专利名称：一种用于电动车的永磁无刷变速电机的制作方法
技术领域：
一种用于电动车的永磁无刷变速电机技术领域[0001]本实用新型涉及电动车驱动电机，具体的说是一种能够自动无级变速的电动自 行车和电动摩托车用电机。
背景技术：
[0002]由于永磁无刷电机结构紧凑，体积小功率大效率高，技术成熟，因此小型电动 车，特别是电动助力车几乎都采用了永磁无刷电机。但这种电机由于使用稀土永磁励 磁，电机磁通几乎不可调，等功率可调速比低，对于实际的使用、工况变化范围需要更 多的功率储备，这是很不经济的。[0003]为了改进电动车的性能，业内先后研发过多种机械式变速电机，和绕组可变的 双速电机或三速电机，均因技术方案不够完善而未能广泛运用。[0004]除了增加传统的机械变速系统外，现有一种电控弱磁技术，参见《永磁电机的 弱磁控制设计》 《微特电机》2009-6期，中图分类号TM341文献标识码A，WENZ 文章编号1004-7018 0009)06-0041-05，但主要用于凸极式永磁同步电机。对于普通永 磁无刷电机弱磁效果不理想。发明内容[0005]本实用新型的目地在于克服现有技术的不足，提供一种机构简单，工作可靠的 电动车用永磁无刷变速电机。[0006]为实现上述目的，设计一种用于电动车的永磁无刷变速电机，包括永磁体与转 子，多极绕组定子，其特征在于永磁无刷变速电机设有离心机构和磁通分流机构和减速 器，电机的定子，由绕组4、定子铁芯5组成，铁芯5连接到机壳沈上，机壳两端设有轴 承12和13，电机轴1通过轴承12、13与机壳相连，电机轴中间设置电机的转子和限速器 28,转子由永磁体6、转子铁芯7、和转子支架8组成，永磁体位于转子的表面，电机轴 的一端连接磁通分流器2，与转子同步旋转，磁通分流器与转子之间设有弹簧3 ；转子的 右端为离心调节机构，电机轴另一端连接推力盘10，推力盘为一锥面圆盘，圆盘内表面 同支架8之间形成若干个径向分布的锲型空间，圆盘中间设有离心滚子9，电机轴1、转 子支架8、离心滚子9和推力盘10构成离心机构。[0007]所述的磁通分流器采用导磁材料制成的圆筒型物体，磁通分流器对移动过来的 转子磁通进行旁路，分流削弱气隙中原有穿过绕组的磁通。[0008]所述的离心机构从转子获得的速度和离心力转化为轴向移动转子磁场的力，转 子位移量同转速变化为函数关系。[0009]所述的转子支架同电机轴以花键方式连接，同电机轴同步旋转，作轴向移动。[0010]所述的限速器观决定转子最大位移，限制最高转速，防止意外飞车。[0011]所述的离心机构是一个斜面滚子推力机构，离心机构工作原理是当滚子随转 子绕轴运动时，产生离心力Fu =Rmco2,同时通过斜面将力Fu转移到轴向形成分力Fz,利用力Fz推动转子轴向移动，使位置上错开定子绕组一定距离，使得一部分磁通量 不再通过定子磁路，同定子电流交联，而是通过磁通分流器回到原处。转速越高，离 心力愈大，转子位移愈大，进入磁通分流器部分愈多，磁通分流愈多，进入定子磁通越 少。这样，“弱磁”就实现了，其结果是功率基本不变，但转速升高，扭矩下降，直到 扭矩同车辆行驶阻力达成平衡。在整个过程中功率，效率降低缓慢，处于等功率调速特 性。[0012]为了使电机的转速适应需要。本实用新型在电机后增设了 2级齿轮减速，对电 机的输出特性进行变换。[0013]本实用新型与现有技术相比，同机械式变档调节比较，本实用新型是连续无极 的调速，同机械式CVT无极调速(效率60 70% )比效率更高20%以上，同电控弱磁 比，更适合普通隐极式转子。基本方法是在电机内部增加一个磁通分流机构，来达到弱 磁扩速的目的，实现理想的驱动特性。由于机构简单，工作可靠，应用前景十分广阔。
[0014]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。[0015]图1为本实用新型的结构示意图。[0016]图2为本实用新型与现有技术对比图。[0017]指定图1为摘要附图[0018]1电机轴，2磁通分流器，3弹簧，4绕组，5定子铁芯，6永磁体，7转子铁芯，8转子支架，9离心滚子，10推力盘，11油封，12、13轴承，14轴连齿，15从动齿，16 轴承，17中间轴，18油封，19轴承，20驱动轴，21传动箱体，22轴承，23大齿轮，24 小齿轮，25轴承，沈左箱体，27电机盖，观限速器。具体实施例[0019]结合附图对本实用新型做进一步说明，这种装置的制造技术对本专业的人来说 是非常清楚的。[0020]参见图1，电机的定子由绕组4，定子铁芯5组成，定子铁芯与机壳过盈连接。 机壳包括左箱体沈，电机盖27。电机轴1通过轴承12、13与机壳相连，轴上连接电机 转子支架8、磁通分流器2、推力盘10;电机转子由永磁体6，转子铁芯7，转子支架8组 成；转子支架与电机轴为花键连接，可带动轴旋转，并轴向滑动；转子左端轴上设有磁 通分流器2，之间有弹簧3;转子的右端为离心调节机构，包括离心滚子9、推力盘10、 轴1和转子支架8构成；其余零件包括油封11，轴连齿14，从动齿15，轴承16，25，中 间轴17，轴承19、22，油封18，驱动轴20，大齿轮23，小齿轮M，传动箱体21组成减 速器ο[0021]电机通电后，转子带动磁通分流器2和离心机构9+10转动，转速由0迅速提 高，到设定转速时，在推力盘10的作用下，克服弹簧2的压力，开始移动转子，使转子 离开定子，部分进入磁通分流器2，转子移动进入磁通分流器的值与转速为函数关系，该 函数特性依据永磁无刷电机理论确定，使其输出特性近似于理想特性。这是用机械方式 实现的弱磁扩速，与先进的正弦波矢量控制弱磁扩速技术有异曲同工之妙，却极其简单[0022]减速器对变速后的转速按固定速比减速，使驱动轴输出的动力特性同车辆相匹 配。[0023]限速器观限制转子最大位移，限制最高转速，防止意外飞车。[0024]参见图2，曲线a-b-c为普通永磁电机机械特性曲线，a-b-d为弱磁变速永磁电 机机械特性曲线，额定功率都是500W。例如b点功率种=50X 10 = 500，d点功率 Pd= 12.5X40 = 500, c点功率约为4X 20 = 80W，曲线同阻力曲线的交点ω i和ω2分别 为两种电机的最高车速。ω 2处的功率和车速为500W 35km/h，ω 处功率为80W20km/ h。性能提高80%左右。
权利要求1.一种用于电动车的永磁无刷变速电机，包括永磁体与转子，多极绕组定子，其特 征在于永磁无刷变速电机设有离心机构和磁通分流机构和减速器，电机的定子，由绕组(4)、定子铁芯(5)组成，铁芯(5)连接到机壳(26)上，机壳两端设有轴承(12 和13)，电机轴(1)通过轴承(12、13)与机壳相连，电机轴中间设置电机的转子 和限速器(28)，转子由永磁体(6)、转子铁芯(7)、和转子支架(8)组成，永磁 体位于转子的表面，电机轴的一端连接磁通分流器(2)，与转子同步旋转，磁通分流 器与转子之间设有弹簧(3)；转子的右端为离心调节机构，电机轴另一端连接推力盘 (10)，推力盘为一锥面圆盘，圆盘内表面同支架(8)之间形成若干个径向分布的锲型 空间，圆盘中间设有离心滚子(9),由此，电机轴(1)、转子支架(8)、离心滚子(9)和推 力盘(10)共同构成离心机构。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动车的永磁无刷变速电机，其特征在于所述的 磁通分流器采用导磁材料制成的圆筒型物体，磁通分流器对移动过来的转子磁通进行旁 路，分流削弱气隙中原有穿过绕组的磁通。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动车的永磁无刷变速电机，其特征在于转子支架 同电机轴以花键方式连接，同电机轴同步旋转，作轴向移动。
4.根据权利要求1所述的一种用于电动车的永磁无刷变速电机，其特征在于所述的限 速器08)决定转子最大位移。
专利摘要本实用新型涉及电动车驱动电机，具体的说是一种能够自动无级变速的电动自行车和电动摩托车用电机，其特征在于永磁无刷变速电机设有离心机构和磁通分流机构和减速器，电机的定子，由绕组4、定子铁芯5组成，铁芯5连接到机壳26上，机壳两端设有轴承12和13，电机轴1通过轴承12、13与机壳相连，电机轴中间设置电机的转子和限速器28，转子由永磁体6、转子铁芯7、和转子支架8组成，本实用新型是连续无级的调速，同机械式CVT无级调速(效率60～70％)比效率更高20％以上。基本方法是在电机内部增加一个磁通分流机构，来达到弱磁扩速的目的，实现理想的驱动特性。由于机构简单，工作可靠，应用前景十分广阔。
文档编号H02K7/10GK201813253SQ20102013903
公开日2011年4月27日 申请日期2010年3月23日 优先权日2010年3月23日
发明者杨荷 申请人:杨荷