专利名称：一种将二次电池内置到电机内部的轮毂电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及新型轮毂电机的结构，并涉及到锂电池应用领域，特别是一种将二次
电池内置到电机内部的轮毂电机。
背景技术：
现有的电动车，特别是电动自行车，其整体结构都是车架、电机、电池组、控制器几 大主要部件构成，在传统的应用领域中，由于使用的是铅酸电池，电池的体积和重量都很 大，通常电动自行车使用的12Ah的铅酸电池，重量都在15kg以上，容量达到20Ah的电池， 其重量一般都在20kg以上，整车的重量会达到40kg，甚至更重。所以，使用传统的铅酸电池 的电动自行车，其电池必须采用分立结构，即必须设计一个放置电池的电池盒，将电池成组 后，放置到电池盒中。同时，为了将电池盒放置到电动自行车上，也必须在电动自行车有限 的空间上，设计一个放置电池盒的位置。常规情况下，是将电池放置到前部、中置。大一些 的电动车，更多的是采用将电池放置到脚踏板下方的位置。这些方式中，都有不同的麻烦， 前置电池的方式，车的重心前移，骑行不稳定，通常采用的方式造成了使用铅酸电池的电动 车不仅重量大，同时在电动车结构上也非常臃肿。 随着电池加工技术的进步，以锂电池为代表的二次电池，已经可以应用到电动自 行车甚至电动车领域，采用新型的二次电池电动自行车，具有体积小、重量轻、寿命长的优 点，以新型磷酸铁锂电池为例，目前这种电池体积大约是传统铅酸电池的1/3，重量是铅酸 电池的1/3，电池组的循环寿命可以达到1000次以上，其使用寿命是铅酸电池的三到五倍， 更加突出的由于锂电池的，特别是目前新型的磷酸铁锂锂电池，具有良好的环保特性，使用 中不会造成环境污染。 目前新型锂电池电动自行车，由于使用了锂电池，承装电池的电池盒的体积比铅 酸电池体积和重量大大减小，配套的电池盒的体积也进一步縮小，从而放置电池盒的位置 更加灵活方便，锂电池电动车也就更加轻巧。但目前情况下，由于受到传统铅酸电池电动自 行车设计的影响，锂电池电动车结构设计，仍然沿用了传统的铅酸电动自行车的方式，通常 还是采用车架、电机、电池盒、控制器的四大件方式。即结构上没有摆脱铅酸电池电动车的 设计思路，锂电池电动自行车仍然是老的面孔，没有从本质上得到改善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，克服上述现 有锂电池电动自行车的电池组安装所存在的技术问题，它可在电机体积增加不多的情况 下，将电池组巧妙的设计到电机的内部构成了内置电池的电动机系统，电动车车体构造中 无需使用电池盒结构，从而为锂电池电动车的设计带来了极大的方便，并降低了成本。
为实现上述目的，本发明是这样实现的 —种将二次电池内置到电机内部的新型轮毂电机，其特征在于电机由定子部分 和充当外壳的转子构成；所述的定子部分由固定轴、铁芯和线包和支架构成，所述的支架上
3位于固定轴和铁芯之间设有电池仓。 所述的将二次电池内置到电机内部的新型轮毂电机，其特征在于所述的支架上 设置若干从固定轴辐射向铁芯方向的隔条，隔条之间为电池仓。 所述的将二次电池内置到电机内部的新型轮毂电机，其特征在于所述的电池仓 为等边三角形。 所述的将二次电池内置到电机内部的新型轮毂电机，其特征在于所述的电池仓 为菱形。 所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于定子部分电池仓的
开孔大小和形状和小电池组的形状一致，并预留一定间隙，用于增加电池和定子的绝缘层。 所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于整个电池组由多个
小的串并联电池组构成，放置在上述的电池仓中，再对小电池组进行串联，构成符合电池组
设计要求的电压，电池的轴心方向，和电机定子的固定轴的方向平行放置。 所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于使用圆柱型电池组
构成电池组的电芯，可以使用钴酸锂或者是磷酸铁锂、镍氢等材料的圆柱形二次电池。
图1是常规低速电机定子结构示意图。
图2是电池在电机定子内部放置的示意图。
图3是小电池的结构。 图4是电机定子内部电池仓加有电池的示意图。
图5是在电机定子内部采用三个电池仓的结构结构图。
具体实施例方式本发明通过如下结构设计，达到将电池内置到电机内部的目的 图1为传统的电动自行车常用的低速电机的定子部分结构示意图，电机的定子部 分主要有三大部分构成，固定轴1、铁芯和线包2、支架3。其中，固定轴1起到将定子固定到 车架，并通过轴承定位转子的轮毂。固定轴l一侧的中心，设计为空心结构，用以将电机驱 动信号和充电电源，连接到电机内部的电池组中。铁芯和线包2部分，为电机驱动的动力来 源，由铁芯和线包两部分构成，线包缠绕在铁芯的中空部分。支架3部分用以连接和支撑固 定轴1和电机定子铁芯和线包2，在普通的电机里面，支架部分起到固定电机定子的内外两 个部分的作用。 传统的低速电机的定子部分，通常情况下，是无法将电池安装到其内部的，原因 为电机的支架2部分的直径偏小，缺乏安装电池的空间。电机的整体厚度偏薄，安装电机 后，电池的厚度将变大。电机的支架部分为金属结构，需要进行严密的绝缘防护。
针对以上问题，本发明的设计如下 本发明的核心思路是将电机的整体直径增大，目的是增加定子部分的尺寸，在定 子上腾出空间，预留电池仓的位置，用于安装电池。 本发明的核心设计是将电池组分仓安装传统的电池组为整体设计，即所有串并 联电池组组成一个整体的方式。本发明为了能够将电池装入电机内部有限的空间，同时保
4证电机的整体功能，同时能够和电池向配合，由传统的电池组整体设计，变更为多电池仓的 分散设计。 下面以六个电池仓的设计为例进行说明，设计示意图见图2(为了便于说明，示意 图中只画出了电机安装电池的定子部分，没有画出和本发明没有关系的电机转子部分，后 面的图形采用同样方式)。具体结构是支架3上设置若干从固定轴1辐射向铁芯方向的 隔条，隔条之间为电池仓4。所述的电池仓为等边三角形。 设计的小的电池组的形状见图3，每个小电池组为三并两串(三只电池并联然后 再串联)结构，电池组外形上整体构成一个正三角形的形状。每个小电池组可以放置在图 2中4位置的电池仓内，对比图2中电池仓4的形状和图3电池的形状，电池仓的结构和小 电池组的结构可以完全配套。小电池组放置到电池仓后，在外部将电池组进行串联，得到一 个整体的电池组。图2中，放置六个小电池组，合计构成了 12串的电池组，如果使用磷酸铁 锂的电池，就可以构成38. 4V的电池组，用于替代铅酸的36V电池组。 图4是在图2的示意图中，在定子的电池仓放入电池5后的整体结构示意图，从图 中可以看到对应的电池放置到电机后的排列情况。 图5中，是另外一个采用内置电池组的结构设计，采用了三个电池仓的设计结构， 电池为菱形结构的电池组的组合方式，其菱形的钝角为120° ，每个菱形电池组可以容纳 12只电池，构成一个3并4串的电池组，三个菱形电池组均匀分布在定子的圆心中，由此构 成了电池组3并12串的36V电池组。 以上示意的两种设计，其定子结构，都具有良好的力学稳定性，可以有效的承受电 机的扭矩。图2中，支架的固定轴和电池仓之间的支撑筋分布为六条，图5中，支架的固定 轴和电池仓之间的支撑筋分布为三条，整体支撑部分都设计为稳定的三角形结构，可以有 效的承受电机产生的扭矩。 本发明的内置电池的结构，并没有改变传统电机的结构，但由于将电池放置到了 电机的内部，去掉了原有的电池盒，节省了电动车的一个主要部件，可以节省电动车的材料 成本和生产成本。 本发明的内置电池的结构，简化了电机和电池之间的连接关系，减少了连线的电 阻，从而减少了系统导线上的损耗，提高了电池的利用效率，提高了电动车的行驶里程。
本发明的内置电池的结构，由于增加了电机定子驱动部分的半径，有效的提高了 驱动力矩，可以提高电机的爬坡和载重能力。 本发明的内置电池的结构，提高了电池系统安全性。本发明将电池内置到电机内
部，由于电机采用的是铝合金外壳，而且外壳的厚度，会远远的大于常规的塑胶或者铝合金
电池盒的厚度，电机外壳的强度会远远的大于原有的电池盒的强度，即使是电池在电机内
部出现异常，其电机的外壳，也可以有效的防护电池在出现异常时，其危害不扩大。 提高了电池的防水等级，由于电池内置到电机内部，而电机本身就是密封设计，这
种设计可以有效的保证电池的密封性，达到有效防水的目的。 本发明可以配套不同材料的电池，包括镍氢电池、锰酸锂电池、或者是磷酸铁锂电 池，配套起来非常方便。从结构上看，圆柱形电池，本身电池的安全性能也能够得到有效的保障。 本发明巧妙的将电池放置到电机内部，构成了内置电池的轮毂电机，节省了外置电池盒，简化了目前电动车的结构，有效的降低了材料成本和电动车的生产成本，提高了电动车外观设计的灵活性，不仅适用于常见的36V电机的电动车，同样适用于24V或者更低电压的电机系统。 综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
权利要求
一种将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于电机由定子部分和充当外壳的转子构成；所述的定子部分由固定轴(1)、铁芯和线包(2)和支架(3)构成，所述的支架(3)上位于固定轴(1)和铁芯之间设有电池仓(4)。
2. 根据权利要求1所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于所述的支架(3)上设置若干从固定轴(1)辐射向铁芯方向的隔条，隔条之间为电池仓(4)。
3. 根据权利要求2所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于所述的电池仓为等边三角形。
4. 根据权利要求2所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于所述的电池仓为菱形。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的将二次电池内置到电机内部的轮毂电机，其特征在于定子部分电池仓的开孔大小和形状和小电池组的形状一致，并预留一定间隙，用于增加电池和定子的绝缘层。
全文摘要
本发明涉及新型轮毂电机的结构，并涉及到锂电池应用领域，特别是一种将二次电池内置到电机内部的轮毂电机。电机由定子部分和充当外壳的转子构成；所述的定子部分由固定轴、铁芯和线包和支架构成，所述的支架上位于固定轴和铁芯之间设有电池仓。它可在电机体积增加不多的情况下，将电池组巧妙的设计到电机的内部构成了内置电池的电动机系统，电动车车体构造中无需使用电池盒结构，从而为锂电池电动车的设计带来了极大的方便，并降低了成本。
文档编号H02K11/00GK101795035SQ20101013607
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月30日 优先权日2010年3月30日
发明者吕成学, 吕松检, 陈龙 申请人:吕松检;吕成学;陈龙