CN217388327U - 一种高精度中置电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度中置电机，包括定子组件和转子组件，转子组件包括电机转轴，中置电机的定子齿、转子凸极均沿电机转轴的周向均匀设置。其中，中置电机还包括旋转变压器，旋转变压器包括与定子组件位置固定的旋变定子和位于旋变定子内部的旋变转子，旋变转子与电机转轴固定连接；定子组件的齿数与旋变定子的齿数相同，转子组件的极对数为4～8对极，旋变转子凸极数为中置电机的转子组件极对数的1倍或2倍。本实用新型能够降低中置电机信号输出受环境温度变化的影响，从而保证中置电机中信号的高精度输出，进而提高中置电机整机的控制精度。

Description

一种高精度中置电机

技术领域

本实用新型涉及中置电机领域，特别涉及一种高精度中置电机。

背景技术

中置电机是指电动助力自行车安装在车身中间位置的驱动电机，即脚踏位置的电机；该电机与机身连接，并通过链条与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机断电的情况下，用户可以通过脚踏实现人力骑行。

目前，传统的中置电机均采用霍尔感应器采集转子与定子间的相对位置，通过与控制器配合来调整电机转速等性能；霍尔感应器具有精度较高、体积小、重量轻、寿命长且安装方便等较多优点，然而其缺点也较为明显，如霍尔感应器的互换性比较差，输出信号易受温度变化影响而产生非线性输出等；这就使得目前的中置电机在实际使用过程中易受环境因素的影响，导致中置电机中的信号无法高精度地输出，从而降低电机整机的控制精度，因此需要进行改进。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高精度中置电机，采用旋变控制方式，解决了常规中置电机中霍尔感应器的互换性差的问题，提高了中置电机中信号的输出精度。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种高精度中置电机，包括定子组件和转子组件，所述转子组件包括电机转轴，所述中置电机的定子齿、转子凸极均沿电机转轴的周向均匀设置；其特征在于，所述中置电机还包括旋转变压器，所述旋转变压器包括与所述定子组件位置固定的旋变定子和位于旋变定子内部的旋变转子，所述旋变转子与电机转轴固定连接；

所述定子组件的齿数与旋变定子的齿数相同，所述转子组件的极对数为4～8对极，所述旋变转子凸极数为中置电机的转子组件极对数的1倍或2倍。

进一步的，所述定子组件的各定子齿a1与旋变定子的各定子齿a2在周向上的位置关系为：一一对应且均分别位于同一径线上，或相邻两定子齿a1对称分布在一定子齿a2的两侧。

进一步的，所述转子组件的凸极b1与旋变转子的凸极b2在周向上的位置关系为：相邻两凸极b1对称分布在一凸极b2的两侧，或凸极b1与凸极b2均在周向上均匀分布，且各凸极b2均分别与一凸极b1相对应且位于同一径线上。

进一步的，所述中置电机还包括用于安装定子组件和转子组件的安装罩壳，所述安装罩壳上还设置有用于安装旋转变压器的安装室；所述旋变定子固定在安装室中，所述电机转轴伸入到安装室中与旋变转子固定连接。

进一步的，所述转子组件还包括设置在电机转轴上的转子铁芯和转动轴承，所述安装罩壳包括下端盖，所述下端盖上设置有用于安装转动轴承的第一轴承室；所述安装室设置在下端盖上，且与第一轴承室相连通。

进一步的，所述旋变定子包括端子台部，所述下端盖侧壁上设置有用于对旋变定子进行周向定位的定位止口；所述端子台部位于定位止口中，且所述定位止口与端子台部尺寸相适配。

进一步的，所述下端盖在安装室的内壁上设置有第一台阶面，所述下端盖上还设置有盖合在安装室上的盖板；所述盖板靠近安装室的一面上设置有凸壁，所述凸壁延伸至安装室内且将旋变定子抵压在第一台阶面上。

进一步的，所述安装罩壳还包括上端盖，所述定子组件固定在上端盖和下端盖之间，所述上端盖上还设置有用于安装转动轴承的第二轴承室。

进一步的，所述旋变转子套设在电机转轴的端部，所述端部侧壁上设置有限位槽，所述旋变转子内壁上设置有与限位槽尺寸相适配的限位块，所述限位块位于限位槽中。

进一步的，所述电机转轴的侧壁上还设置有第二台阶面，所述第二台阶面与旋变转子抵接。

相比于现有技术，本实用新型的优点在于：

1、通过在安装罩壳上设置安装室，并在安装室内设置旋转变压器，将电机转轴与旋转变压器的旋变转子连接，可以起到将旋转变压器结合到中置电机上，从而提高中置电机中信号的输出精度的效果。

2、通过将安装室设置在下端盖上，并且在下端盖上设置第一轴承室，可以起到保证中置电机和旋转变压器同轴度的效果，从而提高精度。

3、通过定位止口的设置，可以起到对旋变定子进行周向定位的效果，使其不会因为电磁力出现传动。

4、通过盖板和安装室内壁上的第一台阶面的设置，可以起到对旋变定子进行轴向定位的效果，保证旋变定子与旋变转子的相对位置。

5、通过盖板以及盖板上凸壁的设置，可以起到阻止灰尘等杂物进入到安装室内部的效果，从而保证旋转变压器的工作环境。

6、通过限位槽和限位块的设置，可以起到对旋变转子进行周向定位的效果，保证旋变转子与电机转子转动的统一性。

7、通过第二台阶面的设置，可以起到对旋变转子进行轴向定位的效果，保证旋变转子与旋变定子的相对位置，以提高精度。

8、通过设置旋变定子齿数与中置电机的定子组件齿数相同，这样可以保证电机与旋变控制器更好的匹配和更改检测电机位置。

9、通过设置旋变转子凸极数为中置电机的转子组件极对数的1或2倍，可以起到保证电机转子与旋变转子的相对检测位置以及电机转子与旋变转子控制的精准性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中中置电机的整体结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中中置电机整体结构的剖视示意图；

图3为本实用新型一实施例中中置电机整体结构的爆炸示意图；

图4为本实用新型一实施例中下端盖结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中旋变转子和电机转轴连接结构示意图；

图6为本实用新型一实施例中定子组件和旋变定子的定子齿位置关系示意图一；

图7为本实用新型一实施例中定子组件和旋变定子的定子齿位置关系示意图二；

图8为本实用新型一实施例中转子组件和旋变转子的凸极位置关系示意图一；

图9为本实用新型一实施例中转子组件和旋变转子的凸极位置关系示意图二。

1、安装罩壳；2、下端盖；21、第一轴承室；3、上端盖；31、第二轴承室；4、定子组件；5、转子组件；51、电机转轴；52、转子铁芯；53、转动轴承；6、安装室；61、第一台阶面；7、盖板；71、凸壁；8、定位止口；9、端部；91、限位槽；10、旋转变压器；11、旋变转子；12、限位块；13、旋变定子；14、端子台部；15、第二台阶面。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对实用新型技术方案作进一步非限制性的详细说明。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1-图3所示，本实用新型一实施例的一种高精度中置电机，包括定子组件4、转子组件5和设置有安装室6的安装罩壳1，定子组件4和转子组件5均连接于安装罩壳1。转子组件5包括电机转轴51，电机转轴51伸入到安装室6中。安装室6中设置有旋转变压器10，旋转变压器10包括旋变定子13和位于旋变定子13内部的旋变转子11，其中旋变定子13固定在安装室6中，旋变转子11则与伸入到安装室6中的电机转轴51固定连接。

本申请将旋转变压器10整合到中置电机上，将旋变转子11与电机转轴51固定连接，从而使得旋变转子11与中置电机转子做同轴运动。在工作时，通过感应旋变转子11的信号来间接确认电机转子的位置，从而与中置电机的控制器配合来对电机进行高精度控制。

如图1和图2所示，转子组件5位于定子组件4内部，转子组件5还包括设置在电机转轴51相应位置上的转子铁芯52和多个转动轴承53。本实施例中，安装罩壳1包括上端盖3和下端盖2，中置电机的定子组件4固定在上端盖3和下端盖2之间。下端盖2和上端盖3上还分别设置有第一轴承室21和第二轴承室31，电机转轴51上的转动轴承53分别安装在第一轴承室21和第二轴承室31中。

如图2和图3所示，本实施例中，安装室6设置在下端盖2上且与第一轴承室21相连通，电机转轴51的一端伸入到安装室6中。这样设置使得第一轴承室21和安装室6位于同一零部件上，从而保证旋转变压器10和中置电机的同轴度，从而提高信号输出精度。旋转变压器10的旋变转子11套设在电机转轴51的端部9，在端部9侧壁上开设限位槽91(参照图5，图示中限位槽91为一字槽)，在旋变转子11的内壁上设置有与限位槽91尺寸相适配的限位块12。在安装时，可以将电机转轴51的端部9压入到旋变转子11中，使得限位块12位于限位槽91中。这样可以使旋变转子11与电机转子的相对位置确定，保证旋变转子11与电机转子转动同步，旋变转子11的角速度及角度都能准确代表电机转子的位置，通过感应旋变转子11的信号，间接确认电机转子的位置，保证控制器能够准确的调整信号，提高电机整机控制精度。

如2和图4所示，下端盖2在安装室6的内壁上设置有第一台阶面61，旋变定子13与第一台阶面61抵接。下端盖2上还设置有盖合在安装室6上的盖板7，盖板7可以通过螺栓连接等方式固定在下端盖2上。盖板7可以将旋变定子13抵压在第一台阶面61上，从而对旋变定子13进行轴向定位。此外，如图5所示，在电机转轴51的侧壁上还可以设置第二台阶面15，旋变转子11压入到电机转轴51上后与第二台阶面15抵接。通过第二台阶面15对旋变转子11的轴向位置进行定位，从而可以保证旋变转子11的位置精度，从而在整机中保证旋变转子11与旋变定子13的相对位置，提高精度。此外，旋变定子13包括端子台部14，下端盖2侧壁上设置有用于对旋变定子13进行周向定位的定位止口8。定位止口8与端子台部14尺寸相适配，在安装时，端子台部14位于定位止口8中，这样可以对旋变定子13进行周向定位，限制旋变定子13的周向位置，使得旋变定子13不会因为电磁力出现转动。

如图2和图3所示，盖板7靠近安装室6的一面上设置有凸壁71，凸壁71延伸至安装室6内且与旋变定子13抵接；通过设置盖板7和在盖板7上设置凸壁71不仅能够对旋变定子13进行稳定的定位，在实际工作时，还能有效防止外部杂物进入到安装室6中。这样可以保证旋转变压器的工作环境，保证旋变控制器的精度。

如图6和图7所示，本实施例中，中置电机的定子齿、转子凸极均沿电机转轴的周向均匀地设置。优选的，设置旋变定子13的定子齿a2的齿数与电机的定子齿a1的齿数相同，即两者极靴数等同，这样可以保证电机与旋变控制器更好的匹配和更改检测电机位置。进一步地可以设置各定子齿a1与各定子齿a2在周向上的位置关系为：一一对应且均分别位于同一径线上(参照图6)，或相邻两定子齿a1对称分布在一定子齿a2的两侧(参照图7)。优选设置旋变转子11的凸极数(参照图8和图9，图示中为5个凸极b2)与中置电机的转子极对数(图示中有5对凸极b1)相同，这样可以保证中置电机转子与旋变转子11的相对检测位置，以及中置电机转子与旋变转子11控制的精准性。进一步地可以设置转子组件的凸极b1与旋变转子的凸极b2在周向上的位置关系为：相邻两凸极b1对称分布在一凸极b2的两侧(参照图8)，或凸极b1与凸极b2均在周向上均匀分布，且各凸极b2均分别与一凸极b1相对应且位于同一径线上(参照图9)。此外，采用旋转变压器10对中置电机进行旋变控制的方式，适用于转子极对数为4对极～8对极的中置电机，此范围对电机整机的控制精度更精准，方案简单且成本低。当然，旋变转子11的凸极数为中置电机的转子极对数的2倍(即旋变转子11的凸极数与转子凸极数)相同同样能够满足精准检测的目的，本申请不做赘述，转子组件的凸极b1与旋变转子的凸极b2在周向上的位置关系可以继承前述实施例中的关系。

本实施例的实施原理为：在装配时，可以先将转子铁芯52和转动轴承53压装到电机转轴51上的相应位置形成转子组件5，然后将安装罩壳1(即上端盖3和下端盖2)、转子组件5和定子组件4进行装配。装配好后，电机转轴51会伸入到下端盖2的安装室6中，然后再进行旋转变压器10的装配。先将旋变转子11压装到电机转轴51的端部9，然后再将旋变定子13安装到安装室6中，最后通过螺栓连接等方式将盖板7固定盖合在安装室6上(即下端盖2上)。本申请的中置电机结构可以将旋转变压器10整合到中置电机上，结构简单，安装方便，且能够很好地保证安装精度，从而提高中置电机的信号输出精度。

在使用时，旋变转子11会随同中置电机转子做同轴运动，旋变转子11的角速度及位置就表征了中置电机的相应状态。转子组件5提供旋转变化的磁场，定子组件4是通过原边线圈会产生磁通量

该磁通量会在副边产生感应电压提供信号输出。

本申请的中置电机采用旋变控制方式，解决了常规中置电机中霍尔感应器的互换性差的问题，不会因为温度的变化而影响电机信号的输出；保证在相同精度下，电机工作温度的范围在-30到120度的工作区域，大大提高了用户使用工况，使用户体验更加理想。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高精度中置电机，包括定子组件(4)和转子组件(5)，所述转子组件(5)包括电机转轴(51)，所述中置电机的定子齿、转子凸极均沿电机转轴的周向均匀设置；其特征在于，所述中置电机还包括旋转变压器(10)，所述旋转变压器(10)包括与所述定子组件(4)位置固定的旋变定子(13)和位于旋变定子(13)内部的旋变转子(11)，所述旋变转子(11)与电机转轴(51)固定连接；

所述定子组件(4)的齿数与旋变定子(13)的齿数相同，所述转子组件(5)的极对数为4～8对极，所述旋变转子(11)凸极数为中置电机的转子组件(5)极对数的1倍或2倍。

2.根据权利要求1所述的高精度中置电机，其特征在于，所述定子组件(4)的各定子齿a1与旋变定子(13)的各定子齿a2在周向上的位置关系为：一一对应且均分别位于同一径线上，或相邻两定子齿a1对称分布在一定子齿a2的两侧。

3.根据权利要求1所述的高精度中置电机，其特征在于，所述转子组件(5)的凸极b1与旋变转子(11)的凸极b2在周向上的位置关系为：相邻两凸极b1对称分布在一凸极b2的两侧，或各凸极b2分别与一凸极b1相对应且位于同一径线上。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的高精度中置电机，其特征在于，所述中置电机还包括用于安装定子组件(4)和转子组件(5)的安装罩壳(1)，所述安装罩壳(1)上还设置有用于安装旋转变压器(10)的安装室(6)；所述旋变定子(13)固定在安装室(6)中，所述电机转轴(51)伸入到安装室(6)中与旋变转子(11)固定连接。

5.根据权利要求4所述的高精度中置电机，其特征在于，所述转子组件(5)还包括设置在电机转轴(51)上的转子铁芯(52)和转动轴承(53)；所述安装罩壳(1)包括下端盖(2)，所述下端盖(2)上设置有用于安装转动轴承(53)的第一轴承室(21)；所述安装室(6)设置在下端盖(2)上，且与第一轴承室(21)相连通。

6.根据权利要求5所述的高精度中置电机，其特征在于，所述旋变定子(13)包括端子台部(14)，所述下端盖(2)侧壁上设置有用于对旋变定子(13)进行周向定位的定位止口(8)；所述端子台部(14)位于定位止口(8)中，且所述定位止口(8)与端子台部(14)尺寸相适配。

7.根据权利要求5所述的高精度中置电机，其特征在于，所述下端盖(2)在安装室(6)的内壁上设置有第一台阶面(61)，所述下端盖(2)上还设置有盖合在安装室(6)上的盖板(7)；

所述盖板(7)靠近安装室(6)的一面上设置有凸壁(71)，所述凸壁(71)延伸至安装室(6)内且将旋变定子(13)抵压在第一台阶面(61)上。

8.根据权利要求4所述的高精度中置电机，其特征在于，所述安装罩壳(1)还包括上端盖(3)，所述定子组件(4)固定在上端盖(3)和下端盖(2)之间，所述上端盖(3)上还设置有用于安装转动轴承(53)的第二轴承室(31)。

9.根据权利要求1所述的高精度中置电机，其特征在于，所述旋变转子(11)套设在电机转轴(51)的端部(9)，所述端部(9)侧壁上设置有限位槽(91)，所述旋变转子(11)内壁上设置有与限位槽(91)尺寸相适配的限位块(12)，所述限位块(12)位于限位槽(91)中。

10.根据权利要求9所述的高精度中置电机，其特征在于，所述电机转轴(51)的侧壁上还设置有第二台阶面(15)，所述第二台阶面(15)与旋变转子(11)抵接。

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