一种盘式电动机及两轮电动车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种盘式电动机及两轮电动车。

背景技术

现有两轮电动车的轮毂电机采用直驱方式工作，具有结构简单、运行可靠等优点，且轮毂电机集成于车轮中，便于适配不同车架。轮毂电机的其中一种类型为盘式电机，盘式电机因其体积小、重量轻、效率高及结构紧凑等优点，在电动两轮车领域中得到了非常广泛的应用。

盘式电机的转矩密度是指单位体积上电机轴上输出的额定转矩，现有盘式电机一般为单转子结构，电机的转矩密度较低。为了改善转矩密度可以增加转子的数量，但是每个转子需要单独与其相对应的定子，导致盘式电机的占用空间较大，整体重量较大，不利于整车续航里程的需要，用户的骑乘体验感较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盘式电动机及两轮电动车，能够同时兼顾提高转矩密度和整体轻量化的需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种盘式电动机，包括电机轴，还包括：

定子机构，其套设于所述电机轴上；

转子机构，所述转子机构包括径向转子组件和两个分别连接于所述径向转子组件的轴向转子组件，所述径向转子组件环设于所述定子机构的外圆表面，所述径向转子组件的充磁方向沿所述定子机构的径向方向设置，两个所述轴向转子组件分别设置于所述定子机构沿所述定子机构轴向方向的两侧，所述轴向转子组件的充磁方向沿所述定子机构的轴向方向设置。

作为优选，所述径向转子组件包括轮辋、径向转子铁芯及多个径向磁钢，所述径向转子铁芯为环形结构，所述径向转子铁芯的外壁设置于所述轮辋内并与所述轮辋的内壁相贴合，所述径向转子铁芯的内壁套设于所述定子机构的外部，多个所述径向磁钢沿所述定子机构的周向均匀设置并设置于所述径向转子铁芯的内壁和所述定子机构之间。

作为优选，相邻两个径向磁钢的磁极相反。

作为优选，每个所述轴向转子组件均包括轴向转子铁芯、多个轴向磁钢，所述轴向转子铁芯连接于所述径向转子铁芯，在所述轴向转子铁芯的内侧设置有多个轴向磁钢，多个所述轴向磁钢沿所述定子机构的周向方向均匀设置。

作为优选，相邻两个轴向磁钢的磁极相反。

作为优选，所述轴向磁钢的数量和所述径向磁钢的数量相同，一个所述径向磁钢和两个分别对称设置于所述径向磁钢沿所述定子机构的轴向方向两侧的轴向磁钢，形成一个磁极，所述磁极的充磁方向朝向或远离所述定子机构。

作为优选，所述定子机构包括多个定子组件，多个定子组件拼接形成环形结构。

作为优选，每个所述定子组件包括：

定子铁芯，在所述定子铁芯上设置有定子槽；

绕组骨架，其设置于所述定子槽内；

绕组线圈，其绕设于所述绕组骨架上；

定子齿，其设置于所述定子铁芯的侧面上并连接于所述电机轴。

作为优选，所述定子铁芯包括多个叠加设置的定子冲片。

为达此目的，本发明还提供了一种两轮电动车，包括上述的盘式电动机。

本发明的有益效果：

本发明提供的盘式电动机，通过设置径向转子组件和两个轴向转子组件，形成三转子结构，使盘式电动机在相同体积下能够提供更大的转矩，从而提高电动机的转矩密度。通过径向转子组件环设于定子机构的周围，两个轴向转子组件分别设置于定子机构沿定子机构轴向方向的两侧，使得电动机的各个转子组件共用同一个定子机构，与现有技术采用每个转子需要单独与其相对应的定子方式相比，利用一个定子机构就能实现和三个转子组件进行匹配，在保证转矩密度的同时，减轻整个盘式电动机重量，满足轻量化的需求。通过径向转子组件的充磁方向沿定子机构的径向方向设置，轴向转子组件的充磁方向沿定子机构的轴向方向设置，与现有技术一面充磁相比，实现一个径向、两个轴向组成的三个方向的充磁，提高了磁路的利用率。

本发明还提供一种两轮电动车，包括上述的盘式电动机，能够同时兼顾提高转矩密度和整体轻量化的需求，通过减小整车簧下质量、提高整车续驶里程，改善用户的骑乘体验。

附图说明

图1是本发明盘式电动机的结构示意图；

图2是本发明盘式电动机的爆炸示意图；

图3是本发明盘式电动机的剖视图；

图4是本发明盘式电动机显示定子机构的示意图；

图5是本发明盘式电动机中定子冲片的结构示意图。

图中：

1、定子机构；2、转子机构；3、电机轴；

11、定子铁芯；111、定子冲片；1111、定子槽；12、绕组骨架；13、绕组线圈；14、定子齿；

21、径向转子组件；22、轴向转子组件；23、转子侧盖；

211、轮辋；212、径向转子铁芯；213、径向磁钢；

221、轴向转子铁芯；222、轴向磁钢。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种盘式电动机，如图1-图2所示，该盘式电动机包括电机轴3、定子机构1及转子机构2，定子机构1套设于电机轴3上，在定子机构1的外部设置有转子机构2，定子机构1和转子机构2相互配合，在磁场对电流受力的作用下，形成磁电动力旋转扭矩，使电机轴3进行旋转，从而实现电能转换成机械能的过程。

现有电动机的定子和转子是一一对应设置，导致电动机的转矩密度比较低，为了解决这个问题，如图2所示，转子机构2包括径向转子组件21和两个轴向转子组件22，两个轴向转子组件22分别连接于径向转子组件21，形成整体结构。径向转子组件21环设于定子机构1的外圆表面，径向转子组件21的充磁方向沿定子机构1的径向方向设置，两个轴向转子组件22分别设置于定子机构1沿定子机构1轴向方向的两侧，轴向转子组件22的充磁方向沿定子机构1的轴向方向设置。

本实施例提供的盘式电动机，通过设置径向转子组件21和两个轴向转子组件22，形成三转子结构，使盘式电动机在相同体积下能够提供更大的转矩，从而提高电动机的转矩密度。通过径向转子组件21环设于定子机构1的周围，两个轴向转子组件22分别设置于定子机构1沿定子机构1轴向方向的两侧，使得电动机的各个转子组件共用同一个定子机构1，与现有技术采用每个转子需要单独与其相对应的定子方式相比，利用一个定子机构1就能实现和三个转子组件进行匹配，在保证转矩密度的同时，减轻整个盘式电动机重量，满足轻量化的需求。通过径向转子组件21的充磁方向沿定子机构1的径向方向设置，轴向转子组件22的充磁方向沿定子机构1的轴向方向设置，与现有技术一面充磁相比，实现一个径向、两个轴向组成的三个方向的充磁，提高了磁路的利用率。

进一步地，如图2-图3所示，径向转子组件21包括轮辋211、径向转子铁芯212及多个径向磁钢213，轮辋211为环形结构，径向转子铁芯212为环形结构，径向转子铁芯212的外壁设置于轮辋211内并与轮辋211的内壁相贴合，轮辋211和径向转子铁芯212之间优选采用焊接的方式相连接。径向转子铁芯212的内壁套设于定子机构1的外部，多个径向磁钢213沿定子机构1的周向均匀设置并设置于径向转子铁芯212的内壁和定子机构1之间。优选地，多个径向磁钢213粘贴于径向转子铁芯212的内壁上，径向磁钢213沿定子机构1的径向方向进行充磁。采用这种设置，保证定子机构1的外周面的充磁效果，以达到改善转矩密度的目的。

具体地，径向磁钢213的数量为三十个，相邻两个径向磁钢213的磁极相反，即十五个径向磁钢213为N极径向磁钢，十五个径向磁钢213为S极径向磁钢，N极径向磁钢和S极径向磁钢间隔排列，以保证沿定子机构1径向方向充磁的可靠性和稳定性。

进一步地，每个轴向转子组件22均包括轴向转子铁芯221、多个轴向磁钢222，轴向转子铁芯221连接于径向转子铁芯212，轴向转子铁芯221优选通过连接件连接于径向转子铁芯212，以保证整体结构的稳定性。在轴向转子铁芯221的内侧设置有多个轴向磁钢222，多个轴向磁钢222沿定子机构1的周向方向均匀设置，保证定子机构1的侧面的充磁效果，以达到改善转矩密度的目的。由于两个轴向转子组件22分别设置于定子机构1沿定子机构1轴向方向的两侧，使得定子机构1的两个侧面均能够得到良好的充磁效果。

具体地，轴向磁钢222的数量为六十个，六十个轴向磁钢222分成两组分别粘贴于轴向转子铁芯221上，每组三十个轴向磁钢222均匀排列，相邻两个轴向磁钢222的磁极相反，即十五个轴向磁钢222为N极轴向磁钢，十五个轴向磁钢222为S极轴向磁钢，N极轴向磁钢和S极轴向磁钢间隔排列，以保证沿定子机构1轴向方向充磁的可靠性和稳定性。

因此，一组径向转子铁心和径向侧磁钢、两组轴向转子铁心和径向侧磁钢组成转子机构2的三个转子，采用三转子的磁路结构，使盘式电动机在相同体积下提供更大的转矩，以达到提高电机转矩密度的目的。

优选地，轴向磁钢222的数量和径向磁钢213的数量相同，一个径向磁钢213和两个分别对称设置于径向磁钢213沿定子机构1的轴向方向两侧的轴向磁钢222，形成一个磁极，磁极的充磁方向朝向或远离定子机构1。每个磁极的三个磁钢沿定子机构1的中心并对正排列，结构整齐，充磁效果好。可以理解的是，每个磁极中的两个轴向磁钢222的磁极相反，以保证较佳的磁场强度。

进一步地，转子机构2还包括转子侧盖23，转子侧盖23的数量为两个，转子侧盖23通过固定件安装在径向转子铁芯212上，固定件具体为螺栓，采用螺栓连接的方式，结构简单、安装和拆卸方便。两个转子侧盖23分别设置于定子机构1沿定子机构1轴向方向的两侧，两个转子侧盖23和径向转子铁芯212形成容纳腔，容纳腔用于容纳定子机构1和除径向转子铁芯212之外的转子机构2。通过在定子机构1的外侧设置有转子侧盖23，起到了保护的作用，避免外界作用力对其产生损伤。

进一步地，如图4所示，定子机构1包括多个定子组件，多个定子组件拼接形成环形结构。定子组件的数量优选为三个，定子组件为圆心角为120°的扇形结构，采用多个定子组件拼接的方式，便于安装和拆卸，降低安装和维护的生产成本。

优选地，如图4-图5所示，每个定子组件包括定子铁芯11、绕组骨架12、绕组线圈13及定子齿14，在定子铁芯11上设置有定子槽1111，在定子槽1111内设置有绕组骨架12，定子槽1111为绕组骨架12提供了安装空间，在绕组骨架12上绕设有绕组线圈13，绕组骨架12起到了支撑绕组线圈13的作用。定子齿14设置于定子铁芯11的侧面上并连接于电机轴3。在定子齿14上设置有铆接孔，在定子铁芯11上对应铆接孔设置有连接孔，铆钉分别穿设于铆接孔和连接孔，以保证定子齿14的固定效果。

绕组线圈13缠绕在定子铁芯11的轭部，而不是定子铁芯11的齿部，绕组线圈13与径向磁钢213、轴向磁钢222的充磁方向垂直。本实施例采用漆包线绕制在定子铁芯11轭部的方式，提高定子铁芯11轭部磁路的利用率，相比传统的盘式电动机，定子重量更轻。

可以理解的是，定子槽1111和定子齿14的数量均为多个，本实施例每个定子组件的定子齿14的数量具体为十二个，整个定子机构1的二十四个定子齿14分成两组，两组分别设置于定子铁芯11的两侧，本实施例对定子槽1111和定子齿14的数量并不作限定，可以根据实际生产需要进行调整。

进一步地，定子铁芯11包括多个定子冲片111，多个定子冲片111正对并叠加设置，形成定子铁芯11，单体结构的定子冲片111，重量轻，采用冲压形成，生产工艺简单，生产成本低廉。

本实施例还提供一种两轮电动车，包括上述的盘式电动机，能够同时兼顾提高转矩密度和整体轻量化的需求，通过减小整车簧下质量、提高整车续驶里程，改善用户的骑乘体验。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。