专利名称：轻便电动车驱动轮电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种轻便电动车驱动轮电机。
现有技术的轻便电动车大多采用车轮直接驱动方式，其所采用的驱动电机一般为永磁体励磁。尤其是采用如钕铁硼一类的高磁能积永磁材料，这种电机除效率高、电气性能好之外，还有易于控制、结构相对简单等优点。它把变速机构直接与电机安装成一体，并置于车轮的轮毂位置驱动电动车。这样，用电池组为其供电和控制器调节输入电压即可实现电动车的运行和停车。
这种电机的缺点在于1.电机本身的旋转速度大，通常在每分钟2000转以上，而后通过减速机构减速。这样，不仅使整体结构复杂，可靠性降低，同时也大大缩短了电刷寿命，使得大约每行驶几千公里即需要更换电刷。影响了轻便电动车的适应性和大量推广。
2.由于电动机的转轴是通过减速机构降速后驱动电动车运行的，一方面，电机的转速高使得电机本身的空载损耗大，另一方面，有了中间传动机构后，增加了传动损耗。
3.轻便电动车电机，大多数时间是运行在轻载和半载状态，但现有技术的驱动电机由于空载损耗大，轻载、半载时的效率低，造成电动车电能利用率低，一次性充电行程短。
本实用新型轻便电动车驱动轮电机就是旨在解决上述现有技术中存在的缺点和不足。
本实用新型的目的是通过以下方法来实现的驱动轮电机为旋转电枢式，它包括永磁内定子、外转子等部分。其中，内定子上装有永磁磁极，外转子上布有电枢绕组，驱动电机的外壳采用轻质铝合金材料，驱动轮电机的外转子上含有换向器。本实用新型的驱动轮电机直接装在电动车的固定轴上，并且，电机的外转子直接驱动车轮幅条或车圈旋转，而不用中间减速机构。这是因为本实用新型的驱动轮电机设计转速与轻便电动车实际运行速度相符。这样设计的结果不仅使电机省去中间减速机构而结构简单、可靠性好，更重要的是使得电动车行驶单位距离时电刷在换向器上实际滑行的长度只有现有技术可比电机的1/n(n为现有技术驱动电机的降速比，一般为6---12)。按电刷寿命反比其滑行长度计算，本实用新型驱动轮电机正常免维护运行里程可达现有技术电机的n倍以上。
由于驱动轮电机是电动车驱动轮的核心部件，因此电机的最大长度受到电动车车轮厚度的限制。为了有效利用有限空间，本设计的驱动轮电机的换向器采用薄片端面式或薄筒内柱面式结构，并且把它安装在电机外转子电枢绕组的一个端部的内腔中。这样设计的结果使该换向器在电机内部不另增加电机的轴向长度，具体结构是薄片端面式换向器是在一个环形绝缘板上均匀地装有多个换向片，且相互绝缘。薄筒内柱面式换向器是在薄壁绝缘圆筒的内壁上装有多个换向片，且相互绝缘。这两种换向器都含在电机的外转子上，其位置则均放置在电枢绕组的一个端部的内腔中。显然，两种换向器本身不另占用电机的轴向和径向长度。对于薄片端面式换向器，与其配套的电刷装置放置在内定子的空腔中，呈轴向放置；且电刷装置与永磁内定子固定连接。而对于薄筒内柱面式换向器，与其配套的电刷装置部分则放置于转子绕组端部的薄筒内柱面换向器的内腔中，作径向放置；且电刷装置与永磁内定子固定连接。可以看出，两种电刷装置也不另占用电机的轴向和径向长度。电刷装置包括电刷、电刷架和引出线，其中引出线通过固定轴上的出线导孔引出后与电源相连。
安装在驱动轮电机内定子上的永磁极是凸极结构，且有一半为有源磁极，另一半为无源磁极。有源磁极即是由永磁体向外提供主磁场磁势，而无源磁极是由导磁体构成，不提供磁势，只起导磁作用。所有装有永磁体的有源磁极相对于外转子都表现为同一极性。同时，有源磁极和无源磁极相互间隔排列。本实用新型的电动车驱动轮电机根据性能设计要求，其磁极极数为6---16极。
以下结合附图对本实用新型进行进一步的说明
图1本实用新型驱动轮电机结构示意图图2薄片端面式换向器结构示意图图3永磁内定子磁路部分示意图图中，1.幅条安装孔2.电源引出线3.电机轴4.外壳5.内定子6.电枢7.磁极8.电刷装置9.换向器 10.换向片 11.绝缘板 12.有源磁极13.无源磁极图1显示了本实用新型驱动轮电机的安装方式，从图中可以看出，电机外壳(4)上有辐条安装孔(1)，安装时，电机轴(3)既作为驱动轮的固定轴。同时，电源引出线(2)从电机轴(3)上的出线导孔上引出后与电源连接。
图2是薄片端面式换向器示意图，它在一个环形绝缘板(11)上均匀地装有多个换向片(10)，且换向片(10)间相互绝缘。
图中还显示了本实用新型驱动轮电机内部结构，驱动电机外转子是由外壳(4)、电枢(6)及换向器(9)等组成，如图所示，驱动电机内定子(5)内部为空腔，薄片端面式换向器(9)固定在外转子的电枢(6)上，与其配套的电刷装置(8)则放置于内定子(5)内部的空腔内，且与内定子(5)固定连接。由于薄片端面式换向器(9)的厚度薄，并固定在电枢(6)上的绕组的一个端部的内腔，所以不单独占用电机的径向长度；同时电刷装置(8)的长度比电枢铁芯及绕组端部长度之和短，所以也不会增加电机的轴向长度。
驱动轮电机的永磁内定子(5)包括固定轴(3)、电刷装置(8)、磁系统等部分；其中，磁系统为凸极结构，从图3中可以看出，内定子(5)上的磁极(7)有一半为有源磁极(12)，另一半为无源磁极(13)。有源磁极(12)由永磁磁体构成，而无源磁极(13)是由导磁体构成。所有装有永磁磁体的有源磁极(12)相对于电枢(6)都表现为同一极性，同时，有源磁极(12)和无源磁极(13)相互间隔排列。
权利要求1.一种轻便电动车驱动轮电机，其结构为旋转电枢式，它由电机永磁定子、电机转子组成；其中，电机转子上布有电枢铁芯、电枢绕组和换向器，其外壳采用轻质铝合金材料，永磁定子上装有永磁磁极，其特征在于驱动轮电机直接装在电动车的固定轴上，并且，电机转子的外壳直接驱动车轮旋转，而不用中间减速机构。
2.如权利要求1所述的驱动轮电机，其特征在于电机的额定转速是根据电动车驱动轮实际运行转速设计的，其范围是在100---1000转/分。
3.如权利要求1所述的驱动轮电机，其特征在于电机的换向器采用薄片端面式或薄筒内柱面式，薄片端面式换向器是在一个环形绝缘板上均匀地装有多个换向片，且相互绝缘；薄筒内柱面式换向器是在端面薄壁绝缘圆筒的内壁上装有多个换向片，且相互绝缘。
4.如权利要求1所述的驱动轮电机，其特征在于薄片端面式换向器或薄筒内柱面式换向器含在驱动轮电机的外转子电枢绕组的一个端部的腔内，与其配套的电刷装置部分则放置于永磁内定子的空腔内或电枢绕组端部的内腔中，且与永磁定子固定连接；换向器和电刷装置不另占用电机的径向长度和轴向长度。
5.如权利要求1所述的驱动轮电机，其特征在于驱动轮电机内定子上的永磁磁极是凸极结构，且有一半磁极由永磁磁体构成，另一半磁极由导磁体构成，所有装有永磁磁体的磁极相对于外转子都表现为同一极性，同时，装有永磁体的磁极和由导磁体构成的磁极相互间隔排列，且其磁极极数为6---16极。
专利摘要一种轻便电动车驱动轮电机,其结构为旋转电枢式,它由电机永磁内定子及外转子等组成;其中,电机外转子上的换向器采用薄片端面式或薄筒内柱面式结构,电机外壳采用轻质合金材料,永磁内定子上有一半磁极由永磁磁体构成,另一半磁极由导磁体构成。这种电机的特点是驱动轮电机直接装在电动车的固定轴上,电机转子的外壳直接驱动车轮旋转,而不用中间减速机构,且电机能量转换效率高,一次性充电行驶里程长,电刷免维护里程长。
文档编号H02K13/00GK2284464SQ9624427
公开日1998年6月17日 申请日期1996年11月22日 优先权日1996年11月22日
发明者刘长安 申请人:包头市永磁电机研究所