專利名稱：無刷通軸減速輪轂電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無刷通軸減速輪轂電機(jī)。(以下簡稱為本電機(jī))本電機(jī)所采用的技術(shù)屬于機(jī)械、電機(jī)設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域。本電機(jī)特別適用于各種型式的電動車輛的驅(qū)動應(yīng)用，如電動自行車、電動汽車和電動輪椅車等。本發(fā)明可以顯著減小驅(qū)動用輪轂電機(jī)的體積和重量，節(jié)省材料，降低成本，提高效率。明顯提高電動車輛大電流工況(起步以及爬坡)時驅(qū)動電機(jī)的力矩和效率，節(jié)省蓄電池電源消耗。其應(yīng)用分類屬于電動車輛的驅(qū)動技術(shù)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明其主要原理與功能，以及相關(guān)技術(shù)為用于電動車輛驅(qū)動的輪轂電機(jī)與同轉(zhuǎn)速的普通電機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動方式簡單、傳動效率高等特點，而且不需要占用車輛的其他有效空間來布置安裝驅(qū)動電機(jī)。當(dāng)今電動汽車、電動自行車和電動輪椅車的驅(qū)動普遍采用了輪轂電機(jī)，屬于新一代無污染、微噪音的綠色驅(qū)動方式和交通工具。隨著對污染控制的重視和購買力的增強，社會需求量正在穩(wěn)步增長。
目前采用現(xiàn)有技術(shù)的中小功率輪轂電機(jī)，可分為直流無刷電機(jī)和直流有刷電機(jī)兩大類。以上每一類又可以分為低速轉(zhuǎn)子直接傳動和高速轉(zhuǎn)子經(jīng)過齒輪減速傳動的兩種。無刷電機(jī)具有壽命長、免維護(hù)的優(yōu)點，但也有對電子元器件要求高、控制器電路復(fù)雜、系統(tǒng)總體成本高的缺點。有刷電機(jī)的特點正好與此相反，系統(tǒng)總體成本較低，控制器簡單故障率也較低，但是電機(jī)需要定期更換碳刷和加以維護(hù)。多年來，無刷和有刷輪轂電機(jī)一直在平行發(fā)展中，各占有相當(dāng)數(shù)量的市場份額。
采用齒輪減速的高速轉(zhuǎn)子的輪轂電機(jī)與普通低速轉(zhuǎn)子輪轂電機(jī)相比，雖然電機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，零件數(shù)量增加，但是電機(jī)的總體積大大減小，重量可以減輕一半左右。以普通電動自行車輪轂電機(jī)為例，低速電機(jī)(無刷或有刷)重量約為6至7kg，而高速轉(zhuǎn)子減速式輪轂電機(jī)重量約在3至3.6kg。由于重量大大減輕，主要材料如硅鋼片和銅線的消耗量大幅度降低。在大批量生產(chǎn)的條件下，成本可與低速電機(jī)相當(dāng)或更低，并有進(jìn)一步節(jié)省的潛力。隨著市場對輕小型輪轂電機(jī)需求的穩(wěn)步增加，減速電機(jī)將占有愈來愈大的市場分額。
目前市場上所出現(xiàn)，并且逐步得到廣泛認(rèn)同的無刷減速輪轂電機(jī)，正是應(yīng)順了這種行業(yè)共識和市場需求。但是這種電機(jī)由于其總體布局方面的特點，只能采用半軸結(jié)構(gòu)，使得軸系的復(fù)雜性和零件數(shù)量顯著增加，而軸系零件的加工精度要求提高。又由于此種電機(jī)的行星齒輪減速器采用了內(nèi)齒圈輸出動力的XAB結(jié)構(gòu)方式，使得減速器的效率相對偏低，電機(jī)的最高效率點只能達(dá)到80％左右，額定功率時的效率大約在78％左右。
本發(fā)明的無刷通軸減速輪轂電機(jī)，采用了整根通軸的總體結(jié)構(gòu)方式。電機(jī)高速轉(zhuǎn)子的動力，經(jīng)過NGW型行星齒輪減速器減速，并且以BAX方式輸出動力。因此克服了現(xiàn)有小外形無刷半軸減速電機(jī)的兩大缺點1.由于采用整根通軸結(jié)構(gòu)，使軸系剛度良好，結(jié)構(gòu)簡單，零件減少，加工容易成本低。不需要因為采用半軸結(jié)構(gòu)而提高零件加工精度。
2.由于采用了NGW型行星齒輪減速器的BAX輸出方式，也就是由行星架輸出動力的方式，使減速傳動效率提高了約2％。電機(jī)的效率明顯提高。
由于本發(fā)明無刷通軸減速輪轂電機(jī)的以上兩大特征，在保持現(xiàn)有減速輪轂電機(jī)體積小、重量輕的優(yōu)點的前提下，達(dá)到了簡化結(jié)構(gòu)、降低成本和提高效率的良好效果，是電動車行業(yè)未來輕小型輪轂電機(jī)的良好選擇。

發(fā)明內(nèi)容
與


本發(fā)明“無刷通軸減速輪轂電機(jī)”的構(gòu)成為在心軸1上壓裝有硅鋼片疊片鐵心2，鐵心槽繞有定子繞組3，并安裝有霍爾位置傳感器4。內(nèi)轉(zhuǎn)子5依靠軸承6的支承圍繞心軸1高速旋轉(zhuǎn)。在內(nèi)轉(zhuǎn)子的內(nèi)柱面貼有稀土磁鋼7，鐵心2和繞組3組成的定子與內(nèi)轉(zhuǎn)子5就構(gòu)成了一臺磁場旋轉(zhuǎn)式的常規(guī)高速無刷電機(jī)。
在內(nèi)轉(zhuǎn)子5的端蓋8上安裝有行星齒輪減速器的太陽齒輪9，太陽齒輪9是空心的，以便讓心軸1穿過。太陽齒輪9與行星齒輪10相嚙合，行星齒輪10由軸承11支承，且又與內(nèi)齒圈12相嚙合。內(nèi)齒圈12固定在單向逆止器13的外圈，而單向逆止器13的內(nèi)圈固定安裝在心軸1上。
行星齒輪10的心軸14固定安裝在與本電機(jī)的外轉(zhuǎn)子15鑄為一體的行星架16上。當(dāng)高速內(nèi)轉(zhuǎn)子5通過太陽齒輪9帶動行星齒輪10旋轉(zhuǎn)時，外齒圈12依靠單向逆止器13保持與心軸1固定不轉(zhuǎn)的狀態(tài)，因此行星減速器的動力將經(jīng)過行星架16輸出，并帶動外轉(zhuǎn)子15旋轉(zhuǎn)。外轉(zhuǎn)子15依靠端蓋17和軸承18的支承，也圍繞心軸1旋轉(zhuǎn)。外轉(zhuǎn)子15通過突緣和孔19與輻條以及輪圈和輪胎組合為電動車的驅(qū)動輪。本電機(jī)通過心軸1端部的螺帽20固定在車架上。心軸1具有防止轉(zhuǎn)動的扁方，以傳遞本電機(jī)的扭矩和防止心軸1相對于車架轉(zhuǎn)動。電機(jī)繞組和霍爾傳感器的引線通過心軸1的中心孔引出。
當(dāng)電動車處于滑行狀態(tài)和推行狀態(tài)時，本電機(jī)可以不通電、不轉(zhuǎn)動。此時單向逆止器的內(nèi)、外圈處于相對自由轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，車輛的驅(qū)動輪不能反過來帶動電機(jī)轉(zhuǎn)動，使本電機(jī)不會對電動車的滑行和推行造成附加的阻力。
由于本電機(jī)采用了整根的通軸方式結(jié)構(gòu)設(shè)計，取得了電機(jī)軸系結(jié)構(gòu)簡單、剛度好、加工容易和零件數(shù)量少的效果。由于內(nèi)轉(zhuǎn)子為高速方式，在相同功率的條件下，電機(jī)的體積和重量與低速輪轂電機(jī)相比可以大大減小，主要材料消耗量大幅度下降，電機(jī)本身的效率明顯提高。即使加上行星齒輪減速器和單向逆止器以后，整臺電機(jī)的總重量也只相當(dāng)于低速電機(jī)的一半左右。在行星齒輪減速器和單向逆止器大批量高效率生產(chǎn)的條件下，本電機(jī)的生產(chǎn)成本可以顯著低于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的低速輪轂電機(jī)。
本電機(jī)的內(nèi)裝NGW型行星齒輪減速器設(shè)計采用了BAX傳動方式，也就是將內(nèi)齒圈固定，太陽齒輪為主動輪，行星架為被動并且對外輸出動力。與現(xiàn)有的無刷半軸減速輪轂電機(jī)采用的XAB傳動方式(將行星架固定，太陽齒輪為主動輪，內(nèi)齒圈為被動且對外輸出動力)相比具有三大優(yōu)點其一，行星齒輪減速器的傳動損耗大大減小，可以減小50％以上。傳動效率明顯提高，按照設(shè)計手冊計算實際傳動效率可以從95-96％提高到98-98.5％。這是因為在BAX方式下與XAB方式相比，行星齒輪減速器嚙合齒輪副之間的相對速度和嚙合齒面之間的滑動量大大減小。其二，由于上述的原因，各個齒輪的磨損和摩擦發(fā)熱大大減小，齒輪的工作壽命成倍的延長。其三，BAX傳動方式與XAB傳動方式相比，在行星齒輪減速器參數(shù)完全相同的條件下，減速比可以增加1，從XAB方式下的K0變?yōu)锽AX方式下的K0+1。因而可以使本電機(jī)的減速比增大，使電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速更趨合理，結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更小，材料更節(jié)省。
由于本電機(jī)以上的設(shè)計特點和布局特征，使本電機(jī)在技術(shù)指標(biāo)和性能優(yōu)于現(xiàn)有的無刷半軸減速電機(jī)的前提下，在經(jīng)濟(jì)性方面包括生產(chǎn)成本、工時消耗和使用中的節(jié)能、行駛里程、可靠性方面都得到顯著的改善。因此本電機(jī)特別適合于電動車要求小型輕量和高效率高性能輪轂電機(jī)的應(yīng)用場合。
附圖為本電機(jī)的縱剖面圖。
權(quán)利要求
1.無刷通軸減速輪轂電機(jī)，其特征為永磁直流無刷輪轂電機(jī)的高速轉(zhuǎn)子通過行星齒輪減速器減速后輸出動力，輪轂電機(jī)的心軸是整根的。心軸穿過行星齒輪減速器太陽齒輪中心的孔，太陽齒輪在心軸的外圍旋轉(zhuǎn)。
2.基于權(quán)利要求1，該電機(jī)的行星齒輪減速器為NGW型式，傳動方式為BAX方式，亦即內(nèi)齒圈固定，太陽齒輪主動，行星架輸出動力的方式。
3.基于權(quán)利要求1，該電機(jī)的電樞固定于心軸，高速轉(zhuǎn)子是磁場，電機(jī)外殼是與行星架結(jié)合的經(jīng)過減速后低速轉(zhuǎn)動的輪轂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無刷通軸減速輪轂電機(jī)，其特征為在心軸上裝有疊片鐵心，鐵心繞有繞組并安裝有霍爾位置傳感器。貼有稀土磁鋼的內(nèi)轉(zhuǎn)子圍繞心軸高速旋轉(zhuǎn)。以上部件構(gòu)成了一臺無刷電動機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子上裝有行星齒輪減速器的太陽輪，太陽輪是空心的，以便讓心軸穿過。行星齒輪減速器的內(nèi)齒圈通過單向逆止器裝于心軸，由與電機(jī)外殼為一體的行星架輸出動力，構(gòu)成了NGW型行星齒輪減速器的BAX傳動方式。心軸的結(jié)構(gòu)是整根的。本發(fā)明無刷通軸減速輪轂電機(jī)與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，采用通軸結(jié)構(gòu)和BAX傳動方式，顯著提高了減速器和整機(jī)效率，而且結(jié)構(gòu)簡單、零件少、體積小、重量、輕、材料節(jié)省成本低，工藝性改善。本發(fā)明特別適用于各種電動自行車、電動摩托車和電動輪椅車的驅(qū)動。
文檔編號H02K7/116GK1581646SQ20041001460
公開日2005年2月16日 申請日期2004年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者錢夢非 申請人:錢夢非