CN203942430U - 电磁力轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁力轮毂电机，涉及环绕电枢旋转的磁体技术领域。包括轮毂定子，所述轮毂定子的部分外周上设有弧形固定套筒，所述弧形固定套筒上设有线圈，所述轮毂定子的外周还设有圆形转子组件，所述圆形转子组件沿其圆周方向设有若干个永磁体，所述转子组件与所述轮毂定子的外周滚动配合，所述轮毂定子固定设置，弧形固定套筒相对于轮毂定子的位置固定，圆形转子组件部分穿过弧形固定套筒上的线圈，当线圈得电时圆形转子组件在外力的作用下以轮毂定子的圆心为圆心做圆周运动。所述电磁轮毂电机采用电磁传动与控制原理，极大的简化了机械结构，具有低磨损、高效率、质量轻、控制灵活、故障率低等显著优势，具有非常广阔的推广及使用前景。

Description

电磁力轮毂电机

技术领域

本实用新型涉及环绕电枢旋转的磁体技术领域，尤其涉及一种使用方便、控制灵敏的电磁力轮毂电机。

背景技术

轮毂电机技术又称车轮内装电机技术，它的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。轮毂电机技术并非新生事物，早在1900年，保时捷就首先制造出了前轮装备轮毂电机的电动汽车，在20世纪70年代，这一技术在矿山运输车等领域得到应用。而对于乘用车所用的轮毂电机，日系厂商对于此项技术研发开展较早，目前处于领先地位，包括通用、丰田在内的国际汽车巨头也都对该技术有所涉足。目前国内也有自主品牌汽车厂商开始研发此项技术，在2011年上海车展展出的瑞麒X1增程电动车就采用了轮毂电机技术。

轮毂电机驱动系统根据电机的转子型式主要分成两种结构型式：内转子式和外转子式。其中外转子式采用低速外传子电机，电机的最高转速在1000-1500r/min，无减速装置，车轮的转速与电机相同；而内转子式则采用高速内转子电机，配备固定传动比的减速器，为获得较高的功率密度，电机的转速可高达10000r/min。随着更为紧凑的行星齿轮减速器的出现，内转子式轮毂电机在功率密度方面比低速外转子式更具竞争力。

但是现有的轮毂电机也存在不少缺点：

缺点1：增大簧下质量和轮毂的转动惯量，对车辆的操控有所影响。对于普通民用车辆来说，常常用一些相对轻质的材料比如铝合金来制作悬挂的部件，以减轻簧下质量，提升悬挂的响应速度。可是轮毂电机恰好较大幅度地增大了簧下质量，同时也增加了轮毂的转动惯量，这对于车辆的操控性能是不利的。不过考虑到电动车型大多限于代步而非追求动力性能，这一点尚不是最大缺陷。

缺点2：电制动性能有限，维持制动系统运行需要消耗不少电能。现在的传统动力商用车已经有不少装备了利用涡流制动原理(也即电阻制动)的辅助减速设备，比如很多卡车所用的电动缓速器。而由于能源的关系，电动车采用电制动也是首选，不过对于轮毂电机驱动的车辆，由于轮毂电机系统的电制动容量较小，不能满足整车制动性能的要求，都需要附加机械制动系统，但是对于普通电动乘用车，没有了传统内燃机带动的真空泵，就需要电动真空泵来提供刹车助力，但也就意味了有着更大的能量消耗，即便是再生制动能回收一些能量，如果要确保制动系统的效能，制动系统消耗的能量也是影响电动车续航里程的重要因素之一。

此外，轮毂电机工作的环境恶劣，面临水、灰尘等多方面影响，在密封方面也有较高要求，同时在设计上也需要为轮毂电机单独考虑散热问题。与电动机集中动力驱动相比，轮毂电机技术具备很大的优势，它布局更为灵活，不需要复杂的机械传动系统，同时也有自己的显著不足，比如密封和起步电流/扭矩间的平衡关系，以及转向时驱动轮的差速问题等等，如果能在工程上解决这些难题，轮毂电机驱动技术将在未来的新能源车中拥有广阔的前景。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电磁轮毂电机，所述电磁轮毂电机采用电磁传动与控制技术，极大的简化了机械结构，具有低磨损、高效率、质量轻、控制灵活、故障率低等显著优势，具有非常广阔的推广及使用前景。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种电磁力轮毂电机，其特征在于：包括轮毂定子，所述轮毂定子的部分外周上设有弧形固定套筒，所述弧形固定套筒上设有线圈，所述轮毂定子的外周还设有圆形转子组件，所述圆形转子组件沿其圆周方向设有若干个永磁体，所述转子组件与所述轮毂定子的外周滚动配合，所述轮毂定子固定设置，弧形固定套筒相对于轮毂定子的位置固定，圆形转子组件部分穿过弧形固定套筒上的线圈，当线圈得电时圆形转子组件在外力的作用下以轮毂定子的圆心为圆心做圆周运动。

进一步优选的技术方案在于：所述圆形转子组件包括设置于最内侧的永磁体、位于永磁体外侧的充气内胎以及位于充气内胎外侧的橡胶外胎，所述永磁体通过连接件与所述轮毂定子的外周滚动配合。

进一步优选的技术方案在于：所述弧形固定套筒沿所述轮毂定子的外周间隔设置两个以上。

进一步优选的技术方案在于：所述轮毂定子的外周均匀布置有滚珠或滚针，所述永磁体通过连接件与所述轮毂定子外周的滚珠或滚针滚动配合。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：圆形转子组件通过滚珠或滚针轴承结构与轮毂定子连接，弧形固定套筒上线圈通电时，由洛伦兹力作用于圆形转子组件上的永磁体，从而产生驱动力。采用电磁推进方案后，无论是推进、变速等动作，均可通过控制输入电流来实现不同的牵引力与功率输出，极为灵敏快速；刹车制动，采用电控为主，机械摩擦为辅的方案：制动时输入反向脉冲电流，紧急情况下配合内置于滚珠中间的刹车摩擦块，即可实现机构制动控制；机械摩擦仅在紧急制动情况下才使用，机械磨损低，故障率低，也更加安全可靠。

因此，本实用新型以简洁的结构实现轮縠电机的驱动、变速、刹车和各种动作控制，具有低磨损、高效率、质量轻、控制灵活、故障率低等显著优势，具有非常广阔的推广和使用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的剖视结构示意图；

图2是将本实用新型应用到电动自行车上的结构示意图；

其中：1、轮毂定子2、弧形固定套筒3、线圈4、圆形转子组件5、永磁体6、充气内胎7、橡胶外胎8、连接件9、滚珠或滚针10、车架。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1-2所示，一种电磁力轮毂电机，包括轮毂定子1，所述轮毂定子1的整体为圆形，类似于自行车轮或电动车轮上的金属钢圈，所述轮毂定子1的部分外周上设有弧形固定套筒2，所述弧形固定套筒2上设有线圈3，固定套筒与电动自行车的车架10固定连接，电动自行车上的直流电机输出的直流电为线圈提供电源输入，线圈得电会产生磁场。为了增加启动的动力，所述弧形固定套筒2可沿所述轮毂定子1的外周间隔设置两个以上，本领域技术人员可以根据实际需要做出适当的调整，以控制启动力的大小。

所述轮毂定子1的外周还设有圆形转子组件4，一般的情况下所述圆形转子组件4包括设置于最内侧的永磁体5、位于永磁体5外侧的充气内胎6以及位于充气内胎6外侧的橡胶外胎7。若干个永磁体5沿所述圆形转子组件4的圆周方向设置，所述永磁体5通过连接件8与所述轮毂定子1的外周滚动配合，上述结构类似于电动自行车轮胎的结构。所述转子组件与所述轮毂定子1的外周滚动配合，滚动配合的形式有多种一般情况下为滚珠或滚针9，本领域技术人员可以得知为了使滚动受力较为均匀，滚珠或滚针9应该均匀的设置在轮毂定子1的外周。

所述轮毂定子1固定设置，弧形固定套筒2相对于轮毂定子1的位置固定，圆形转子组件4部分穿过弧形固定套筒2上的线圈3，当线圈3得电时，圆形转子组件4在线圈和永磁体的作用下，以轮毂定子1的圆心为圆心做圆周运动，推动车体向前运动。

在本申请中现有技术中的轴承结构，均可作为本实用新型中定子-转子互联的方式，完整实现本实用新型的全部预定功能。

原理：圆形转子组件通过滚珠或滚针轴承结构与轮毂定子连接，弧形固定套筒上线圈通电时，由洛伦兹力作用于圆形转子组件上的永磁体，从而产生驱动力。采用电磁推进方案后，无论是推进、变速等动作，均可通过控制输入电流来实现不同的牵引力与功率输出，极为灵敏快速；刹车制动，采用电控为主，机械摩擦为辅的方案：制动时输入反向脉冲电流，紧急情况下配合内置于滚珠中间的刹车摩擦块，即可实现机构制动控制；机械摩擦仅在紧急制动情况下才使用，机械磨损低，故障率低，也更加安全可靠。

因此，本实用新型以简洁的结构实现轮縠电机的驱动、变速、刹车和各种动作控制，具有低磨损、高效率、质量轻、控制灵活、故障率低等显著优势，具有非常广阔的推广和使用前景。

Claims (4)

1.一种电磁力轮毂电机，其特征在于：包括轮毂定子(1)，所述轮毂定子(1)的部分外周上设有弧形固定套筒(2)，所述弧形固定套筒(2)上设有线圈(3)，所述轮毂定子(1)的外周还设有圆形转子组件(4)，所述圆形转子组件(4)沿其圆周方向设有若干个永磁体(5)，所述转子组件与所述轮毂定子(1)的外周滚动配合，所述轮毂定子(1)固定设置，弧形固定套筒(2)相对于轮毂定子(1)的位置固定，圆形转子组件(4)部分穿过弧形固定套筒(2)上的线圈(3)，当线圈(3)得电时圆形转子组件(4)在外力的作用下以轮毂定子(1)的圆心为圆心做圆周运动。

2.根据权利要求1所述的电磁力轮毂电机，其特征在于：所述圆形转子组件(4)包括设置于最内侧的永磁体(5)、位于永磁体(5)外侧的充气内胎(6)以及位于充气内胎(6)外侧的橡胶外胎(7)，所述永磁体(5)通过连接件(8)与所述轮毂定子(1)的外周滚动配合。

3.根据权利要求2所述的电磁力轮毂电机，其特征在于：所述弧形固定套筒(2)沿所述轮毂定子(1)的外周间隔设置两个以上。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的电磁力轮毂电机，其特征在于：所述轮毂定子(1)的外周均匀布置有滚珠或滚针(9)，所述永磁体(5)通过连接件(8)与所述轮毂定子(1)外周的滚珠或滚针(9)滚动配合。