CN105529848B - 电动车轮毂电机及电动车车轮 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机领域，提供了一种电动车轮毂电机及使用该电动车轮毂电机的电动车车轮；其中电动车轮毂电机包括轮轴、轮毂、安装于所述轮毂上的转子、定子和支撑所述定子的支撑盘，所述支撑盘固定安装于所述轮轴上；所述转子包括至少两圈永磁体，两圈所述永磁体同轴并且间隔设置，所述定子包括配合***相邻两圈所述永磁体间的若干励磁单元、分别支撑各所述励磁单元的支撑框中以及与各所述励磁单元电性相连的导电线，所述支撑框固定于所述支撑盘的相对内侧。与现有技术的轮毂电机相比，本发明的电动车轮毂电机在相同体积与输入电流时能提供更强的推动力。可以为车辆提供更强的推动力，产生的热量更小，耗电量更小，效率更高。

Description

电动车轮毂电机及电动车车轮

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及一种电动车轮毂电机及使用该电动车轮毂电机的电动车车轮。

背景技术

轮毂电机是将动力装置直接整合到车子的轮毂内，因此可以使电动车的机械部分得到大大的简化。由于受不同车辆的车轮大小的限定，相应的轮毂电机的大小一般与车轮大小相对应。轮毂电机用来驱动车辆时，需要具有较大的推力。轮毂电机推力大小与其转子的磁场及其和定子的磁场有直接关系，一般来说转子的磁场及定子的磁场越大，轮毂电机的推动力也会越大。现有技术一般是通过增加输入电流来增加定子的线圈绕阻的磁场，然而增大输入电流，会导致轮毂电机发热量增大，并且增加轮毂电机的耗电量，因而现有技术中一般会控制输入电流的大小，防止轮毂电机烧坏。也就导致了现有技术的轮毂电机推动力较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动车轮毂电机，旨在解决现有技术轮毂电机推动力较小的问题。

本发明是这样实现的，一种电动车轮毂电机，包括轮轴、枢接于所述轮轴上的轮毂、安装于所述轮毂上并随所述轮毂转动而转动的转子、与所述转子配合的定子和支撑所述定子的支撑盘，所述支撑盘固定安装于所述轮轴上；所述转子包括产生的磁场均沿所述轮轴的径向设置的至少两圈永磁体，两圈所述永磁体同轴并且径向间隔设置，所述定子包括配合***相邻两圈所述永磁体间的若干励磁单元、分别支撑各所述励磁单元的支撑框以及与各所述励磁单元电性相连的导电线，所述支撑框固定于所述支撑盘的面对所述轮毂的内侧。

进一步地，每圈所述永磁体包括磁感线沿该圈永磁体径向并且环形阵列设置的多个永磁铁，相邻两个所述永磁铁极性朝向相反；各圈所述永磁体的径向同一直线上对应的永磁铁的极性朝向相同。

进一步地，所述转子还包括分别支撑各圈所述永磁体的铁环，各所述铁环与所述轮毂的内侧面固定相连，各所述铁环环绕所述轮轴。

进一步地，所述轮毂的中心部位安装有第一轴承，所述第一轴承套装于所述轮轴上。

进一步地，各所述励磁单元为无铁芯线圈。

进一步地，各所述励磁单元包括至少四层线圈，每层所述线圈为多匝，每层相邻两匝所述线圈并排且相贴靠，且各层所述线圈的缠绕方向相同。

进一步地，各所述励磁单元的至少四层所述线圈由单根导线沿同一方向紧密缠绕而成。

进一步地，还包括盖于所述支撑盘相对外侧的端盖，所述端盖的中心部位枢接于所述轮轴上，所述端盖的周边与所述轮毂固定相连。

进一步地，所述轮轴靠近所述支撑盘相对外侧的一端的轴向开设有盲孔，所述轮轴的侧边开设有与所述盲孔相连通的开孔，所述开孔位于所述端盖与所述支撑盘之间。

本发明通过在轮毂中设置至少两圈永磁体，从而可以提供更高强度的磁场；同时将励磁单元插装入相邻两圈永磁体之间，并使用支撑框来固定并支撑励磁单元；则励磁单元产生的磁场可以与相邻两圈永磁体同时产生作用力，从而为转子提供更强的推动力。与现有技术的轮毂电机相比，本发明的电动车轮毂电机在相同体积与输入电流时能提供更强的推动力。

本发明的另一目的在于提供一种电动车车轮，包括轮辋和安装于所述轮辋上的轮胎，还包括如上所述的电动车轮毂电机，所述轮辋固定于所述电动车轮毂电机上。

本发明的电动车车轮使用了上述电动车轮毂电机，从而可以为车辆提供更强的推动力，产生的热量更小，耗电量更小，效率更高。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电动车轮毂电机的剖视结构示意图；

图2是图1的电动车轮毂电机中轮毂与转子的剖视结构示意图；

图3是图2的轮毂与转子的俯视结构示意图；

图4是图1的电动车轮毂电机中轮轴、支撑盘及定子的组合的剖视结构示意图；

图5是沿图4中线A-A的剖视结构示意图；

图6是图4中励磁单元的立体结构示意图。

图7是本发明实施例二提供的一种电动车轮毂电机的剖视结构示意图；

图8是图7中轮毂与转子的右视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

请参阅图1和图2，本发明实施例提供的一种电动车轮毂电机，包括轮轴1、轮毂2、转子3、定子5和支撑盘6；其中，轮毂2的中心部位枢接在轮轴1上，以便轮毂2可以绕轮轴1转动；转子3安装在轮毂2上，具体是安装在轮毂2的相对内侧面上；定子5与转子3配合，以驱动转子3转动；支撑盘6固定安装在轮轴1上，用来支撑定子5，定子5安装在支撑盘6上，具体地定子5固定在支撑盘6靠近轮毂2的一侧的侧面上，即安装在支撑盘6的相对内侧面上。本实施例中转子3包括两圈永磁体31，该两圈永磁体31同轴并且间隔设置，该两圈永磁体31包括外圈永磁体311和内圈永磁体312；每圈永磁体31中产生的磁场的方向均是沿该圈永磁体31的径向，即沿轮轴1的径向。请一并参阅图4，定子5包括若干励磁单元51、分别支撑各励磁单元51的支撑框52以及与各励磁单元51电性相连的导电线53；支撑框52固定于支撑盘6上，具体地支撑框52固定在支撑盘6靠近轮毂2的一侧的侧面上，即安装在支撑盘6的相对内侧面上；励磁单元51安装在支撑框52中，从而与支撑盘6固定相连。支撑框52配合***上述间隔设置的两圈永磁体31之间，并使励磁单元51***该两圈永磁体31之间，则在励磁单元51通电时，其两端产生磁场，并同时与两圈永磁体31产生相互作用力，推动两圈永磁体31转动，即推动转子3转动。

本实施例中，通过在轮毂2中设置两圈永磁体31，从而使定子5可以提供更高强度的磁场；同时将励磁单元51插装入两圈永磁体31之间，并使用支撑框52来固定并支撑励磁单元51；而励磁单元51产生磁场时，其一端为N极，另一端为S极，则励磁单元51产生的磁场可以与该两圈永磁体31同时产生作用力，从而为转子3提供更强的推动力。与现有技术的轮毂电机相比，本实施例的电动车轮毂电机在相同体积与输入电流时能提供更强的推动力，而在推动力相近的情况下，本实施例的电动车轮毂电机产生的热量更小，能耗更低，效率更高。

请参阅图2和图3，每圈永磁体31包括环形阵列设置的多个永磁铁，并且相邻两个永磁铁极性朝向相反；本实施例中外圈永磁体311由极性相反设置的永磁铁31a与永磁铁31b交替设置组成，内圈永磁体312由极性相反设置的永磁铁31c与永磁铁31d交替设置组成。两圈永磁体31的径向的同一直线上对应的两个永磁铁的极性朝向相同，即两圈永磁体31中，外圈永磁体311中某个永磁铁31a的N极(磁铁的北极)位于该外圈永磁体311的相对内侧，则内圈永磁体312中对应的永磁铁31c的N极也位于该内圈永磁体312的相对内侧，该内圈永磁体312对应的永磁铁31c与该外圈永磁体311对应的永磁铁31a位于该内圈永磁体312或该外圈永磁体311的径向并且是位于同一直线上；则与该外圈永磁体311对应的永磁铁31a相邻的外圈永磁体311上的永磁铁31b的S极位于该外圈永磁体311的相对内侧，且对应的与该内圈永磁体312对应的永磁铁31c相邻的内圈永磁体312上的永磁铁31d的S极(磁铁的南极)位于该内圈永磁体312的相对内侧。从而在两圈永磁体31的同一径向的直线上，对应的两个永磁铁的磁场在其间隙处进行叠加，如图中永磁铁31a的磁场与永磁铁31c的磁场在其间叠加，以提高磁场的强度。

进一步地，定子5还包括分别用于支撑各圈永磁体31的铁环32，各铁环32的侧边与轮毂2的相对内侧面固定相连。设置铁环32以方便固定安装各圈的永磁铁，同时可以减轻轮毂2的重量。另外，当外圈永磁体311安装在外圈铁环32的相对内侧，而内圈永磁体31安装在内圈铁环32的相对外侧，则各圈永磁体31中相邻两个永磁铁(如永磁铁31a和永磁铁31b)与该铁环32可以形成U型磁铁，以提高各圈永磁体31的永磁铁产生的磁场的强度。本实施例中，铁环32与轮毂2一体成型，以方便制造加工，同时提高轮毂2与铁环32的强度。

请参阅图1和图2，进一步地，为了使轮毂2在轮轴1上更为灵活地转动，轮毂2的中心部位安装有第一轴承21，第一轴承21套装于轮轴1上，设置第一轴承21，以减小轮毂2与轮轴1间的摩擦力，方便轮毂2灵活转动。

请参阅图5和图6，各励磁单元51为无铁芯线圈511。使用无铁芯线圈511，在相同体积下可以缠绕更多匝线圈511，以提高励磁磁场的强度。

进一步地，各励磁单元51包括至少四层线圈511，每层线圈511为多匝，每层相邻两匝线圈511并排且相贴靠，且各层线圈511的缠绕方向相同。设置至少四层线圈511，各层线圈511产生的磁场在该励磁单元51的中心处更好地叠加，从而进一步增强励磁单元51产生的磁场强度。每层相邻两匝线圈511并排且相贴靠可以缠绕更多匝的线圈511，以提高线圈511产生磁场强度，而各层线圈511的缠绕方向相同，可以更加方便地缠绕，便于工业制造，以降低成本。

进一步地，各励磁单元51的至少四层线圈511由单根导线512沿同一方向紧密缠绕而成。即组成励磁单元51的至少四层线圈511是由单根导线512沿同一方向紧密缠绕而成。此处沿同一方向缠绕特指缠绕导线512时旋转方向相同，如均沿顺时针方向缠绕或均沿逆时针方向缠绕。将至少四层线圈511由单根导线512缠绕而成，可以尽量降低线圈511的内阻，以降低该励磁单元51的发热量。优选地，导线512可以使用漆包线，这样，相同直径的导线512，电阻更低。导线512可以使用铜制导线512，也可以使用铝制导线512等等。

各层线圈511在缠绕时可以在其间隙中填充粘接胶54，以便更好的固定各层线圈511，及固定该励磁单元51的形状。另外，在励磁单元51安装在支撑框52中后，还可以向框中填充粘接胶54，以稳定地将励磁单元51固定在支撑框52中，并且当粘接胶54填充于相邻支撑框52之间时，可以将环形阵列的各支撑框52和各励磁单元51粘接成环形，以便励磁单元51的固定更牢固。粘接胶54优选使用热固胶。

进一步地，请参阅图1、图4和图5，支撑盘4呈阶梯状，即该支撑盘4的中心部位向其相对内侧凸出设置，这样当支撑盘4固定在轮轴1上时，可以将支撑盘4的中心部位固定在轮轴1的中间部位，以便更稳定地支撑住支撑盘4。支撑盘4可以使用销键41固定在轮轴1上。

进一步地，该电动车轮毂电机还包括端盖6，端盖6的中心部位枢接于轮轴1上并且端盖6盖于支撑盘6的相对外侧，端盖6的周边与轮毂2固定相连，即轮毂2与端盖6分别盖于支撑盘6的相对两侧。设置端盖6可以起到保护支撑盘6和定子5的作用。

端盖6可以使用螺钉62与轮毂2固定相连，具体地，可以将端盖6与外圈的铁环32固定相连。在其它一些实施例中，也可以使用螺钉62将端盖6与轮毂2的外周直接相连。

进一步地，为方便端盖6在轮轴1上转动，端盖6的中心部位安装有第二轴承61，第二轴承61套装于轮轴1上，设置第二轴承61，以减小端盖6与轮轴1间的摩擦力，方便端盖6灵活转动。

进一步地，轮轴1靠近支撑盘6相对外侧的一端的轴向开设有盲孔11，轮轴1的侧边开设有与盲孔11相连通的开孔12，开孔12位于端盖6与支撑盘6之间。在轮轴1上开设盲孔11并在轮轴1侧边开设开孔12，可以将与各励磁单元51电性相连的导电线53通过该开孔12再经该盲孔11引出该电动车轮毂电机之外，以便对各导电线53进行通电。同时也可以防止导电线53影响端盖6转动。

实施例二：

请参阅图7和图8，本实施例的电动车轮毂电机与实施例一的电动车轮毂电机的区别在于：该电动车轮毂电机的转子3＇包括三圈永磁体31＇，三圈永磁体31＇同轴并且间隔设置，本实施例中具体为外圈永磁体311＇，中圈永磁体313＇和内圈永磁体312＇；而定子5＇对应包括两圈环形阵列的励磁单元51＇及两圈分别支撑各励磁单元51＇的支撑框52＇，两圈励磁单元51＇分别***三圈永磁体31＇形成的两个间隙之间，这样，三圈永磁体31＇可以与两圈励磁单元51＇的相对两端产生电磁作用力，从而进一步提高对转子3＇的推动力。

三圈永磁体31＇中每圈永磁体31＇包括环形阵列设置的多个永磁铁，并且相邻两个永磁铁极性朝向相反，本实施例中外圈永磁体311＇由极性相反设置的永磁铁31a＇与永磁铁31b＇交替设置组成，内圈永磁体312＇由极性相反设置的永磁铁31c＇与永磁铁31d＇交替设置组成，中圈永磁体313＇由极性相反设置的永磁铁31e＇与永磁铁31f＇交替设置组成。在各圈永磁体31＇的径向上的同一直线上对应有三个永磁铁，如永磁铁31a＇，永磁铁31e＇，永磁铁31c＇；这三个永磁铁分别为外圈永磁体311＇上对应的永磁铁31a＇、中圈永磁体313＇上对应的永磁铁31e＇和内圈永磁体312＇上对应的永磁铁31c＇，而这三个永磁铁的极性朝向相同，即外圈永磁体311＇上对应的永磁铁31a＇的N极位于该外圈永磁体311＇的相对内侧，中圈永磁体313＇上对应的永磁铁31e＇的N极位于该中圈永磁体313＇的相对内侧，内圈永磁体312＇上对应的永磁铁31c＇的N极位于该内圈永磁体312＇的相对内侧。与该外圈永磁体311＇上对应的永磁铁31a＇相邻的永磁铁31b＇的S极位于该外圈永磁体311＇的相对内侧，与该中圈永磁体313＇上对应的永磁铁31e＇相邻的永磁铁31f＇的S极位于该中圈永磁体313＇的相对内侧，与该内圈永磁体312＇上对应的永磁铁31c＇相邻的永磁铁31d＇的S极位于该内圈永磁体312＇的相对内侧。从而在相邻两圈永磁体31＇的径向的同一直线上，对应的两个永磁铁的磁场在其间隙处进行叠加，以提高磁场的强度。

在其它实施例中，转子3＇也可以包括更多圈的永磁体31＇，相应的定子5＇也可以包括更多圈的励磁单元51＇，以便各圈永磁体31＇至少能更一圈励磁单元51＇产生电磁作用力。进一步地，以增加相邻两圈永磁体31＇间磁场强度，沿各圈永磁体3＇1径向上的同一直线上对应的各永磁铁的极性朝向相同。

本实施例的电动车轮毂电机的其它结构与实施例一的电动车轮毂电机的其它结构相同，在些不再累赘。

本发明实施例还提供一种电动车车轮，该电动车车轮包括轮辋、安装于轮辋上的轮胎和支撑轮辋的轮毂电机，轮辋固定在轮毂电机上，该轮毂电机为如实施例一提供的电动车轮毂电机。该电动车车轮使用了上述电动车轮毂电机，从而可以为车辆提供更强的推动力，产生的热量更小，耗电量更小，效率更高。

本发明实施例还提供了另一种电动车车轮，包括轮辋、安装于轮辋上的轮胎和支撑轮辋的轮毂电机，轮辋固定在轮毂电机上，该轮毂电机为如实施例二提供的电动车轮毂电机。该电动车车轮使用了上述电动车轮毂电机，从而可以为车辆提供更强的推动力，产生的热量更小，耗电量更小，效率更高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种电动车轮毂电机，包括轮轴、枢接于所述轮轴上的轮毂、安装于所述轮毂上并随所述轮毂转动而转动的转子、与所述转子配合的定子和支撑所述定子的支撑盘，所述支撑盘固定安装于所述轮轴上；其特征在于：所述转子包括产生的磁场均沿所述轮轴的径向设置的至少两圈永磁体，两圈所述永磁体同轴并且径向间隔设置，所述定子包括配合***相邻两圈所述永磁体间的若干励磁单元、分别支撑各所述励磁单元的支撑框以及与各所述励磁单元电性相连的导电线，所述支撑框固定于所述支撑盘的面对所述轮毂的内侧；各所述励磁单元为无铁芯线圈，各所述励磁单元包括至少四层线圈，每层所述线圈为多匝，每层相邻两匝所述线圈并排且相贴靠，且各层所述线圈的缠绕方向相同；各层所述线圈之间的间隙中填充有用于粘接固定该线圈的粘接胶，所述支撑框中填充有用于粘接固定所述线圈的粘接胶；所述电动车轮毂电机还包括盖于所述支撑盘相对外侧的端盖，所述端盖的中心部位枢接于所述轮轴上，所述端盖的周边与所述轮毂固定相连；所述支撑盘呈阶梯状，该支撑盘的中心部位向其相对内侧凸出设置；当所述支撑盘固定在所述轮轴上时，所述支撑盘的中心部位固定在所述轮轴的中间部位，所述支撑盘使用销键固定在所述轮轴上。

2.如权利要求1所述的电动车轮毂电机，其特征在于，每圈所述永磁体包括磁感线沿该圈永磁体径向并且环形阵列设置的多个永磁铁，相邻两个所述永磁铁极性朝向相反；各圈所述永磁体的径向同一直线上对应的永磁铁的极性朝向相同。

3.如权利要求2所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述转子还包括分别支撑各圈所述永磁体的铁环，各所述铁环与所述轮毂的内侧面固定相连，各所述铁环环绕所述轮轴。

4.如权利要求1所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述轮毂的中心部位安装有第一轴承，所述第一轴承套装于所述轮轴上。

5.如权利要求1-4任一项所述的电动车轮毂电机，其特征在于，各所述励磁单元的至少四层所述线圈由单根导线沿同一方向紧密缠绕而成。

6.如权利要求1-4任一项所述的电动车轮毂电机，其特征在于，所述轮轴靠近所述支撑盘相对外侧的一端的轴向开设有盲孔，所述轮轴的侧边开设有与所述盲孔相连通的开孔，所述开孔位于所述端盖与所述支撑盘之间。

7.一种电动车车轮，包括轮辋和安装于所述轮辋上的轮胎，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的电动车轮毂电机，所述轮辋固定于所述电动车轮毂电机上。