一种盘式双动力无铁芯直流电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种盘式双动力无铁芯直流电机，包括中轴，中轴上依次套有第一轴承、第一定子盘、第二定子盘和第二轴承，第一轴承上套有第一转子盘，第二轴承上套有第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘夹装有第三转子盘，在第一转子盘和第二转子盘的内侧均设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第一转子盘外侧安装有用于传递扭矩的太阳轮齿圈，在第三转子盘的两面上均设有第二凹槽，第二凹槽为环形凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，在第一定子盘和第二定子盘上均嵌装有线圈，线圈通过限位装置固定在第一定子盘和第二定子盘上。本实用新型专利技术的盘式双动力无铁芯直流电机，输出扭矩大且无磁滞阻力，可在单动力和双动力间进行自动切换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及盘式双动力无铁芯直流电机，属于电动自行车的驱动电机领域。
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。这种缺失了骑行功能的电动自行车，是以能载重上坡为标准配置其驱动电机的额定功率的，大部分电机的额定功率远超现行国家标准，电动自行车逐渐走上了摩托化舒式化的发展路线。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低速轮毂电机的缩小版，采用的是一级减速的定轴行星轮系，减速比通常为1:4.3，电机对轮径的适应性较差，而且其驱动电机的转速一般不超过1500转/分钟，严格意义上讲还算不上是高速电机。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，大量的热量密闭在转子盘内，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，采用了只有一个动力单元的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不能充气的实心轮胎。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芯结构，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个管脚，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双动力无铁芯直流电机，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双动力无铁芯直流电机，电机输出扭矩大，额定功率高，能根据输入电流的大小在单动力和双动力间进行自动切换，是电动自行车有齿轮毂电机的驱动电机，通过轮毂内的行星轮系减速后驱动自行车，能与市场上的电动自行车控制器进行匹配，相较市售的电动自行车，其对道路的适应性更强，续行里程更长。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的一种盘式双动力无铁芯直流电机，包括中轴，所述中轴上依次套有第一轴承、第一定子盘、第二定子盘和第二轴承，所述第一轴承上套有第一转子盘，所述第二轴承上套有第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘夹装有第三转子盘，在第一转子盘和第二转子盘的内侧均设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第一转子盘外侧安装有用于传递扭矩的太阳轮齿圈，在第三转子盘的两面上均设有第二凹槽，第二凹槽为环形凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，在第一定子盘和第二定子盘上均嵌装有线圈，线圈通过限位装置固定在第一定子盘和第二定子盘上，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第二动力单元，两个动力单元的线圈绕组同时与电缆线束连接。作为优选，两个动力单元的线圈绕组通过电缆线束与电流分配器连接，电流分配器与控制器连接，电流分配器依据控制器输出的电流大小控制另一动力单元的导通和断开状态，从而实现在单动力与双动力之间的自动切换。一个动力单元处于常开状态，控制器控制另一个动力单元的导通与断开状态，从而实现在单动力与双动力之间的自动切换。作为优选，所述第一定子盘和第二定子盘上均设有环形分布的梨形孔，在梨形孔内嵌装有线圈。作为优选，所述线圈为圆铜漆包线绕制的空心线圈，其内孔形状为三角形，绕制后的外圈形状为梨形并与梨形孔相匹配；所述线圈的三角形内孔位于定子盘内侧的内角小于60°，三角形内孔的径向长度小于线圈的径向直径即长直径的三分之一。梨形的线圈为左右对称本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种盘式双动力无铁芯直流电机，其特征在于：包括中轴，所述中轴上依次套有第一轴承、第一定子盘、第二定子盘和第二轴承，所述第一轴承上套有第一转子盘，所述第二轴承上套有第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘夹装有第三转子盘，在第一转子盘和第二转子盘的内侧均设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第一转子盘外侧安装有用于传递扭矩的太阳轮齿圈，在第三转子盘的两面上均设有第二凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，在第一定子盘和第二定子盘上均嵌装有线圈，线圈通过限位装置固定在第一定子盘和第二定子盘上，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第二动力单元，两个动力单元的线圈同时与电缆线束连接。

【技术特征摘要】
1.一种盘式双动力无铁芯直流电机，其特征在于：包括中轴，所述中轴上依次套有第一轴承、第一定子盘、第二定子盘和第二轴承，所述第一轴承上套有第一转子盘，所述第二轴承上套有第二转子盘，第一转子盘和第二转子盘夹装有第三转子盘，在第一转子盘和第二转子盘的内侧均设有第一凹槽，第一凹槽内安装有第一永磁体，在第一转子盘外侧安装有用于传递扭矩的太阳轮齿圈，在第三转子盘的两面上均设有第二凹槽，第二凹槽内均安装有第二永磁体，在第一定子盘和第二定子盘上均嵌装有线圈，线圈通过限位装置固定在第一定子盘和第二定子盘上，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第二动力单元，两个动力单元的线圈同时与电缆线束连接。2.根据权利要求1所述的盘式双动力无铁芯直流电机，其特征在于：两个动力单元的线圈通过电缆线束与电流分配器连接，电流分配器与控制器连接，电流分配器依据控制器输出的电流大小控制其中一动力单元的导通和断开状态，从而实现在单动力与双动力之间的自动切换。3.根据权利要求1或2所述的盘式双动力无铁芯直流电机，其特征在于：所述第一定子盘和第二定子盘上均设有环形分布的梨形孔，在梨形孔内嵌装有线圈。4.根据权利要求3所述的盘式双动力无铁芯直流电机，其特征在于：所述线圈为圆铜漆包线绕制的空心线圈，其内孔形状为三角形，绕制后的外圈形状为梨形并与梨形孔相匹配；所述线圈的三角形内孔位于定子盘内侧的内角小于60°，三角形内孔的径向长度小于线圈的径向直径即长直径的三分之一。5.根据权利要求1或2所述的盘式双动力无铁芯直流电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：眭华兴，高峰，眭重兴，高波，
申请(专利权)人：眭华兴，
类型：新型
国别省市：江苏;32