帶車輪和輪轂的寬域高效率區直流永磁直驅輕型車輪電機的製作方法
2023-09-10 21:52:05 1
專利名稱：帶車輪和輪轂的寬域高效率區直流永磁直驅輕型車輪電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及輕型電動車，特別涉及帶車輪和輪轂的寬域高效率區直流永磁直驅式輕型電動機。
為實現上述目的，帶車輪和輪轂的寬域高效率區直流永磁直驅式輕型電動機包括定子、旋轉電樞、整流子及電刷，所述的旋轉電樞繞組的線圈採用短距。
本發明中的直流永磁電動機轉速很慢，銅耗又非常小，因此獲得前所未有的好性能，不但額定點效率高，而且過載一倍時效率仍可達到80％；還有，使用壽命可延長至6000小時，從而可大大堤高輕型電動車行駛裡程和爬坡，越野等能力。
圖4是寬域高效率區直流永磁電動機性能特性數據曲線。電壓U＝38V；最高效率85.2％時，電動機功率P＝110.9W；而在效率80％時功率已增大為165W。
圖1是按本發明構思設計的一種寬域高效率區直流永磁電動機直驅式輕型電動車輪。整體車輪7兼作為電動機殼。圖2是按本發明構思設計的一種寬域高效率區直流永磁低速電動機帶著輪轂。圖中數字1，2，3，4，5，6，8，除了7以外，所表示的意義和圖1中所表示的一樣。圖2中的部件7則表明是電動機機殼。以上兩圖中，部件1表示車軸是固定不轉的。它帶著電機定子軛。部件2表示左右兩側端蓋。部件3表示軸承。它的內圈套軸；外圈直接支撐左右兩側端蓋，進而支撐整個電動機連帶車輪或輪轂。部件4表示旋轉的環形端面整流器。部件5表示矽鋼片鐵芯。環形矽鋼片上衝制槽和齒。槽中嵌入線圈並和整流器上的換向片焊接成單波繞組電樞。最後將部件5裝入機殼部件7內。部件6表示16塊釹鐵硼磁鋼。它們用膠粘在由軸所帶的環形定子磁軛上。部件8表示螺栓。用它將端蓋緊固在機殼上。部件9表示電刷組件；它由電刷和黃銅板製成的刷握構成。
本電動機結構和普通的正好相反。環形電樞5裝在整體車輪中部是跟著旋轉的。而16極釹鐵硼磁鋼裝在不動的軸上。旋轉的環形端面整流器垂直於軸，而電刷則平行於軸。左右兩側端蓋用螺栓固定在機殼上。車輪與軸之間用軸承支撐。車軸一端是空心的，留給按裝電源引線之用。兩個電刷9之間的安裝機械角為22.5度。電刷由刷握來正確定位。
圖3是按本發明構思設計的一種繞組線圈短距和合成節距Y為奇數並使Y＝7的單波繞組線圈和整流子換向片之間的焊接圖。圖3A，槽數為55的單波繞組；圖3B，槽數為57的單波繞組。還有一種是。改單線為雙線並繞線圈短距和增加一倍的整流子換向片，以及將雙線並繞線圈連接成獨立的並列雙波繞組，見圖3C表示出部分並列雙波繞組焊接圖。
普通電動機中單波繞組線圈的合成節距Y多為偶數，因此每個線圈的跨距為半個合成節距即為Y/2。實際電機工程中單波繞組線圈的合成節距Y是以槽數計量的，因此每個線圈的跨距亦不存在半個槽數這樣的分數。本電機單波繞組線圈的短距，的確在其機電能量轉換中會要打點折，但減小不多。相比之下，由於短距，線圈端部縮短的比例較大，致使減小銅耗電阻的效果明顯。於是效率亦提高了。高效率區亦擴大了。在槽數不變時，單波繞組線圈短距的結果，就意味著可增加磁極數。實際電機工程設計中選擇多極數就等於提高導線利用率，亦就是因為每個線圈在有效導線長不變時，無效端部線圈的縮短，自然會使銅耗電阻減小和效率提高，高效率區擴大。因為電機的銅耗和電流的平方成正比，正常使命的一般電機按常規電機設計就可以了。性能最好，效率最高就設計在額定參數附近很窄的一個小區裡。可輕型電動車電機的運行情況很特別。實際騎行中常常變速，但日常騎行時又要調速，可車主們總希望在電池充一次電後電動車能騎行裡程愈遠愈好。由此看來，對電機需要從新設計，使電機具有寬域高效率區的性能。本電機在額定參數狀態經特殊設計，其鐵耗大於銅耗，而在過載一倍的狀態，反過來，其鐵耗小於銅耗。這樣一來，效率區就大大拓寬了。加大鐵耗的方法是增高鐵芯中的磁通密度以及其交變頻率。於是在本電動機特殊設計中變窄鐵芯中齒的寬度和鐵軛的寬度；反過來又可擴大糟面積而使用粗導線去減少銅耗，一舉兩得。正是如此，本電動機設計極對數為八對或更多。
權利要求
1.一種帶車輪和輪轂的寬域高效率區直流永磁直驅輕型車輪電機，包括定子、旋轉電樞、整流子及電刷，其特徵在於所述的旋轉電樞繞組的線圈採用短距。
2.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於所述的旋轉電樞的單波繞組的節距為奇數。
3.按權利要求2所述的電動機，其特徵在於所述的節距為7。
4.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於所述旋轉電樞的換向片數為糟數的二倍。
5.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於所述旋轉電樞的線圈短距和雙線並繞線圈連接成獨立的雙波繞組分別焊接在整流子的奇數組和偶數組換向片上，構成並列雙電機繞組電樞。
6.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於定子磁鋼兩側形成磁屏蔽。
7.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於所述電動機的鐵耗在額定數據狀態大於銅耗，而在過載一倍狀態才小於銅耗。
8.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於所述的電動機的鐵芯齒和軛中磁密較高和極對數較多以加大鐵耗。
9.按權利要求8所述的電動機，其特徵在於所述的電動機極對數為八對。
10.按權利要求1所述的電動機，其特徵在於所述的電動機的外殼作為車輪或輪榖。
全文摘要
一種帶車輪和輪轂的寬域高效率區直流永磁直驅輕型車輪電機，包括定子、旋轉電樞、整流子及電刷，所述的旋轉電樞繞組的線圈採用短距。本發明中的直流永磁電動機轉速很慢，銅耗又非常小，因此獲得前所未有的好性能，不但額定點效率高，而且過載一倍時效率仍可達到80％；還有，使用壽命可延長至6000小時，從而可大大提高輕型電動車行駛裡程和爬坡，越野等能力。
文檔編號H02K23/32GK1467902SQ0214106
公開日2004年1月14日 申請日期2002年7月12日 優先權日2002年7月12日
發明者韋文德 申請人:韋文德