一种电动车轮毂电机的制作方法

本实用新型涉及电动车技术领域，特别涉及一种电动车轮毂电机。

背景技术：

电动车由于其行驶便捷、易于停靠、绿色环保等优点受到广大消费者的青睐。电机作为电动车的核心部件，其性能、效率、可靠性等对电动车影响极大，高性能的驱动电机对电动车整车功能的实现具有决定性作用。

目前，电动车用电机多为轮毂电机，轮毂电机内部的主要部件是包括内缘上径向均布安装多个永磁体的转子和定子，定子安装在后轮轴上，其外间隔套装转子，转子的外缘与轮毂一体连接，多个永磁体的极性交替设置，定子的外缘径向均布制出多个用于绕制绕组的凸极，每两个相邻的凸极之间为极槽。

轮毂电机定子的尺寸结构决定了导磁环尺寸结构的大小，而定子结构与导磁环结构从一定程度上决定着轮毂电机的驱动力臂大小，并决定了电机的抗过载能力。随着物质生活的广泛提高，越来越多的农民选择电动车作为代步工具，电动车成本和电动车在复杂的农村道路上的稳定性是农民选择电动车的主要考虑因素。常规的电动车轮毂电机存在电机转换效率低的问题，并且在复杂路况下(例如农村道路)，电动车会出现动力不足、爬坡无力、续航里程短、烧线圈、烧霍尔器件等问题，电机失效率陡增。目前行业的做法是通过增加轮毂尺寸来增加定子尺寸来提升抗过载能力，但是增加了轮毂尺寸后必然导致电动车结构的改变、制造成本的增加。因此，在不增加轮毂尺寸和制造成本的情况下，如何提高轮毂电机的效率和抗过载能力是本发明的创研动机。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大尺寸、低成本、耗电量低、利于嵌线、高性能的电动车轮毂电机。本实用新型提供的电动车轮毂电机用于驱动电动车，具备高转矩和高效率，在不增加轮毂尺寸的情况下，大大提高了轮毂电机的效率平台和抗过载能力。

本实用新型提供的电动车轮毂电机，其技术方案为：

一种电动车轮毂电机，包括定子铁芯、支架和转子总成，所述定子铁芯固定在支架上，所述转子总成包括导磁环，电动车轮毂电机为10寸电动车轮毂电机，

定子铁芯外径为200.01～205mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.6mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.3mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为3.95～5.95mm；

或者，定子铁芯外径为205.01～212mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.7mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.4mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为3.97～6mm；

或者，定子铁芯外径为212.01～218mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm；

或者，定子铁芯内径为159～162mm；导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4.01～5.95mm；

或者，定子铁芯内径为162.01～170mm；导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm；

或者，定子铁芯内径为170.01～180mm；导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.4mm，定子齿的宽度为6.0～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm；

定子铁芯外径为200.01～205mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.3mm，定子铁芯槽的槽口高度为0.6～2.5mm，定子铁芯的轭部厚度为4.01～5.95mm；

或者，定子铁芯外径为205.01～212mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口高度为0.6～2.4mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm；

或者，定子铁芯外径为212.01～218mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口高度为0.6～2.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm。

其中，定子铁芯槽的槽口宽度与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23。

其中，定子铁芯槽的槽口高度为0.8～1.5mm。

其中，定子铁芯槽的横截面积≥80mm²。

其中，定子铁芯包括相互叠压的若干定子片，定子铁芯上缠绕有铜线绕组。

其中，所述转子总成还包括轮辋和永磁体，所述导磁环固定在轮辋内侧，所述导磁环内壁设置有若干片永磁体。

其中，所述导磁环的宽度为35～60mm，所述导磁环的厚度为6～9mm。

其中，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.3～3.5mm。

其中，所述轮毂电机还包括电机轴、边盖和鼓盖，边盖和鼓盖固定在导磁环两侧。

其中，定子铁芯的槽数和永磁体的片数为54槽48片永磁体、51槽46片永磁体、51槽56片永磁体、54槽60片永磁体、48槽52片永磁体、48槽44片永磁体、45槽40片永磁体或者45槽50片永磁体。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

本实用新型电动车轮毂电机的定子结构合理优化了电机磁路设计中的电功率与磁功率，避免了因电机在短时过载出现急剧发热的现象，防止了绕组绝缘层被破坏和霍尔位置传感器失效的问题，增加了电机的使用寿命。

本实用新型提供的电动车轮毂电机用于驱动电动车，具备高转矩和高效率，高转矩可以保证电动车在上坡或者大负载情况下正常行驶，高效率的电机有助于降低电动车的使用成本。大大提高了轮毂电机的效率平台和抗过载能力。使电动车更适合在山区复杂路况行驶。本实用新型提供的电动车轮毂电机在高速行进时(30km/h以上)，性能稳定，相比现有的电动车，可以提高10％以上的行程；在低速行进时(30km/h以下)，电动车扭矩增大。

本实用新型选择的电动车轮毂电机，力求在不增加轮毂尺寸的基础上，进一步加大定子铁芯外径和导磁环内径，增大轮毂电机的驱动力臂，提升电动车的抗过载能力。

通过增大定子铁芯外径，使永磁体的厚度减小13.6％以上，减少了永磁体的用量，同时能够节省定子结构原材料的用量，降低了制造成本。

利用有限元软件对轮毂电机的电枢磁密、输出转矩、气隙长度和效率等进行分析，优化了定子铁芯的齿部宽度、轭部厚度等参数；与同类电动车轮毂电机相比，本电动车轮毂电机，定子槽面积增大，在线圈匝数不变的前提下，铜线的根数可以增加1～2根，有利于减小绕组电阻值，降低电流损耗，提高电机效率；同时较大的定子槽面积有利于嵌线，并且使得绕组铜线横截面积增加，可以有效地降低电机温升，提高了承载电流的能力；本电动车轮毂电机的定子铁芯外径和导磁环内径更大，电机的驱动力臂也相应加长，使电机的抗过载能力大大提高。

通过比较可以看出，本电动车轮毂电机的调速范围、输出扭矩、效率等均有提高，在不增加制造成本的基础上，电机的综合性能得到明显提升。

附图说明

图1为本实用新型的电动车轮毂电机结构示意图。

图2为本实用新型的电动车轮毂电机定子爆炸图。

图3为本实用新型的电动车轮毂电机整体结构剖视图。

图4为本实用新型的电动车轮毂电机定子铁芯示意图。

图5为图4中A处放大结构示意图。

图6为本实用新型的电动车轮毂电机与现有48槽和54槽轮毂电机性能曲线比较图。

图中，1、定子铁芯；11、定子齿；12、轭部；13、槽口；14、定子铁芯槽；15、止转槽；2、支架；21、止转筋；3、轴套；4、电机轴；5、轮辋；6、导磁环；7、永磁体；8、绕组；9、边盖；10、鼓盖；16、螺钉。A1、定子齿的宽度；A2、槽口宽度；A3、轭部厚度；A4、槽口高度。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

申请人针对轮毂电机的各种尺寸参数进行了深入研究，得出优于现有轮毂电机尺寸参数的实施例，如下：

实施例1

如图1至图5所示，本实施例提供的一种10寸的电动车轮毂电机，包括转子总成、电机轴4、边盖9、鼓盖10、定子铁芯1和支架2等，定子铁芯1固定在支架2上，定子铁芯1由若干定子片叠压而成，定子铁芯1上缠绕有铜线绕组8。本实施例中，采用形状相同的两个上述支架2通过压扣将定子铁芯1固定在两支架2之间，支架2中心设有安装孔，安装孔内穿设有轴套3。定子铁芯1上设有止转槽15，支架2上设有止转筋21，上述止转槽15和止转筋21一一对应，可保证电机转动时在电磁剪切力的作用下定子不会随之转动。本实施例中，定子的结构可以选择48槽52片永磁体结构和48槽44片永磁体结构，优选地，本实施例选择的是48槽52片永磁体结构，定子铁芯1在周向均布48个定子齿11，各相邻定子齿11之间形成48个定子铁芯槽14。

其中，转子总成包括轮辋5、导磁环6和永磁体7，导磁环6固定在轮毂内侧，若干片永磁体7黏贴在导磁环6内壁上，永磁体7形状为长方体结构。边盖9和鼓盖10通过螺钉16固定在导磁环6两侧。轴套3内穿设有电机，两者之间采用平键或者过盈配合连接。

特别的是，本实施例中，定子铁芯外径为200.01～205mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.6mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.3mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为3.95～5.95mm。

如图5所示，本实施例中，优选定子齿的宽度A1为6～7.5mm，进一步优选，定子齿的宽度A1为6.55mm。

优选，定子铁芯1的轭部12厚度A3为4.01～5.5mm，进一步优选，定子铁芯1的轭部12厚度A3为4.25mm。

优选，定子铁芯1槽的槽口13宽度A2为2.0～3mm，进一步优选，定子铁芯1槽的槽口13宽度A2为2.3～2.6mm。本实施例中，定子铁芯1槽的槽口13宽度A2指的是两个定子齿11外径的最外端之间的直线距离。

定子铁芯1槽的槽口13高度A4为0.8～1.5mm，优选，定子铁芯1槽的槽口13高度A4为0.9～1.3mm。定子铁芯1槽的槽口13高度指的是垂直高度。

定子铁芯槽14的横截面积≥80mm²。本实施例定子铁芯槽14的横截面积指的是如图4剖面形成的横截面的面积。

导磁环6的宽度为35～60mm。

导磁环6的厚度为6～9mm，优选，导磁环6的厚度为6～8.5mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取1，定子性能最佳。本实用新型提供的的电动车轮毂电机，具备高转矩和高效率，高转矩可以保证电动车在上坡或者大负载情况下正常行驶，高效率的电机有助于降低电动车的使用成本。大大提高了轮毂电机的效率平台和抗过载能力。使电动车更适合在山区复杂路况行驶。本实用新型提供的电动车轮毂电机在高速行进时(30km/h以上)，性能稳定，相比现有的电动车，可以提高10％以上的行程；在低速行进时(30km/h以下)，电动车扭矩增大。

本实用新型选择的电动车轮毂电机，力求在不增加轮毂尺寸的基础上，进一步加大定子铁芯外径和导磁环内径，增大轮毂电机的驱动力臂，提升电动车的抗过载能力。特别适用于在复杂路况下行使。通过增大定子铁芯外径，使永磁体的厚度减小13.6％以上，减少了永磁体的用量，降低了制造成本，且制造工艺简单。通过对定子结构参数的改进，同时能够节省定子原材料的用量，大大的降低了定子的生产成本。

本实施例中，定子铁芯1的槽数和永磁体7的片数还可以选择54槽48片永磁体、51槽46片永磁体、51槽56片永磁体、54槽60片永磁体、45槽40片永磁体或者45槽50片永磁体。上述结构的选择，具有减小用电量，减小电流波动的技术效果。

本实用新型的定子结构合理优化了电机磁路设计中的电功率与磁功率，避免了因电机在短时过载出现急剧发热的现象，防止了绕组绝缘层被破坏和霍尔位置传感器失效的问题，增加了电机的使用寿命。

参见图6所示，利用有限元软件对本实施例轮毂电机的电枢磁密、输出转矩、气隙长度和效率等进行分析，优化了定子铁芯的齿部宽度、轭部厚度等参数；与同类电动车轮毂电机相比，本电动车轮毂电机，定子槽面积增大，在线圈匝数不变的前提下，铜线的根数可以增加1～2根，有利于减小绕组电阻值，降低电流损耗，提高电机效率；同时较大的定子槽面积有利于嵌线，并且使得绕组铜线横截面积增加，可以有效地降低电机温升，提高了承载电流的能力；本电动车轮毂电机的定子铁芯外径和导磁环内径更大，电机的驱动力臂也相应加长，使电机的抗过载能力大大提高。

通过比较可以看出，本电动车轮毂电机的调速范围、输出扭矩、效率等均有提高，在不增加制造成本的基础上，电机的综合性能得到明显提升。

实施例2

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽52片永磁体结构。定子铁芯外径为205.01～212mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.7mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.4mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为3.97～6mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取0.88。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例3

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽44片永磁体结构。定子铁芯外径为212.01～218mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取1.23。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例4

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽52片永磁体结构。定子铁芯内径为159～162mm；导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4.01～5.95mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取1。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例5

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽52片永磁体结构。定子铁芯内径为162.01～170mm；导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取1.05。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例6

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽44片永磁体结构。定子铁芯内径为170.01～180mm；导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.4mm，定子齿的宽度为6～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取0.98。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例7

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽52片永磁体结构。定子铁芯外径为200.01～205mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口宽度为2.0～3.3mm，定子铁芯槽的槽口高度为0.6～2.5mm，定子铁芯的轭部厚度为4.01～5.95mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取1.01。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例8

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽44片永磁体结构。定子铁芯外径为205.01～212mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口高度为0.6～2.4mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取0.98。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

实施例9

本实施例中的技术方案与实施例1的的技术方案大部分相同，本实施例仅对不相同的部分进行详述，本实施例与实施例1相同的部分不再赘述。

本实施例中，定子的结构是48槽52片永磁体结构。定子铁芯外径为212.01～218mm，导磁环内侧与定子铁芯外侧之间的距离为2.1～3.8mm，定子铁芯槽的槽口高度为0.6～2.5mm，定子齿的宽度为5～8mm，定子铁芯的轭部厚度为4～6mm。

定子铁芯槽的槽口宽度A2与定子铁芯外径、定子铁芯内径、定子铁芯的轭部厚度A3、定子铁芯槽数满足以下关系：

定子铁芯槽的槽口宽度A2＝α×π×(定子铁芯外径-定子铁芯内径-定子铁芯的轭部厚度A3)/定子铁芯槽数

其中α的取值范围是0.88～1.23，本实施例中，α的值取0.98。

本实施例的技术方案能够达到实施例1记载的技术效果。本处不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。