CN201821244U - 一种用于电动车的轮毂式永磁无刷调速电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及永磁无刷电机技术领域，具体的说是一种能够自动无级变速的电动自行车和电动摩托车用轮毂电机，其特征在于：电机内部设有离心式转速感应调磁机构，所述的离心式转速感应调磁机构由磁通分流器10，推力轴承11，离心滚子12，左端盖13，弹簧16组成，左端盖内表面为类似锥形，并设有离心混子的导槽，磁通分流器右端底面母线为特定曲线，其函数由预先设计决定。本实用新型与现有技术相比，其优点在于：同机械式变档调节比较，本发明是连续无极的调速，同机械式CVT无极调速(效率60～70％)比效率更高20％以上，同电控弱磁比，更适合普通隐极式转子。

Description

一种用于电动车的轮毂式永磁无刷调速电机
技术领域
本实用新型涉及永磁无刷电机技术领域，具体的说是一种能够自动无级变速的电动自行车和电动摩托车用轮毂电机。
背景技术
由于轮毂电机结构紧凑，效率高，技术成熟，因此电动助力车几乎都采用了永磁无刷轮毂电机。但这种电机由于使用稀土永磁励磁，电机磁通几乎不可调，等功率可调速比低，对于实际的使用、工况变化范围需要较多的功率储备，由此增加的重量和成本对电动自行车是不利的。
为了改进电动车的性能，业内先后研发过多种机械式变速电机，和绕组可变的双速电机或三速电机，均因技术方案不够完善而未能广泛运用。
除了增加传统的机械变速系统外，现有一种电控弱磁技术，参见《永磁电机的弱磁控制设计》《微特电机》2009-6期，中图分类号：TM341文献标识码：A，WENZ文章编号：1004-7018(2009)06-0041-05，但主要用于凸极式永磁同步电机。对于普通永磁无刷电机弱磁效果不理想。
发明内容
本实用新型的目地在于克服现有技术的不足，提供一种连续无极调速的电动车用轮毂式永磁无刷调速电机。
为实现上述目的，设计一种用于电动车的轮毂式永磁无刷调速电机，包括带永磁体的轮毂即转子和分数槽多相绕组定子，其特征在于：电机的转子由轮毂1和转子轭2相连接，永磁体3与转子轭内表面相连接，转子轭同左、右端盖13、14相连并通过轴承9、17连接于中心轴8并能绕其转动。电机的定子由导线15、铁芯4、绕组5、定子支架6、花键套7组成一体，电机内中心轴8的上面设有离心式转速感应调磁机构，所述的离心式转速感应调磁机构由磁通分流器10，推力轴承11，离心滚子12，左端盖13，弹簧16组成，左端盖内表面为类似锥形，并设有离心混子的导槽，所述的磁通分流器右端底面母线为函数曲线；所述的定子通过花键套与中心轴8连接，作轴向移动，花键套左端设有一推力滚针轴承11；所述的磁通分流器采用导磁材料制成的圆筒型物体，磁通分流器对移动过来的转子磁通进行旁路，分流削弱气隙中原有穿过绕组的磁通。
本实用新型与现有技术相比，其优点在于：同机械式变档调节比较，本发明是连续无极的调速，同机械式CVT无极调速(效率60～70％)比效率更高20％以上，同电控弱磁比，更适合普通隐极式转子。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型同现有轮毂电机的特性对比。
指定图1为摘要附图。
图1中的1.轮毂  2.转子轭  3.永磁体  4.铁芯  5.绕组  6.定子支架  7.花键套  8.中心轴  9.轴承  10.磁通分流器  11.推力轴承  12.离心滚子  13.左端盖  14.右端盖  15.导线  16.弹簧  17.轴承
具体实施方式
结合附图对本实用新型做进一步说明，这种装置的制造技术对本专业的人来说是非常清楚的。
参见图1，轮毂1和转子轭2相连接，永磁体3与转子轭内表面相连接，转子轭同左、右端盖13-14相连并通过轴承9、17连接于中心轴8并能绕其转动。
定子由导线15，铁芯4、绕组5、定子支架6、花键套7组成一体，定子通过花键套与中心轴8连接，不能绕轴转动，可以轴向移动；花键套左端安放一推力滚针轴承11。
离心式转速感应调磁机构由磁通分流器10，推力轴承11，离心滚子12，左端盖13，弹簧16组成。在此，左端盖内表面为类似锥形，并做有离心滚子的滚导；磁通分流器右端底面母线为特定曲线，定子移动值与转速的函数特性依据机械理论和永磁无刷电机理论确定，使其输出特性近似于理想特性。
电机通电后，转子带动磁通分流器2转动，转速由0迅速提高，到设定转速时，离心滚子12在离心力作用下，推动磁通分流器，并通过推力轴承将轴向力传给花键套，由于转速已经达到，弹簧力被克服，定子受力向右运动，压缩弹簧趋向新的平衡点，由于定子被移动，磁路发生变化，定子交联的磁通减少了，转速便会升高。
本实用新型同现有轮毂电机的特性对比见图2
图2中，曲线a-b-c为普通永磁电机机械特性曲线，a-b-d为弱磁变速永磁电机机械特性曲线，额定功率都是500W。例如：b点功率Pb＝50×10＝500，d点功率Pd＝12.5×40＝500，c点功率约为4×20＝80W，曲线同阻力曲线的交点ω1和ω2分别为两种电机的最高车速。ω2处的功率和车速为500W 35km/h，ω1处功率为80W20km/h。性能提高80％左右。
本实用新型的主要特点是在原有轮毂电机的基础上，设置了离心式转速感应调磁机构，以此达到弱磁扩速的目的，实现理想的运行特性。
所谓离心机构是一个斜面滚子推力机构，它依据圆周运动的运动学和力学原理，当滚子随转子绕轴运动时，产生离心力：Fω＝Rmω2，同时通过斜面将力Fω转移到轴向形成分力Fz，利用力Fz推动定子轴向移动，使定子绕组位置上错开转子磁路一定距离，使得一部分磁通量不再通过定子磁路，铰链定子电流，而是通过磁通分流器回到原处。转速越高，离心力愈大，转子位移愈大，进入磁通分流器愈多，磁通分流愈多，进入定子磁通越少。这样，“弱磁”就实现了，其结果是功率基本不变，但转速升高，扭矩下降，直到扭矩同车辆行驶阻力达成平衡。在整个过程中功率，效率降低缓慢，处于等功率调速特性。

Claims (3)

1.一种用于电动车的轮毂式永磁无刷调速电机，包括带永磁体的转子，多相分数槽绕组定子，其特征在于：电机的转子由轮毂（1）和转子轭（2）相连接，永磁体（3）与转子轭内表面相连接，转子轭同左、右端盖（13、14）相连并通过轴承（9、17）连接于中心轴（8）并能绕其转动,电机的定子由导线（15）、铁芯（4）、绕组(5)、定子支架(6)、花键套(7)组成一体，电机内中心轴(8)的上面设有离心式转速感应调磁机构，所述的离心式转速感应调磁机构由磁通分流器(10)，推力轴承(11)，离心滚子(12)，左端盖(13)，弹簧(16)组成，左端盖内表面为类似锥形，并设有离心混子的导槽，所述的磁通分流器右端底面母线为函数曲线。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动车的轮毂式永磁无刷调速电机，其特征在于所述的定子通过花键套与中心轴(8)连接，可作轴向移动，花键套左端设有一推力滚针轴承(11)。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动车的轮毂式永磁无刷调速电机，其特征在于所述的磁通分流器采用导磁材料制成的圆筒型物体，磁通分流器对移动过来的转子磁通进行旁路，分流削弱气隙中原有穿过绕组的磁通。 
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