专利名称：带车轮和轮毂的宽域高效率区直流永磁直驱轻型车轮电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及轻型电动车，特别涉及带车轮和轮毂的宽域高效率区直流永磁直驱式轻型电动机。
为实现上述目的，带车轮和轮毂的宽域高效率区直流永磁直驱式轻型电动机包括定子、旋转电枢、整流子及电刷，所述的旋转电枢绕组的线圈采用短距。
本发明中的直流永磁电动机转速很慢，铜耗又非常小，因此获得前所未有的好性能，不但额定点效率高，而且过载一倍时效率仍可达到80％；还有，使用寿命可延长至6000小时，从而可大大堤高轻型电动车行驶里程和爬坡，越野等能力。
图4是宽域高效率区直流永磁电动机性能特性数据曲线。电压U＝38V；最高效率85.2％时，电动机功率P＝110.9W；而在效率80％时功率已增大为165W。
图1是按本发明构思设计的一种宽域高效率区直流永磁电动机直驱式轻型电动车轮。整体车轮7兼作为电动机壳。图2是按本发明构思设计的一种宽域高效率区直流永磁低速电动机带着轮毂。图中数字1，2，3，4，5，6，8，除了7以外，所表示的意义和图1中所表示的一样。图2中的部件7则表明是电动机机壳。以上两图中，部件1表示车轴是固定不转的。它带着电机定子轭。部件2表示左右两侧端盖。部件3表示轴承。它的内圈套轴；外圈直接支撑左右两侧端盖，进而支撑整个电动机连带车轮或轮毂。部件4表示旋转的环形端面整流器。部件5表示硅钢片铁芯。环形硅钢片上冲制槽和齿。槽中嵌入线圈并和整流器上的换向片焊接成单波绕组电枢。最后将部件5装入机壳部件7内。部件6表示16块钕铁硼磁钢。它们用胶粘在由轴所带的环形定子磁轭上。部件8表示螺栓。用它将端盖紧固在机壳上。部件9表示电刷组件；它由电刷和黄铜板制成的刷握构成。
本电动机结构和普通的正好相反。环形电枢5装在整体车轮中部是跟着旋转的。而16极钕铁硼磁钢装在不动的轴上。旋转的环形端面整流器垂直于轴，而电刷则平行于轴。左右两侧端盖用螺栓固定在机壳上。车轮与轴之间用轴承支撑。车轴一端是空心的，留给按装电源引线之用。两个电刷9之间的安装机械角为22.5度。电刷由刷握来正确定位。
图3是按本发明构思设计的一种绕组线圈短距和合成节距Y为奇数并使Y＝7的单波绕组线圈和整流子换向片之间的焊接图。图3A，槽数为55的单波绕组；图3B，槽数为57的单波绕组。还有一种是。改单线为双线并绕线圈短距和增加一倍的整流子换向片，以及将双线并绕线圈连接成独立的并列双波绕组，见图3C表示出部分并列双波绕组焊接图。
普通电动机中单波绕组线圈的合成节距Y多为偶数，因此每个线圈的跨距为半个合成节距即为Y/2。实际电机工程中单波绕组线圈的合成节距Y是以槽数计量的，因此每个线圈的跨距亦不存在半个槽数这样的分数。本电机单波绕组线圈的短距，的确在其机电能量转换中会要打点折，但减小不多。相比之下，由于短距，线圈端部缩短的比例较大，致使减小铜耗电阻的效果明显。于是效率亦提高了。高效率区亦扩大了。在槽数不变时，单波绕组线圈短距的结果，就意味着可增加磁极数。实际电机工程设计中选择多极数就等于提高导线利用率，亦就是因为每个线圈在有效导线长不变时，无效端部线圈的缩短，自然会使铜耗电阻减小和效率提高，高效率区扩大。因为电机的铜耗和电流的平方成正比，正常使命的一般电机按常规电机设计就可以了。性能最好，效率最高就设计在额定参数附近很窄的一个小区里。可轻型电动车电机的运行情况很特别。实际骑行中常常变速，但日常骑行时又要调速，可车主们总希望在电池充一次电后电动车能骑行里程愈远愈好。由此看来，对电机需要从新设计，使电机具有宽域高效率区的性能。本电机在额定参数状态经特殊设计，其铁耗大于铜耗，而在过载一倍的状态，反过来，其铁耗小于铜耗。这样一来，效率区就大大拓宽了。加大铁耗的方法是增高铁芯中的磁通密度以及其交变频率。于是在本电动机特殊设计中变窄铁芯中齿的宽度和铁轭的宽度；反过来又可扩大糟面积而使用粗导线去减少铜耗，一举两得。正是如此，本电动机设计极对数为八对或更多。
权利要求
1.一种带车轮和轮毂的宽域高效率区直流永磁直驱轻型车轮电机，包括定子、旋转电枢、整流子及电刷，其特征在于所述的旋转电枢绕组的线圈采用短距。
2.按权利要求1所述的电动机，其特征在于所述的旋转电枢的单波绕组的节距为奇数。
3.按权利要求2所述的电动机，其特征在于所述的节距为7。
4.按权利要求1所述的电动机，其特征在于所述旋转电枢的换向片数为糟数的二倍。
5.按权利要求1所述的电动机，其特征在于所述旋转电枢的线圈短距和双线并绕线圈连接成独立的双波绕组分别焊接在整流子的奇数组和偶数组换向片上，构成并列双电机绕组电枢。
6.按权利要求1所述的电动机，其特征在于定子磁钢两侧形成磁屏蔽。
7.按权利要求1所述的电动机，其特征在于所述电动机的铁耗在额定数据状态大于铜耗，而在过载一倍状态才小于铜耗。
8.按权利要求1所述的电动机，其特征在于所述的电动机的铁芯齿和轭中磁密较高和极对数较多以加大铁耗。
9.按权利要求8所述的电动机，其特征在于所述的电动机极对数为八对。
10.按权利要求1所述的电动机，其特征在于所述的电动机的外壳作为车轮或轮榖。
全文摘要
一种带车轮和轮毂的宽域高效率区直流永磁直驱轻型车轮电机，包括定子、旋转电枢、整流子及电刷，所述的旋转电枢绕组的线圈采用短距。本发明中的直流永磁电动机转速很慢，铜耗又非常小，因此获得前所未有的好性能，不但额定点效率高，而且过载一倍时效率仍可达到80％；还有，使用寿命可延长至6000小时，从而可大大提高轻型电动车行驶里程和爬坡，越野等能力。
文档编号H02K23/32GK1467902SQ0214106
公开日2004年1月14日 申请日期2002年7月12日 优先权日2002年7月12日
发明者韦文德 申请人:韦文德