CN2742666Y - 轮毂式无刷直流电机 - Google Patents

Abstract

一种轮毂式无刷直流电机，由定子和转子、三只霍尔元件、一对端盖组成，定子由固设于主轴上的磁钢片以及定子绕组构成；转子由壳体和若干枚磁钢构成；三只霍尔元件间布于绕组槽的槽口；一对端盖固定在转子的壳体二端，定子的硅钢片由其中央的轴孔直接固定在主轴上；绕组槽的形状呈梨形；转子的磁钢为矩形，在壳体的壳腔内壁体上以各自的矩形平面单元彼此相接合连成一个完整的多边形。磁钢采用矩形平面形状，加工费降低，方便包装运输、易于装固到壳腔内壁体上；硅钢片与主轴直接连接，省去了支架H，不仅结构紧凑、易于装配，而且可靠性好，成本低；因硅钢片的外径小化为100mm，整体体积小、重量轻、节省材料；又，输出功率大、效率高。

Description

轮毂式无刷直流电机

技术领域

本实用新型涉及一种轮毂式无刷直流电机，特别是一种应用于电动车辆上的轮毂式无刷直流电机，是对现有轮毂式无刷直流电机结构的改进。

背景技术

轮毂式无刷直流电机因其具有可靠性高的优点而被广泛应用于各类电动车辆上。目前，随着电动自行车的迅速发展和技术的不断完善，从而也推动了轮毂式无刷直流电机的技术革新。现有的轮毂式无刷直流电机，如图1所示：一般均由定子1和转子2、霍尔元件3、一对端盖4组成，定子1由通过支架H而固设于主轴5上的由若干枚彼此叠合的且具绕组槽111的磁钢片11以及嵌设在各绕组槽111中的定子绕组12构成；转子2由壳体21和周布在壳体21的壳腔内壁体212上的彼此呈S-N-S……N排布的若干枚磁钢22构成，转子1容纳在定子2的壳腔内；霍尔元件3有三只，彼此等间距地设在所述绕组槽111的槽口1111；一对端盖4分别与所述壳体21的两端所扩设的壳体法兰边211固定。这种结构主要存在下列缺陷：一是磁钢22的形状为带一定弧度的瓦片形，使加工磁钢的难度增加，致制作成本高，而且瓦片形磁钢还带来运输、安装上的不便；二是零部件多，这主要表现在定子1的硅钢片11与主轴5之间的连接并不采用直接连接，而是在硅钢片11内设置支架H，该支架H又称铝衬套，硅钢片11通过支架H的中心轴孔与主轴5实现固定，也就是说，整个定子1需借助支架H才能被固定到主轴5上，从而不仅导致零部件冗多，使成本增加，而且使得定子1的硅钢片11与支架H之间、支架H与主轴5之间的尺寸配合难于掌握，影响装配效果；三是这种电机的体积比较大，其外径一般在130～180mm之间，导致电动车整车的重量增加，而我国电动车行业标准严格规定了整车的重量，并且从国际电动车的发展来看，电机小型化、低成本、高效化已成为开发趋势。

发明内容

本实用新型的首要任务在于提供一种利于降低对转子的磁钢片的加工、运输、安装难度的、可实现定子与主轴直接连接以减少零部件、低化成本、利于装配的轮毂式无刷直流电机。

本实用新型的另一个任务在于提供一种整体体积小、份量轻的轮毂式无刷直流电机。

为体现完成本实用新型的首要任务，本实用新型所提供的技术方案是：一种轮毂式无刷直流电机，它由定子1和转子2、三只霍尔元件3、一对端盖4组成，定子1由固设于主轴5上的由若干枚彼此叠合的且具绕组槽111的磁钢片11以及嵌设在各绕组槽111中的定子绕组12构成；转子2由壳体21和周布在壳体21的壳腔内壁体212上的彼此磁极方向呈相异排布的若干枚磁钢22构成，转子1容纳在定子2的壳腔内；三只霍尔元件3彼此呈120°间布于所述的绕组槽111的槽口1111；一对端盖4分别固定在转子2的壳体21二端，其特点是：所述定子1的硅钢片11藉由其中央的轴孔112直接固定在所述的主轴5上；所述的绕组槽111的形状呈梨形；所述转子2的磁钢211为矩形，在壳体21的壳腔内壁体212上以各自的矩形平面单元彼此相接合连成一个完整的多边形。

本实用新型所述的轴孔112上凹设有键槽1121，与此相对应地在所述的主轴5上凸设有键51，键51与键槽1121彼此嵌配。

本实用新型所述的磁钢22的数量为22枚，它们在壳体21的壳腔内壁体212上以各自的矩形平面单元彼此按N-S-N-S的方式相并接构成一个完整的具22极的多边形。

本实用新型所述的绕组槽111的槽数为21槽，槽口1111为直槽。

本实用新型所述的槽口1111的槽宽为2.5～3.5mm。

本实用新型所述的槽口1111的槽宽为3mm。

本实用新型所述的定子绕组12分三相各连续占用7个绕组槽111。

本实用新型所述的磁钢22的厚度为3～5mm，与硅钢片11之间的单边气隙为0.5～1mm。

为体现完成本实用新型的另一个任务，本实用新型所提供的技术方案在于所述的硅钢片11的外径为95～105mm。

本实用新型所述的硅钢片11的外径为100mm。

本实用新型由于将磁钢22采用矩形平面形状，使磁钢22的加工费降低，方便包装运输、易于装固到壳腔内壁体212上；硅钢片11与主轴5直接连接，省去了支架H，不仅结构紧凑、易于装配，而且提高了可靠性，节约了成本；再者，因硅钢片11的外径小化为100mm，而整体的外径仅为120mm，因而体积小、重量轻、节省材料；又，采用21槽和22极合理配合后，电机的输出功率大、效率高达80％以上，完全能适合各种电动自行车的驱动使用，达到轻便快捷的效果。

附图及图面说明

图1为申请人例举的已有技术中的轮毂式无刷直流电机的结构图。

图2为本实用新型的结构图。

图3为本实用新型的硅钢片11的平面结构图。

图4为本实用新型的定子绕组12的平面展开图。

具体实施方式

请参照图2并结合图3和图4，本实用新型的转子2是由壳体21、磁钢22构成，磁钢220采用钕铁硼(NdFeB)材料制成矩形平面状，矩形平面的磁钢22有22块，以各自的矩形(图2中为长方形)平面单元彼此一块紧挨另一块地通过胶粘剂粘贴并充分粘固于壳体21的壳腔内壁体212上，形成22极的22边形，22块磁钢22按N-S-N-S的循环方式即异极相邻方式地构成22极。每块磁钢22的厚度为3～5mm，与硅钢片11之间的单边气隙控制在0.5～1mm。本实用新型的定子1是由绕组12、硅钢片11构成，硅钢片11由若干枚彼此叠加而成，其外径一般可选在95～105mm，最好为100mm。在硅钢片11上开设有绕组槽111，绕组槽111的槽数为21槽，其形状为内腔大、槽口小的梨形状，槽口1111为直槽，直槽的宽度为2.5～3.5mm，最好选为3mm。这种槽形结构利于减小气隙磁阻的变化，削弱磁阻转矩，降低转矩脉动和损耗，降低噪声，提高电动机运行的平稳性。在硅钢片11的中心开设有与主轴5径向尺寸相吻合的轴孔112，在轴孔112的一侧向内延设有一键槽1121，与此相对应地在主轴5上凸设有键51，通过键51与键槽1121的嵌配而实现主轴5与硅钢片11的直接连接，同时为了防止硅钢片11在主轴5上的轴向位移，可在硅钢片11的两侧分别设置挡圈6，并在挡圈6的外侧通过一对卡簧7卡固在主轴5上相对应的卡簧槽52内。

本实用新型的定子绕组12分三相各连续占用7个绕组槽111，其连接结构如图3所示，定子绕组12的三个引出端用于与控制电路的三相双极性开关导通。本实用新型无刷直流电机是由传感器和控制电路来控制换向的，传感器采用霍尔元件3，霍尔元件3有三个，呈120°均布于绕组槽111的槽口1111内，用于检测转子的位置，当三个霍尔元件3分别感应产生信号，信号经控制电路转换后生成驱动信号，最后使三相绕组导通，电机正常运行。

本实用新型是这样来组装的：先将复数个硅钢片11叠好，并用专用工具固定后，在绕组槽111内按如图3所示的结构来嵌制三相定子绕组12，再在槽口1111内安装好霍尔元件3，接着经整形、浸漆、烘干后，将主轴5穿入硅钢片11中心的轴孔112内，通过键51与键槽1121的配合，并用挡圈6、卡簧7将硅钢片11定位于主轴5上，然后将三相绕组12的三个引出端与控制电路的三相双极性开关连接好，形成定子1；将22块矩形平面的磁钢22均匀地粘贴于壳体21的内圆周上，即壳体21的壳腔内壁体212上，形成转子2。接着把上述组装好的定子1插入转子2内，然后将一对轴承8分别压入一对端盖4内，从而由轴承8携一对端盖4套置于主轴5上，并通过螺钉9与壳体21的左、右两侧所扩设的壳体法兰边211固定，从而由一对端盖4将定子1盖封于转子2的壳体21之壳腔内。

本实用新型是这样来工作的：首先，接通电源，由控制器通过电机内的霍尔元件3判断定子的位置，为三相定子绕组12按顺序供电，使电机正常运行，并由控制器来调节电机运行的速度。

Claims (10)

1、一种轮毂式无刷直流电机，它由定子(1)和转子(2)、三只霍尔元件(3)、一对端盖(4)组成，定子(1)由固设于主轴(5)上的由若干枚彼此叠合的且具绕组槽(111)的磁钢片(11)以及嵌设在各绕组槽(111)中的定子绕组(12)构成；转子(2)由壳体(21)和周布在壳体(21)的壳腔内壁体(212)上的彼此磁极方向呈相异排布的若干枚磁钢(22)构成，转子(1)容纳在定子(2)的壳腔内；三只霍尔元件(3)彼此呈120°间布于所述的绕组槽(111)的槽口(1111)；一对端盖(4)分别固定在转子2的壳体(21)二端，其特征在于所述定子(1)的硅钢片(11)藉由其中央的轴孔(112)直接固定在所述的主轴(5)上；所述的绕组槽(111)的形状呈梨形；所述转子(2)的磁钢(211)为矩形，在壳体(21)的壳腔内壁体(212)上以各自的矩形平面单元彼此相接合连成一个完整的多边形。

2、根据权利要求1所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的轴孔(112)上凹设有键槽(1121)，与此相对应地在所述的主轴(5)上凸设有键(51)，键(51)与键槽(1121)彼此嵌配。

3、根据权利要求1所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的磁钢(22)的数量为22枚，它们在壳体(21)的壳腔内壁体(212)上以各自的矩形平面单元彼此按N-S-N-S的方式相并接构成一个完整的具22极的多边形。

4、根据权利要求1所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的绕组槽(111)的槽数为21槽，槽口(1111)为直槽。

5、根据权利要求4所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的槽口(1111)的槽宽为2.5～3.5mm。

6、根据权利要求4所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的槽口(1111)的槽宽为3mm。

7、根据权利要求1所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的定子绕组(12)分三相各连续占用7个绕组槽(111)。

8、根据权利要求1所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的磁钢(22)的厚度为3～5mm，与硅钢片(11)之间的单边气隙为0.5～1mm。

9、根据权利要求1所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的硅钢片(11)的外径为95～105mm。

10、根据权利要求9所述的轮毂式无刷直流电机，其特征在于所述的硅钢片(11)的外径为100mm。

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