CN1521922A

CN1521922A - 电磁减速轮殻电机

Info

Publication number: CN1521922A
Application number: CNA031040349A
Authority: CN
Inventors: 万德鸿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-08-18

Abstract

一种电磁减速轮毂电机，它利用定转子的齿槽效应引起的气隙磁导变化原理工作。由外转子齿、内定子扇形齿模块、永磁体、导磁轴套和集中线圈绕组等组成。可制成单相至五相交流变频/变压无级调速电动车轮毂电机。不用机械减速装置，利用电机内部的电磁减速齿轮来减速，因而获得小型化、无转矩波动，运转平稳、大力矩、线性特性好、高效，对控制驱动器无冲击电流，在相同体积情况下，输出功率和转矩可显著提高。

Description

电磁减速轮毂电机

本发明涉及一种电磁减速轮毂电机，属永磁低速同步电机领域，适用于低速大力矩的电动自行车直驱式轮毂电机。

目前在电动自行车上采用的直驱式驱动电机，有刷永磁轮毂电机、无刷永磁轮毂电机和高速有齿减速轮毂电机。有刷永磁轮毂电机存在电刷易磨损、噪音大；无刷永磁轮毂电机存在控制器易损坏；高速有齿减速轮毂电机，存在齿轮易磨损和噪音大。

本发明的目的是提供一种低速大力矩、无刷、无齿轮减速、对控制器电流冲击小、运转平稳、噪音低、可达到变频/变压、无级调速和使用寿命长的电动自行车用直驱式轮毂电机^[1]、[3][4]。

本发明的实现方法是：在外转子和内定子铁芯上都冲制有等距离的齿槽，在定子槽中嵌入永磁体，造成面对气隙的相邻定子齿有异性磁极，并在定子扇形铁芯上绕有线圈，利用线圈中的交变电流变化，来调节定转子的齿引起极性变化，使气隙磁导变化，即利用定、转子齿槽效应引起的气隙磁导变化来工作的^[2]。

下面结合附图和实施方案对本发明作出说明：

图1是三相6极内定子和外转子结构平面示意图；

图2是三相绕组中的一相绕组平面原理示意图。

在图1、图2中，外转子齿(1)、内定子齿(2)、永磁体(3)、导磁轴套(4)、线圈绕组(5)和隔磁轴套(6)。

从图1和图2中看出，在外转子铁芯内园周上，冲制有多个等距矩形齿和槽，为外转子齿(1)，内定子(2)是由多块偶数扇形冲有齿和槽的叠片(或叫扇形模块)，通过导磁轴套(4)的燕尾形槽，相互嵌入组合构成一个园形定子(2)，并在扇形槽中嵌入永磁体(3)，由隔磁轴套(6)把磁路与电机轴隔开；

另外在扇形铁芯上的芯柱上，即内定子(2)铁芯上套有集中线圈绕组(5)，并把径向对称的两只线圈反接串联为一相绕组：把4只线圈两两反接串联为二相绕组；同样6只线圈反接串联为三相绕组；8只为四相，10只为五相绕组。

由上述串联绕组可知，一相、二相、三相、四相和五相绕组可分别通入相对应的一相至五相交流电源。构成单相两相至多相电机，由于每一相都是由两只线圈即两块扇形模块铁芯上的绕组串联构成，因此，扇形模块铁芯和集中线圈绕组总是由偶数组成的。

从图2三相绕组中的一相绕组平面原理示意图可看出，在内定子(2)的每块扇形冲槽中嵌入的永磁体(3)，其极性是指向相邻齿方向，形成向着气隙的相邻齿为异性磁极。若图2中的绕组通入正弦交流，当瞬时某一时刻如图中所示电流方向，将造成N极齿上磁密增加；当电流在另一时刻反相流入线圈时，造成S极齿磁密增加，如此N、S极上的磁密增、减，随着交流电源的电流大小、方向和频率的变化，使该电机的定、转子齿槽效应引起气隙磁导变化而工作，其旋转方向在图2中为顺时针使外转子旋转；若在三相或多相绕组中输入V/F变频电源，可实现电机的恒转矩无级调速^[2]。

本发明电磁减速轮毂电机使用在电动自行车上，作为直接驱动式轮毂电机，具有小型、低速大转矩、线性特性好和高效率，运转平稳，可消除现有无刷电机低速大负荷时的转矩脉动^[5]。由于电磁减速轮毂电机的绕组为集中绕制，又套装在扇形铁芯的芯柱上，受定、转子齿槽影响小，可以减小电枢的漏抗，缩短各绕组的跨接联线，提高效率。因定子的扇形铁芯是嵌入组合式；或叫模块化的铁芯设计^[4]，使该技术的电机绕制线圈简化了嵌绕工艺，不仅可降低制造成本，更换维修也很方便；该电机另一特点是，在与现有技术的电动自行车轮毂电机比较，具有相同体积的情况下，其输出转矩可显著提高^[3]。

本发明的实施例，如提供的样机图纸共12张，图号为D·H·1至D·H·12。实施样机有两种定子结构，图纸第5页和第8页组合构成二相电源用4只扇形模块，同时可以把驱动控制器内装在第7页所绘的散热板上；另一种是由图纸第10页和第12页组合构成三相电源用6只扇形铁芯模块，把驱动控制器外装。两种定子均可适用相同的外转子铁芯。只是二相电源电机较三相电源电机，在相同体积条件下，电机的利用率和输出转矩要小约1/6，实施本发明技术在一般电机生产厂家都可以进行。

本发明电磁减速轮毂电机提供的原始资料共5份(复印背景参考文献)，样机图纸12页。

Claims

1.一种电磁减速轮毂电机，属永磁低速同步电机领域，利用定转子齿槽效应引起的气隙磁导变化来工作的，它由外转子齿、内定子齿、永磁体、导磁轴套、线圈绕组和隔磁轴套构成，其特征是：

a.在外转子铁芯内园周上，冲制有多个等距矩形齿和槽，为外转子齿(1)，内定子(2)是由多块偶数扇形冲有齿和槽的叠片(或叫扇形模块)，通过导磁轴套(4)的燕尾形槽，相互嵌入组合构成一个园形内定子(2)，并在扇形槽中嵌入永磁体(3)，由隔磁轴套(6)把磁路与电机轴隔开；

b.内定子(2)铁芯上套有集中线圈绕组(5)，并把径向对称的两只线圈反接患联为一相绕组；把4只线圈两两反接串联为二相绕组；同样6只线圈反接串联为三相绕组；8只为四相、10只为五相绕组。

2.根据权利要求1所述的电磁减速轮毂电机，其特征是：在内定子(2)的每块扇形冲槽中，嵌入的永磁体(3)，其极性是指向相邻齿方向，形成向着气隙的相邻齿为异性磁极。