專利名稱：輕便電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輕便電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)。
現(xiàn)有技術(shù)的輕便電動(dòng)車大多采用車輪直接驅(qū)動(dòng)方式，其所采用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般為永磁體勵(lì)磁。尤其是采用如釹鐵硼一類的高磁能積永磁材料，這種電機(jī)除效率高、電氣性能好之外，還有易于控制、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。它把變速機(jī)構(gòu)直接與電機(jī)安裝成一體，并置于車輪的輪轂位置驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車。這樣，用電池組為其供電和控制器調(diào)節(jié)輸入電壓即可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車的運(yùn)行和停車。
這種電機(jī)的缺點(diǎn)在于1.電機(jī)本身的旋轉(zhuǎn)速度大，通常在每分鐘2000轉(zhuǎn)以上，而后通過(guò)減速機(jī)構(gòu)減速。這樣，不僅使整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性降低，同時(shí)也大大縮短了電刷壽命，使得大約每行駛幾千公里即需要更換電刷。影響了輕便電動(dòng)車的適應(yīng)性和大量推廣。
2.由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸是通過(guò)減速機(jī)構(gòu)降速后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車運(yùn)行的，一方面，電機(jī)的轉(zhuǎn)速高使得電機(jī)本身的空載損耗大，另一方面，有了中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后，增加了傳動(dòng)損耗。
3.輕便電動(dòng)車電機(jī)，大多數(shù)時(shí)間是運(yùn)行在輕載和半載狀態(tài)，但現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于空載損耗大，輕載、半載時(shí)的效率低，造成電動(dòng)車電能利用率低，一次性充電行程短。
本實(shí)用新型輕便電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)就是旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)為旋轉(zhuǎn)電樞式，它包括永磁內(nèi)定子、外轉(zhuǎn)子等部分。其中，內(nèi)定子上裝有永磁磁極，外轉(zhuǎn)子上布有電樞繞組，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外殼采用輕質(zhì)鋁合金材料，驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的外轉(zhuǎn)子上含有換向器。本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)直接裝在電動(dòng)車的固定軸上，并且，電機(jī)的外轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動(dòng)車輪幅條或車圈旋轉(zhuǎn)，而不用中間減速機(jī)構(gòu)。這是因?yàn)楸緦?shí)用新型的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速與輕便電動(dòng)車實(shí)際運(yùn)行速度相符。這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果不僅使電機(jī)省去中間減速機(jī)構(gòu)而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好，更重要的是使得電動(dòng)車行駛單位距離時(shí)電刷在換向器上實(shí)際滑行的長(zhǎng)度只有現(xiàn)有技術(shù)可比電機(jī)的1/n(n為現(xiàn)有技術(shù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的降速比，一般為6---12)。按電刷壽命反比其滑行長(zhǎng)度計(jì)算，本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)正常免維護(hù)運(yùn)行里程可達(dá)現(xiàn)有技術(shù)電機(jī)的n倍以上。
由于驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)是電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪的核心部件，因此電機(jī)的最大長(zhǎng)度受到電動(dòng)車車輪厚度的限制。為了有效利用有限空間，本設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的換向器采用薄片端面式或薄筒內(nèi)柱面式結(jié)構(gòu)，并且把它安裝在電機(jī)外轉(zhuǎn)子電樞繞組的一個(gè)端部的內(nèi)腔中。這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果使該換向器在電機(jī)內(nèi)部不另增加電機(jī)的軸向長(zhǎng)度，具體結(jié)構(gòu)是薄片端面式換向器是在一個(gè)環(huán)形絕緣板上均勻地裝有多個(gè)換向片，且相互絕緣。薄筒內(nèi)柱面式換向器是在薄壁絕緣圓筒的內(nèi)壁上裝有多個(gè)換向片，且相互絕緣。這兩種換向器都含在電機(jī)的外轉(zhuǎn)子上，其位置則均放置在電樞繞組的一個(gè)端部的內(nèi)腔中。顯然，兩種換向器本身不另占用電機(jī)的軸向和徑向長(zhǎng)度。對(duì)于薄片端面式換向器，與其配套的電刷裝置放置在內(nèi)定子的空腔中，呈軸向放置；且電刷裝置與永磁內(nèi)定子固定連接。而對(duì)于薄筒內(nèi)柱面式換向器，與其配套的電刷裝置部分則放置于轉(zhuǎn)子繞組端部的薄筒內(nèi)柱面換向器的內(nèi)腔中，作徑向放置；且電刷裝置與永磁內(nèi)定子固定連接?？梢钥闯?，兩種電刷裝置也不另占用電機(jī)的軸向和徑向長(zhǎng)度。電刷裝置包括電刷、電刷架和引出線，其中引出線通過(guò)固定軸上的出線導(dǎo)孔引出后與電源相連。
安裝在驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)內(nèi)定子上的永磁極是凸極結(jié)構(gòu)，且有一半為有源磁極，另一半為無(wú)源磁極。有源磁極即是由永磁體向外提供主磁場(chǎng)磁勢(shì)，而無(wú)源磁極是由導(dǎo)磁體構(gòu)成，不提供磁勢(shì)，只起導(dǎo)磁作用。所有裝有永磁體的有源磁極相對(duì)于外轉(zhuǎn)子都表現(xiàn)為同一極性。同時(shí)，有源磁極和無(wú)源磁極相互間隔排列。本實(shí)用新型的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)根據(jù)性能設(shè)計(jì)要求，其磁極極數(shù)為6---16極。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明
圖1本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖2薄片端面式換向器結(jié)構(gòu)示意圖圖3永磁內(nèi)定子磁路部分示意圖圖中，1.幅條安裝孔2.電源引出線3.電機(jī)軸4.外殼5.內(nèi)定子6.電樞7.磁極8.電刷裝置9.換向器 10.換向片 11.絕緣板 12.有源磁極13.無(wú)源磁極圖1顯示了本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的安裝方式，從圖中可以看出，電機(jī)外殼(4)上有輻條安裝孔(1)，安裝時(shí)，電機(jī)軸(3)既作為驅(qū)動(dòng)輪的固定軸。同時(shí)，電源引出線(2)從電機(jī)軸(3)上的出線導(dǎo)孔上引出后與電源連接。
圖2是薄片端面式換向器示意圖，它在一個(gè)環(huán)形絕緣板(11)上均勻地裝有多個(gè)換向片(10)，且換向片(10)間相互絕緣。
圖中還顯示了本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)外轉(zhuǎn)子是由外殼(4)、電樞(6)及換向器(9)等組成，如圖所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)定子(5)內(nèi)部為空腔，薄片端面式換向器(9)固定在外轉(zhuǎn)子的電樞(6)上，與其配套的電刷裝置(8)則放置于內(nèi)定子(5)內(nèi)部的空腔內(nèi)，且與內(nèi)定子(5)固定連接。由于薄片端面式換向器(9)的厚度薄，并固定在電樞(6)上的繞組的一個(gè)端部的內(nèi)腔，所以不單獨(dú)占用電機(jī)的徑向長(zhǎng)度；同時(shí)電刷裝置(8)的長(zhǎng)度比電樞鐵芯及繞組端部長(zhǎng)度之和短，所以也不會(huì)增加電機(jī)的軸向長(zhǎng)度。
驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的永磁內(nèi)定子(5)包括固定軸(3)、電刷裝置(8)、磁系統(tǒng)等部分；其中，磁系統(tǒng)為凸極結(jié)構(gòu)，從圖3中可以看出，內(nèi)定子(5)上的磁極(7)有一半為有源磁極(12)，另一半為無(wú)源磁極(13)。有源磁極(12)由永磁磁體構(gòu)成，而無(wú)源磁極(13)是由導(dǎo)磁體構(gòu)成。所有裝有永磁磁體的有源磁極(12)相對(duì)于電樞(6)都表現(xiàn)為同一極性，同時(shí)，有源磁極(12)和無(wú)源磁極(13)相互間隔排列。
權(quán)利要求1.一種輕便電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)，其結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)電樞式，它由電機(jī)永磁定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子組成；其中，電機(jī)轉(zhuǎn)子上布有電樞鐵芯、電樞繞組和換向器，其外殼采用輕質(zhì)鋁合金材料，永磁定子上裝有永磁磁極，其特征在于驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)直接裝在電動(dòng)車的固定軸上，并且，電機(jī)轉(zhuǎn)子的外殼直接驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，而不用中間減速機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)，其特征在于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)的，其范圍是在100---1000轉(zhuǎn)/分。
3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)，其特征在于電機(jī)的換向器采用薄片端面式或薄筒內(nèi)柱面式，薄片端面式換向器是在一個(gè)環(huán)形絕緣板上均勻地裝有多個(gè)換向片，且相互絕緣；薄筒內(nèi)柱面式換向器是在端面薄壁絕緣圓筒的內(nèi)壁上裝有多個(gè)換向片，且相互絕緣。
4.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)，其特征在于薄片端面式換向器或薄筒內(nèi)柱面式換向器含在驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)的外轉(zhuǎn)子電樞繞組的一個(gè)端部的腔內(nèi)，與其配套的電刷裝置部分則放置于永磁內(nèi)定子的空腔內(nèi)或電樞繞組端部的內(nèi)腔中，且與永磁定子固定連接；換向器和電刷裝置不另占用電機(jī)的徑向長(zhǎng)度和軸向長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)內(nèi)定子上的永磁磁極是凸極結(jié)構(gòu)，且有一半磁極由永磁磁體構(gòu)成，另一半磁極由導(dǎo)磁體構(gòu)成，所有裝有永磁磁體的磁極相對(duì)于外轉(zhuǎn)子都表現(xiàn)為同一極性，同時(shí)，裝有永磁體的磁極和由導(dǎo)磁體構(gòu)成的磁極相互間隔排列，且其磁極極數(shù)為6---16極。
專利摘要一種輕便電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)輪電機(jī),其結(jié)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)電樞式,它由電機(jī)永磁內(nèi)定子及外轉(zhuǎn)子等組成;其中,電機(jī)外轉(zhuǎn)子上的換向器采用薄片端面式或薄筒內(nèi)柱面式結(jié)構(gòu),電機(jī)外殼采用輕質(zhì)合金材料,永磁內(nèi)定子上有一半磁極由永磁磁體構(gòu)成,另一半磁極由導(dǎo)磁體構(gòu)成。這種電機(jī)的特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)直接裝在電動(dòng)車的固定軸上,電機(jī)轉(zhuǎn)子的外殼直接驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),而不用中間減速機(jī)構(gòu),且電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率高,一次性充電行駛里程長(zhǎng),電刷免維護(hù)里程長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H02K13/00GK2284464SQ9624427
公開日1998年6月17日 申請(qǐng)日期1996年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月22日
發(fā)明者劉長(zhǎng)安 申請(qǐng)人:包頭市永磁電機(jī)研究所