布置在硅钢冲片9接近内圆一侧，数量与定子铁芯4的齿槽数相同，散热孔15的设置不会引起定子铁芯4的磁饱和，制造成本仅有小幅的增加。

一般的轮毂电机，内部对流散热不足，直接的热传导散热量更小，被绝缘材料包裹的定子铁芯4，还被自身产生热量的线圈绕组12包围，所以轮毂电机很难做成2000W及以上的轮毂电机的大功率高速电机，本实施例风洞14的数量达54个，其作用显而易见。

实施例三：

如图1、图4，左端盖2的内侧面设有多个阵列的圆弧形薄片的吸热片16，其外侧面设有散热片13，吸热片16和散热片13与左端盖2一体模压成型，只需增加少量的材料成本，圆弧形的吸热片16是轴向延伸切向展开的，转动时吸热片16不会影响电机内部空气循环。

轮毂电机消散热量的能力取决于电机内部吸收热量的表面积的大小，这也是满盘式轮毂电机盛行的重要原因，风叶10和风洞14的设置可以快速将定子部件的热量扩散至电机的内部空间，如果没有足够多的内部表面积吸收热量，轮毂电机内部的温度还是会持续上升的，本实施例吸热片16的设置，增大了电机内部热空气与左端盖2的接触面积，左端盖2的热传递能力可以实现翻番，对于2000W及以上的大功率轮毂电机，还可以在设有风叶10的右端盖3除却风叶10的位置设置吸热片16，或者提高吸热片16的密度。

上述实施例，热量从定子部件传送到外界自然空间的各环节，都有相互衔接的技术措施，组成了本发明完整的散热系统；不同功率和转速的电动摩托车轮毂电机，产生的热量不尽相同，决定了风叶10、散热片13或者散热筋、风洞14和吸热片16等的数量和规格大小的设定，例如功率相对较小的轮毂电机，仅仅依靠风叶10和风洞14，就可以有不错的散热效果；而功率相对较大的轮毂电机，可以采用大规格的风叶10加大循环风量、增大风洞14的孔径、加长吸热片15在轴向上的延伸长度等技术措施。

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 (10)

1.一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，包括主轴、轮毂、左端盖、右端盖、定子铁芯和定子支架，所述轮毂包括轮圈、轭铁圈，所述轭铁圈的内圆安装有永磁体，所述左端盖和所述右端盖固定连接在所述轭铁圈的两侧并与所述主轴转动连接，所述定子铁芯通过定子支架与所述主轴固定连接，其特征在于：

还包括风叶，所述风叶为设置于所述左端盖或所述右端盖的径流式离心风叶，所述风叶周向布置在所述左端盖或所述右端盖的内侧面，所述风叶随电机的转动在电机内部产生循环空气流；

还包括风洞，所述风洞由所述定子铁芯中硅钢冲片上的散热孔叠合后形成，所述散热孔周向布置在环形的所述硅钢冲片接近其内圆一侧，所述风洞为所述循环空气流的通道，将所述定子铁芯内的热量排出。

2.根据权利要求1所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：还包括散热片，所述散热片为设置于所述左端盖和/或所述右端盖外侧面的薄片，所述散热片周向布置在所述左端盖和/或所述右端盖的外侧面。

3.根据权利要求1所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：还包括散热筋，所述散热筋为周向布置在所述左端盖和/或所述右端盖外侧面的径向凸条。

4.根据权利要求1所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：还包括增加电机壳体内部表面积的吸热片，所述吸热片为设置于所述左端盖和/或所述右端盖的圆弧形薄片，所述吸热片设置在所述左端盖和/或所述右端盖的内侧面。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：当所述风叶设置在所述左端盖，则所述吸热片设置在所述右端盖，或设置在所述右端盖及所述左端盖远离所述风叶的位置；当所述风叶设置在所述右端盖，则所述吸热片设置在所述左端盖，或设置在所述左端盖及所述右端盖远离所述风叶的位置。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：所述风叶与左端盖或右端盖一体模压成型。

7.根据权利要求2所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：所述散热片与左端盖或右端盖一体模压成型。

8.根据权利要求3所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：所述散热筋与左端盖或右端盖一体模压成型。

9.根据权利要求5所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：所述吸热片与左端盖或右端盖一体模压成型。

10.根据权利要求1所述的一种大功率高速电动摩托车轮毂电机，其特征在于：所述定子支架在轴向上具有所述循环空气流的回风孔。