一种电动车用轮毂电机的制作方法

[0001]
本发明涉及轮毂电机领域，尤其涉及一种电动车用轮毂电机。


背景技术：

[0002]
电动车作为一种便捷、经济的代步工具，广泛地应用于人们日常交通出行方面。随着人们环保意识的提高，特别是《电动自行车安全技术规范》(gb17761-2018)这项关于电动自行车新的国家标准的出台，新国标中规定了整车质量(含电池)不超过55kg，因此，对电动车轮毂电机的轻量化提出了更高的要求。为此，不少生产厂家开始投入研发整体重量小、轮胎滚动阻力小，以及为增大轮毂电机驱动力臂而使定子外径尽可能大的轮毂电机。
[0003]
例如，授权公告号为cn203920248u、题为一种电动车轮毂电机的轮毂的中国实用新型专利，公开了包括轮辋和导磁环，导磁环固定在轮辋内侧，导磁环的两端面上分别具有若干个螺纹孔。该实用新型所述技术方案，为了便于在导磁环的两端面上加工出螺纹孔，导磁环的厚度尺寸必须足够大，也就导致了轮毂的整体重量偏大，进而电动车轮毂电机的整体重量大，增加了轮胎的滚动阻力，能耗高。而且，轮毂中导磁环的内径尺寸直接影响轮毂电机定子的外径大小，定子和导磁环的大小在很大程度上决定着轮毂电机驱动力臂的大小，电动车轮毂电机从205发展到210、212甚至是215，都是不断地扩大导磁环内径尺寸，以便能容纳外径更大的定子，而现有的导磁环厚度反过来限制了定子外径尺寸进一步加大，给电动车轮毂电机的轻量化进程造成了巨大障碍。
[0004]
再例如，申请公布号为cn111262371a、题为一种电动车电机用轮毂的中国发明申请，公开了：轮毂为10寸轮毂或小于10寸轮毂，包括轮辋和一体端盖，一体端盖为一体的导磁环本体和端盖本体，轮辋的内壁通过焊接方式与导磁环本体的外周面连接，一体端盖，为端盖本体和从端盖本体外侧边缘上轴向一体延伸出的呈环状的导磁环本体，导磁环本体厚度t1与轮辋厚度t2之比为1.2～3.22。导磁环本体与端盖本体的相反侧外缘由内向外翻出形成环形的止口端面。止口端面上设有若干个耳朵，耳朵上设置有供攻丝形成螺纹孔的凸起。该发明申请所述技术方案，通过将端盖与导磁环本体一体设置，并将螺纹孔设在向外翻出的止口端面上，一定程度上解决了因螺纹孔位置所造成的导磁环厚度较大的问题，但是，该发明申请所述技术方案也造成了装配不变、操作灵活性低、加工工艺复杂的问题，无法兼顾减薄导磁环的同时又提高装配操作灵活性的要求，对部件的维修更换带来了很多麻烦。
[0005]
此外，个别生产厂家也试图转换设计思路，尝试通过取消导磁环来为定子提供更大的空间同时达到减重降本的目的，例如，申请公布号为cn111585368a、题为一种一体化轮毂电机的中国发明申请，公开了：一种一体化轮毂电机，包括：转子(2)，所述转子(2)包括有轮圈(20)、固定在所述轮圈(20)一端面的端盖一(22)、安装在所述轮圈(20)另一端面的端盖二(23)，所述轮圈(20)外侧面设置有用于安装轮胎的轮胎限位槽(21)，所述轮圈(20)内侧面沿所述轮圈(20)圆周方向均布有磁钢片(24)；定子(1)，所述
[0006]
定子(1)安装在所述轮圈(20)内侧面与所述端盖一(22)和所述端盖二(23)形成的腔体中。该发明申请所述技术方案通过取消导磁环的应用来达到减轻轮毂电机重量、为定
子提供了更大空间的目的，一定程度上确实迎合了新国标下对轮毂电机轻量化的要求。但是，该发明申请所述技术方案，并未公开任何尽量拉伸轮圈宽度并将轮圈宽度维持在特定范围内，从而保证存在合理分布的转子磁路密度的技术内容，在该发明申请中当磁钢片被布设到轮圈内侧面之后，仍然无法避免因轮圈两端面之间实际宽度过窄而跨度范围过大所造成的磁力面处磁路密度不均等问题，最终导致转子窜动现象严重，轮毂电机运转的稳定性差、能耗大。


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术的不足，本发明公开了一种磁力面磁路密度配置均匀合理、避免发生转子窜动、转子磁路密度不会被阻断或削弱、能耗低、整体重量轻、便于安装附属结构部件、稳定性高的电动车用轮毂电机。
[0008]
本发明主要采用如下技术方案：
[0009]
一种电动车用轮毂电机，包括端盖、轮辋和永磁体，所述端盖位于所述轮辋和所述永磁体的轴向两侧，所述轮辋包括凹槽结构，所述凹槽结构包括槽底壁和槽侧壁，所述凹槽结构的深度不低于7mm，至少一侧所述槽侧壁与所述槽底壁之间的夹角在90～96度之间，两侧所述槽侧壁与径向方向的夹角之和为0～22
±
6度，所述槽底壁的宽度与所述轮辋的标定宽度比为0.45～0.82。
[0010]
其中，所述槽底壁的内周面不经喷漆或喷塑处理，所述永磁体设置在所述槽底壁的内周面上。
[0011]
其中，还包括导磁环，所述导磁环的外周面固定在所述槽底壁的内周面上，所述导磁环的内周面贴附有所述永磁体。
[0012]
其中，所述导磁环的内周面不经喷漆或喷塑处理。
[0013]
其中，所述导磁环的横截面呈“一”字型，所述导磁环的两端分别超出和/或不超出相应一侧所述槽侧壁的外侧面。
[0014]
其中，还包括连接结构，所述连接结构设置在所述槽侧壁的外侧面，所述端盖通过所述连接结构与所述轮辋相连接。
[0015]
其中，所述连接结构等间距分布在与所述槽底壁之间的夹角在90～96度之间的所述槽侧壁的外侧面上。
[0016]
其中，所述导磁环的横截面呈拉伸的倒“z”型，所述导磁环的两端均超出相应一侧所述槽侧壁的外侧面，所述导磁环的一端沿径向向外翻出形成外翻止口段，所述导磁环的另一端沿径向向内翻出形成内翻止口段。
[0017]
其中，所述导磁环的横截面呈“u”型，所述导磁环的两端均超出相应一侧所述槽侧壁的外侧面，所述导磁环的两端均沿径向向外翻出形成外翻止口段，或者所述导磁环的两端均沿径向向内翻出形成内翻止口段。
[0018]
其中，还包括连接结构，所述连接结构设置在所述外翻止口段和/或所述内翻止口段上，所述端盖通过所述连接结构与所述导磁环相连接。
[0019]
其中，所述连接结构为具有内螺纹的螺柱。
[0020]
其中，所述连接结构为具有内螺纹的螺柱和/或螺纹孔。
[0021]
其中，在所述外翻止口段和/或所述内翻止口段上形成有攻丝所述螺纹孔的凸起
块。
[0022]
其中，所述端盖的外周边缘径向向外延伸形成配合段，所述配合段设置有配合孔。
[0023]
其中，位于所述配合段的径向内侧形成有配合止口凸。
[0024]
其中，所述轮辋采用板材卷圆焊接后经旋压工艺成型。
[0025]
其中，所述轮辋分体成型，所述轮辋包括左片轮辋和右片轮辋，所述左片轮辋和所述右片轮辋分别具有槽底段，所述左片轮辋的所述槽底段与所述右片轮辋的所述槽底段至少部分地相互重叠固定在一起以形成所述槽底壁。
[0026]
其中，还包括气门芯安装孔，所述气门芯安装孔设置在所述槽侧壁上。
[0027]
其中，所述永磁体按照n极、s极交替均布排列。
[0028]
按照本发明所述技术方案，具有如下有益效果：通过调整槽侧壁与槽底壁的角度大小来获得一个尽可能大的槽底壁宽度，为黏贴永磁体创造一个足够大的轴向尺寸，而且，利用有限元分析技术以及合理优化磁路设计，通过限定槽底壁的宽度比例范围，拉长槽底壁宽度的同时缩小了两侧槽侧壁之间的跨度范围，为磁路密度的合理配置提供了前提条件，有利于防止出现转子窜动的现象、转子动平衡效果好，本发明所述技术方案无论是取消导磁环的结构设计、还是存在导磁环的结构设计，在保证轮毂机械强度和合理转子磁路密度情况下，大大减轻了轮毂电机的重量、降低了生产成本；采用连接结构将端盖连接到轮辋上或者甚至连接到导磁环上，避免出现因多部件一体化所带来的装配焊接操作不便、更换维修不便等问题，并且，通过限定连接结构的具体位置对常规设置方式提出了改进，使得与端盖间的连接更紧密、密封性更好，同时，转子内径尺寸也得到扩大、相应的定子铁芯外径也有了增大的空间，驱动力臂更大，提升了电机功率密度和过载能力，降低了能耗；
附图说明
[0029]
图1为轮辋一体成型并取消导磁环的轮毂电机剖视示意图。
[0030]
图2为图1中一体成型的轮辋横截面示意图。
[0031]
图3为轮辋分体成型并取消导磁环的轮毂电机剖视示意图。
[0032]
图4为图2中分体成型的轮辋横截面示意图。
[0033]
图5为导磁环横截面呈“一”字型的轮毂电机剖视示意图。
[0034]
图6为图5中a部放大图。
[0035]
图7为连接结构设置在两侧槽侧壁均大致垂直于槽底壁的外侧面的轮辋结构剖视示意图。
[0036]
图8为连接结构设置在仅一侧槽侧壁大致垂直于槽底壁的外侧面的轮辋结构剖视示意图。
[0037]
图9为图5中轮辋分体设置的轮毂电机部分结构示意图。
[0038]
图10为导磁环横截面呈拉伸的倒“z”型的轮毂电机部分结构剖视示意图。
[0039]
图11为导磁环横截面呈“u”型的轮毂电机部分结构剖视示意图。
[0040]
1端盖、11配合段、111配合止口凸、2轮辋、21凹槽结构、211槽底壁、212槽侧壁、22胎圈座、251左片轮辋、252右片轮辋、2500槽底段、3导磁环、31外翻止口段、32内翻止口段、311凸起块、4永磁体、5连接结构、6气门芯安装孔。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图对本发明做进一步阐述：
[0042]
参见图1至11所示，一种电动车用轮毂电机，包括端盖1、轮辋2和永磁体4，端盖1位于轮辋2和永磁体4的轴向两侧，轮辋2包括凹槽结构21，凹槽结构21包括槽底壁211和槽侧壁212，凹槽结构21的深度不低于7mm，至少一侧槽侧壁212与槽底壁211之间的夹角在90～96度之间，两侧槽侧壁212与径向方向的夹角之和为0～22
±
6度，槽底壁211的宽度与轮辋2的标定宽度比为0.45～0.82。将至少一侧槽侧壁与槽底壁之间的夹角设置在90～96度之间，有利于加工和脱模。尤其如图2、图4所示，凹槽结构的深度为l3所示、槽底壁宽度为l2所示、轮辋标定宽度为l1所示。优选地，两侧槽侧壁212与槽底壁211之间的夹角均在90～96度之间。这种大致垂直的角度设置为槽侧壁的角度加工提供了一个误差范围，允许槽侧壁偏移“垂直的位置关系”一个相对小的范围值，加工精度要求降低、便于开模、成品率高。本申请所述技术方案通过将至少一侧槽侧壁与槽底壁之间设置为大致垂直的关系，达到了尽可能拉大了槽底壁宽度的目的，为黏贴永磁体创造一个足够大的轴向尺寸，改变了轮毂贴装永磁体的常规排列方式。优选地，至少一侧槽侧壁与槽底壁之间相互垂直，更优选地，两侧槽侧壁与槽底壁之间均相互垂直，这种结构设计在拉伸槽底壁宽度的同时也减小了两侧槽侧壁之间的跨度范围，保证了磁力面处磁路密度的均匀配置，防止出现转子窜动的现象、转子的动平衡特效好，而且，两侧槽侧壁与槽底壁均相互垂直也为可能的安装电机端盖提供了便利条件，有利于保持与电机端盖之间的密封效果。优选地，两侧槽侧壁211与径向方向的夹角之和为0～22
±
6度，国标中，槽侧壁与径向方向的夹角一般为22度，实际生产中可以偏移一定角度范围，更优选地，两侧槽侧壁211与径向方向的夹角之和不大于6度，本申请所述技术方案包括但不限于凹槽结构横截面的开口处尺寸大于槽底处尺寸的情况，该种结构设计缩小了两侧槽侧壁之间的跨度范围，保证了磁路密度的均匀合理配置，防止出现转子窜动现象，保证转子动平衡效果，减低了能耗。优选地，槽底壁211的宽度与轮辋2的标定宽度比为0.49～0.68，该比值范围的限定利用了有限元分析技术以及合理优化磁路设计，以保证转子磁路密度分布更合理，防止转子跳动的效果更加明显。凹槽结构的深度不低于7mm，为气门芯等附属结构部件的安装提供了足够的空间，而不会出现因气门芯尺寸过大而无法安装的情况。优选地，凹槽结构的深度不低于9mm。
[0043]
参见图1、3所示，槽底壁211的内周面不经喷漆或喷塑处理，永磁体4设置在槽底壁211的内周面上。这种槽底壁的内周面不经喷漆或喷塑处理的方案，可以使永磁体更牢固地黏贴在槽底壁的内周面上，而且，也不会因喷漆或喷塑处理而阻断或者削弱转子磁路密度。优选地，轮辋2采用导磁材料制成。该种结构设计去除了常规轮毂中的导磁环，利用了有限元分析技术以及合理优化磁路设计，在保证轮毂机械强度和合理转子磁路密度情况下，大大减轻了轮毂重量、降低了生产成本，省去了焊接导磁环的过程，没有导磁环与轮辋间的焊缝，使得最终成型的轮毂具有更好的对称性，轮毂的动平衡特效更好，轮辋的内部径向尺寸得到了扩大，为能容纳更大外径的定子创造条件，而且，没有导磁环与轮辋间形成的夹角、死角等，更有利于轮毂进行喷漆或喷塑等表面防锈处理，提高轮毂抗腐蚀能力。
[0044]
参见图5、6、9至11所示，还包括导磁环3，导磁环3的外周面固定在槽底壁211的内周面上，导磁环3的内周面贴附有永磁体4。
[0045]
进一步地，导磁环3的内周面不经喷漆或喷塑处理。这种不经喷漆或喷塑处理的方
案，可以使永磁体更牢固地黏贴在导磁环的内周面上，而且，也不会因喷漆或喷塑处理而阻断或者削弱转子磁路密度。
[0046]
参见图5、6、9所示，导磁环3的横截面呈“一”字型，导磁环3的两端分别超出和/或不超出相应一侧槽侧壁212的外侧面。优选地，导磁环3的两端均不超出相应一侧槽侧壁212的外侧面。
[0047]
参见图1、3、5至9所示，还包括连接结构5，连接结构5设置在槽侧壁212的外侧面，端盖1通过连接结构5与轮辋2相连接。不论在取消导磁环的方案中，还是在存在“一”字型导磁环的方案中，将连接结构设置在槽侧壁的外侧面，都避免了采用常规技术中的在导磁环的端面直接设置连接结构的方案、转移了连接结构的位置、减薄了导磁环的厚度，使轮毂更加轻量化，为端盖与槽侧壁的配合提供了前提条件。同时，也为定子铁芯外径尺寸的扩大提供了空间，增大了驱动力臂。零部件分体设置，也为装配操作和维修更换提供了更便利的条件。
[0048]
参见图7、8、9所示，连接结构5等间距分布在与槽底壁211之间的夹角在90～96度之间的槽侧壁212的外侧面上。该种大致垂直的结构设计有利于端盖与槽侧壁外侧面的紧密贴合，保证了密封效果，便于装配操作，而且，连接结构等间距分布也使端盖或者轮辋的受力更加均匀，保证了轮毂电机的稳定性，使其更加持久耐用。
[0049]
参见图10所示，导磁环3的横截面呈拉伸的倒“z”型，导磁环3的两端均超出相应一侧槽侧壁212的外侧面，导磁环3的一端沿径向向外翻出形成外翻止口段31，导磁环3的另一端沿径向向内翻出形成内翻止口段32。
[0050]
参见图11所示，导磁环3的横截面呈“u”型，导磁环3的两端均超出相应一侧槽侧壁212的外侧面，导磁环3的两端均沿径向向外翻出形成外翻止口段31，或者导磁环3的两端均沿径向向内翻出形成内翻止口段32。
[0051]
参见图10、11所示，还包括连接结构5，连接结构5设置在外翻止口段31和/或内翻止口段32上，端盖1通过连接结构5与导磁环3相连接。该种结构设计通过转移连接结构的设置位置，对常规设置方式提出改进，使导磁环上与永磁体相贴合一段所在的径向高度位置与连接结构所在的径向高度位置不同，避免在导磁环端面上直接设置连接结构，在保证轮毂强度和转子磁路密度的情况下，为减薄导磁环厚度、轻量化轮毂整体重量提供了有利条件，同时，减薄导磁环厚度的情况下也扩大了导磁环内径尺寸、定子铁芯外径更大，驱动力臂也相应增大，提升了电机功率密度和过载能力，也进一步降低了能耗。优选地，导磁环上与永磁体相贴合一段所在的径向高度位置可以高于和/或低于连接结构所在的径向高度位置。
[0052]
参见图1、3、5至9所示，连接结构5为具有内螺纹的螺柱。当需要将端盖与槽侧壁的外侧面相互装配时，再采用螺钉旋入螺柱的内螺纹中。优选地，端盖紧密贴合在槽侧壁的外侧面。该种结构设计摒弃了现有技术中先行将螺母焊接到槽侧壁的外侧面，然后通过螺栓将端盖紧固在螺母处、端盖边缘再翻折越过螺母后与槽侧壁外侧面相配合的方案，而是将端盖直接安装到螺柱上的方式，使端盖与槽侧壁的外侧面能够更紧密地贴合，保证了两者之间的密封效果，而且这种通过螺柱相结合的方式更加简单合理、稳定可靠，并且也为简化端盖外缘的结构提供了前提条件。
[0053]
参见图1、3、5至11所示，连接结构为具有内螺纹的螺柱和/或螺纹孔。当需要将端
盖与导磁环相互装配时，再采用螺钉旋入螺柱的内螺纹和/或螺纹孔中。该种结构设计将端盖直接安装导磁环的止口段上，使端盖与止口段能够更紧密地贴合，保证了两者之间的密封效果，而且这种通过螺柱相结合的方式更加简单合理、稳定可靠，并且也为简化端盖外缘的结构提供了前提条件。优选地，外翻止口段31或者内翻止口段32朝向端盖的一侧形成为止口面，端盖1紧密贴合在止口面上。
[0054]
参见图10、11所示，在外翻止口段31和/或内翻止口段32上形成有攻丝螺纹孔的凸起块311。该种结构设计便于攻丝，有利于保证螺钉旋入后的稳定性，使轮毂装配结构更加稳定。
[0055]
参见图1、3、5、6所示，端盖1的外周边缘径向向外延伸形成配合段11，配合段设置有配合孔。配合孔穿过螺柱或者与螺纹孔对齐，为后续螺钉旋入螺柱的内螺纹中或者螺纹孔中提供便利。优选地，配合段朝向槽侧壁的一侧形成为配合面，配合面与槽侧壁的外侧面紧密贴合，或者，优选地，配合段朝向外翻止口段和/或内翻止口段的一侧形成为配合面，配合面与止口面紧密贴合。优选地，配合孔的深度大于与之配合的螺柱的高度。
[0056]
参见图1、5、6所示，位于配合段11的径向内侧形成有配合止口凸111。当端盖安装到槽侧壁的外侧面上时，配合止口凸位于槽底壁的径向内侧。当端盖安装到外翻止口段和/或内翻止口段上时，配合止口凸位于止口段的径向内侧。该种结构设计有利于增强与端盖之间的连接紧密度，同时也在装配过程中起到了定位和引导的作用。
[0057]
参见图2所示，轮辋2采用板材卷圆焊接后经旋压工艺成型。采用这种工艺生产出的轮辋整体对称性强，加工工艺简单方便，生产效率高。
[0058]
参见图4所示，轮辋2分体成型，轮辋2包括左片轮辋251和右片轮辋252，左片轮辋251和右片轮辋252分别具有槽底段2500，左片轮辋251的槽底段2500与右片轮辋252的槽底段2500至少部分地相互重叠固定在一起以形成槽底壁211。优选地，在保证合理转子磁路密度和轮毂机械强度的情况下，可以适当地减薄左片轮辋和/或右片轮辋的非槽底段的厚度，以使成品更轻薄。
[0059]
进一步地，轮辋2还包括胎圈座22，胎圈座22由槽侧壁212的顶端分别向两侧和/或径向向外延伸一段距离后，再分别向两侧并径向向外继续延伸而形成，更优选地，胎圈座22的横截面呈两镜像相对的倒“厂”字型或者呈两镜像相对的倾斜拉伸“s”型，该种结构设计有利于更好地与轮胎相配合。
[0060]
参见图8所示，还包括气门芯安装孔6，气门芯安装孔6设置在槽侧壁212上。优选地，当槽侧壁212的外侧面设置有带内螺纹的螺柱时，气门芯安装孔6设置在相邻两螺柱的中间位置。
[0061]
进一步地，永磁体4按照n极、s极交替均布排列。
[0062]
尽管上述已经阐述了本发明的具体实施方式，但本领域普通技术人员，在不脱离本发明精神和原理的情况下，可以对其进行变换，本发明的保护范围是由其权利要求书及其等同物限定的。