CN210310748U - 轮毂电机总成、车轮总成和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了轮毂电机总成、车轮总成和车辆。所述轮毂电机总成（200）具有车轮和轮毂电机，所述轮毂电机安装于所述车轮内，所述车轮具有轮毂（1）、边盖（2）、刹盖（5），所述轮毂电机具有主轴（3）和定子（4），所述轮毂（1）具有导磁环（13），其中，所述边盖（2）在所述导磁环（13）的一侧布置在所述导磁环（13）之内并且所述刹盖（5）在所述导磁环（13）的另一侧布置在所述导磁环（13）之内，所述定子（4）套装在所述主轴（3）上并且所述主轴（3）连接至并穿过所述边盖（2）和所述刹盖（5），所述定子（4）布置在由所述边盖（2）和所述刹盖（5）构成的容纳空间中。

Description

轮毂电机总成、车轮总成和车辆

技术领域

本实用新型属于电动车技术领域，特别是涉及一种电动车轮毂电机，具体而言，本实用新型涉及一种轮毂电机总成、具有所述轮毂电机总成的车轮总成以及具有所述车轮总成的车辆。

背景技术

电动车作为新时代的代步工具，其廉价、便捷、环保、易操作等特点已越来越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，越来越多的农村地区选择把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，电机失效陡增。

当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，例如CN204578287U涉及一种电动车轮毂电机，属于电动车技术领域，通过加长电机定转子磁场的工作力臂，不仅可以有效地提高电机的转矩性能和功率密度，还可以提升电机的工作效率和降低电机的材料成本，特别是有效地减少了昂贵的稀土永磁体材料；轮毂电机为十寸电机，转子内径为213mm～250mm，定子外径为206mm～246mm。该实用新型的电动车轮毂电机通过增大转子内径和定子外径，加长了定、转子磁场的工作力臂，从而提高了轮毂电机的转矩力和功率密度，更加适用于在车辆负重较大或陡坡道路较多的山区等严酷的工况下工作。

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。

实用新型内容

根据不同的方面，本实用新型的目的在于在不增加轮毂尺寸（例如轮辋装胎外径）和制造成本的情况下提高轮毂电机的效率和抗过载能力。

此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。

本实用新型通过提供一种轮毂电机总成、具有所述轮毂电机总成的车轮总成以及具有所述车轮总成的车辆来解决上述问题，具体而言，根据本实用新型的一方面，提供了：

一种轮毂电机总成，所述轮毂电机总成具有车轮和轮毂电机，所述轮毂电机安装于所述车轮内，所述车轮具有轮毂、边盖、刹盖，所述轮毂电机具有主轴和定子，所述轮毂具有导磁环，其中，所述边盖在所述导磁环的一侧布置在所述导磁环之内并且所述刹盖在所述导磁环的另一侧布置在所述导磁环之内，所述定子套装在所述主轴上并且所述主轴连接至并穿过所述边盖和所述刹盖，所述定子布置在由所述边盖和所述刹盖构成的容纳空间中，其中，所述导磁环的内径为218~225mm，所述导磁环的厚度为3.5~7.5mm。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种车轮总成，所述车轮总成具有轮胎，其中，所述车轮总成还具有上述任一种轮毂电机总成，其中，所述轮胎套装于所述轮毂的轮辋上。

根据本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种车辆，其中，所述车辆具有上述车轮总成。

附图说明

参考附图，本实用新型的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，

图1为根据本实用新型的轮毂电机总成的一种实施方式的纵切剖视图；

图2为根据本实用新型的轮毂电机总成的一种实施方式的横切剖视图；

图3为根据本实用新型的轮毂电机总成的轮毂示意图；

图4为根据本实用新型的轮毂电机总成的定子铁芯局部图；

图5为根据本实用新型的轮毂电机总成的直片永磁体结构局部图；

图6为根据本实用新型的轮毂电机总成的同心弧形永磁体结构局部图；

图7为根据本实用新型的轮毂电机总成的不同心弧形永磁体结构局部图；

图8为根据本实用新型的轮毂电机总成的定子铁芯卷冲成型示例一的示意图；

图9为根据本实用新型的轮毂电机总成的定子铁芯卷冲成型示例二的示意图。

具体实施方式

容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。

附图中，1为轮毂；11为轮辋；12为气门嘴；13为导磁环；14为永磁体。2为边盖；21为右端盖；22为轴承；23为油封。3为主轴；31为线束插件；32为电机轴。4为定子；41为轴套；42为铁芯支架；43为定子铁芯；44为霍尔电路板；45为绕组。5为刹盖；51为左端盖；52为轴承；53为油封。

参考图1至图3，它们分别示出了根据本实用新型的轮毂电机总成的一种实施方式的纵切剖视图、横切剖视图以及其轮毂示意图。其中，所述轮毂电机总成200具有车轮和轮毂电机，所述轮毂电机安装于所述车轮内，所述车轮具有轮毂1、边盖2、刹盖5，所述轮毂电机具有主轴3和定子4，所述轮毂1具有导磁环13，其中，所述边盖2在所述导磁环13的一侧布置在所述导磁环13之内并且所述刹盖5在所述导磁环13的另一侧布置在所述导磁环13之内，所述定子4套装在所述主轴3上并且所述主轴3连接至并穿过所述边盖2和所述刹盖5，所述定子4布置在由所述边盖2和所述刹盖5构成的容纳空间中，其中，所述导磁环13的内径A3为218~225mm，所述导磁环13的厚度A4为3.5~7.5mm。

应当理解，上述和下述的构件阐述仅为示例性的，其数量、制造方式、布置位置、形状、连接方式、安装顺序等各种特征能够根据实际情况进行改型。此外，应当理解，轮毂电机又称车轮内装电机，其最大的特点就是将驱动、传动和制动装置都整合到轮毂内，省略了离合器、变速器、传动轴、差速器、分动器等传动部件，得以将电动车辆的机械部分大为简化，由于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，另外也便于采用多种新能源车技术。而车轮是固定轮胎内缘、支持轮胎并与轮胎共同承受负荷的刚性轮，是介于轮胎和和车轴之间所承受负荷的旋转组件（也就是说本文所指的车轮不包括轮胎），其包括两个主要部件即轮辋和轮辐（GB/T2933―2009），其中，轮辋（其能够为轮毂的部件）是在车轮上安装和支承轮胎的部件，轮辐是在车轮上介于车轴和轮辋之间的支承部件。

如图3所示，通过上述技术方案，在不变更轮辋外径和标定直径，也就是不改变轮毂装胎尺寸的情况下，通过调整轮辋内径使得导磁环内外径增加而扩张，或者直接增加导磁环内径，使得电机的容纳腔直径增加，从而增加了贴附在导磁环内壁永磁体扭力输出的力臂。轮毂电机总成应用了扁平化设计，在同等尺寸下，电机出力更强，扭矩大，动力更为充沛；在同等功率下，轮毂电机总成减小了设计叠高，从而结构更加紧凑、轻便，降低了成本。

关于所述轮毂电机总成在其它方面的布置、安装方式和原理，应当理解的是，所述轮毂1包含轮辋11、插孔嵌入的气门嘴12、焊接固定的导磁环13和胶贴成环的永磁体14。所述边盖2通过螺钉锁紧在轮毂1导磁环14一侧的圆周面上。在内部结构方面，边盖2的轴承22和油封23通过压力机械一并压入到边盖2的右端盖21的中心内孔位置。所述刹盖5通过螺钉锁紧在轮毂1的导磁环14另一侧的圆周面上。在内部结构方面，刹盖5的轴承52和油封53通过压力机械一并压入到刹盖5的左端盖51的中心内孔位置。定子4包含中心的轴套41，轴套41焊接在铁芯支架42上，铁芯支架42通过端部铆压方式固定具有环形齿槽结构的定子铁芯43，绕组45按一定的绕线规则嵌入在铁芯43上，霍尔电路板45接通定子铁芯43上的霍尔元件并通过胶水贴装在绕组45上。所述主轴3的线束插件31的一头经由其电机轴32的斜槽孔***到绕组45处，并分别连接绕组45和霍尔电路板44的焊锡端子，电机轴31轴身上设置有滚花，其经由压力机械过盈压入轴套41，定子4由此固定在主轴3上，主轴3通过轴承连接边盖2和刹盖5，两端盖螺钉锁紧固定轮毂1，轮毂1和定子4之间设置运转间隙，两者成为轮毂电机电能机械转化的核心部件。用于检测轮毂运转时磁极位置的霍尔元件间隔地设置在定子铁芯上，霍尔电路板收集霍尔元件信号，并连接上传到电动车中控ECU平台，ECU根据霍尔位置型号按照一定的控制逻辑交替的给绕组45通电，从而在定子外周形成一个N/S旋转的磁场，旋转磁场与永磁体14产生相互作用力，拉动轮毂1旋转，推动电动车行驶。此外，轮毂电机定子组成中的绕组，其材质组成可以是铜线，也可以是铝线。

此外，所述刹盖5能够构造成毂刹盖。应当理解的是，毂刹盖为在边盖的侧沿集成一个刹盘室作为刹车机构的一部分。装车时，刹盘嵌入到刹车室内，通过刹盘与刹盘室内腔背铁的鼓胀摩擦，逐渐刹止，起到刹车效果。而碟刹盖是在边盖外侧的中心侧集成有一个螺纹帽，刹车机构独立，通过螺纹旋钮固定在端盖上，完成对轮毂的刹止效果。

所述轮毂1还具有轮辋11，所述导磁环13布置在所述轮辋11之内，所述轮辋11的标定直径A0为254±2mm，其外径A1为265~275mm，所述轮辋11的内径A2增大设置为225~240mm，并且/或者所述永磁体14的厚度A5为1.8~3mm。这些尺寸在图3中标出。其中，具体可选的是，轮辋外径A1设置为273.5mm，轮辋内径A2设置为234mm，导磁环内径设置为220mm，导磁环厚度A4设置7mm，永磁体厚度A5设置2mm。

本实用新型除了导磁环的优化之外，还对永磁体的排布、数量、大小等进行了调整。具体而言，一方面，所述永磁体14依次以南北极交替式地贴装在所述导磁环13的内侧，从而使得导磁的效果较好，其中，贴装的具体手段可以是粘胶结构、也可以是塑封结构。另一方面，所述永磁体14大小相同并且在所述导磁环13的内侧均匀地分布，所述永磁体14的数量为48片或60片、例如60片，从而连接强度高、制造简便。

参考图5至图7，它们分别是根据本实用新型的轮毂电机总成的直片永磁体结构局部图、同心弧形永磁体结构局部图以及不同心弧形永磁体结构局部图。其中，所述轮毂1还具有永磁体14，所述永磁体14布置在所述导磁环13的内侧，其中，所述永磁体14构造成矩形、同心扇形或不同心扇形。

需要说明的是，所谓的同心扇形是指所述永磁体14的内弧和外弧的圆心是同心的，相对而言，不同心扇形就是指所述永磁体14的内弧和外弧的圆心是不同心的。具体而言，图5所示的永磁体为方片形/矩形，在贴合导磁环的一侧有间隙。并且，永磁体与定子铁芯一侧也存在有气隙。能够例如通过打胶水的方式来消除气隙、完成固定。图6所示的永磁体为同心弧形/扇形/瓦形，一侧紧密地贴合在导磁环内侧，另一侧与定子铁芯形成运转气隙，气隙均匀。图7所示的永磁体为不同心弧形/扇形/瓦形，其与导磁环接触的弧形面并未完全贴合，故形成气隙，能够通过在永磁体两端打胶水来消除气隙、完成固定。这种构造方案在胶粘固定永磁体/磁钢的工艺中使得胶的流动性较好、粘接面较大，能有效提高粘接紧固力。永磁体与定子铁芯形成均匀气隙，气隙较大，不会因为最小间隙而发生擦碰的危险。如上所述那样，应当理解，在必要时，也可以将永磁体的这几种实施方式混合地来使用，也就是说，各个永磁体的形状能够不尽相同。

参考图4、图8至图9，它们分别是根据本实用新型的轮毂电机总成的定子铁芯局部图、定子铁芯卷冲成型示例一的示意图以及示例二的示意图。所述定子4具有定子铁芯43，在所述定子铁芯43的周缘上构造有多个定子齿，并且分别在相邻的所述定子齿之间形成有定子槽，其中，所述定子槽的槽口宽度为2.0~2.5mm。应当理解，槽口宽度是指相邻的所述定子齿的顶部两端之间的尺寸，用T1标出。通过多槽极组合的选择和齿槽的优化，使得轮毂电机的动力输出更为均匀，振动噪音小，（例如骑行）体验更佳。

关于定子铁芯的其它尺寸，可选的是，所述定子铁芯43的外径为211~220.4mm，所述定子铁芯43的定子齿宽度T2为5.0~5.5mm，所述定子铁芯43的轭部宽度T3为4.0~5.0mm。其中，所述轭部宽度是指定子铁芯内径到定子槽底边的单边距离。例如，定子铁芯外径设置为215mm，定子槽口宽度T1设置为2.3mm，定子齿部宽度T2设置为5.3mm，定子轭部宽度T3设置为4.4mm，从而使得磁路与电路匹配更为优化，运行效率更佳。

关于所述定子齿的数量方面，在所述定子铁芯43的周缘上构造有54个定子齿，并且所述定子齿的齿顶轮廓为直线，该技术方案例如是伴随螺旋卷冲工艺实现的，可以形成微小的不均匀气隙，对气隙磁场起到改善作用，有利于减小电机运行的振动。

需要说明的是，由于定子铁芯内径尺寸大，故为了减少材料浪费，铁芯成型工艺能够采用螺旋卷冲方式，每片之间铆压成块。也就是说定子铁芯螺旋卷绕，最后使用铆钉将其闭合的方式。这能够例如从图8和图9良好地看出（其中，图8的圆孔缺口在齿中心轴上，而图9的圆孔缺口在槽中心轴上）。在采用螺旋卷冲工艺时，在例如直条式硅钢片材上冲裁出齿槽结构，并在每个齿或槽的下方对应地冲出圆孔缺口结构，缺口夹角α满足关系式α=360°/总槽数。冲剪好的片材按缺口角度α进行卷绕，卷绕后，可形成梨形槽，槽口成一夹角，夹角大小为α。铁芯螺旋卷冲铆扣的加工工艺，减小了材料耗材，降低了产品成本，增加了产品竞争力。

根据本实用新型的另外的方面，本实用新型还提供了一种车轮总成，所述车轮总成具有轮胎，其中，所述车轮总成还具有上述任一种轮毂电机总成200，其中，所述轮胎套装于所述轮毂1的轮辋11上。另外，所述车轮总成能够装设在各种车辆上，包括轿车、货车、客车、混合动力车辆、电动车等等。因此，本实用新型的主题还旨在保护装设有本实用新型的车轮总成的各种车辆。

综上所述，本实用新型提供了一种轮毂电机总成、具有所述轮毂电机总成的车轮总成以及具有所述车轮总成的车辆，其改变了常规轮毂轮辋外径与内径比，在保证轮辋外径不变的情况下，扩大轮辋内径，使得嵌入其中的电机力臂更长，电机输出扭矩更大；导磁环径向外扩，获得一种较之于现在电机更加扁平化的结构型式。因此，同等功率下，电机轴向长度尺寸更小，趋于扁平化，能有效降低材料消耗；同等轴向长度尺寸下，电机输出扭矩更大，动力更为澎湃。同时，优化了的轮毂尺寸设计，定子铁芯设计（优化改进定子铁芯齿槽尺寸），以及永磁体样式（重新排布导磁环上的永磁体）、槽极配合的搭配、直冲卷绕工艺，优化了电机结构，使得电机运行高效、可靠、性价比值更优，并提升了电机性能，从而电机结构更加紧凑、轻便，成本更低；输出扭矩大、动力更为充沛；振动噪音更小，（例如骑行）更加舒适。

应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。

Claims (11)

1.一种轮毂电机总成（200），所述轮毂电机总成（200）具有车轮和轮毂电机，所述轮毂电机安装于所述车轮内，所述车轮具有轮毂（1）、边盖（2）、刹盖（5），所述轮毂电机具有主轴（3）和定子（4），所述轮毂（1）具有导磁环（13），其中，所述边盖（2）在所述导磁环（13）的一侧布置在所述导磁环（13）之内并且所述刹盖（5）在所述导磁环（13）的另一侧布置在所述导磁环（13）之内，所述定子（4）套装在所述主轴（3）上并且所述主轴（3）连接至并穿过所述边盖（2）和所述刹盖（5），所述定子（4）布置在由所述边盖（2）和所述刹盖（5）构成的容纳空间中，

其特征在于，

所述导磁环（13）的内径为218~225mm，所述导磁环（13）的厚度为3.5~7.5mm。

2.根据权利要求1所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述轮毂（1）还具有永磁体（14），所述永磁体（14）布置在所述导磁环（13）的内侧，其中，所述永磁体（14）构造成矩形、同心扇形或不同心扇形。

3.根据权利要求1所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述定子（4）具有定子铁芯（43），在所述定子铁芯（43）的周缘上构造有多个定子齿，并且分别在相邻的所述定子齿之间形成有定子槽，其中，所述定子槽的槽口宽度为2.0~2.5mm。

4.根据权利要求2所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述轮毂（1）还具有轮辋（11），所述导磁环（13）布置在所述轮辋（11）之内，所述轮辋（11）的外径为265~275mm，所述轮辋（11）的标定直径为254±2mm，所述轮辋（11）的内径为225~240mm，并且/或者所述永磁体（14）的厚度为1.8~3mm。

5.根据权利要求2所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述永磁体（14）依次以南北极交替式地贴装在所述导磁环（13）的内侧。

6.根据权利要求2所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述永磁体（14）大小相同并且在所述导磁环（13）的内侧均匀地分布，所述永磁体（14）的数量为48片或60片。

7.根据权利要求3所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述定子铁芯（43）的外径为211~220.4mm，所述定子铁芯（43）的定子齿宽度为5.0~5.5mm，所述定子铁芯（43）的轭部宽度为4.0~5.0mm。

8.根据权利要求3所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，在所述定子铁芯（43）的周缘上构造有54个定子齿，并且所述定子齿的齿顶轮廓为直线。

9.根据权利要求1所述的轮毂电机总成（200），其特征在于，所述刹盖（5）构造成毂刹盖。

10.一种车轮总成，所述车轮总成具有轮胎，其特征在于，所述车轮总成还具有根据权利要求1-9中任一项所述的轮毂电机总成（200），其中，所述轮胎套装于所述轮毂（1）的轮辋（11）上。

11.一种车辆，其特征在于，所述车辆具有根据权利要求10所述的车轮总成。

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