一种双边磁路的电动轮毂的制作方法
【专利摘要】一种双边磁路的电动轮毂，由轮毂、轴、两套转子极、两套定子极、两套电枢绕组、定子铁心、永磁体、轮毂盖和轴承组成。轮毂盖和轮毂可绕轴旋转，从而带动车轮旋转。定子铁心固定在轴的中间，定子铁心的轴向两侧分别是固定在轮毂上的两套转子极。定子铁心朝向转子极的端面有扇形凸出的定子极。每个定子极上都绕有电枢绕组。每三个定子极之间的定子铁心上有一个隔磁槽，两个隔磁槽的槽底部之间有一个径向充磁的永磁体。本发明的技术实现了永磁体和电枢绕组皆位于定子上的电动轮毂设计，转子结构简单、工作可靠；电机两个端面皆有一层气隙，且定转子之间接触面大，因此电机比功率高。
【专利说明】
一种双边磁路的电动轮毂
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种双边磁路的电动轮毂，属于电动车技术领域。
【背景技术】
[0002]近年来，电动车作为一种环保、节能的交通工具已经逐渐被广大消费者所接受，无论在国内还是国外，电动车在世界范围内的销量也在逐年增加。
[0003]电动轮毂将电机和传动装置都整合到轮毂内，可以将电动车的传动部分大大简化，这是轮毂电机的第一个优点。轮毂电机的第二个优点是可以实现汽车灵活多样的设计，轮毂电机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱，还是四驱形式，它都可以比较轻松地实现，全时四驱在电动轮毂驱动的车辆上实现起来非常容易。鉴于上述分析，研发一种高转矩、高功率密度电动轮毂非常有必要。
[0004]在相近的专利中，授权号为201010190582.6的发明专利申请:电动自行车轮毂，提出了一种用外定子内转子结构的电动轮毂，该电动轮毂的定子固定在轮毂外壳内壁上并可随轮毂外壳一同旋转，转子与行星轮减速机构相连。
[0005]专利号为201110182371.2的授权发明专利:一种电动轮毂，提出了一种包括同轴线设置的电机和组合结构的轮毂、主要用于支撑电机和轮毂的同轴线设置且相互固定的第一半轴和第二半轴、用于将电机动力传递给轮毂的齿轮传动系统的电动轮毂。该齿轮传动系统设有两挡位电控换挡装置，结构较为复杂。采用盘式结构的电机目前也有一些研究成果，比较典型的有东南大学获得授权的专利:一种双定子盘式混合励磁电机，专利号:201310301385.0，提出了一种包括12个U形定子铁心的盘式混合励磁电机，该U形定子铁心和永磁体(6 )交替放置构成定子圆盘，永磁体沿圆周方向交替充磁。
[0006]目前
【申请人】尚未检索到有关使用具有盘式结构的双边磁路的轮毂电机的报道。
[0007]本发明的技术实现了永磁体和电枢绕组皆位于定子上的电动轮毂设计，转子结构简单、工作可靠;盘式电机可有效利用轮毂直径大、轴向长度短的特点，提高轮毂电机的功率;电机两个端面皆有一层气隙，利用一套永磁体实现了双边磁路的励磁，且定转子之间接触面大，因此电机比功率高。
【发明内容】
[0008]为了发明一种具有盘式结构的双边磁路的轮毂电机，实现可靠地高功率密度的驱动，本发明采用如下技术方案:
一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:
由轮毂(I)、轴(12)、第一转子极(2)、第一定子极(3)、第一电枢绕组(4)、定子铁心(5)、永磁体(6)、第二定子极(7)、第二电枢绕组(8)、第二转子极(9)、轮毂盖(10)和轴承(11)组成；
轮毂盖(10)固定在轮毂(I)的端口上，轮毂盖(10)和轮毂(I)的中心孔分别固定一个轴承(11)，轮毂盖(10)和轮毂(I)可绕轴(12)旋转，从而带动车轮旋转； 呈圆盘式的定子铁心(5)固定在轴(12)的中间，定子铁心(5)的轴向的两侧分别是固定在轮毂(I)上的第一转子极(2)和固定在轮毂盖(1)上的第二转子极(9);
定子铁心(5)朝向第一转子极(2)的一面有扇环形凸出的第一定子极(3)，每个第一定子极(3)上都绕有一个第一电枢绕组(4);定子铁心(5)朝向第二转子极(9)的一面有扇环形凸出的第二定子极(7)，每个第二定子极(7)上都绕有一个第二电枢绕组(8);第一电枢绕组
(4)和第二电枢绕组(8)皆为集中式绕组；
每三个第一定子极(3)之间的定子铁心(5)上有一个沿径向分布的隔磁槽，两个隔磁槽的槽底部之间有一个永磁体(6)，永磁体(6)平行于轴(12)且沿定子铁心(5)的径向充磁，相邻永磁体(6)的充磁方向相反；
两个隔磁槽之间的第一定子极(3)上的三个第一电枢绕组(4)绕向相同；两个隔磁槽之间的第二定子极(7)上的三个第二电枢绕组(8)绕向相同；一个隔磁槽两边的第一定子极
(3)上的第一电枢绕组(4)绕向相反;一个隔磁槽两边的第二定子极(7)上的第二电枢绕组
[8]绕向相反。
[0009]如上所述的一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:轮毂(I)、第一转子极(2)、第一定子极(3)、定子铁心(5)、第二定子极(7)、第二转子极(9)和轮毂盖(10)皆为无取向导磁材料。
[0010]如上所述的一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:第一转子极(2)和第二转子极
(9)的极数相等;第一定子极(3)和第二定子极(7)在圆周方向上对齐;设相邻两个转子极之间的角度为转子极距角，第一转子极(2)和第二转子极(9)在圆周方向上相差半个转子极距角。
[0011]本发明的有益效果如下:
⑴永磁体和电枢绕组皆位于定子上的电动轮毂设计，转子结构简单、工作可靠；
⑵电机两个端面皆有一层气隙，利用一套永磁体实现了双边磁路的励磁，且定转子之间接触面大，因此电机比功率高；⑶电枢绕组与励磁绕组都采用集中绕组，端部较短，铜耗较小；
⑷盘式电机轴向长度小，大大减小了电机体积，使得整个轮毂结构更加紧凑，方便在轮毂外壳上加装电机控制器。
【附图说明】
[0012]图1是本发明一种双边磁路的电动轮毂的纵剖图。其中:1、轮毂，2、第一转子极，3、第一定子极，4、第一电枢绕组，5、定子铁心，6、永磁体，7、第二定子极，8、第二电枢绕组，9、第二转子极，10、轮毂盖，11、轴承，12、轴。
[0013]图2是本发明一种双边磁路的电动轮毂定子绕组侧视图，其中:3、第一定子极，4、第一电枢绕组，5、定子铁心，6、永磁体，12、轴。
[0014]图3为本发明一种双边磁路的电动轮毂转子极侧视图，其中:1、轮毂，2、第一转子极，12、轴。
[0015]图4为本发明一种双边磁路的电动轮毂工作原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。
[0017]图1是本发明一种双边磁路的电动轮毂的纵剖图。
[0018]一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:
由轮毂(I)、轴(12)、第一转子极(2)、第一定子极(3)、第一电枢绕组(4)、定子铁心(5)、永磁体(6)、第二定子极(7)、第二电枢绕组(8)、第二转子极(9)、轮毂盖(10)和轴承(11)组成；
轮毂盖(10)固定在轮毂(I)的端口上，轮毂盖(10)和轮毂(I)的中心孔分别固定一个轴承(11)，轮毂盖(10)和轮毂(I)可绕轴(12)旋转，从而带动车轮旋转；
呈圆盘式的定子铁心(5)固定在轴(12)的中间，定子铁心(5)的轴向的两侧分别是固定在轮毂(I)上的第一转子极(2)和固定在轮毂盖(1)上的第二转子极(9);
定子铁心(5)朝向第一转子极(2)的一面有扇环形凸出的第一定子极(3)，每个第一定子极(3)上都绕有一个第一电枢绕组(4);定子铁心(5)朝向第二转子极(9)的一面有扇环形凸出的第二定子极(7)，每个第二定子极(7)上都绕有一个第二电枢绕组(8);第一电枢绕组
(4)和第二电枢绕组(8)皆为集中式绕组。
[0019]如上所述的一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:轮毂(I)、第一转子极(2)、第一定子极(3)、定子铁心(5)、第二定子极(7)、第二转子极(9)和轮毂盖(10)皆为无取向导磁材料。
[0020]图2是本发明一种双边磁路的电动轮毂定子绕组侧视图。
[0021]每三个第一定子极(3)之间的定子铁心(5)上有一个沿径向分布的隔磁槽，两个隔磁槽的槽底部之间有一个永磁体(6)，永磁体(6)平行于轴(I2)且沿定子铁心(5)的径向充磁，相邻永磁体(6)的充磁方向相反。
[0022]两个隔磁槽之间的第一定子极(3)上的三个第一电枢绕组(4)绕向相同；两个隔磁槽之间的第二定子极(7)上的三个第二电枢绕组(8)绕向相同；一个隔磁槽两边的第一定子极(3)上的第一电枢绕组(4)绕向相反;一个隔磁槽两边的第二定子极(7)上的第二电枢绕组(8)绕向相反。
[0023]图3为本发明一种双边磁路的电动轮毂转子极侧视图。
[0024]第一转子极(2)和第二转子极(9)的极数相等;第一定子极(3)和第二定子极(7)在圆周方向上对齐;设相邻两个转子极之间的角度为转子极距角，第一转子极(2)和第二转子极(9)在圆周方向上相差半个转子极距角。
[0025]图4为本发明一种双边磁路的电动轮毂工作原理图。
[0026]下面对本发明提出的一种双边磁路的电动轮毂进行工作原理的说明。
[0027]轮毂圆周外侧固定有轮胎。轮毂盖和轮毂的端口上形成一个扁平圆柱体，中心孔分别固定一个轴承，轮毂盖和轮毂可绕轴旋转，从而带动轮胎旋转，驱动电动车。
[0028]本电动轮毂是基于磁阻电机工作原理来进行工作的。
[0029]当转子极与其中一相定子极完全重叠时，该相定子极上的电枢绕组的匝链的磁阻最小、磁链最大，该相电枢绕组的自感也最大。当转子极与一相定子极完全脱离时，该极电枢绕组的磁阻最大、磁链最小，该相电枢绕组的自感也最小。
[0030]利用三相桥式变换器给所述双边磁路的电动轮毂的三相绕组供电。
[0031]将该双边磁路的电动轮毂作为电动机，给自感上升的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生正的转矩;给自感下降的一相绕组通以正向电流，则该绕组可以产生负的转矩。
[0032]所述一种双边磁路的电动轮毂也可以作为发电机运行回收车辆的制动能量。
【主权项】
1.一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于: 由轮毂(I)、轴(12)、第一转子极(2)、第一定子极(3)、第一电枢绕组(4)、定子铁心(5)、永磁体(6)、第二定子极(7)、第二电枢绕组(8)、第二转子极(9)、轮毂盖(10)和轴承(11)组成； 轮毂盖(10)固定在轮毂(I)的端口上，轮毂盖(10)和轮毂(I)的中心孔分别固定一个轴承(11)，轮毂盖(10)和轮毂(I)可绕轴(12)旋转，从而带动车轮旋转； 呈圆盘式的定子铁心(5)固定在轴(12)的中间，定子铁心(5)的轴向的两侧分别是固定在轮毂(I)上的第一转子极(2)和固定在轮毂盖(1)上的第二转子极(9); 定子铁心(5)朝向第一转子极(2)的一面有扇环形凸出的第一定子极(3)，每个第一定子极(3)上都绕有一个第一电枢绕组(4);定子铁心(5)朝向第二转子极(9)的一面有扇环形凸出的第二定子极(7)，每个第二定子极(7)上都绕有一个第二电枢绕组(8);第一电枢绕组(4)和第二电枢绕组(8)皆为集中式绕组； 每三个第一定子极(3)之间的定子铁心(5)上有一个沿径向分布的隔磁槽，两个隔磁槽的槽底部之间有一个永磁体(6)，永磁体(6)平行于轴(12)且沿定子铁心(5)的径向充磁，相邻永磁体(6)的充磁方向相反； 两个隔磁槽之间的第一定子极(3)上的三个第一电枢绕组(4)绕向相同；两个隔磁槽之间的第二定子极(7)上的三个第二电枢绕组(8)绕向相同；一个隔磁槽两边的第一定子极(3)上的第一电枢绕组(4)绕向相反;一个隔磁槽两边的第二定子极(7)上的第二电枢绕组(8)绕向相反。2.如权利要求1所述的一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:轮毂(I)、第一转子极(2)、第一定子极(3)、定子铁心(5)、第二定子极(7)、第二转子极(9)和轮毂盖(10)皆为无取向导磁材料。3.如权利要求1所述的一种双边磁路的电动轮毂，其特征在于:第一转子极(2)和第二转子极(9)的极数相等;第一定子极(3)和第二定子极(7)在圆周方向上对齐;设相邻两个转子极之间的角度为转子极距角，第一转子极(2)和第二转子极(9)在圆周方向上相差半个转子极距角。
【文档编号】H02K21/04GK105914982SQ201610256116
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】史立伟, 葛文庆, 郭盈志, 巩合聪, 马超, 张学义
【申请人】山东理工大学