[实用新型]一种轻型电动自行车有齿轮毂电机

说明书

本发明公开了一种轻型电动自行车有齿轮毂电机，包括主轴、轮毂、端盖、电机和行星齿轮减速机构，电机为单转子单定子定轴结构的轴向磁场电机，包括一转子组件和一定子组件，转子组件中的转子盘通过包含有角接触轴承的具有轴向并列的滚动体的轴承单元与主轴滚动连接，定子组件中包括多个硅钢材料的定子铁芯、一个硅钢材料的定子轭盘和定子架，定子铁芯与定子轭盘或与定子轭盘和定子架以榫卯结构连接，定子轭盘与定子架套接，定子架与主轴固定连接。本发明电机成本低、效率高、高效率区间宽，能大幅提高电动自行车的续行里程。

技术领域

本发明涉及电动自行车的轮毂电机技术领域，特别是涉及一种轴向磁场有齿轮毂电机。

背景技术

现有的电动自行车电机主要有两类，一类是安装在自行车中轴部位的中置电机，另一类是与轮毂一体的轮毂电机，其中轮毂电机又分为低速轮毂电机和具有行星齿轮减速机构的有齿轮毂电机两种。由于低速轮毂电机的电动自行车存在磁滞阻力，自行车的骑行功能被严重弱化，有齿轮毂电机是在轮毂和端盖的内部空间装有驱动电机、行星齿轮减速机构及单向离合器，更适合具能良好骑行功能和滑行能力的轻型电动自行车，例如通轴结构外转子电机的中国专利CN03127256.8、CN201510104597.9，又如半轴结构内转子电机的美国专利US20050176542A1。上述两种轮毂电机，其驱动电机均为径向磁场的直流永磁电机，高效区间偏向高功率段，车辆在正常行驶时驱动电机通常运行在低效率区间，行驶里程较短。

电动自行车的驱动电机，要求频繁的启动/停车、加速/减速，低速或爬坡时要求高转矩，正常平地行驶时要求低转矩，变速范围大，并且能在各种不同路况行驶时保持稳定的性能，相较于一般工业电机通常可以优化在额定的工作点的特性，电动自行车驱动电机的要求更高，普通的轮毂电机无法满足人们提高电动自行车续行里程的普遍要求，而轴向磁场直流电机本身就能满足这一要求。如ZL 201620995774.7公开的“一种盘式无铁心直流电机”，但该无铁芯结构的轴向磁场电机为双转子结构，需消耗较多的稀土永磁体，其经济性明显不足。

有铁心的轴向磁场电机，由于其磁漏小、电磁密度高，高效率区间宽，其电气性能体现在轮毂电机上有明显的优势，由于存在轴向磁拉力，一般技术人员会规避同时还存在倾覆力矩的单定子单转子结构型式的轴向磁场电机，所以现有技术的轴向磁场电机均为双气隙结构，还没有出现定轴结构的、能安装在轮毂空间内的、满足轮毂电机通轴要求的有铁芯的轴向磁场电机技术，将单转子单定子结构的有铁芯的轴向磁场电机应用于电动自行车领域，是大幅提高电动自行车续行里程，实现该领域技术跨越式进步的最佳的技术路径。

发明内容

本发明的目的是提供一种轻型电动自行车有齿轮毂电机，用以将效率高、高效率区间宽的轴向磁场电机在现有的生产技术条件下低成本地应用于电动自行车领域，满足人们对行驶里程增加的要求。

其技术思路是：驱动电机采用单转子单定子结构有铁芯的轴向磁场电机，并且为定轴结构型式，减小轮毂内部的空间占有；采用行星齿轮减速机构减速，使轴向磁场电机具有高速低扭矩的特性，由此大幅减少永磁体用量，从而大幅减小磁拉力和大幅降低电机成本；采用独立模块的定子铁芯，克服缺乏高效率冲卷设备和绕线设备的现有生产条件，利用现有成熟的高速连续模冲片工艺和激光焊接工艺制造定子铁芯，铁芯材料可以芯、槽套用，同时实现线圈绕线的自动化，轮毂电机的近期成本控制在现有有齿轮毂电机的水平。

为此，本发明提供了如下方案：