一种盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机制造技术

本发明专利技术公开了一种盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，包括左端盖、右端盖、主轴和轮毂，所述左端盖通过第一轴承套在主轴上，右端盖通过第二轴承套在主轴上，左端盖和右端盖与轮毂连接，所述左端盖通过减速机构与太阳轮齿圈连接，太阳轮齿圈固定在电机上，通过电机带动太阳轮齿圈转动，从而通过减速机构带动左端盖转动，从而带动轮毂转动。本发明专利技术盘式单元层叠无铁芯直流驱动电机，额定功率大，高效率区间宽泛，在保持通轴结构前提下，采用行星齿轮机构两级减速，既保证了轮毂电机结构的可靠性，又能使盘式单元层叠无铁芯直流电机的高速性能得到充分发挥。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及盘式无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，属于电动机领域。
技术介绍
现有电动自行车，多采用低速轮毂电机，其优点在于：电机功率大，电机一般无需维护，传动效率高，但由于这种电机存在磁滞阻力，弱化了甚至失去了电动自行车的骑行功能，电动助力型自行车逐渐走上了摩托化舒式化的发展路线，其驱动电机功率及行驶速度远超现有国家标准。摩托化了的电动自行车，交通事故频发，已成为一种亟须解决的社会问题。为克服驱动电机存在磁滞阻力，以八方电机为代表的电机厂商，推出了通轴式的高速有齿轮毂电机。这种电机的额定功率符合现行国家标准，且在其行星齿轮架上组合了单向超越离合器，有效地解决了电机的磁滞阻力对骑行的影响。这种有齿轮毂电机的驱动电机实质上就是直径减小了的低速轮毂电机，其转速一般不超过1500转/分钟，严格意义上讲还算不上是高速电机，所以采用了一级减速的定轴行星齿轮减速机构，减速比通常为1:4.3，轮毂电机对轮径的适应性较差。以上两种主流电机，均为钕铁硼永磁直流电机，具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、额定效率高、调速性能好等优点，但由于电动自行车的低转速特性，在实际骑行过程中电机往往运行在低效率区间，电动自行车的续行里程不高，难以满足大众对提高续行里程的消费需求。中国专利号201010247971.8公开了一种超薄大功率直流永磁电机，提出了一种优选使用扁平漆包线绕制的外圈形状为扇形的线圈，加以叠加组合成线圈绕组，单层绕组绕制好后，在其表面涂上固定的胶水进行固定，绕组安装在定子架的槽内并由内压圈和外压圈固定。实际的状况是，要保证线圈的外圈形状为扇形，线圈的三角形内孔的面积需足够大，减少绕组的匝数，而如此绕制的线圈，定子盘空间利用率低，磁场集聚性差，为减少磁通损失，永磁体必须有足够的径向长度，因此内压圈、外压圈与扇形绕组的重叠区域很小，仅在表面涂上固定胶水的线圈绕组在振动、发热等状况下很容易像钟表发条一样散架损坏。而采用圆形导线绕制的线圈，则需选择线径较小的屈服强度低的圆导线才能保持外圈形状为扇形，也不可能生产出大功率的直流永磁电机。大电流的大功率电机必然会产生更多的热量，需要有可靠的散热方案，该专利技术采用了高强度、高硬度、耐热、耐冲抗击、抗老化的工程塑料精密注塑成型的定子架，其热导系数一般只有0.04W/mK，而且扁平线绕制的线圈绕组要求定子盘两侧的气隙磁密严格相等，靠扁薄定子架中心的两个轴承固定的转子盘是很难满足如此高的要求的，转子盘稍有偏置扁平漆包线线圈就会发热，而且转速越高产热越多，大量的热量被封闭在转子盘内，也无法通过工程塑料制成的定子架消散，其技术方案本身就具有重大缺陷。中国专利号201010289645.3公开了一种节能轮毂电机，同样采用了盘式无铁芯直流电机，并以电动车轮毂作为转子盘，直接由轮毂电机驱动电动车，该专利技术还在轮毂内组合了结构形式相同的盘式无铁芯发电机，用于收集车辆制动所产生的电能回充给蓄电池，从而起到节能的效果。实质上，盘式无铁芯直流电机的电感量较小，属小功率电机的范畴，其最突出的优点是高转速低扭矩且无磁滞阻力，低转速时的效率非常低，而市场上对电机功率要求较小的72V电压的低速观光电动车，其电机额定功率也要求有5000W，电动车轮毂上轮毂螺栓孔的节圆到轮辋螺栓孔的节圆间的空间是有限的，在这有限的空间内设置大功率的盘式无铁芯直流电机及盘式无铁芯发电机是无法做到的，况且按该专利技术的描述，该节能轮毂电机的电动车只能安装无需充气的实心轮胎。申请号201310033295.8公开了一种盘式无铁芯永磁直流电机，是一个轴转动的电机，其采用的技术方案是：线圈绕组是由多段圆弧组成的轴对称锥形环环形绕组，锥形环的尖端靠近定子轴心，轴对称锥形环的中心轴线三等分后形成两个不同的内径尺寸，其中锥形环尖端的内径是另一内径的三分之二，这种环形绕组，定子盘的空间利用率很低，磁场集聚性更差，方案中提及的“定子电枢绕组采用无铁心结构，直接有绕组注塑而成”，也无实现的可能，注塑过程中是无法理清无序的绕组出线的，产品合格率会非常低。该专利技术“环形绕组中间隔设置霍尔磁敏传感器”，更是有违常识的方案，三个霍尔传感器的九只管脚，需要在很小的气隙空间内通过导线串接，其工艺难度非常大，而且设置在环形绕组中间的霍尔传感器，其金属管脚在交变磁场作用下会迅速发热，烧毁霍尔传感器。专利号201310310431.3公开了一种盘式无铁芯永磁无刷直流电机，采用了与申请号201310033295.8公开的一种盘式无铁芯永磁直流电机相似的环状线圈绕组，其远离轴端的圆弧半径是靠近轴端的圆弧半径的1.5－2倍，两腰线部分的圆弧半径是远离轴端的圆弧半径的3－5倍，定子盘的空间利用率很低，磁场集聚性更差，而且线圈绕组缺少限位装置，难以限制线圈在轴向的位移；该专利技术电机采用了一种外转子壳体转动的盘式无铁芯直流电机，专利技术目的不明确，设置四个O形密封圈的针对性不强，电机缺少动力输出装置和固定装置，电机轴上采用两种规格迥异的轴承也似有不妥，电机采用无位置hall位置传感器，启动时电机会出现抖动迟滞现象。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，采用本专利技术的盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机后，自行车仍具有良好的蹬踏骑行功能，额定功率及扭矩大，更适合在山区及丘陵区的路况要求，在纯电力驱动状况下的续行里程，比目前市售的电动自行车有了大幅度的提高。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，包括左端盖、右端盖、主轴和轮毂，所述左端盖通过第一轴承套在主轴上，右端盖通过第二轴承套在主轴上，左端盖和右端盖与轮毂连接，所述左端盖通过减速机构与太阳轮齿圈连接，太阳轮齿圈固定在电机上，通过电机带动太阳轮齿圈转动，从而通过减速机构带动左端盖转动，从而带动轮毂转动；所述减速机构包含行星架、若干个第一行星轮、若干个第二行星轮和中心轮，所述第一行星轮与太阳轮齿圈啮合，第一行星轮与第二行星轮通过转动轴同轴连接，转动轴通过第三轴承安装在行星架上，行星架套在主轴上，第二行星轮与固定在左端盖上的中心轮啮合；电机包含第一定子盘、第二定子盘和第三定子盘，所述主轴上依次套有第四轴承、第一定子盘、至少一个第三定子盘、第二定子盘和第五轴承，第四轴承和第五轴承上分别套有第一转子盘和第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘中间夹装有至少两个第三转子盘，并定位于相邻两个定子盘的中间，相邻第三转子盘之间有套圈相连接，套圈还与第一转子盘和第二转子盘连接，第一转子盘和第二转子盘的内侧分别设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第三转子盘的两面均设有第二凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，第一转子盘外侧与太阳轮齿圈固定连接，通过太阳轮齿圈输出扭矩，所述第一定子盘、第二定子盘、第三定子盘上均设有若干个环形分布的用于安装线圈的梨形孔，线圈通过限位装置固定在梨形孔内，由第一定子盘、线圈、第一转子盘、第三转子盘、第一永磁体和第二永磁体组成电机的第一动力单元，由第二定子盘、线圈、第二转子盘、第三转子盘、第一永磁体和第二永磁体组成电机的第二动力单元，由第三定子盘、线圈、两个第三转子盘、第二永磁体组成电机的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，其特征在于：包括左端盖、右端盖、主轴和轮毂，所述左端盖通过第一轴承套在主轴上，右端盖通过第二轴承套在主轴上，左端盖和右端盖与轮毂连接，所述左端盖通过减速机构与太阳轮齿圈连接，太阳轮齿圈固定在电机上，通过电机带动太阳轮齿圈转动，从而通过减速机构带动左端盖转动，从而带动轮毂转动；所述减速机构包含行星架、若干个第一行星轮、若干个第二行星轮和中心轮，所述第一行星轮与太阳轮齿圈啮合，第一行星轮与第二行星轮通过转动轴同轴连接，转动轴通过第三轴承安装在行星架上，行星架套在主轴上，第二行星轮与固定在左端盖上的中心轮啮合；所述电机包含第一定子盘、第二定子盘和第三定子盘，主轴上依次套有第四轴承、第一定子盘、至少一个第三定子盘、第二定子盘和第五轴承，第四轴承和第五轴承上分别套有第一转子盘和第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘中间夹装有至少两个第三转子盘，并定位于两个定子盘中间，相邻第三转子盘之间有套圈相连接，第一转子盘和第二转子盘的内侧分别设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第三转子盘的两面均设有第二凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，第一转子盘外侧与太阳轮齿圈固定连接，通过太阳轮齿圈输出扭矩，所述第一定子盘、第二定子盘、第三定子盘上均设有若干个环形分布的用于安装线圈的梨形孔，线圈通过限位装置固定在梨形孔内，由第一定子盘、线圈、第一转子盘、第三转子盘、第一永磁体和第二永磁体组成电机的第一动力单元，由第二定子盘、线圈、第二转子盘、第三转子盘、第一永磁体和第二永磁体组成电机的第二动力单元，由第三定子盘、线圈、两个第三转子盘、第二永磁体组成电机的至少一个第三动力单元，第一动力单元、第二动力单元、第三动力单元的线圈与电缆线束连接。...

【技术特征摘要】
1.一种盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，其特征在于：包括左端盖、右端盖、主轴和轮毂，所述左端盖通过第一轴承套在主轴上，右端盖通过第二轴承套在主轴上，左端盖和右端盖与轮毂连接，所述左端盖通过减速机构与太阳轮齿圈连接，太阳轮齿圈固定在电机上，通过电机带动太阳轮齿圈转动，从而通过减速机构带动左端盖转动，从而带动轮毂转动；所述减速机构包含行星架、若干个第一行星轮、若干个第二行星轮和中心轮，所述第一行星轮与太阳轮齿圈啮合，第一行星轮与第二行星轮通过转动轴同轴连接，转动轴通过第三轴承安装在行星架上，行星架套在主轴上，第二行星轮与固定在左端盖上的中心轮啮合；所述电机包含第一定子盘、第二定子盘和第三定子盘，主轴上依次套有第四轴承、第一定子盘、至少一个第三定子盘、第二定子盘和第五轴承，第四轴承和第五轴承上分别套有第一转子盘和第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘中间夹装有至少两个第三转子盘，并定位于两个定子盘中间，相邻第三转子盘之间有套圈相连接，第一转子盘和第二转子盘的内侧分别设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第三转子盘的两面均设有第二凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，第一转子盘外侧与太阳轮齿圈固定连接，通过太阳轮齿圈输出扭矩，所述第一定子盘、第二定子盘、第三定子盘上均设有若干个环形分布的用于安装线圈的梨形孔，线圈通过限位装置固定在梨形孔内，由第一定子盘、线圈、第一转子盘、第三转子盘、第一永磁体和第二永磁体组成电机的第一动力单元，由第二定子盘、线圈、第二转子盘、第三转子盘、第一永磁体和第二永磁体组成电机的第二动力单元，由第三定子盘、线圈、两个第三转子盘、第二永磁体组成电机的至少一个第三动力单元，第一动力单元、第二动力单元、第三动力单元的线圈与电缆线束连接。2.根据权利要求1所述的盘式单元层叠无铁芯直流电机驱动的有齿轮毂电机，其特征在于：所述太阳轮齿圈包含轮齿和与轮齿同轴的安装圈，安装圈固定在电机上，安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：高波，查志琴，眭华兴，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32