專利名稱：無刷通軸減速輪轂電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無刷通軸減速輪轂電機。(以下簡稱為本電機)本電機所采用的技術屬于機械、電機設計制造技術領域。本電機特別適用于各種型式的電動車輛的驅動應用，如電動自行車、電動汽車和電動輪椅車等。本發明可以顯著減小驅動用輪轂電機的體積和重量，節省材料，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)時驅動電機的力矩和效率，節省蓄電池電源消耗。其應用分類屬于電動車輛的驅動技術。
背景技術：
本發明其主要原理與功能，以及相關技術為用于電動車輛驅動的輪轂電機與同轉速的普通電機相比，具有結構緊湊、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動電機。當今電動汽車、電動自行車和電動輪椅車的驅動普遍采用了輪轂電機，屬于新一代無污染、微噪音的綠色驅動方式和交通工具。隨著對污染控制的重視和購買力的增強，社會需求量正在穩步增長。
目前采用現有技術的中小功率輪轂電機，可分為直流無刷電機和直流有刷電機兩大類。以上每一類又可以分為低速轉子直接傳動和高速轉子經過齒輪減速傳動的兩種。無刷電機具有壽命長、免維護的優點，但也有對電子元器件要求高、控制器電路復雜、系統總體成本高的缺點。有刷電機的特點正好與此相反，系統總體成本較低，控制器簡單故障率也較低，但是電機需要定期更換碳刷和加以維護。多年來，無刷和有刷輪轂電機一直在平行發展中，各占有相當數量的市場份額。
采用齒輪減速的高速轉子的輪轂電機與普通低速轉子輪轂電機相比，雖然電機結構比較復雜，零件數量增加，但是電機的總體積大大減小，重量可以減輕一半左右。以普通電動自行車輪轂電機為例，低速電機(無刷或有刷)重量約為6至7kg，而高速轉子減速式輪轂電機重量約在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。在大批量生產的條件下，成本可與低速電機相當或更低，并有進一步節省的潛力。隨著市場對輕小型輪轂電機需求的穩步增加，減速電機將占有愈來愈大的市場分額。
目前市場上所出現，并且逐步得到廣泛認同的無刷減速輪轂電機，正是應順了這種行業共識和市場需求。但是這種電機由于其總體布局方面的特點，只能采用半軸結構，使得軸系的復雜性和零件數量顯著增加，而軸系零件的加工精度要求提高。又由于此種電機的行星齒輪減速器采用了內齒圈輸出動力的XAB結構方式，使得減速器的效率相對偏低，電機的最高效率點只能達到80％左右，額定功率時的效率大約在78％左右。
本發明的無刷通軸減速輪轂電機，采用了整根通軸的總體結構方式。電機高速轉子的動力，經過NGW型行星齒輪減速器減速，并且以BAX方式輸出動力。因此克服了現有小外形無刷半軸減速電機的兩大缺點1.由于采用整根通軸結構，使軸系剛度良好，結構簡單，零件減少，加工容易成本低。不需要因為采用半軸結構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％。電機的效率明顯提高。
由于本發明無刷通軸減速輪轂電機的以上兩大特征，在保持現有減速輪轂電機體積小、重量輕的優點的前提下，達到了簡化結構、降低成本和提高效率的良好效果，是電動車行業未來輕小型輪轂電機的良好選擇。
發明內容
與
本發明“無刷通軸減速輪轂電機”的構成為在心軸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。內轉子5依靠軸承6的支承圍繞心軸1高速旋轉。在內轉子的內柱面貼有稀土磁鋼7，鐵心2和繞組3組成的定子與內轉子5就構成了一臺磁場旋轉式的常規高速無刷電機。
在內轉子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，且又與內齒圈12相嚙合。內齒圈12固定在單向逆止器13的外圈，而單向逆止器13的內圈固定安裝在心軸1上。
行星齒輪10的心軸14固定安裝在與本電機的外轉子15鑄為一體的行星架16上。當高速內轉子5通過太陽齒輪9帶動行星齒輪10旋轉時，外齒圈12依靠單向逆止器13保持與心軸1固定不轉的狀態，因此行星減速器的動力將經過行星架16輸出，并帶動外轉子15旋轉。外轉子15依靠端蓋17和軸承18的支承，也圍繞心軸1旋轉。外轉子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動輪。本電機通過心軸1端部的螺帽20固定在車架上。心軸1具有防止轉動的扁方，以傳遞本電機的扭矩和防止心軸1相對于車架轉動。電機繞組和霍爾傳感器的引線通過心軸1的中心孔引出。
當電動車處于滑行狀態和推行狀態時，本電機可以不通電、不轉動。此時單向逆止器的內、外圈處于相對自由轉動的狀態，車輛的驅動輪不能反過來帶動電機轉動，使本電機不會對電動車的滑行和推行造成附加的阻力。
由于本電機采用了整根的通軸方式結構設計，取得了電機軸系結構簡單、剛度好、加工容易和零件數量少的效果。由于內轉子為高速方式，在相同功率的條件下，電機的體積和重量與低速輪轂電機相比可以大大減小，主要材料消耗量大幅度下降，電機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，整臺電機的總重量也只相當于低速電機的一半左右。在行星齒輪減速器和單向逆止器大批量高效率生產的條件下，本電機的生產成本可以顯著低于傳統結構的低速輪轂電機。
本電機的內裝NGW型行星齒輪減速器設計采用了BAX傳動方式，也就是將內齒圈固定，太陽齒輪為主動輪，行星架為被動并且對外輸出動力。與現有的無刷半軸減速輪轂電機采用的XAB傳動方式(將行星架固定，太陽齒輪為主動輪，內齒圈為被動且對外輸出動力)相比具有三大優點其一，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完全相同的條件下，減速比可以增加1，從XAB方式下的K0變為BAX方式下的K0+1。因而可以使本電機的減速比增大，使電機內轉子轉速更趨合理，結構更加緊湊，體積更小，材料更節省。
由于本電機以上的設計特點和布局特征，使本電機在技術指標和性能優于現有的無刷半軸減速電機的前提下，在經濟性方面包括生產成本、工時消耗和使用中的節能、行駛里程、可靠性方面都得到顯著的改善。因此本電機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的應用場合。
附圖為本電機的縱剖面圖。
權利要求
1.無刷通軸減速輪轂電機，其特征為永磁直流無刷輪轂電機的高速轉子通過行星齒輪減速器減速后輸出動力，輪轂電機的心軸是整根的。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。
2.基于權利要求1，該電機的行星齒輪減速器為NGW型式，傳動方式為BAX方式，亦即內齒圈固定，太陽齒輪主動，行星架輸出動力的方式。
3.基于權利要求1，該電機的電樞固定于心軸，高速轉子是磁場，電機外殼是與行星架結合的經過減速后低速轉動的輪轂。
全文摘要
本發明涉及一種無刷通軸減速輪轂電機，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。貼有稀土磁鋼的內轉子圍繞心軸高速旋轉。以上部件構成了一臺無刷電動機。內轉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齒圈通過單向逆止器裝于心軸，由與電機外殼為一體的行星架輸出動力，構成了NGW型行星齒輪減速器的BAX傳動方式。心軸的結構是整根的。本發明無刷通軸減速輪轂電機與現有產品相比，采用通軸結構和BAX傳動方式，顯著提高了減速器和整機效率，而且結構簡單、零件少、體積小、重量、輕、材料節省成本低，工藝性改善。本發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 優先權日2004年4月9日
發明者錢夢非 申請人:錢夢非