一種盤式無鐵芯直流電機制造技術

本發明專利技術公開了一種盤式無鐵芯直流電機，包括中軸，所述中軸上依次套有第一軸承、定子盤和第二軸承，第一軸承和第二軸承上分別套有第一轉子盤和第二轉子盤，第一轉子盤和第二轉子盤的內側分別設有第一凹槽，第一凹槽內安裝有永磁體，第一轉子盤外側與太陽輪齒圈固定連接，通過太陽輪齒圈輸出扭矩，所述定子盤上設有若干個環形分布的用于安裝線圈的梨形孔，線圈通過限位裝置固定在梨形孔內，線圈與用于電力和信號傳輸的電纜線束連接。本發明專利技術的盤式無鐵芯直流電機，電氣性能優越，還由于采用了無鐵芯結構，空載電流很小且無磁滯阻力，將其安裝在輪轂內，可不用安裝超越離合器，有利于提高行星齒輪組的安裝精度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及盤式無鐵芯直流電機，屬于電動自行車的驅動電機領域。
技術介紹
現有電動自行車，多采用低速輪轂電機，其優點在于：電機功率大，電機一般無需維護，傳動效率高，但由于這種電機存在磁滯阻力，弱化了甚至失去了電動自行車的騎行功能，電動助力型自行車逐漸走上了摩托化舒式化的發展路線，其驅動電機功率及行駛速度遠超現有國家標準。摩托化了的電動自行車，交通事故頻發，已成為一種亟須解決的社會問題。為克服驅動電機存在磁滯阻力，以八方電機為代表的電機廠商，推出了通軸式的高速有齒輪轂電機。這種電機的額定功率符合現行國家標準，且在其行星齒輪架上組合了單向超越離合器，有效地解決了電機的磁滯阻力對騎行的影響。這種有齒輪轂電機的驅動電機實質上就是低速輪轂電機的縮小版，采用的是一級減速的定軸行星輪系，減速比通常為1:4.3，電機對輪徑的適應性較差，而且其驅動電機的轉速一般不超過1500轉/分鐘，嚴格意義上講還算不上是高速電機。以上兩種主流電機，均為釹鐵硼永磁直流電機，具有結構簡單、運行可靠、體積小、重量輕、額定效率高、調速性能好等優點，但由于電動自行車的低轉速特性，在實際騎行過程中電機往往運行在低效率區間，電動自行車的續行里程不高，難以滿足大眾對提高續行里程的消費需求。中國專利號201010247971.8公開了一種超薄大功率直流永磁電機，提出了一種優選使用扁平漆包線繞制的外圈形狀為扇形的線圈，加以疊加組合成線圈繞組，單層繞組繞制好后，在其表面涂上固定的膠水進行固定，繞組安裝在定子架的槽內并由內壓圈和外壓圈固定。實際的狀況是，要保證線圈的外圈形狀為扇形，線圈的三角形內孔的面積需足夠大，減少繞組的匝數，而如此繞制的線圈，定子盤空間利用率低，磁場集聚性差，為減少磁通損失，永磁體必須有足夠的徑向長度，因此內壓圈、外壓圈與扇形繞組的重疊區域很小，僅在表面涂上固定膠水的線圈繞組在振動、發熱等狀況下很容易像鐘表發條一樣散架損壞。而采用圓形導線繞制的線圈，則需選擇線徑較小的屈服強度低的圓導線才能保持外圈形狀為扇形，也不可能生產出大功率的直流永磁電機。大電流的大功率電機必然會產生更多的熱量，需要有可靠的散熱方案，該專利技術采用了高強度、高硬度、耐熱、耐沖抗擊、抗老化的工程塑料精密注塑成型的定子架，其熱導系數一般只有0.04W/mK，而且扁平線繞制的線圈繞組要求定子盤兩側的氣隙磁密嚴格相等，靠扁薄定子架中心的兩個軸承固定的轉子盤是很難滿足如此高的要求的，轉子盤稍有偏置扁平漆包線線圈就會發熱，而且轉速越高產熱越多，大量的熱量密閉在轉子盤內，也無法通過工程塑料制成的定子架消散，其技術方案本身就具有重大缺陷。中國專利號201010289645.3公開了一種節能輪轂電機，同樣采用了盤式無鐵芯直流電機，并以電動車輪轂作為轉子盤，直接由輪轂電機驅動電動車，該專利技術還在輪轂內組合了結構形式相同的盤式無鐵芯發電機，用于收集車輛制動所產生的電能回充給蓄電池，從而起到節能的效果。實質上，盤式無鐵芯直流電機的電感量較小，屬小功率電機的范疇，其最突出的優點是高轉速低扭矩且無磁滯阻力，低轉速時的效率非常低，而市場上對電機功率要求較小的72V電壓的低速觀光電動車，其電機額定功率也要求有5000W，電動車輪轂上輪轂螺栓孔的節圓到輪輞螺栓孔的節圓間的空間是有限的，在這有限的空間內設置大功率的盤式無鐵芯直流電機及盤式無鐵芯發電機是無法做到的，況且按該專利技術的描述，該節能輪轂電機的電動車只能安裝不能充氣的實心輪胎。申請號201310033295.8公開了一種盤式無鐵芯永磁直流電機，是一個軸轉動的電機，其采用的技術方案是：線圈繞組是由多段圓弧組成的軸對稱錐形環環形繞組，錐形環的尖端靠近定子軸心，軸對稱錐形環的中心軸線三等分后形成兩個不同的內徑尺寸，其中錐形環尖端的內徑是另一內徑的三分之二，這種環形繞組，定子盤的空間利用率很低，磁場集聚性更差，方案中提及的“定子電樞繞組采用無鐵心結構，直接有繞組注塑而成”，也無實現的可能，注塑過程中是無法理清無序的繞組出線的，產品合格率會非常低。該專利技術“環形繞組中間隔設置霍爾磁敏傳感器”，更是有違常識的方案，三個霍爾傳感器的九只管腳，需要在很小的氣隙空間內通過導線串接，其工藝難度非常大，而且設置在環形繞組中間的霍爾傳感器，其金屬管腳在交變磁場作用下會迅速發熱，燒毀霍爾傳感器。專利號201310310431.3公開了一種盤式無鐵芯永磁無刷直流電機，采用了與申請號201310033295.8公開的一種盤式無鐵芯永磁直流電機相似的環狀線圈繞組，其遠離軸端的圓弧半徑是靠近軸端的圓弧半徑的1.5-2倍，兩腰線部分的圓弧半徑是遠離軸端的圓弧半徑的3-5倍，定子盤的空間利用率很低，磁場集聚性更差，而且線圈繞組缺少限位裝置，難以限制線圈在軸向的位移；該專利技術電機采用了一種外轉子殼體轉動的盤式無鐵芯直流電機，專利技術目的不明確，設置四個O形密封圈的針對性不強，電機缺少動力輸出裝置和固定裝置，電機軸上采用兩種規格迥異的軸承也似有不妥，電機采用無位置hall位置傳感器，啟動時電機會出現抖動遲滯現象。
技術實現思路
專利技術目的：為了克服現有技術中存在的不足，本專利技術提供一種盤式無鐵芯直流電機，電機結構簡單、運行可靠、體積小、重量輕、效率高、調速性能好、電氣性能優越，是電動自行車有齒輪轂電機的驅動電機，通過輪轂內的行星輪系減速后驅動自行車，能與市場上的電動自行車控制器進行匹配。技術方案：為解決上述技術問題，本專利技術的一種盤式無鐵芯直流電機，包括中軸，所述中軸上依次套有第一軸承、定子盤和第二軸承，第一軸承和第二軸承上分別套有第一轉子盤和第二轉子盤，第一轉子盤和第二轉子盤的內側分別設有第一凹槽，第一凹槽內安裝有永磁體，第一轉子盤外側與太陽輪齒圈固定連接，通過太陽輪齒圈輸出扭矩，所述定子盤上設有若干個環形分布的用于安裝線圈的梨形孔，線圈通過限位裝置固定在梨形孔內，線圈與電纜線束連接。作為優選，所述限位裝置包含內圈擋邊、外圈擋邊、環形電路板和壓圈，所述定子盤的一面延伸有內圈擋邊和外圈擋邊，定子盤另一側安裝有環形電路板和壓圈，環形電路板固定在定子盤內側，壓圈位于定子盤外側，通過內圈擋邊、外圈擋邊、環形電路板和壓圈限制線圈的軸向位移。作為優選，所述定子盤遠離內圈擋邊的一面順序設有三個第二凹槽，第二凹槽排列在相鄰兩梨形孔之間位于定子盤的圓心一側，第二凹槽內安裝霍爾傳感器，霍爾傳感器的管腳與固定在定子盤上的環形電路板焊接，環形電路板與電纜線束連接。作為優選，所述線圈為圓銅漆包線繞制的空心線圈，其內孔形狀為三角形，繞制后的外圈形狀為梨形并與梨形孔相匹配；所述線圈的三角形內孔位于定子盤內側的內角小于60°，三角形內孔的徑向長度小于線圈的徑向直徑即長直徑的三分之一。梨形的線圈為左右對稱結構，每個線圈的對稱軸指向永磁體的圓心，線圈對稱軸的長度即為長直徑，三角形的內孔為等腰三角形，內孔底邊的高即為三角形的徑向長度。作為優選，所述第一轉子盤和第二轉子盤由鐵質材料制成，其外形為平底碗狀，第一轉子盤的軸承室在其內側，由固定在其外側的太陽輪齒圈作為軸承擋；第二轉子盤的軸承室位置偏向其外側并設有軸承擋。作為優選，所述第一轉子盤和第二轉子盤由鐵質圓環與鋁合金或與工程塑料復合制成，其外形為平底碗狀，第一轉子盤的軸承室在其內本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種盤式無鐵芯直流電機，其特征在于：包括中軸，所述中軸上依次套有第一軸承、定子盤和第二軸承，第一軸承和第二軸承上分別套有第一轉子盤和第二轉子盤，第一轉子盤和第二轉子盤的內側分別設有第一凹槽，第一凹槽內安裝有永磁體，第一轉子盤外側與太陽輪齒圈固定連接，通過太陽輪齒圈輸出扭矩，所述定子盤上設有若干個環形分布的用于安裝線圈的梨形孔，線圈通過限位裝置固定在梨形孔內，線圈與電纜線束連接。

【技術特征摘要】
1.一種盤式無鐵芯直流電機，其特征在于：包括中軸，所述中軸上依次套有第一軸承、定子盤和第二軸承，第一軸承和第二軸承上分別套有第一轉子盤和第二轉子盤，第一轉子盤和第二轉子盤的內側分別設有第一凹槽，第一凹槽內安裝有永磁體，第一轉子盤外側與太陽輪齒圈固定連接，通過太陽輪齒圈輸出扭矩，所述定子盤上設有若干個環形分布的用于安裝線圈的梨形孔，線圈通過限位裝置固定在梨形孔內，線圈與電纜線束連接。2.根據權利要求1所述的盤式無鐵芯直流電機，其特征在于：所述限位裝置包含內圈擋邊、外圈擋邊、環形電路板和壓圈，所述定子盤的一面延伸有內圈擋邊和外圈擋邊，定子盤另一側安裝有環形電路板和壓圈，環形電路板固定在定子盤內側，壓圈位于定子盤外側，通過內圈擋邊、外圈擋邊、環形電路板和壓圈限制線圈的軸向位移。3.根據權利要求2所述的盤式無鐵芯直流電機，其特征在于：所述定子盤遠離內圈擋邊的一面順序設有三個第二凹槽，第二凹槽排列在相鄰兩梨形孔之間位于定子盤的圓心一側，第二凹槽內安裝霍爾傳感器，霍爾傳感器的管腳與固定在定子盤上的環形電路板焊接，環形電路板與電纜線束連接。4.根據權利要求1所述的盤式無鐵芯直流電機，其特征在于：所述線...

【專利技術屬性】
技術研發人員：眭華興，高波，眭重興，高峰，
申請(專利權)人：眭華興，
類型：發明
國別省市：江蘇;32