CN1925286A - 一种电动摩托车和电动单车用的永磁直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种电动摩托车和电动单车用的永磁直流电机，属于一种机电产品，由电机轴(2)、外转子壳体(15)、左右端盖(7)和(18)、永磁铁(14)、外转子绕组(16)、磁力调节套(17)、换向器(10)、电刷握(13)和电刷(11)构成。具有结构简单、启动容易、高效节能等特点，能用作电动摩托车和电动单车的动力，是一种取代传统直流电机的较为理想的永磁直流电机。

Description

一种电动摩托车和电动单车用的永磁直流电机

技术领域

本发明涉及一种永磁直流电机，特别是一种电动摩托车和电动单车用的永磁直流电机。

背景技术

长期以来，直流电机一直是采用定子绕组和转子绕组两个绕组来设计的，这样可以做出较大功率的直流电机。虽然也有一些采用永磁铁代替定子绕组的直流电机，但由于现有的普通铁氧体永磁铁的磁场强度较弱，很难做出较大功率的直流电机，故这类永磁直流电机大都功率较小。自从高性能强磁场强度的稀土钕铁硼永磁材料(磁场强度可达4000高斯)制成以后，大功率的永磁直流电机逐渐出现，但由于这种永磁铁的磁场强度太大，使得采用该类永磁铁的电机转子与定子之间的气隙难以优选，磁力的大小也难以调整，致使电机启动困难；为此，有很多人进行了研究，本人于2004年研究出一种解决方案，即：在电机内的定子与转子之间，加装一个非导磁材料制成的气隙调节套(见中国专利2004100468889)，成功地解决了电机启动困难这一难题。但由于所采用的气隙调节套是非导磁材料制成的，对磁场有一定的阻隔作用，降低了永磁铁做功的磁场强度，使得电机在运行过程中的发热量较大，温升较高较快。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有结构简单、启动容易、高效节能等特点，能用于电动摩托车和电动单车的永磁直流电机。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：发明一种电动摩托车和电动单车用的永磁直流电机，由电机轴(2)、外转子壳体(15)、带有左右轴承(9)和(19)的左右端盖(7)和(18)构成；在电机轴(2)中间的外柱面上还装有偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列圆弧形的永磁铁(14)构成内定子；在外转子壳体(15)的内壁处还装有外转子绕组(16)构成外转子，电机轴(2)装在外转子壳体(15)内，左右端盖(7)和(18)装在外转子壳体(15)的两端；外转子绕组(16)的左边还装有换向器(10)和与其配合并装在电机轴(2)上的电刷握(13)和电刷(11)；在永磁铁(14)的外柱面紧密配合有由导磁材料制成的磁力调节套(17)。

磁力调节套(17)是由硅钢片制成。

磁力调节套(17)的径向壁厚为2～12毫米。

本发明的永磁直流电机，由于采用在内定子与外转子之间加装一个由导磁材料制成的磁力调节套，简单易做，既可调节磁力，又不阻隔磁场强度，从而既解决了强磁场强度永磁直流电机启动困难的难题，又可充分利用强磁场强度永磁铁的磁力驱动，大大降低外转子绕组的电枢输入电流，节约外转子的电枢电能；同时，由于内定子采用强磁场强度的永磁铁代替励磁绕组，免除了励磁电能的输入，因而，其节能效果更加明显。据试验：本发明的永磁直流电机与同等功率的双绕组直流电机相比，节约电能可达50％左右；与同等功率的、同类型的其它永磁直流电机相比，启动性较好，节约电能可达30％左右。

附图说明

附图1是本发明的主剖视图；

附图2是本发明的沿A——A轴线的剖视图；

附图3是本发明的沿B——B轴线的剖视放大图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明的实施例。

本实施例是由电机轴(2)、外转子壳体(15)、左右端盖(7)和(18)、永磁铁(14)、外转子绕组(16)、磁力调节套(17)、换向器(10)、电刷握(13)和电刷(11)构成。

外转子壳体(15)为一筒体，其外圆柱面的中间为轮毂筋板，筒体内壁安装有外转子绕组(16)。外转子绕组(16)包括绕组线圈(22)和绕组轭(21)，绕组线圈(22)镶嵌在绕组轭(21)的槽内，绕组轭(21)固定在外转子壳体(15)的筒体内壁上。在外转子绕组(16)的左边，装有与绕组线圈(22)连接的换向器(10)。

电机轴(2)是一阶梯轴，两端外圆带有螺纹，中间直径较大，用来安装圆弧形的永磁铁(14)〔为了减小此处轴的直径，也可在此处加装一个轴套，将永磁铁(14)安装在该轴套的外圆柱面上〕，永磁铁(14)为两块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形稀土钕铁硼永磁铁，〔也可采用四块或六块等偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列的圆弧形永磁铁〕。电机轴(2)的左端圆柱面上，向右开有轴向槽(3)〔也可对称地开两条槽〕，用于安装外转子绕组(16)的电源输入线(1)。在电机轴(2)的中左部位、永磁铁(14)的左侧，安装有电刷握(13)，在电刷握(13)内装有弹簧(12)和电刷(11)，电刷(11)〔可用碳刷〕的内面与电源输入线(1)相连接，其外面在内部弹簧(12)的弹力作用下，紧紧地抵住换向器(10)。

在永磁铁(14)的外柱面上，紧密地装有由硅钢片双面涂漆后叠合而成的磁力调节套(17)。磁力调节套(17)的外柱面与外转子绕组(16)的内圈之间有适当的间隙，磁力调节套(17)的径向壁厚可为2～12毫米〔该壁厚尺寸与电机的功率和永磁铁(14)的磁场强度有关，电机的功率大，壁厚尺寸可取较大值，电机的功率小，壁厚尺寸可取较小值；永磁铁(14)的磁场强度值大，壁厚尺寸可取较大值，磁场强度值小，壁厚尺寸可取较小值。据试验：当永磁铁(14)的磁场强度为4000高斯时，小于5千瓦的电机，其壁厚尺寸为2～6毫米；大于8千瓦的电机，其壁厚尺寸为6～12毫米〕。

左右端盖(7)和(18)相同，为阶梯状圆盘，中间开有穿装电机轴(2)的通孔，该通孔壁的中间开有环槽，用于安装密封圈(6)和(20)；其与外转子壳体(15)相配的一面带有定位上口，且该面的中间有凸台，该凸台的中间有阶梯孔，用于安装左右轴承(9)和(19)。左端盖(7)的中间通孔与电机轴(2)左部的外柱面之间还装有一个护套(5)，护套(5)固定在电机轴(2)上；在电机轴(2)左端的轴向槽(3)中、护套(5)的内孔处，还镶嵌有密封条(4)。左右端盖(7)和(18)安装在外转子壳体(15)的两端，由端盖止口定位，并由螺杆(8)固定。

使用时，将电机轴(2)的两端固定在机架上，外转子壳体(15)外圆柱面中间的轮毂筋板与电动摩托车或电动单车的轮毂联接。受车手柄控制的直流电源，由电源输入线(1)输入，经电刷(11)、换向器(10)，进而输入到外转子绕组(16)而产生外转子主磁场，由于内定子固定不动，所以，由内定子永磁铁产生的驱动磁场，推动外转子绕组(16)连同外转子壳体(15)一起转动，带动电动摩托车或电动单车的轮毂转动而前进，从而，将电能转化成机械能。由导磁材料制成的磁力调节套(17)，在此将内定子永磁铁产生的磁力和外转子绕组(16)产生的磁力进行了融合，优化了定子与转子之间的气隙，调整了磁力的大小，从而改善了电机的启动性能，使电机做到了启动自如。

本人改装了两台电动摩托车的永磁直流电机，改装前：电机的设计功率为500瓦，采用4组12伏的电池供电〔总电压为48伏〕，充满电后，在标准路面单人上路，最多只能行驶40公里：改装时：将装在电机轴中间处的轴套的外径减小10毫米，同时将永磁铁外圆直径也相应地减小10毫米，并保持永磁铁的磁场强度不变，再在永磁铁的外圆柱面上紧密装配由硅钢片双面涂漆后叠合而成的磁力调节套，该磁力调节套的径向壁厚为5毫米，其宽度与永磁铁一致，其它都与改装前一样，保持不变；改装后：仍采用原来的4组12伏的电池供电，充满电后，在标准路面单人上路，其中一台最多能行驶50公里，另一台最多能行驶54公里，平均最多能行驶52公里，较改装前能多行驶12公里的里程，因此，改装后可节约电能达30％。

Claims (3)

1、一种电动摩托车和电动单车用的永磁直流电机，是由电机轴(2)、外转子壳体(15)、带有左右轴承(9)和(19)的左右端盖(7)和(18)构成；在电机轴(2)中间的外柱面上还装有偶数块大小相同、相邻磁体极性相异排列圆弧形的永磁铁(14)构成内定子；在外转子壳体(15)的内壁处还装有外转子绕组(16)构成外转子，电机轴(2)装在外转子壳体(15)内，左右端盖(7)和(18)装在外转子壳体(15)的两端；外转子绕组(16)的左边还装有换向器(10)和与其配合并装在电机轴(2)上的电刷握(13)和电刷(11)；其特征在于：在永磁铁(14)的外柱面紧密配合有由导磁材料制成的磁力调节套(17)。

2、根据权利要求1所述的永磁直流电机，其特征在于：磁力调节套(17)是由硅钢片制成。

3、根据权利要求1或2所述的永磁直流电机，其特征在于：磁力调节套(17)的径向壁厚为2～12毫米。