一种磁悬浮无刷轮毂电机的制作方法

本发明涉及一种可应用于，电动摩托车，电动自行车等领域的一种电动机，即一种磁悬浮无刷轮毂电机。

背景技术：

迄今为止，电动摩托车，电动自行车领域使用的电动机，转子和定子之间的连接采用滚珠轴承域滑动轴承结构，这样的缺点是，转动时摩擦阻力大，特别是在高速转动时摩擦产热太大，易磨损，耗能大，寿命短，噪音大，因此，对高速转动时的材料，材料性能及散热要求高。而目前市场上还没有一辆电动自行车，电动摩托车转子和定子之间不需要滚珠轴承域滑动轴承结构，且无噪音，无磨损，无摩擦阻力，不耗能，寿命长的特殊电机。

技术实现要素：

为克服以上不足，本发明设计出了一种特殊电机，实现了不论是电动自行车还是电动摩托车用的一种特殊无刷轮毅电机，使转子和定子之间不需要滚珠轴承域滑动轴承结构，且无噪音，无磨损，无摩擦阻力，不耗能，寿命长，完全可以取代市售各类电动自行车，电动摩托车，电动汽车上的轮毂电机。

为达到上述目的，本发明是这样实现的，在传统无刷轮毂电机的基础上把转子和定子之间的配合做了改进，即转子和定子之间采用磁悬浮结构的非接触接触方式配合，转速高低无限制，不论在低转速，高转速或者超高转速转动下使用，永不磨损，不产热，无噪音，无摩擦导致的能量损耗。为此，本发明以钕，铁，硼稀土永磁等强磁或超强磁材料为主体，做成外圈和内芯两部分，外圈若与定子相连紧固，内芯就与转子紧固，也可外圈与转子紧固，内芯就与定子相连紧固，具体以那种方式进行，由实际需要确定。外圈和内芯两部分可设置在转子和定子的两端或一端，配合使用，取代原电机的转子和定子间配合的滚动轴承或滑动轴承，使转子和定子在转动或不转动时，均处于同名磁极的排斥力作用下而悬空，为了确保转子在转动时，相对与定子不做轴向移动，配合的这一对同名磁极，轴向剖面以矩形或锯齿形，或三角形或其他方式相互悬空齿合，使转子和定子不论纵向还是轴向都受到同名磁极的排斥力作用而悬空定位。内芯部分由一个或多个大小不同的同名磁极，磁片，如外为n极，内为s极，也可做成外为s极内为n极，每一个大小不同的磁片，在以中心轴为轴线的同心圆上设置两个或两个以上装配孔，在装配时，可借助螺栓把多个大小不同的磁片交替叠压装成一个整体，中心轴线设置相同直径孔，方使套入转子或定子轴套利于与转子或定子紧固。外圈也可是一个或多个大小不同的磁环交替叠合，叠合方式与内芯要匹配，叠合的每个磁片外径可一样大，内径大小不同，其尺寸与内芯相对应磁片要正确匹配。即内芯磁片外径大时，对应外圈上的磁片内径也要大，内芯磁片外径小时，对应外圈上的磁片内径也要小。另外，外圈的所有磁片，在以中心轴线为圆心的磁环的一定位置的同心圆上设置对称的两个或两个以上的装配孔，便于用螺栓在此叠压磁片，也便与用次孔与定子或转子紧固。内芯和外圈配合叠压的磁片越多，承载力就越大，这种方式适合纵向尺寸小轴向尺寸大的场合。外圈的每一个磁片外径也可以做成直径大小不同的，然后在外圈外再套上一个类似的外圈，以此类推可套多组不同外圈，并由内到外按1、2、3、4、5、6......等依次编号，并分成奇数组和偶数组两组，然后把偶数组固定在同一转子上(或定子上)，奇数组固定在同一定子上(或转子上)，这样承载力和稳定性更好，这种方式适合超薄电机，即适合纵向尺寸大轴向尺寸小的场合。转子外围再设置一层橡胶层或高弹性与有机材料，或轮胎即可，供电动汽车，电动摩托车，电动自行车做动力的轮毂电机，为了避免使用电刷，线圈等其它结构可采用市售无刷轮毂电机结构，即成为一种磁悬浮无刷轮毂电机。

通过以上内容可以看出，本发明采用磁悬浮方式，使轮毂电机的定子和转子实现了非接触配合，且承载力大小可以随意组合，实现了电动自行车，电动摩托车转子和定子之间不需要滚珠轴承域滑动轴承结构，且无噪音，无磨损，无摩擦阻力，不耗能，寿命长的磁悬浮无刷轮毂电机。

附图图面说明如下

附图是本发明的半剖视结构示意图。

在图中，1外圈，2线圈引线，3定子轴，4定子轴套板，5内芯，6定子，7定子线圈，8内芯压合螺栓，9外圈压合螺栓，10转子端盖，11端盖螺栓，12转子，13转子附件。

具体实施例

现结合附图说明本发明的的具体实施方案。本发明主要由外圈1，线圈引线2，定子轴3，定子轴套板4，内芯5，定子6，定子线圈7，内芯压合螺栓8，外圈压合螺栓9，转子端盖10，端盖螺栓11，转子12，转子附件13等部分组成。定子轴3做成中空心的，定子轴3上绕有定子线圈7，定子线圈7的线圈引线2端子从定子轴3的空心处引出。定子线圈7及其骨架共同组成定子6，定子6紧固在定子轴3上，定子轴套板4可由定子线圈7的骨架代替，但要做好磁屏蔽，也可由不导磁的金属或其它材料单独作成可紧固在定子轴3上的由法兰盘试的带凸台的圆盘，用于固定内芯5，但也要做好磁屏蔽，避免与定子线圈产生磁干扰，磁屏蔽方式可采用传统的磁屏蔽方式。转子12是与定子6配套的可绕定子轴3的轴线自由转动，其结构和市售的无刷永磁轮毂电机结构相同，不同之处在于转子12和定子6配合的方式不一样，传统方式是利用滚动轴承(或滑动轴承，即轴套)连接，由于这种方式在转动特别是重载高速转动摩擦阻力大，需要加润滑油，必要时还得考虑散热，而本发明定子6和转子12，采用非接触型磁场定位配合，无摩擦不产热，还有一定的减震效果。也就是定子6与转子12配合处均由强磁性材料制作，利用同名磁极相互排斥的特性进行配合。具体结构及配合方式是，定子轴3上有紧固的定子轴套板4，他与定子轴3可通过螺纹配合紧固，也可通过键或花键配合紧固。紧固后，定子轴套板4上有用于固定内芯5的孔或螺纹孔，内芯5通过内芯压合螺栓8紧固在定子轴套板4上，也可用铆钉铆合，内芯5是由多个大小不一样的两种环形磁片叠合而成，所有环形磁片，外圈为n极内圈为s极或外圈为s极，内圈为n极且不能混。他可用两个大环形磁片夹一个小环形磁片，也可由多个大环形磁片和小环形磁片交替叠合，把交替叠合的环形磁片按1，3，5，……奇数为大环形磁片时，2，4，6，……偶数个为小环磁片，也可奇数为小环形磁片，偶数个为大环磁片。但大环形磁片和小环形磁片都有同一尺寸的两个或两个以上的与定子轴套板4的孔配套的孔，便于用内芯压合螺栓8把大环形磁片和小环形磁片交替叠合组成的内芯5紧固定在定子轴套板4上。组成内芯5大环磁片和小环磁片的数量，根据轮毂电机的载荷确定，承载重时大环形磁片和小环形磁片交替叠合数量多，承载小时，大环形磁片和小环形磁片交替叠合数量就少一点。大环形磁片和小环形磁片的中心内孔确保能顺利套入定子轴套板4上即可。内芯5外围是外圈1，它也是有两个或多个更大的两种直径不同片状的磁环交替叠合组成，每一个磁环上也有两个或两个以上的孔，是外圈压合螺栓9通过的地方。多个磁环通过外圈压合螺栓9或铆钉与转子12紧固。此磁环的内径也分两种，一种是大内径，一种是小内径，装配时大小内径的磁环也交差排列，并与内芯5的大环形磁片和小环形磁片匹配，磁极应相同，要是s极都是s极，要是n极都是n极，这样利用同名磁极相互排斥力使内芯5与外圈1交替互嵌并悬空，且能限定其轴向串动只能在很小的范围内。由于内芯5上的大环磁片和小环磁片交替叠加而成，所以内芯5上也有凸出的凸环和凹陷的凹环，且外圈1上也有凸出的凸环和凹陷的凹环，使内芯5的凸环嵌入外圈1的凹环内，内芯5上的凹环嵌入的是外圈1的凸环，这样它们对应的凹凸环间隔相嵌，在同名磁极相互排斥下悬空，其悬空的距离可根据实际情况设置，一般5——30毫米左右的间隙，并限定在轴向只有较小不影响使用的串动即可，另外内芯5和外圈1除轴向排列之外，还可以在纵向排列，外圈外面再加一组或多组外圈，即有1，2，3，4，5，6，……等多组圈，并按奇数1，3，5，……圈固定在定子轴套板4上，2，4，6，……偶数圈与转子12固定。这样可承载更重的东西。为了有更好的使用效果，内芯5、外圈1用稀土永磁材料(即钕，铁，硼)制成强磁体。制动系统等其它主体可参照市售轮毂电机制作，转子12与地面接触的一周可付一层弹性好的有机材料，也可设置橡胶轮胎作为转子附件13。外圈1和内芯5最简单形式可做成1个凸环和一个凹环结构，这样对轻载的体积可做的更小。另外，外圈1和内芯5可做成半圆形，只要轴截面和上述结构一样即可，这样做装机更容易。外圈1和内芯5的每一个环形磁片厚度可做成一样厚，也可做成不一样厚，如做成不一样厚，厚度差根据实际装配间隙确定，厚度可做成一样厚，装配间隙确定可采用二对一，或一对二，若用一对一，留间隙时可在相邻环形磁盘间加垫适当厚度的不导磁的垫片调整间隙。定子轴套板4、内芯5和定子6都紧固在定子轴3上并能同步转动。

在装配外圈1、内芯5时，由于它们是交替排列可用专用夹具装配。该轮毂电动机制动部分可采用反力矩做功方式制动把动能转化为电能，也可采用机市售的机械制动方式。

由以上实施例可以看出，本磁悬浮无刷轮毂电机，转子与定子是非接触形，抛弃了传统的轴承(滚动轴承或滑动轴承)不需润滑剂，无摩擦，寿命特长，体积可做大，也可做小。也可做成轻载，也可做成常规载荷，还可做成重载荷形的，灵活多变，适应范围广。