CN201877956U - 一种双功能集成化电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种结构紧凑、实用性强的双功能集成化电机，包括定子轴、定子、转子、轮毂前盖、轮毂后盖、钢圈、发电机定子、支架、锂电池及电气控制系统，所述定子和发电机定子间隔设于定子轴上，定子上的绕组通过电气控制系统与锂电池电连接，发电机定子绕组输出端电性连接于锂电池的输出端上，轮毂前盖和轮毂后盖分别通过轴承可转动设于定子轴上所述定子和发电机定子轴向外侧，钢圈设于轮毂前盖和轮毂后盖之间径向外侧，转子设于轮毂前盖内侧所述定子径向外侧，且转子的另一侧轴向延伸至发电机定子径向外侧，支架设于定子轴上，锂电池设于支架上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种双功能集成化电机，其属于电机的一种，主要安装于自行车、矫车或货车车轮的轮轴上起驱动作用。
背景技术
电动自行车已为公知，其一般包括车把、车架、前轮、后轮、脚踏板、蓄电池、动力总成和电气控制系统，车把、前轮、后轮、脚踏板、蓄电池、动力总成和电气控制系统设于车架上，脚踏板通过动力总成和后轮传动连接，蓄电池通过电气控制系统与动力总成电连接，动力总成与后轮传动连接设置，通过设于车把上的控制按钮可以控制动力总成的工作方式，进而控制自行车处于行驶或者停止状态。如2010年10月27日公告的中国专利CN201613996U公开一种自发电电动自行车，其包括两轮自行车车体，在所述自行车本体的中轴处设置发电机，发电机的旋转轴两端与脚踏板的曲柄固定连接，在后轮或者前轮轴心处设置用于驱动车轮旋转的电动机，所述发电机与电动机通过电线连接。市场上公开销售的电动汽车也是把现有的发动机及其传动系统替换为蓄电池和电气控制系统电连接进而控制电动机的转动方式，进而控制汽车的行驶状态。
不管是现有的自行车还是矫车，其电力驱动部分都存在这样的不足之处：其一是对于现有的自行车，其不具备电动助力的功能，消费者要么重新购置一轮电动助力自行车；要么还是采用人力自行车；矫车也是一样，其只是通过蓄电池提供电力，而没有考虑如何有效利用汽车惯性对蓄电池进行充电。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、实用性强的双功能集成化电机。
本实用新型所采用的技术方案是这样的：一种双功能集成化电机，包括定子轴、定子、转子、轮毂前盖、轮毂后盖、钢圈、发电机定子、支架、锂电池及电气控制系统，所述定子和发电机定子间隔设于定子轴上，定子上的绕组通过电气控制系统与锂电池电连接，发电机定子绕组输出端电性连接于锂电池的输出端上，轮毂前盖和轮毂后盖分别通过轴承可转动设于定子轴上所述定子和发电机定子轴向外侧，钢圈设于轮毂前盖和轮毂后盖之间径向外侧，转子设于轮毂前盖内侧所述定子径向外侧，且转子的另一侧轴向延伸至发电机定子径向外侧，支架设于定子轴上，锂电池设于支架上。
优选的上述双功能集成化电机，所述锂电池共有4-10组，其沿圆周方向均布设于支架径向外侧，所述各锂电池输出端串联连接后与电气控制系统电连接。
通过采用前述技术方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过锂电池替代传统的铅酸蓄电池，然后对电机的结构进行优化组合，使得整个集成化电机结构紧凑，可以方便地对现有的自行车进行改装升级换代，这样现有的自行车可以得到重复利用，该种结构同样适用于矫车或者货车，起到节能环保的作用。
下面结合附图对本实用新型举一实施例具体说明。
附图说明
图1是本实用新型实施例的剖视图；
图2是图1中定子轴的主视图；
图3是图1中轮毂前盖的侧视图；
图4是图1中轮毂后盖的侧视图；
图5是图1中钢圈的侧视图；
图6是图1中转子的侧视图；
图7是图1中定子的侧视图；
图8是图1中支架的侧视图；
图9是本实用新型实施例的电路原理图；
图10是本实用新型实施例电机起动电路原理图；
图11是实用新型实施例的控制电路原理图；
具体实施方式
参考图1至图11，实施例公开一种用于改装自行车后轮的双功能集成化电机，包括定子轴1、定子2、转子3、轮毂前盖4、轮毂后盖5、钢圈6、发电机定子7、支架8、锂电池(图中未示出)及电气控制系统。
参考图1和图2、图7，所述定子1和发电机定子7轴向间隔设于定子轴1上，所述定子轴1的轴向两端设有螺纹11用于与自行车后叉固定连接，所述定子2上设有24个沉槽21，24个绕组(包括主副绕组)设于各沉槽21上，绕组形式采用正弦分布绕组，各主绕组串联连接后与电气控制系统电连接，各副绕组串联连接后与电气控制系统电连接，发电机定子7的结构与定子2的结构类似，只是绕组的匝数不一样而已，发电机定子7的绕组其输出端与蓄电池的输入端(也是输出端)相连接。所述定子2的理论额定功率为370W，转速1400转/分，效率在62％左右，定子外径128mm，定子内径77mm，定子的长度为75mm，主绕组的线径采用0.85～1mm的铜线，每极匝数124条，平均半匝长143.4mm；副绕组线径采用0.5～1mm，每极匝数134条，平行半匝长155.8mm，启动电容为CDJ电解电容100UF，工作电压220V。
参考图1、图3、图4，所述轮毂前盖4和轮毂后盖5分别通过轴承41和轴承51可转动设于定子轴1上所述定子2和发电机定子7的轴向外侧，所述轮毂前盖4上沿圆周方向均布有用于固定转子3的八个固定孔42、用于对定子2和转子3进行散热的八个冷风孔43及用于固定钢圈6的八个固定孔44，所述冷风孔43的一侧沿设有挡风板431，参考图3，当所述轮毂前盖4逆时针转动时，挡风板431有助于冷风更好地冷却定子2和转子3。同样的，所述轮毂后盖5沿周方向均布有八个冷风孔51及用于固定钢圈6的八个固定孔52，所述各冷风孔51的一侧沿设有挡风板511，当所述转毂后盖5逆时针转动时，所述挡风板511有助于空气更好进入定子2与转子3的空间进行冷却。
参考图1和图5，所述钢圈6其剖面一侧类似于“工”字型结构，所述钢圈6的两侧面分别设有一圈固定孔61和连接孔62，所述固定孔61用于分别与轮毂前盖4、轮毂后盖5相固定，通过各固定孔61使得轮毂前盖4、轮毂后盖5、钢圈6、转子轴1相互连接固定成一体，所述连接孔62用于连接改装后的自行车的各撑杆。
参考图1、图6，所述转子3通过固定孔42固定于轮毂前盖4上，转子3的内侧沿圆周方向均布有30个沉槽，所述沉槽内设有稀士永磁材料作成的硅钢片，转子3的内径与发电机定子7的外径无限接近以减少磁场泄漏，所述转子3的轴向另一侧延伸至发电机定子7的径向外侧，从而所述转子3与定子2配合作发动机用，与发电机定子7配合作发电机用，充分有利地利用了有限的空间，所述转子3位于发电机定子7径向外侧的部分其径向内侧设有24个沉槽31，所述各沉槽31内设有厚度为0.5mm的硅钢片。
参考图1、图8，所述支架8通过四个螺钉固定于发电机定子7上，支架8位于转子3径向外侧具有向轴向部分延伸的延伸部81，所述延伸部81沿圆周方向呈圆环结构，延伸部81上设有八个固定孔，八个锂电池分别固设于八个固定孔上，各锂电池的输出端串联连接最后与电气控制系统电连接。所述支架8上设有八个冷风孔81，所述冷风孔81用于将冷风引入发电机定子7与转子3之间起冷却作用。
参考图1和图9，所述集成化电机的电路原理为：由八个锂电池串联连接组成的电池组通过充电器与市电连接完成充电，充好电的电池组一方面通过电线连接设于自行车车把上的车灯和喇叭，同时电池组通过逆变器与单相交流异步电动机控制电路输入端电连接，控制电路的输出端与电动机定子2的绕组电连接；与此同时，集成化电机的发电机定子7的绕组所发的电通过整流调压后与电池组的输入端电连接用于给锂电池充电。
参考图10，所述定子2上的绕组包括主绕组23和副绕组24，所述主绕组直接与控制电路输出端电连接，所述副绕组24通过起动电容C1和起动电空C2串联连接后再与主绕组23并联连接于控制电路的输出端上，所述起动电容C1和起动电容C2并联连接，起动电容C1回路上串接于电压继电器或者离心开关K1两个常闭触点上，当自行车正常起动后，该开关K1自行断开。当然在有些场合，所述副绕组和起动电容可以不要，比如在有脚踏板的场合，自行车的起动比较容易，不需要增加起动力矩。
参考图11，该电路图为控制电路的原理图，该控制电路是基于MLX90804芯片设计的，其中L端是相线，N端是中线，Load端连接电机，速度检测可采用线圈作为速度传感器或者采用霍尔传感器，R1、R2、R3、R4、VD1和C1构成芯片的电源电路，RP1采用线性电位器设于自行车的车把上，电阻R7用来限制电机的驱动电流也可以不要。MLX90804采用DIP-8、PDIP-8、DIL-8或者PDIL-8封装，芯片内部包含稳压器、振荡器、PLL、过零检测、ADC控制逻辑以及双向可控硅驱动。从引脚端SET输入一个电压即可设定电动机的转速，这个转速设定电压与引脚端SPD的输入脉冲进行比较。引脚端SPD输入可以接收感应式或磁敏式检测器信号。Triac所需触发的相位角由PI调节器计算。芯片具有软启动、过载和超速保护功能，可消除电动机启动时出现大冲击电流的问题，内部锁相环PLL电路用来补偿电网线电压频率变化，使触发频率稳定。最小和最大转速、软启动延时、整个PI调节器的增益等参数可以编程存储在掩膜存储器中。速度由PI调节器控制，速度设置由加到引脚端SET上的电压来确定。引脚端SET的电压输入到ADC转换成一个4位的数码，对应存储在内部ROM的地址，各地址对应的内容表示了16种不同的速度。输入电压与对应的速度之间的关系可以自由选择，无需线性关系，存储的软启动程序可保证电动机实现平滑启动，软启动函数在掩膜时配置，电动机开始运转延迟时间最长为300ms。
本实用新型解决了电动自行车、电动客车、电动矫车行程短、充电时间长、铅酸蓄电池废弃物污染环境等诸多问题，并且提供了切实可靠的技术方案，为电动汽车大规模应用开辟了一条新的道路。
Claims (2)
1.一种双功能集成化电机，其特征在于：包括定子轴、定子、转子、轮毂前盖、轮毂后盖、钢圈、发电机定子、支架、锂电池及电气控制系统，所述定子和发电机定子间隔设于定子轴上，定子上的绕组通过电气控制系统与锂电池电连接，发电机定子绕组输出端电性连接于锂电池的输出端上，轮毂前盖和轮毂后盖分别通过轴承可转动设于定子轴上所述定子和发电机定子轴向外侧，钢圈设于轮毂前盖和轮毂后盖之间径向外侧，转子设于轮毂前盖内侧所述定子径向外侧，且转子的另一侧轴向延伸至发电机定子径向外侧，支架设于定子轴上，锂电池设于支架上。
2.根据权利要求1所述的双功能集成化电机，其特征在于：所述锂电池共有4-10组，其沿圆周方向均布设于支架径向外侧，所述各锂电池输出端串联连接后与电气控制系统电连接。
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