CN205960817U - 一种电动车轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动车轮毂电机，包括定子、转子、和连接轴，定子与连接轴周向定位，转子套设在定子外侧，轮毂电机为10寸电机，转子导磁环内径为212.1mm~212.9mm，定子外径为205.1mm~208mm。本实用新型之电动车轮毂电机在保证轮辋气门孔打孔可操性且不影响轮辋使用功能的前提下，通过加大轮辋焊接内圈，同时加大转子导磁环内径和定子外径，优化定子内支架结构，既增大了电机力臂，又增加了有效气隙磁通，得到更大的电磁力，不仅提高了电机的输出转矩性能和工作效率，还提高了电机的功率密度和材料利用率，而且更大的电机内空间，利于电机散热，降低了电机温升，减缓电机的高温老化速度，电机负载能力强，安全可靠性高，并且更加节能环保。

Description

一种电动车轮毂电机

技术领域

本发明属于电动车技术领域，涉及一种电动车轮毂电机。

背景技术

电动车以其环保、节能、使用方便、使用成本低、适用于各种环境等优点广泛应用于日常生活交通出行方面，广受消费者青睐。电动车的核心部件是轮毂电机，轮毂电机的性能决定了电动车正常骑行时的安全性、可靠性、载重能力、爬坡特性以及续航里程，另外轮毂电机的日常免维修特性也是消费者比较看重的，因此提高电机性能的同时，还应注重降低电机的故障率和延长其使用寿命。

现有的轮毂电机包括转子、定子和定子连接轴等部件，例如，中国专利【申请号201120375525.5；授权公告号CN202260955U】中公开的一种轮毂电机，该轮毂电机包括电机轴和定子，定子外套设转子外壳，其前、后两端分别通过转子端盖和轴承可旋转固定在电机轴上，转子端盖的外侧与鼓刹组件相连，转子外壳与轮毂相连，轮毂电机的对应位置设有位置检测装置。

又例如，中国专利【专利号 ZL 201120375525.5；授权公告号CN201113723Y】中公开的一种电动车轮毂电机，该轮毂电机包括有电机转子、电机定子、轴和轴承，电机为轮毂型外转子及三相绕线结构，该装置中间依次顺序为电机定子、定子嵌线槽上的绕组、磁钢和轮毂，电机轮毂直径为205毫米，磁钢设置为44片，电磁结构为转子22极对数与定子48槽三相四极绕线配合，磁钢沿轮毂内圈呈圆周分布。

随着电动车的不断发展，电动车作为绿色交通工具越来越普及，由原来城市等平坦路况地区逐渐向农村、山区等多山、多坡等复杂路况的地区推广，特别是应用于农村一些农用载物交通方面，以前针对城市的一些常规电动车出现以下问题：1、电机动力不足、爬坡无力、无法重载；2、电机温升高，易发热烧坏线包，内部电子元件高温损坏、永磁体高温退磁；3、重载时结构强度不足；4、故障率高、电机使用寿命不长等。电动车的高故障率，低负重能力等问题，严重阻碍了电动车在农村、山区的使用和普及。针对电动车动力不足问题，可以选择更大规格尺寸的轮毂，如原来选用的10寸，调整为12寸或16寸等尺寸的轮毂电机，但如此以来，增加了电机成本，且大尺寸电机适用的车型也会相应的改变，无法使用在小巧车型中。因此，要想维持小巧车型的生存空间，特别是普及最广的10寸电动车，其轮胎尺寸为10寸，轮胎等零配件通用性强、生产技术成熟，必须保证不改变或尽可能少改变电机零配件尺寸规格的基础上，来设计电机，既不改变车型，便于日常维修保养，也能适当的控制成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车轮毂电机，针对现有10寸轮毂电机的上述问题，提出了一种全新的电动车构架方案，在保证电机轮辋气门芯打孔的基础上，减小轮辋中心凹槽深度，调整中心凹槽两侧壁的斜度，来扩大轮辋焊接内圈，在现有的电机轮毂尺寸不变的情况下，扩大转子导磁环内径，增加电机有效内空间，同时选择合适的极槽配比，合理设计电机定转子结构，优化定子槽型，既提升了电机性能，又提高了电机的功率密度，降低电机温升，延长电机使用寿命。

本发明的目的和功能，可通过下列技术方案来实现：一种电动车轮毂电机，所述轮毂电机包括定子、转子和连接轴，所述定子与连接轴周向定位，所述转子套设在定子外侧，其特征在于，所述轮毂电机为10寸电机，所述转子的导磁环内径为212.1mm~212.9mm，所述定子外径为205.1mm~208mm。

本电动车轮毂电机是对10寸轮毂电机进行优化设计，通过调整电机轮辋成型工艺和成型尺寸，在保证轮辋气门孔打孔可操性且不影响轮辋使用功能的前提下，通过加大轮辋焊接内圈让出轮辋内空间，同时在扩大的空间内，优化电机定转子结构、尺寸，提升电机使用性能：根据磁路饱和原则，设计合理的导磁环厚度，增大转子导磁环内直径；优化电机定子支撑结构，保证电机定子的尺寸精度和结构稳定性，减小定转子气隙，加大定子外径，既增大了电机磁力臂，又增加了有效气隙磁通，得到更大的电磁力，综合提高电机的输出转矩性能和工作效率；通过优化磁路，设计合理的齿槽结构，加大定子有效槽面积，利于槽内放置更多的漆包线，提高了定子绕线单相导体截面积和槽利用率，提高了电机所能承受的最大电流，提升了电机的抗过载能力，加大了电机功率，合理的齿槽比例，有效减少了定子特性体积，从而提高电机的功率密度和材料利用率；更大的电机内空间，利于电机散热，降低了电机温升，减缓电机的高温老化速度，提升电机的安全可靠性，延长电机寿命。本电动车电机适用于路况复杂、重负载、环境较差的乡村、山区等道路，电机负载能力强，，安全可靠性高，电机的效率和使用寿命较普通10寸轮毂电机有明显提高，并且更加节能环保。

作为优选，在上述的电动车轮毂电机中，所述转子导磁环(7)内径为212.5mm，所述定子(1)外径为206.9mm，采用该参数生产的电机性能最好。

在上述的电动车轮毂电机中，所述定子包括铁芯和支架，所述铁芯上绕有线圈，所述支架采用两个不同的圆盘状支撑板通过自铆定位孔结构定位对扣装接，所述两个支撑板为紧配合，通过铆钉连接或局部对铆固定，所述两个支撑板中心呈圆孔翻卷边，上述两个支撑板中心圆孔翻卷边焊接于同一个轴套，所述两个支撑板与轴套的焊接位于轴套两端近端处。这样的结构使得支架的支撑能力更强，保证了定子的尺寸精度和结构稳定性，增强了电机结构抗冲击力性能，电机整体承重能力更强，同时能有效的保证电机长期在各种复杂路况下，具备高效的大转矩输出，电机的安全可靠性得到保障，寿命更长。

在上述的电动车轮毂电机中，所述铁芯的齿宽为5.5mm~7.5mm。

作为优选，在上述的电动车轮毂电机中，所述铁芯的齿宽为6.7mm。

在上述的电动车轮毂电机中，所述铁芯的轭部厚度为4.5mm~6.0mm。

作为优选，在上述电动车轮毂电机中，所述铁芯的轭部厚度为5mm。

在上述的电动车轮毂电机中，所述铁芯的内径157mm~165mm。

作为优选，在上述电动车轮毂电机中，所述铁芯的内径为161.5mm。

在上述的电动车轮毂电机中，所述铁芯为45槽、48槽、51槽或54槽。

通过加大定子内外径，扩大槽面积，减少定子特性体积，减少铁损，增大功率密度，提高槽利用率，增大相线导体截面积，降低铜损，增大电机电流抗过载能力，加大电机内部空腔，增加散热性能，降低了电机温升，减缓元件老化，延长寿命。

在上述的电动车轮毂电机中，所述定子包括铁芯和支架，所述铁芯上绕有线圈，所述支架采用两个不同的圆盘状支撑板通过自铆定位孔结构定位对扣装接而成。采用自铆定位孔，利于定转子压装时的精确定位，减少定子变形错位，同时自铆定位孔对铆，加强了支架的压装配合紧度，防止铁芯和支架之间轴向变形串动，优化了定子压装工艺，提高定子良品率。

在上述的电动车轮毂电机中，所述导磁环的高度为35mm~60mm，适用于不同电压，不同转速、功率、扭矩要求的电机。

依据轮辋打孔工艺，调整轮辋的凹槽深度，既保证了10寸配件的安装要求，有使得电机的有效内空间加大，能有效的提高电机功率密度，能够设计出更大扭矩，更大功率的电机。

与现有技术相比，本电动车轮毂电机的转子优点在于：

1、本电动车轮毂电机在保证轮辋气门孔打孔可操性且不影响轮辋使用功能的前提下，通过加大轮辋焊接内圈，同时加大转子导磁环内径和定子外径，既增大了电机力臂，又增加了有效气隙磁通，得到更大的电磁力，提高了电机的输出转矩性能和工作效率。

2、本电动车轮毂电机具有更大的电机内空间，利于电机散热，降低了电机温升，减缓电机的高温老化速度，提升电机的安全可靠性，延长电机寿命。

3、本电动车轮毂电机对定子支撑结构和转子的齿槽结构进行了优化设计，

提高了定子的结构强度和承重能力，优化定子压装工艺，提高了定子精度，使得电机的效率得到提升，并保证了一定的质量稳定性。

4、本电动车轮毂电机还优化了电机齿槽结构，设计合理的槽型，加大槽截面积，增大单相导体截面积，提高电流的抗过载能力，同时合理的齿形，提高了槽的利用率，降低铜损。

5、本电动车轮毂电机适用于路况复杂、重负载、环境较差的乡村、山区等道路，电机负载能力强，，安全可靠性高，电机效率和使用寿命较普通10寸轮毂电机有明显提高，并且更加节能环保。

附图说明

图1是本电动车轮毂电机的结构示意图。

图2是本电动车轮毂电机的定子结构示意图。

图3是本电动车轮毂电机的定子剖视结构示意图。

图4是本电动车轮毂电机的轮毂结构示意图。

图5是图3中A处的局部放大图。

图6是电动车轮毂电机和现有轮毂电机的性能比较曲线表。

图中，1、定子；2、转子；3、连接轴；4、支架；5、铁芯；6、轮辋；7、导磁环；8、永磁体；9、连接螺钉；10、铆钉；21、轮毂；211、螺纹孔；212气门芯安装孔；41、支撑板；42支撑板；43、轴套；44、内空腔；45、自铆定位孔；46、减重孔；47、加强筋；48、绑扎带固定孔；49、压装孔；50、绕线定位孔；411、圆孔翻卷边；412、防转筋内凹面；413、防转筋。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一：

本电动车轮毂电机针对10寸轮毂电机设计，本电动车轮毂电机包括定子1、转子2和连接轴3。

具体来说，如图1所示，定子1与连接轴3周向定位，转子2套设在定子1外侧。定子1包括支架4和铁芯5，铁芯5上绕制有线圈。转子2包括轮辋6、导磁环7和永磁体8，导磁环7外表面与轮辋6内圈通过焊接连接，导磁环7内表面有若干片永磁体8均匀贴装，导磁环7的两个端面有若干个固定螺纹孔211，导磁环7两端面通过螺钉9与螺纹孔211配合将端盖固定到轮毂电机两侧。本实施例中，定子1外径为206.9mm，转子2的内径为212.5mm，；铁芯5的内径为161.5mm，铁芯为48槽，铁芯5的齿宽为6.7mm，铁芯5的轭部厚度为5mm；永磁体8数量为52片，单片永磁体宽度为12.6mm，厚度2.3mm。

降低轮辋内底槽的深度，通过调整轮辋6内底槽两侧面的倾斜角度，减少轮辋的气门芯安装孔的打孔空间，从而实现轮辋6焊接内圈的加大，减少轮辋成型材料的使用量，既满足了10寸电机轮胎等零配件的通用性装配要求，又扩大了电机的内空间，能够设计更大尺寸的定转子结构。配合轮辋6焊接内圈的加大，增大导磁环7的内外径，优化定子支架4的结构，保证定子尺寸精度，从而缩小电机定子1和转子2之间的气隙，加大定子的外径表面积，一方面加长了电机的磁场力臂，另一方面增加了了电机有效气隙磁通，增大了磁场力，综合提高了电机的输出扭矩特性和工作效率。另外，加大的电机定子外径，便于设计大功率密度的定子齿槽结构，增加定子有效槽面积，提高槽利用率，降低铜损和铁损，增大相线导体截面积，提高电机的最大承受电流和功率。而且更大的电机内空间更有利于电机漆包线的散热，降低电机温升，减缓内配件的高温老化速度，延长使用寿命。如图5所示，对本轮毂电机和现有的轮毂电机，在额定电压60V，额定功率800W的条件下分别做对比测试，通过电对电机的电流、输出功率、效率以及转矩的参数对比分析得出，本轮毂电机的性能比现有轮毂电机更突出。本电动车轮毂电机适用于路况复杂、重负载、环境较差的乡村、山区等道路，电机负载能力强，，安全可靠性高。

在实际批量生产制造过程中，定子1的外径可以为205.1mm~208mm，转子1的导磁环7的内径可以为212.1mm~212.9mm；定子铁芯5的齿宽可以为5.5mm~7.5mm；铁芯5的轭部厚度可以为4.5mm~6.0mm；铁芯5的内径可以为157mm~165mm；铁芯5还可以为45槽、51槽或54槽；导磁环7的高度35mm~60mm。

如图2和图3所示，定子1的支架4采用两个不同的第一支撑板41和第二支撑板42通过自铆定位孔45对扣装接，第一支撑板41和第二支撑板42通过铆钉10和自铆定位孔45固定，每个支撑板中心呈圆孔翻卷边411，圆孔翻卷边411内面焊接有轴套43。作为优选方案，第一支撑板41和第二支撑板42呈圆盘状，侧面径向具有若干个凹凸不规则的加强筋47，上述加强筋47分别沿径向成辐射状分布，呈不规则凹凸变化延伸至支撑板中心翻卷边411附近，上述加强筋47对扣形成不规则多边形的内空腔44，上述多边形内空腔44呈中间宽边缘窄的规律分布，上述两个支撑板上的铆钉10位于支架平面抵靠位置处，上述第一支撑板41和第二支撑板42上具有若干个绕线定位孔50，第一支撑板41和第二支撑板42通过自铆定位孔45定位铆接，定位精度高，提高了支架4的整体支撑强度和抗变形能力，减少支架剪切位移而造成定子的不合格率，从而影响电机的整机质量。支架上设有减重孔46，减少材料使用量，减轻定子重量，降低能耗。由于支架4采用了凹凸不规则的多边形加强筋47结构，减少应力集中点，分担应力冲击，能够承受电机行驶过程中产生的各种不规则冲攻击力，提高了电机的稳定性和安全性，同时负重能力更强。且不规则凹凸多边形内腔结构，增加了支架的散热表面积，更利于定子散热，降低电机温升。

实施例二：

本实施例中的技术方案与实施例1中的技术方案基本相同，不同之处在于，本实施例中，定子1外径为206.8mm，定子铁芯5的槽数为54槽，铁芯5齿宽为5.3mm；永磁体8为60片，单片宽度13.65mm，厚度2.3mm。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了定子1、转子2、连接轴3、支架4、铁芯5、轮辋6、导磁环7、永磁体8、连接螺钉9、铆钉10、轮毂21、螺纹孔211、气门芯安装孔212、支撑板41、支撑板42、轴套43、内空腔44、自铆定位孔45、减重孔46、加强筋47、绑扎带固定孔48、压装孔49、绕线定位孔50、圆孔翻卷边411、防转筋内凹面412、防转筋413等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (12)

1.一种电动车轮毂电机，所述轮毂电机包括定子(1)、转子(2)和连接轴(3)，所述定子(1)与连接轴(3)周向定位，所述转子(2)套设在定子(1)外侧，其特征在于，所述轮毂电机为10寸电机，所述转子(2)的导磁环(7)内径为212.1mm~212.9mm。

2.根据权利要求1所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述定子(1)外径为205.1mm~208mm。

3.根据权利要求1或2所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述转子(2)的导磁环(7)内径为212.5~212.6mm，所述定子(1)外径206.75mm~206.9mm。

4.根据权利要求1所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述定子(1)包括铁芯(5)和支架(4)，铁芯(5)上绕有线圈，所述支架(4)采用两个不同的圆盘状第一支撑板(41)和第二支撑板(42)通过自铆定位孔(45)结构定位对扣装接，所述第一支撑板(41) 和第二支撑板(42)为紧配合，通过铆钉连接或局部对铆固定，所述第一支撑板(41) 和第二支撑板(42)中心呈圆孔翻卷边(411)，上述两个支撑板中心圆孔翻卷边(411)焊接于同一个轴套(43)，所述两个支撑板与轴套(43)的焊接位于轴套(43)两端近端处。

5.根据权利要求4所述的电动车轮毂电机，其特征在于铁芯(5)的齿宽为5.5mm~7.5mm。

6.根据权利要求4所述的电动车轮毂电机，其特征在于铁芯(5)的轭部厚度为4.5mm~6.0mm。

7.根据权利要求4所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述铁芯(5)的内径为157mm~165mm。

8.根据权利要求书4所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述铁芯(5)为45槽、48槽、51槽或54槽。

9.根据权利要求4所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述支撑板(41)和支撑板(42)呈圆盘状，所述支撑板(41)和支撑板(42)侧面径向具有若干个凹凸不规则的加强筋(47)，上述加强筋(47)分别沿径向成辐射状分布，呈不规则凹凸变化延伸至支撑板中心翻卷边附近，两个所述支撑板由所述支撑板上的自铆定位孔(45)结构定位对扣装接，且所述加强筋(47)对扣形成不规则多边形的内空腔(44)，上述多边形内空腔(44)呈中间宽边缘窄的规律分布；所述两个支撑板上的铆钉(10)位于支架平面抵靠位置处。

10.根据权利要求1或9中任一项所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述转子(2)包括轮辋(6)、导磁环(7)和若干个永磁体(8)，所述轮辋(6)内圈与导磁环(7)外表面通过焊接连接，所述导磁环(7)内侧面吸附有若干片永磁体(8)，所述永磁体(8)呈圆周均布，所述轮辋(6)上具有气门芯安装孔(212)，供气门芯从轮辋(6)穿出，所述轮辋(6)在保证气门孔打孔可行性且不影响轮辋使用功能的前提下加大了内圈。

11.根据权利要求10所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述导磁环(7)外径为225mm-228mm。

12.根据权利要求10所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述导磁环(7)的高度为35mm~60mm。