專利名稱：電動(dòng)自行車專用輪轂式無(wú)電感高效直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種電動(dòng)機(jī)，具體說(shuō)是一種電動(dòng)自行車專用的輪轂式無(wú)電感高效直流電動(dòng)機(jī)，它又稱為盤(pán)式無(wú)刷無(wú)電感直流電動(dòng)機(jī)。
二背景技術(shù)：
普通直流電動(dòng)機(jī)其基本原理為通電線圈在一個(gè)磁場(chǎng)中受到力的作用。而這個(gè)通電線圈在一個(gè)磁場(chǎng)中始終分為兩段有效長(zhǎng)度導(dǎo)線或兩個(gè)邊，這兩段有效長(zhǎng)度導(dǎo)線在磁場(chǎng)中相對(duì)的通過(guò)方向相反的電流而同時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)力的作用。如果把磁場(chǎng)作為定子通電線圈作為轉(zhuǎn)子，那么通電線圈每轉(zhuǎn)一周，則要改變一次電流的方向，或者不改變通電線圈電流的方向，那么轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周則要改變一次磁場(chǎng)的極性。如果把通電線圈作為定子磁場(chǎng)作為轉(zhuǎn)子，那么也同樣磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一周，通電線圈就要改變一次電流的方向，或者不改變通電線圈電流的方向，那么也同樣磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一周則要改變一次磁場(chǎng)的極性。
普通直流電動(dòng)機(jī)采用換向器或者電子換相電路進(jìn)行換流時(shí)，它們無(wú)論是對(duì)通電線圈進(jìn)行換流還是對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行改變極性，但總是需要按時(shí)改變著電流的大小，使線圈中的電流不斷的發(fā)生著變化。當(dāng)一個(gè)通電線圈中的電流大小發(fā)生改變時(shí)，其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)也相映的發(fā)生變化，那么這個(gè)通電線圈內(nèi)必然產(chǎn)生一個(gè)電感，這個(gè)電感始終阻礙著原電流的變化，當(dāng)這個(gè)電感的電勢(shì)較高時(shí)還會(huì)對(duì)電機(jī)產(chǎn)生較多的副面影響，使其工作效率降低。為解決以上電機(jī)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種全新的無(wú)電感高效直流電動(dòng)機(jī)。它工作時(shí)無(wú)需改變磁場(chǎng)的極性也無(wú)需改變通電線圈電流的方向，就能使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使其在各個(gè)方面提高了電機(jī)的工作效率。
三、實(shí)用新型的具體技術(shù)方案(一)本電動(dòng)機(jī)的工作原理及電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生本電動(dòng)機(jī)利用呈放射狀排列且呈放狀進(jìn)行通電的多根導(dǎo)線在一個(gè)與其垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中始終受到同方向力的作用的原理。呈放射狀進(jìn)行排列的多根導(dǎo)線可以設(shè)想成為是一個(gè)通電圓盤(pán)，即從圓的中心向圓盤(pán)的圓周邊進(jìn)行通電或者從圓盤(pán)的圓周邊向圓的中心進(jìn)行通電，這樣總體來(lái)說(shuō)其通電電流方向就是一致的。專門為這樣的通電圓盤(pán)所提供磁場(chǎng)的磁鐵為永磁體，這樣的永磁體也應(yīng)設(shè)計(jì)成圓盤(pán)狀。這個(gè)圓盤(pán)狀的永磁體就有兩個(gè)面，即一面為S極，另一面為N極。(如附

圖1)當(dāng)把通電圓盤(pán)與圓盤(pán)形永磁體進(jìn)行吻合靠攏后，并在其中心設(shè)一根軸穿過(guò)通電圓盤(pán)和永磁體，或是通電圓盤(pán)與軸固定，或是圓盤(pán)形永磁體與軸固定均可。這樣通電圓盤(pán)便處在與其磁力線垂直的圓盤(pán)形永磁體的磁場(chǎng)中，這樣通電圓盤(pán)便會(huì)在圓盤(pán)形永磁體的均強(qiáng)磁場(chǎng)中受到力的作用而產(chǎn)生相對(duì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
(二)本電動(dòng)機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)模式方案；本電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)通電圓盤(pán)與其中心穿過(guò)的軸相連接固定后作為定子，而把圓盤(pán)形永磁體通過(guò)軸承與其中心穿過(guò)的軸相連接后作為轉(zhuǎn)子。實(shí)際中圓盤(pán)形定子外的兩邊各設(shè)一個(gè)圓盤(pán)形的轉(zhuǎn)子，然后再在定子的外圍將兩個(gè)轉(zhuǎn)子相連接起來(lái)并固定成一個(gè)整體式轉(zhuǎn)子。實(shí)際中定子鐵芯的外兩邊各設(shè)一個(gè)通電圓盤(pán)即導(dǎo)電電樞，而在兩個(gè)外轉(zhuǎn)子鐵芯的內(nèi)面均各設(shè)一個(gè)圓盤(pán)形的永磁體。在定子鐵芯上安裝的兩個(gè)導(dǎo)電電樞中所流過(guò)的電流方向相反，即一個(gè)為從圓的中心部分向圓的外圍呈放射方向流動(dòng)，而另一個(gè)則從圓的外圍向圓的中心部分呈反放射方向流動(dòng)，這樣電流才可以形成回路通道(如圖3)。在兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯上各安裝的一個(gè)永磁體呈同極性的向中心定子面對(duì)，每一個(gè)永磁體的磁力線可分兩路形成回路即一路從一個(gè)面也就是一個(gè)極經(jīng)過(guò)圓的外空間回到另一個(gè)極。另一路從其內(nèi)圓的空間回到另一個(gè)極(如圖2)。這樣當(dāng)定子上兩個(gè)導(dǎo)電電樞通過(guò)電流時(shí)，也就是兩個(gè)轉(zhuǎn)子上的永磁體的磁場(chǎng)附近的導(dǎo)電電樞通過(guò)電流時(shí)，磁場(chǎng)與電樞便發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，即中間通電電樞的定子固定，而外兩邊磁場(chǎng)的兩個(gè)轉(zhuǎn)子再通過(guò)軸承與主軸相連接后同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將它們從外圓處相連接固定后便形成一個(gè)整體式的轉(zhuǎn)子進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
(三)本電動(dòng)機(jī)的各部分具體說(shuō)明本電動(dòng)機(jī)分為電機(jī)總成部分和電源與電機(jī)控制部分。
1、電機(jī)總成部分為前轉(zhuǎn)子部分、后轉(zhuǎn)子部分、中間定子部分、前后軸承及轉(zhuǎn)子連接部分組成。
(1)前轉(zhuǎn)子部分由前轉(zhuǎn)子鐵芯、前永磁體、軸承座和超越離合器組成。前轉(zhuǎn)子鐵芯總體外形也呈圓盤(pán)狀，中心的圓孔用于主軸從中穿過(guò)，中心圓孔與主軸之間只保持極小的間隙，可使它們之間能作相對(duì)的運(yùn)動(dòng)。前轉(zhuǎn)子鐵芯的外側(cè)固定有圓筒形的軸承座，鐵芯與軸承座應(yīng)該是連接成整體，在軸承座的內(nèi)圓部分用于安裝固定軸承，其外圓部分用于安裝超越離合器。在前轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓部分有一圈環(huán)形的凸起部分和另一圈與其約成90°的環(huán)形的檐。在環(huán)形凸起部分上均勻設(shè)有一定數(shù)量的小孔，可用于卡固自行車車條然后再與輪圈相接，另一圈與其成90°環(huán)形的檐用于遮擋灰塵和雨水落入電機(jī)內(nèi)部，還可增大其磁力線經(jīng)過(guò)的面而減小其磁阻。轉(zhuǎn)子鐵芯主要用于粘貼固定圓盤(pán)形永磁體和對(duì)車軸進(jìn)行力的支撐作用。轉(zhuǎn)子鐵芯要求采用高導(dǎo)磁且較抗拉力的材料加工，由于轉(zhuǎn)子鐵芯也是磁場(chǎng)磁力線回路的一部分，考慮到要減小磁阻，所以轉(zhuǎn)子鐵芯不能加工得太薄，否則磁阻增大而影響電機(jī)的效率。前永磁體呈圓盤(pán)形與轉(zhuǎn)子鐵芯緊粘貼固定，其中心圓孔部分用于主軸從中穿過(guò)并與主軸之間留有一定距離的間隙。本電動(dòng)機(jī)的前永磁體設(shè)計(jì)采用N極面對(duì)導(dǎo)電板進(jìn)行提供磁場(chǎng)。永磁體要求采用剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度高、矯頑力高、磁能積高且抗震的硬磁性材料加工。在實(shí)際中如果要求永磁體設(shè)計(jì)加工得較薄時(shí)，那么需要在永磁體表面，緊貼一片高導(dǎo)磁的磁靴來(lái)對(duì)永磁體進(jìn)行保護(hù)，本電機(jī)所安裝超越離合器與普通自行車所用的超越離合器相擬。
(2)后轉(zhuǎn)子部分由后轉(zhuǎn)子鐵芯、后永磁體、軸承座即制動(dòng)轂組成。后轉(zhuǎn)子的總體結(jié)構(gòu)與前轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)基本相同，只是與前轉(zhuǎn)子的總體安裝的方向改變了一下，所不同之處是后轉(zhuǎn)子外側(cè)面與其相連接的軸承座應(yīng)比前轉(zhuǎn)子的軸承座稍延長(zhǎng)一些，它用于與自行車制動(dòng)系統(tǒng)配合作制動(dòng)轂使用。
(3)中間定子部分由固定主軸、定子鐵芯、前導(dǎo)磁塊、后導(dǎo)磁塊、前導(dǎo)電板、后導(dǎo)電板及前后導(dǎo)線穿孔組成。固定主軸和定子鐵芯實(shí)際上是連接加工成一個(gè)整體固定不動(dòng)的。固定主軸與定子鐵芯的結(jié)構(gòu)如果從其剖面圖上看好象呈一個(gè)‘王’字形，定子鐵芯最外圓處結(jié)構(gòu)是中間呈凹槽狀而兩端卻較為凸出，這樣也是為了配合其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯而設(shè)計(jì)。因?yàn)槎ㄗ予F芯和主軸是磁場(chǎng)磁力線回路的一部分，同時(shí)也是本電動(dòng)機(jī)電樞所產(chǎn)生熱以后進(jìn)行散熱的部分，所以定子鐵芯應(yīng)采用高導(dǎo)磁、高導(dǎo)熱及抗機(jī)械變形的金屬材料加工，在電機(jī)工作的過(guò)程當(dāng)中固定主軸內(nèi)還能產(chǎn)生較弱渦流現(xiàn)象，所以固定主軸除選用高導(dǎo)磁、高導(dǎo)熱、高機(jī)械強(qiáng)度以外還要是高電阻的合金材料加工。
前導(dǎo)磁塊與后導(dǎo)磁塊分別粘貼在圓盤(pán)形定子鐵芯的兩個(gè)外平面上，其中心圓孔部分用于穿過(guò)主軸之后與定子鐵芯進(jìn)行固定。要求導(dǎo)磁塊的內(nèi)圓孔部分與固定主軸緊密的相連，導(dǎo)磁塊的外圓部分也要求與定子鐵芯的內(nèi)圓表面緊密相連，這樣才能將其磁阻減小到最低程度。圓盤(pán)形的導(dǎo)磁塊主要用于磁場(chǎng)的導(dǎo)磁和改變?cè)帕€的路徑作用。導(dǎo)磁塊又由多片相互絕緣的導(dǎo)磁材料合并而成。因?yàn)閷?dǎo)磁塊是處在永磁塊的附近，當(dāng)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其磁力線便會(huì)切割導(dǎo)磁塊，用金屬材料制成的導(dǎo)磁塊中的自由電子便在磁場(chǎng)力的作用下從導(dǎo)磁塊的外圓向中心部分流動(dòng)或從中心部分向外圓流動(dòng)，導(dǎo)磁塊離磁場(chǎng)近的位置所感應(yīng)的電勢(shì)較高，而離磁場(chǎng)較遠(yuǎn)的位置所感應(yīng)的電勢(shì)較低或沒(méi)有，這樣電勢(shì)高的部分就會(huì)與電勢(shì)低的部分形成具有一定阻力的回路即渦流的產(chǎn)生，為避免電機(jī)工作中產(chǎn)生以上副面不良影響，所以應(yīng)采用由多片相互絕緣的導(dǎo)磁材料合并成一個(gè)導(dǎo)磁塊結(jié)構(gòu)。導(dǎo)磁塊要求高導(dǎo)磁高導(dǎo)熱，因?yàn)樗€要將導(dǎo)電電樞工作時(shí)產(chǎn)生的熱直接傳給定子鐵芯，再由定鐵芯將熱散出。
前導(dǎo)電板與后導(dǎo)電板又分別粘貼在前導(dǎo)磁塊與后導(dǎo)磁塊各自向外的兩個(gè)圓形平面上。導(dǎo)電板中心的圓孔用于穿過(guò)主軸后再與導(dǎo)磁塊相固定。要求導(dǎo)電板中心圓孔與主軸之間是絕緣的，應(yīng)采用在主軸上套一個(gè)絕緣環(huán)避免導(dǎo)電板與主軸之間發(fā)生導(dǎo)電。而導(dǎo)電板的外圓圓周部分又應(yīng)該是與定子鐵芯的內(nèi)圓相連接而導(dǎo)電的，可采用錫焊接法將其圓周部分連接牢固。導(dǎo)電板可采用普能的銅材料加工而成，導(dǎo)電板的兩個(gè)面在其導(dǎo)磁塊可以絕緣徹底的情況下也可無(wú)需絕緣。前后導(dǎo)線穿孔設(shè)在主軸的中央，用于穿過(guò)導(dǎo)線后將電源輸入到電動(dòng)機(jī)導(dǎo)電電樞。
(4)轉(zhuǎn)子連接部分由連接桿和連接圈及其固定螺絲組成。本電動(dòng)機(jī)前轉(zhuǎn)子部分與后轉(zhuǎn)子部分在沒(méi)有設(shè)連接部分時(shí)，它們是兩個(gè)獨(dú)立的轉(zhuǎn)子，只有在連接部分將它們連接固定后才能成為一個(gè)整體式的轉(zhuǎn)子。在前轉(zhuǎn)子與后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯外圓處即成一斜坡?tīng)畹倪@個(gè)檐上均勻伸出適當(dāng)數(shù)量的連接桿，這些均勻排列的連接桿的另一端全部與一個(gè)連接圈進(jìn)行固定。實(shí)際上兩個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯與各自相連接的連接桿及連接圈是一個(gè)固定的整體，在安裝時(shí)只要將前后轉(zhuǎn)子進(jìn)行合攏后再用螺絲將兩個(gè)連接圈鎖緊即可成為一個(gè)牢固的整體。這時(shí)從外觀看電動(dòng)機(jī)，除較凹陷的中間部分固定不動(dòng)外其它部分都是同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的。這樣設(shè)計(jì)由于沒(méi)有把中間定子分部全部覆蓋。所以中間定子部分的散熱能力還是較好。本電動(dòng)機(jī)既可采用自行車車條與外輪進(jìn)行連接而成為整體車輪，也可采用非自行車車條整體輪輻式車輪進(jìn)行連接。
(5)前后軸承分為前軸承與后軸承。前軸承安裝在前轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)的軸承座內(nèi)，后軸承安裝在后轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)的軸承座內(nèi)。軸承的內(nèi)圈又與固定主軸相固定連接，在軸承外還應(yīng)有軸承擋蓋及固定螺絲。本電動(dòng)機(jī)所用軸承應(yīng)采用圓柱式滾珠滾動(dòng)的軸承，這樣軸承受到的壓強(qiáng)就相對(duì)較小，其工作的耐磨程度便提高，這樣可進(jìn)一步使電動(dòng)機(jī)保持最少的維護(hù)。
2、電源與電機(jī)控制部分為直流電源、總開(kāi)關(guān)、脈寬調(diào)速斬波器、過(guò)流保護(hù)器組成。
(1)直流電源，本電動(dòng)機(jī)采用蓄電池電源方式供電，它可采用較低的直流電壓向電機(jī)供電(如10v左右電壓)。因本電機(jī)的導(dǎo)電電樞無(wú)普通電機(jī)的多線圈式繞組，而只是一個(gè)簡(jiǎn)單的圓盤(pán)式整體結(jié)構(gòu)，所以其總的感應(yīng)反電動(dòng)勢(shì)相對(duì)比較小，電樞內(nèi)阻相對(duì)更小，而且電樞也不會(huì)產(chǎn)生電感，所以應(yīng)采用較低的電壓供電，即在電源供電電功率一定的情況下，可降低電壓而適當(dāng)增大電流。這樣在輸入功率不變的情況下增大電流可進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的力矩，所以也就提高了效率。(因圓盤(pán)形導(dǎo)電電樞也可看作是由多根呈放射狀排列的導(dǎo)線組成，當(dāng)總電流通過(guò)電樞時(shí)，期再分給每一根導(dǎo)線的電流卻是不多的，所以采取降低電壓而增大電流不會(huì)使電樞產(chǎn)生多余的熱量。)實(shí)際中供電電壓應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的反電動(dòng)勢(shì)電壓決定。
(2)脈寬調(diào)速斬波器，主要用于對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速。即采用普通直流電動(dòng)機(jī)的電子調(diào)節(jié)方式，自接由晶體開(kāi)關(guān)管脈寬調(diào)制PWM斬波器進(jìn)行調(diào)速。
(3)過(guò)流保護(hù)器，主要用于對(duì)電機(jī)的使用電源與電機(jī)內(nèi)的永磁體作安全保護(hù)。當(dāng)因特殊情況使蓄電池超過(guò)額定電流供電時(shí)，會(huì)使其容量降低，使用壽命縮短。當(dāng)導(dǎo)電電樞超過(guò)額定電流時(shí)會(huì)使其附近的永磁體產(chǎn)生退磁而不可逆的危險(xiǎn)，所以應(yīng)限制超過(guò)額定電流供電。安裝了本電動(dòng)機(jī)的自行車還應(yīng)注意其電源連接導(dǎo)線切不可以搭鐵，否則其效率降低更會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)。
(四)本實(shí)用新型與普通電動(dòng)機(jī)相比較所具有的優(yōu)點(diǎn)1、本電動(dòng)機(jī)無(wú)需普通直流電動(dòng)機(jī)導(dǎo)電電樞所用的絕緣繞組式線圈，無(wú)需電刷與換向器，也無(wú)需現(xiàn)代無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)所需要的位置傳感器、電子換流電路及運(yùn)算調(diào)速等集成電路。電機(jī)外連接線也相對(duì)要少。
2、本電動(dòng)機(jī)電樞無(wú)電感現(xiàn)象也無(wú)電樞反應(yīng)，本電機(jī)工作時(shí)定子及轉(zhuǎn)子不會(huì)產(chǎn)生渦流損耗，導(dǎo)電電樞由于是一個(gè)圓盤(pán)形整體式塊狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電體，其通電電阻極小，工作時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)也低無(wú)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)現(xiàn)象。其內(nèi)部散熱條件良好。
3、本電動(dòng)機(jī)電樞導(dǎo)電部分均設(shè)在磁場(chǎng)附近與永磁體相對(duì)應(yīng)，即導(dǎo)電部分均為有效長(zhǎng)度，無(wú)普通電動(dòng)機(jī)電樞的側(cè)面導(dǎo)線連接部分，所以相對(duì)用銅量要減少。本電動(dòng)機(jī)電樞導(dǎo)體與永磁體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易加工。
4、本電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩較大效率高。其總體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單容易加工容易安裝，其制造成本也相對(duì)降低。本電機(jī)如果無(wú)特殊情況下的變形損壞，可實(shí)現(xiàn)終身基本無(wú)需維護(hù)。
四以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為圓盤(pán)形永磁體結(jié)構(gòu)的正面與側(cè)面剖面圖及其剖面顯示磁力線路徑圖。
圖2本實(shí)用新型的實(shí)際永磁體平面圖及平面顯示其磁力線走向圖。
圖3本實(shí)用新型的實(shí)際前導(dǎo)電板與后導(dǎo)板平面圖及其內(nèi)部電流走向圖。
圖4本實(shí)用新型的具體剖面結(jié)構(gòu)全圖。
圖5本實(shí)用新型的中間定子部分結(jié)構(gòu)平面圖。
圖6本實(shí)用新型的后轉(zhuǎn)子部分內(nèi)部觀看平面圖。
圖7本實(shí)用新型的前永磁體與后永磁體從剖面圖結(jié)構(gòu)觀看其磁力線的走向路徑圖。
圖8本實(shí)用新型的剖面結(jié)構(gòu)觀看其工作電流的走向路徑圖。
圖9本實(shí)用新型的后轉(zhuǎn)子部分、中間定子部分與前轉(zhuǎn)子部分互相分離后的剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖10本實(shí)用新型的前轉(zhuǎn)子部分外觀平面圖。
圖11本實(shí)用新型從后轉(zhuǎn)子端觀看電機(jī)外部全結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
圖12本實(shí)用新型的電氣部分電路連接框圖。
圖中1、前轉(zhuǎn)子部分；2、后轉(zhuǎn)子部分；3、中間定子部分；4、前導(dǎo)電板；5、后導(dǎo)電板；6、定子鐵芯；7、前導(dǎo)磁塊；8、后導(dǎo)磁塊；9、前轉(zhuǎn)子鐵芯；10、后轉(zhuǎn)子鐵芯；11、前永磁體；12、后永磁體；13、前軸承；14、后軸承；15、連接桿；16、連接圈、17、固定主軸；18、導(dǎo)線穿孔；19、制動(dòng)轂；20、超越離合器；21、直流電源；22、總開(kāi)關(guān)；23、脈寬調(diào)速斬波器；24、過(guò)流保護(hù)器；25、直流電動(dòng)機(jī)。
五、附圖具體實(shí)施方式
參照附圖1，圓盤(pán)形永磁體有兩個(gè)面，每個(gè)面即為一個(gè)極，其實(shí)這種形狀的永磁體是將其每一個(gè)極面作了充分?jǐn)U展放大的形式，使磁體的磁場(chǎng)作以充分的發(fā)揮利用。它的磁力線是從磁體N極平面部分均勻向外散射然后再向背后的S極平面均勻聚集而夠成回路的磁體。
參照附圖2，在圓盤(pán)形永磁體的中心部分留有一較小的圓形空間，這個(gè)圓形空間可供本電動(dòng)機(jī)的主軸穿過(guò)，還能讓其靠中心部分的磁力線從這個(gè)空間通道回到另一個(gè)極。即其磁力線一部分從N極出發(fā)繞過(guò)其外圓周后再回到背面的S極相同出發(fā)點(diǎn)，而另一部則從N極出發(fā)繞過(guò)其中心空間后再回到背面的S極相同出發(fā)點(diǎn)。如此使所有的磁力線都能夠成各自的回路。
參照附圖3，與圓盤(pán)形永磁體零件相配合的導(dǎo)電電樞即導(dǎo)電板的中心部分也留有一較小的圓形空間，它只供電動(dòng)機(jī)主軸從中穿過(guò)，在主軸的限制下就使得導(dǎo)電板與永磁體之間始終在同一圓周范圍內(nèi)作相對(duì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。圖中a所示為前導(dǎo)電板4中的電流始終是從其內(nèi)圓處以均勻向外呈發(fā)散的方向流動(dòng)，其圓的中心點(diǎn)接電源正極。圖中b所示為后導(dǎo)電板5中的電流始終是從其外圓處以均勻向內(nèi)圓呈反發(fā)散的方向流動(dòng)，其圓的中心點(diǎn)接電源負(fù)極。注意在實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)電板的中心電源的接點(diǎn)應(yīng)該至少分三路均勻的與導(dǎo)電板內(nèi)圓處相固定連接，這樣可更加均勻的將電流分布在導(dǎo)電板上。
參照附圖4，本電動(dòng)機(jī)由前轉(zhuǎn)子部分1后轉(zhuǎn)子部分2中間定子部分3及固定主軸17組成。其中前轉(zhuǎn)子部分1又由前轉(zhuǎn)子鐵芯9及上面安裝固定的前永磁體11前轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)連接的軸承座及軸承座外圈安裝的超越離合器20組成。其中后轉(zhuǎn)子部分2又由后轉(zhuǎn)子鐵芯10及上面安裝固定的后永磁體12后轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)連接的延長(zhǎng)軸承座即制動(dòng)轂19組成。其中中間定子部分3又由中間定子鐵芯6及定子鐵芯前端安裝固定的前導(dǎo)磁塊7前導(dǎo)電板4，定子鐵芯后端安裝固定的后導(dǎo)磁塊8后導(dǎo)電板5組成。其實(shí)中間定子鐵芯6與固定主軸17是相連接固定成的一個(gè)整體，所以中間定子部分與固定主軸17就作為本電動(dòng)機(jī)的定子部分。其實(shí)前轉(zhuǎn)子部分1與后轉(zhuǎn)子部分2又再通過(guò)各自的連接部分的連接桿15與連接圈16所將它們連接起來(lái)后固定成為一個(gè)整體作為本電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。轉(zhuǎn)子部分與定子部分之間還要通過(guò)前滾柱式軸承13與后滾柱式軸承14作相對(duì)滾動(dòng)連接，使它們之間始終保持較小的間隙作相對(duì)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
參照附圖7，本電動(dòng)機(jī)的前永磁體11與后永磁體12設(shè)計(jì)它們的N極相面對(duì)中心定子部分3，它們的磁力線首先通過(guò)定子部分再通過(guò)各自的轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成回路。其具體路徑是前轉(zhuǎn)子部分1安裝的前永磁體11的磁力線再分成兩路出發(fā)后形成回路，即一路從N極出發(fā)穿過(guò)前轉(zhuǎn)子部分與中心定子之間的間隙后再穿過(guò)前導(dǎo)電板4之后進(jìn)入前導(dǎo)磁塊7，在導(dǎo)磁塊內(nèi)向其外圓方向擴(kuò)展開(kāi)，再進(jìn)入定子鐵芯6的最外圓處的前端鐵芯內(nèi)，然后又通過(guò)定子外圓鐵芯與前轉(zhuǎn)子外圓鐵芯之間的間隙再進(jìn)入前轉(zhuǎn)子鐵芯9，在前轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)呈縮攏方向最后進(jìn)入回到前永磁體的S極。另一路則從N極出發(fā)穿過(guò)前轉(zhuǎn)子部分與中間定子部分之間的間隙后再穿過(guò)前導(dǎo)電板4之后進(jìn)入前導(dǎo)磁塊7，并在導(dǎo)磁塊內(nèi)向其內(nèi)圓呈縮攏方向進(jìn)入固定主軸17內(nèi)，然后再通過(guò)固定主軸與前轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)圓之間的間隙后進(jìn)入到前轉(zhuǎn)子鐵芯9，在前轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)呈外擴(kuò)展方向最后進(jìn)入回到前永磁體的S極。后轉(zhuǎn)子部分2安裝的后永磁體12的磁力線也是分成兩路出發(fā)后形成回路，后永磁體磁力線的路徑在其自己的流通范圍內(nèi)與前永磁體磁力線的路徑基本是相同的。
參照附圖8，電源電流從正極出發(fā)與固定主軸17前端的導(dǎo)線穿孔18內(nèi)的導(dǎo)線相連接后，將電流首先傳到中心定子部分的前導(dǎo)電板4的內(nèi)圓處，該處的電流再向外呈發(fā)散性方向由其內(nèi)圓向外圓周流動(dòng)，然后進(jìn)入定子鐵芯6的外圓部分鐵芯，又通過(guò)其外圓部分鐵芯再進(jìn)入后導(dǎo)電板5的外圓周處，該處的電流再向內(nèi)呈反發(fā)散性方向由其外圓周向內(nèi)圓處流動(dòng)，后導(dǎo)電板內(nèi)圓處又與固定主軸后端的導(dǎo)線穿孔內(nèi)的導(dǎo)線相連接，最后電流經(jīng)此導(dǎo)線流回電源負(fù)極。
參照附圖11，固定主軸17與中間定子部分3相連接成為一個(gè)固定的整體作為本電動(dòng)機(jī)的定子部分，前轉(zhuǎn)子1與后轉(zhuǎn)子2通過(guò)各自連接部分的連接桿15與連接圈16進(jìn)行合并連接在一起再通過(guò)螺絲緊固后便成為了一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的整體作為本電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。
參照附圖12，直流電源蓄電池21的電流首先經(jīng)過(guò)總開(kāi)關(guān)22與線路串聯(lián)的溶斷器，溶斷器可對(duì)其后面的用電設(shè)備進(jìn)行第一級(jí)保護(hù)。然后進(jìn)入脈寬調(diào)速斬波器23對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)速度的處理，然后再進(jìn)入過(guò)流保護(hù)器24它只作對(duì)超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定電流進(jìn)行關(guān)斷性保護(hù)，而對(duì)未超過(guò)額定電流時(shí)始終是保持著導(dǎo)通狀態(tài)，這也是本電動(dòng)機(jī)的第二極保護(hù)。最后將可控制的電流輸送給直流電動(dòng)機(jī)25使其可控而安全的正常工作。
權(quán)利要求1.電動(dòng)自行車專用輪轂式無(wú)電感高效直流電動(dòng)機(jī)由前轉(zhuǎn)子部分、中間定子部分、后轉(zhuǎn)子部分、前后轉(zhuǎn)子連接部分及軸承部分組成，其特征是運(yùn)用呈放射狀路徑進(jìn)行通電的導(dǎo)電圓盤(pán)在與其垂直的圓盤(pán)形永磁體的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中始終受到同方向旋轉(zhuǎn)力做功，電動(dòng)機(jī)定子部分安裝的通電圓盤(pán)形導(dǎo)電板在其轉(zhuǎn)子部分安裝的圓盤(pán)形永磁體的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中可受到同方向的旋轉(zhuǎn)力，且在其中心位置設(shè)置一根主軸并將主軸與定子作固定連接，主軸與轉(zhuǎn)子作旋轉(zhuǎn)連接，那么定子與轉(zhuǎn)子之間便可產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)使轉(zhuǎn)子對(duì)外做功。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流電動(dòng)機(jī)，其特征是前轉(zhuǎn)子部分由前轉(zhuǎn)子鐵芯、前永磁體、軸承座及超越離合器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流電動(dòng)機(jī)，其特征是中間定子部分由固定主軸、定子鐵芯、前導(dǎo)磁塊、前導(dǎo)電板、后導(dǎo)磁塊、后導(dǎo)電板及前后導(dǎo)線穿孔組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、所述直流電動(dòng)機(jī)，其特征是后轉(zhuǎn)子部分由后轉(zhuǎn)子鐵芯、后永磁體及制動(dòng)轂組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流電動(dòng)機(jī)，其特征是前后轉(zhuǎn)子連接桿部分由前轉(zhuǎn)子與后轉(zhuǎn)子各自的連接桿和連接圈及固定螺絲組成，電動(dòng)機(jī)的軸承部分由前滾柱軸承與后滾柱軸承組成。
專利摘要一種供電動(dòng)自行車所專用的輪轂式無(wú)電感高效直流電動(dòng)機(jī)，本電動(dòng)機(jī)運(yùn)用了呈放射狀進(jìn)行排列且呈放射狀進(jìn)行通電的多根導(dǎo)線在一個(gè)與其垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中始終受到同方向力的作用的原理為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)。其特征是它由固定主軸、中間定子部分、前轉(zhuǎn)子部分、后轉(zhuǎn)子部分組成。其中固定主軸與中間定子相互連接固定成為一個(gè)整體來(lái)作為電動(dòng)機(jī)的定子部分，而前轉(zhuǎn)子與后轉(zhuǎn)子則再通過(guò)其連接部分將它們連接固定成為一個(gè)整體來(lái)作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。本電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而效率高且終身基本無(wú)需維護(hù)，是電動(dòng)自行車最理想的動(dòng)力源。
文檔編號(hào)H02K7/10GK2735644SQ200420074299
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月3日
發(fā)明者楊波 申請(qǐng)人:楊波