一种同腔液冷式中置电机的制作方法

本发明涉及一种中置电机，尤其涉及一种同腔液冷式中置电机。

背景技术：

在电动助力自行车领域，中置电机是指电动助力自行车的驱动电机安装在车身的中间位置即脚踏位置的电机，该电机与车身连接，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，骑行者可以通过脚踏实现自行车的人力骑行，也可以选择电机配合人力的方式骑行。在耗电量相同的情况下，中置电机较后置轮毂电机可以获得更大的扭矩，提高电池的使用效率。现有市场上的中置电机都是将电机总成与控制系统、中控模块相分离，运行不稳定，难以实现控制系统对电机的实时、精准控制。且降温方法大多采用风冷，散热效率低，造成电机性能差，影响使用寿命，故需要对此作出改进。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的电机总成与控制系统、中控模块相分离，运行不稳定，难以实现控制系统对电机的实时、精准控制，且散热效率低等缺陷，提供了一种新的同腔液冷式中置电机。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种同腔液冷式中置电机，包括机壳、中轴、定子组件、转子组件、齿轮变速机构、离合器、控制系统，所述中轴穿过所述机壳并伸出所述机壳外，所述定子组件套设在所述转子组件内部并连接到所述机壳上，所述离合器分别与所述中轴、所述齿轮变速机构相连接，所述控制系统与所述定子组件相连接，还包括绝缘冷却液、齿轮润滑油、中隔板，所述中隔板设置在所述机壳内，所述中隔板将所述机壳内部分割为第一腔体、第二腔体，所述中轴穿过所述中隔板，所述齿轮变速机构穿过所述中隔板与所述转子组件相连接，所述定子组件、所述转子组件、所述绝缘冷却液、所述控制系统设置在所述第一腔体中，所述齿轮变速机构、所述离合器、所述齿轮润滑油设置在所述第二腔体中。

机壳为定子组件、转子组件等部件提供支撑定位与保护，使其安装定位可靠，免受外力损坏。在定子组件通电时，能够通过电磁感应定律产生驱动扭矩，从而使转子组件相对定子组件转动。齿轮变速机构与转子组件相连接，转子组件带动齿轮变速机构，并将转子组件动力减速输出。离合器分别与中轴、齿轮变速机构相连接，离合器可以分别受中轴和齿轮变速机构的驱动发生转动，并最终将其动力输出。

本发明设置有第一腔体、第二腔体，通过将定子组件、转子组件、绝缘冷却液、控制系统安装于第一腔体中，齿轮变速机构、离合器、齿轮润滑油安装于第二腔体中，使其不易相互影响，进而提高了本发明的稳定性和可靠性。位于第一腔体内的绝缘冷却液呈流动状态，随着转子组件的转动在机壳内部流动，与各个发热部件进行充分接触发生热交换，大大提高了散热效率。位于第二腔体内的齿轮润滑油在对齿轮变速机构进行润滑的同时对其进行冷却，有效控制齿轮啮合产生的机械摩擦发热，减少齿轮轮齿表面的磨损，延长齿轮的使用寿命。将控制系统设置在第一腔体内，空间上更加靠近电机的核心部件，可以实现更加精准的控制和监测，该结构使控制系统可以位于电机的内部，使整车的线路布置更加简洁，结构更加紧凑。将控制系统和定子组件这两个发热组件设置在一起后再利用绝缘冷却液集中散热，也有利于提高散热效率。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括中控模块，所述中控模块设置在所述第二腔体内，所述中控模块与所述控制系统相连接。

将中控模块设置在第二腔体内，使本发明的整体结构更加紧凑，功能更加多样化。将中控模块和齿轮变速机构设置在一起后再利用齿轮润滑油集中散热，也有利于提高散热效率。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括接线插件，所述接线插件设置在所述中隔板上并贯穿所述中隔板，所述中控模块、所述控制系统通过所述接线插件相连接。

设置在中隔板上的接线插件用于连接位于不同腔体的中控模块、控制系统，便于安装。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述中隔板上设置有贯穿的插件孔，所述接线插件通过所述插件孔贯穿所述中隔板。

插件孔贯穿设置在中隔板上，用于安装接线插件，可简化安装步骤。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述转子组件包括相互连接的转子支架、磁钢片，所述转子支架与所述齿轮变速机构相连接并套设在所述定子组件外，所述转子支架以所述中轴为轴心绕所述定子组件转动，所述磁钢片位于所述转子支架与所述定子组件之间。

定子组件通电后，在磁场力的作用下可以驱动磁钢片带动转子支架绕其发生转动。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括磁信号感应器，所述磁信号感应器设置在所述机壳上并与所述磁钢片相对应，所述磁信号感应器与所述控制系统相连接。

优选霍尔元件作为磁信号感应器，磁信号感应器通过感应磁钢片端部的磁场，将转子组件的位置信息准确传递给控制系统。同时避免了传统电机将霍尔元件安装在定子组件上所造成的霍尔元件机械损伤。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述机壳在与所述磁信号感应器对应位置设置有感应器支架，所述感应器支架与所述磁信号感应器相适配并固定所述磁信号感应器。

感应器支架用于固定磁信号感应器，提升磁信号感应器在安装过程中的安装速度。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述中隔板在与所述转子组件对应位置设置有内凹的导流槽，所述导流槽的截面呈u型。

导流槽的内凹u型结构可以容纳部分绝缘冷却液，在转子组件转动的过程中，其内部的绝缘冷却液可以顺着导流槽流动至控制系统一侧。绝缘冷却液在与控制系统接触后，在转子组件搅动下再重新流回至导流槽一侧，实现绝缘冷却液的循环流动。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述转子支架上设置有贯通的槽口。

导流槽一侧的绝缘冷却液可以通过转子支架上的槽口流入定子组件内部，提高散热效率，进行快速冷却。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述槽口间设在所述转子支架侧壁的边缘，所述槽口的数量为2个以上。

设置2个以上的槽口可以提高散热效率，增加定子组件与绝缘冷却液的接触面积。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述转子支架在与所述槽口对应位置设置有搅油扇叶，所述搅油扇叶为片状凸起。

搅油扇叶可以加强转子支架对绝缘冷却液的搅动效果，提高绝缘冷却液的循环流动速度，提升散热效率。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述控制系统与所述转子组件横向设置在所述第一腔体内部，所述控制系统的设置高度低于所述转子组件的设置高度。

将控制系统设置在转子组件侧面偏下方的位置上，再配合转子组件的转动方向，使流出导流槽的绝缘冷却液可以从控制系统的上方流入控制系统对其进行降温冷却。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述机壳包括边盖、壳本体，所述边盖与所述壳本体拆卸式连接，所述中隔板设置在所述壳本体上。

边盖、壳本体采用可拆卸连接的方式，使整个安装过程更加便捷，更有利于后期的维修和更换。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括密封垫，所述密封垫位于所述边盖与所述壳本体之间，所述密封垫与所述边盖、所述壳本体相适配。

边盖与壳本体之间设置有密封垫，保证电机的密封性能。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述边盖在与所述密封垫对应位置设置有密封垫槽，所述密封垫槽与所述密封垫相适配。

密封垫可以嵌放在密封垫槽内，既能保证密封垫不掉落，又能进一步让密封垫在安装过程中实现准确定位。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述机壳设置有卡线槽，所述卡线槽位于所述第二腔体对应的边盖外侧。

卡线槽能够将第二腔体内中控模块引出的线束进行约束定位，提升电机整体外观的整洁性。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括第一防油透气阀，所述第一防油透气阀内置有防油透气膜，所述第一腔体上设置有贯通的第一透气孔，所述第一防油透气阀与所述第一透气孔相适配并密封所述第一透气孔。

第一防油透气阀的设计可以保证电机工作时第一腔体的内外气压平衡，降低因电机内部温度升高或降低而引起的电机内外压强差，保护电机，延长电机使用寿命。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括第二防油透气阀，所述第二防油透气阀内置有防油透气膜，所述第二腔体上设置有贯通的第二透气孔，所述第二防油透气阀与所述第二透气孔相适配并密封所述第二透气孔。

第二防油透气阀的设计可以保证电机工作时第二腔体的内外气压平衡，降低因电机内部温度升高或降低而引起的电机内外压强差，保护电机，延长电机使用寿命。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，所述中轴穿过所述定子组件、所述转子组件、所述齿轮变速机构、所述离合器。

使定子组件、转子组件、齿轮变速机构、中轴、离合器的轴心重合，整个传动过程简单，动力输出传递过程中的机械损耗小，不容易造成磨损。电机运行时噪音小，有利于延长电机的使用寿命。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括脚踏曲柄，所述脚踏曲柄与所述中轴伸出所述机壳外的部分相连接。

与中轴连接的脚踏曲柄可以在人力的作用下带动中轴转动，然后再通过中轴带动离合器模块，实现人力的动力输出。

作为优选，上述所述的一种同腔液冷式中置电机，还包括链轮支架，所述链轮支架与所述离合器相连接。

使用时，链轮支架可以外接链轮，在离合器模块的驱动下，链轮支架带动其外接链轮一起发生转动从而实现电机的动力输出。

附图说明

图1为本发明中位于第一腔体内的部件的结构示意图；

图2为本发明中卡线槽和位于第二腔体内的部件的结构示意图；

图3为本发明的剖面图；

图4为本发明的爆炸图；

图5为本发明第一腔体的内部示意图；

图6为本发明第二腔体的内部示意图；

图7为本发明中转子组件与中轴、定子组件组合在一起时的结构示意图；

图8为本发明安装到车架后的安装示意图；

图9为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-9和具体实施方式对本发明作进一步详细描述，但它们不是对本发明的限制：

实施例1

一种同腔液冷式中置电机，包括机壳1、中轴4、定子组件3、转子组件2、齿轮变速机构6、离合器7、控制系统5，所述中轴4穿过所述机壳1并伸出所述机壳1外，所述定子组件3套设在所述转子组件2内部并连接到所述机壳1上，所述离合器7分别与所述中轴4、所述齿轮变速机构6相连接，所述控制系统5与所述定子组件3相连接，还包括绝缘冷却液111、齿轮润滑油121、中隔板13，所述中隔板13设置在所述机壳1内，所述中隔板13将所述机壳1内部分割为第一腔体11、第二腔体12，所述中轴4穿过所述中隔板13，所述齿轮变速机构6穿过所述中隔板13与所述转子组件2相连接，所述定子组件3、所述转子组件2、所述绝缘冷却液111、所述控制系统5设置在所述第一腔体11中，所述齿轮变速机构6、所述离合器7、所述齿轮润滑油121设置在所述第二腔体12中。

当需要启动电机时，通过控制系统5发出启动信号，定子组件3通电，此时转子组件2与定子组件3之间产生洛伦兹力，转子组件2绕定子组件3转动。齿轮变速机构6在转子组件2的带动下发生转动，转动的齿轮变速机构6带动离合器7转动，最后离合器7通过外接的动力输出部件将电机的动力输出。

在此过程中，位于第一腔体11内的绝缘冷却液111在转子组件2的搅动下流动，与控制系统5、定子组件3等发热部件充分接触并发生热交换，再将热量传递至机壳1，随后散发到外部空气中。

当发生温度过高或速度过快的情况时，控制系统5发出降低转速的命令，从而降低转子组件2转速。当需要停止电机时，通过控制系统5发出停止信号，电机逐渐停止工作。

当采用人力驱动时，中轴4的外接动力部件带动中轴4转动，中轴4带动离合器7工作，最后离合器7通过外接的动力输出部件将人力的动力输出。

作为优选，还包括中控模块8，所述中控模块8设置在所述第二腔体12内，所述中控模块8与所述控制系统5相连接。

作为优选，还包括接线插件133，所述接线插件133设置在所述中隔板13上并贯穿所述中隔板13，所述中控模块8、所述控制系统5通过所述接线插件133相连接。

作为优选，所述中隔板13上设置有贯穿的插件孔131，所述接线插件133通过所述插件孔131贯穿所述中隔板13。

作为优选，所述转子组件2包括相互连接的转子支架21、磁钢片22，所述转子支架21与所述齿轮变速机构6相连接并套设在所述定子组件3外，所述转子支架21以所述中轴4为轴心绕所述定子组件3转动，所述磁钢片22位于所述转子支架21与所述定子组件3之间。

作为优选，还包括磁信号感应器9，所述磁信号感应器9设置在所述机壳1上并与所述磁钢片22相对应，所述磁信号感应器9与所述控制系统5相连接。

作为优选，所述机壳1在与所述磁信号感应器9对应位置设置有感应器支架14，所述感应器支架14与所述磁信号感应器9相适配并固定所述磁信号感应器9。

作为优选，所述中隔板13在与所述转子组件2对应位置设置有内凹的导流槽132，所述导流槽132的截面呈u型。

作为优选，所述转子支架21上设置有贯通的槽口211。

作为优选，所述槽口211间设在所述转子支架21侧壁的边缘，所述槽口211的数量为2个以上。

作为优选，所述转子支架21在与所述槽口211对应位置设置有搅油扇叶212，所述搅油扇叶212为片状凸起。

作为优选，所述控制系统5与所述转子组件2横向设置在所述第一腔体11内部，所述控制系统5的设置高度低于所述转子组件2的设置高度。

作为优选，所述机壳1包括边盖15、壳本体16，所述边盖15与所述壳本体16拆卸式连接，所述中隔板13设置在所述壳本体16上。

作为优选，还包括密封垫17，所述密封垫17位于所述边盖15与所述壳本体16之间，所述密封垫17与所述边盖15、所述壳本体16相适配。

作为优选，所述边盖15在与所述密封垫17对应位置设置有密封垫槽18，所述密封垫槽18与所述密封垫17相适配。

作为优选，所述机壳1设置有卡线槽19，所述卡线槽19位于所述第二腔体12对应的边盖15外侧。

作为优选，还包括第一防油透气阀112，所述第一防油透气阀112内置有防油透气膜，所述第一腔体11上设置有贯通的第一透气孔113，所述第一防油透气阀112与所述第一透气孔113相适配并密封所述第一透气孔113。

作为优选，还包括第二防油透气阀122，所述第二防油透气阀122内置有防油透气膜，所述第二腔体12上设置有贯通的第二透气孔123，所述第二防油透气阀122与所述第二透气孔123相适配并密封所述第二透气孔123。

作为优选，所述中轴4穿过所述定子组件3、所述转子组件2、所述齿轮变速机构6、所述离合器7。

作为优选，还包括脚踏曲柄41，所述脚踏曲柄41与所述中轴4伸出所述机壳1外的部分相连接。

作为优选，还包括链轮支架71，所述链轮支架71与所述离合器7相连接。

当需要启动电机时，通过控制系统5发出启动信号，定子组件3通电，此时磁钢片22在磁场力的作用下绕定子组件3以中轴4为轴心发生转动，同时带动转子支架21一起发生转动。齿轮变速机构6在转子支架21的带动下发生转动，转动的齿轮变速机构6再带动离合器7转动，最后离合器7通过链轮支架71将电机的动力输出。

在此过程中，位于第一腔体11内的绝缘冷却液111在转子支架21的搅动下流动，导流槽132内的绝缘冷却液111通过槽口211流到定子组件3上，同时，在搅油扇叶212的推动下，位于导流槽132一侧的绝缘冷却液111被输送至控制系统5的上方，再从控制系统5的上方流入控制系统5并与控制系统5相接触后，再重新流回至导流槽132一侧，实现绝缘冷却液的循环流动。绝缘冷却液111与控制系统5、定子组件3等发热部件充分接触并发生热交换，再将热量传递至机壳1，随后散发到外部空气中。

磁信号感应器9通过感应磁钢片22端部的磁场，将转子组件2的位置信息准确传递给控制系统5，当发生温度过高或速度过快的情况时，控制系统5发出降低转速的命令，从而降低转子组件2转速。当需要停止电机时，通过控制系统5发出停止信号，电机逐渐停止工作。

随着电机工作时间的增长，机壳1内的温度逐渐升高，气压也逐渐升高，第一腔体11内的气体通过第一防油透气阀112流到机壳1的外部。第二腔体12内的气体通过第二防油透气阀122流到机壳1的外部。当电机停止工作后，机壳1内的温度逐渐降低，气压也逐渐降低，机壳1外的气体通过第一防油透气阀112、第二防油透气阀122流入机壳1的内部。

当采用人力驱动时，脚踏曲柄41带动中轴4转动，中轴4带动离合器7工作，最后离合器7通过链轮支架71将人力的动力输出。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。