專利名稱：一種將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新型輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并涉及到鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種將二次
電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動(dòng)車，特別是電動(dòng)自行車，其整體結(jié)構(gòu)都是車架、電機(jī)、電池組、控制器幾 大主要部件構(gòu)成，在傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域中，由于使用的是鉛酸電池，電池的體積和重量都很 大，通常電動(dòng)自行車使用的12Ah的鉛酸電池，重量都在15kg以上，容量達(dá)到20Ah的電池， 其重量一般都在20kg以上，整車的重量會(huì)達(dá)到40kg，甚至更重。所以，使用傳統(tǒng)的鉛酸電池 的電動(dòng)自行車，其電池必須采用分立結(jié)構(gòu)，即必須設(shè)計(jì)一個(gè)放置電池的電池盒，將電池成組 后，放置到電池盒中。同時(shí)，為了將電池盒放置到電動(dòng)自行車上，也必須在電動(dòng)自行車有限 的空間上，設(shè)計(jì)一個(gè)放置電池盒的位置。常規(guī)情況下，是將電池放置到前部、中置。大一些 的電動(dòng)車，更多的是采用將電池放置到腳踏板下方的位置。這些方式中，都有不同的麻煩， 前置電池的方式，車的重心前移，騎行不穩(wěn)定，通常采用的方式造成了使用鉛酸電池的電動(dòng) 車不僅重量大，同時(shí)在電動(dòng)車結(jié)構(gòu)上也非常臃腫。 隨著電池加工技術(shù)的進(jìn)步，以鋰電池為代表的二次電池，已經(jīng)可以應(yīng)用到電動(dòng)自 行車甚至電動(dòng)車領(lǐng)域，采用新型的二次電池電動(dòng)自行車，具有體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)的優(yōu) 點(diǎn)，以新型磷酸鐵鋰電池為例，目前這種電池體積大約是傳統(tǒng)鉛酸電池的1/3，重量是鉛酸 電池的1/3，電池組的循環(huán)壽命可以達(dá)到1000次以上，其使用壽命是鉛酸電池的三到五倍， 更加突出的由于鋰電池的，特別是目前新型的磷酸鐵鋰鋰電池，具有良好的環(huán)保特性，使用 中不會(huì)造成環(huán)境污染。 目前新型鋰電池電動(dòng)自行車，由于使用了鋰電池，承裝電池的電池盒的體積比鉛 酸電池體積和重量大大減小，配套的電池盒的體積也進(jìn)一步縮小，從而放置電池盒的位置 更加靈活方便，鋰電池電動(dòng)車也就更加輕巧。但目前情況下，由于受到傳統(tǒng)鉛酸電池電動(dòng)自 行車設(shè)計(jì)的影響，鋰電池電動(dòng)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，仍然沿用了傳統(tǒng)的鉛酸電動(dòng)自行車的方式，通常 還是采用車架、電機(jī)、電池盒、控制器的四大件方式。即結(jié)構(gòu)上沒(méi)有擺脫鉛酸電池電動(dòng)車的 設(shè)計(jì)思路，鋰電池電動(dòng)自行車仍然是老的面孔，沒(méi)有從本質(zhì)上得到改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，克服上述現(xiàn) 有鋰電池電動(dòng)自行車的電池組安裝所存在的技術(shù)問(wèn)題，它可在電機(jī)體積增加不多的情況 下，將電池組巧妙的設(shè)計(jì)到電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成了內(nèi)置電池的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，電動(dòng)車車體構(gòu)造中 無(wú)需使用電池盒結(jié)構(gòu)，從而為鋰電池電動(dòng)車的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便，并降低了成本。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的 —種將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的新型輪轂電機(jī)，其特征在于電機(jī)由定子部分 和充當(dāng)外殼的轉(zhuǎn)子構(gòu)成；所述的定子部分由固定軸、鐵芯和線包和支架構(gòu)成，所述的支架上
3位于固定軸和鐵芯之間設(shè)有電池倉(cāng)。 所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的新型輪轂電機(jī)，其特征在于所述的支架上 設(shè)置若干從固定軸輻射向鐵芯方向的隔條，隔條之間為電池倉(cāng)。 所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的新型輪轂電機(jī)，其特征在于所述的電池倉(cāng) 為等邊三角形。 所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的新型輪轂電機(jī)，其特征在于所述的電池倉(cāng) 為菱形。 所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于定子部分電池倉(cāng)的
開(kāi)孔大小和形狀和小電池組的形狀一致，并預(yù)留一定間隙，用于增加電池和定子的絕緣層。 所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于整個(gè)電池組由多個(gè)
小的串并聯(lián)電池組構(gòu)成，放置在上述的電池倉(cāng)中，再對(duì)小電池組進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成符合電池組
設(shè)計(jì)要求的電壓，電池的軸心方向，和電機(jī)定子的固定軸的方向平行放置。 所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于使用圓柱型電池組
構(gòu)成電池組的電芯，可以使用鈷酸鋰或者是磷酸鐵鋰、鎳氫等材料的圓柱形二次電池。


圖1是常規(guī)低速電機(jī)定子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是電池在電機(jī)定子內(nèi)部放置的示意圖。
圖3是小電池的結(jié)構(gòu)。 圖4是電機(jī)定子內(nèi)部電池倉(cāng)加有電池的示意圖。
圖5是在電機(jī)定子內(nèi)部采用三個(gè)電池倉(cāng)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明通過(guò)如下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，達(dá)到將電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的目的 圖1為傳統(tǒng)的電動(dòng)自行車常用的低速電機(jī)的定子部分結(jié)構(gòu)示意圖，電機(jī)的定子部 分主要有三大部分構(gòu)成，固定軸1、鐵芯和線包2、支架3。其中，固定軸1起到將定子固定到 車架，并通過(guò)軸承定位轉(zhuǎn)子的輪轂。固定軸l一側(cè)的中心，設(shè)計(jì)為空心結(jié)構(gòu)，用以將電機(jī)驅(qū) 動(dòng)信號(hào)和充電電源，連接到電機(jī)內(nèi)部的電池組中。鐵芯和線包2部分，為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力來(lái) 源，由鐵芯和線包兩部分構(gòu)成，線包纏繞在鐵芯的中空部分。支架3部分用以連接和支撐固 定軸1和電機(jī)定子鐵芯和線包2，在普通的電機(jī)里面，支架部分起到固定電機(jī)定子的內(nèi)外兩 個(gè)部分的作用。 傳統(tǒng)的低速電機(jī)的定子部分，通常情況下，是無(wú)法將電池安裝到其內(nèi)部的，原因 為電機(jī)的支架2部分的直徑偏小，缺乏安裝電池的空間。電機(jī)的整體厚度偏薄，安裝電機(jī) 后，電池的厚度將變大。電機(jī)的支架部分為金屬結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)行嚴(yán)密的絕緣防護(hù)。
針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明的設(shè)計(jì)如下 本發(fā)明的核心思路是將電機(jī)的整體直徑增大，目的是增加定子部分的尺寸，在定 子上騰出空間，預(yù)留電池倉(cāng)的位置，用于安裝電池。 本發(fā)明的核心設(shè)計(jì)是將電池組分倉(cāng)安裝傳統(tǒng)的電池組為整體設(shè)計(jì)，即所有串并 聯(lián)電池組組成一個(gè)整體的方式。本發(fā)明為了能夠?qū)㈦姵匮b入電機(jī)內(nèi)部有限的空間，同時(shí)保
4證電機(jī)的整體功能，同時(shí)能夠和電池向配合，由傳統(tǒng)的電池組整體設(shè)計(jì)，變更為多電池倉(cāng)的 分散設(shè)計(jì)。 下面以六個(gè)電池倉(cāng)的設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說(shuō)明，設(shè)計(jì)示意圖見(jiàn)圖2(為了便于說(shuō)明，示意 圖中只畫(huà)出了電機(jī)安裝電池的定子部分，沒(méi)有畫(huà)出和本發(fā)明沒(méi)有關(guān)系的電機(jī)轉(zhuǎn)子部分，后 面的圖形采用同樣方式)。具體結(jié)構(gòu)是支架3上設(shè)置若干從固定軸1輻射向鐵芯方向的 隔條，隔條之間為電池倉(cāng)4。所述的電池倉(cāng)為等邊三角形。 設(shè)計(jì)的小的電池組的形狀見(jiàn)圖3，每個(gè)小電池組為三并兩串(三只電池并聯(lián)然后 再串聯(lián))結(jié)構(gòu)，電池組外形上整體構(gòu)成一個(gè)正三角形的形狀。每個(gè)小電池組可以放置在圖 2中4位置的電池倉(cāng)內(nèi)，對(duì)比圖2中電池倉(cāng)4的形狀和圖3電池的形狀，電池倉(cāng)的結(jié)構(gòu)和小 電池組的結(jié)構(gòu)可以完全配套。小電池組放置到電池倉(cāng)后，在外部將電池組進(jìn)行串聯(lián)，得到一 個(gè)整體的電池組。圖2中，放置六個(gè)小電池組，合計(jì)構(gòu)成了 12串的電池組，如果使用磷酸鐵 鋰的電池，就可以構(gòu)成38. 4V的電池組，用于替代鉛酸的36V電池組。 圖4是在圖2的示意圖中，在定子的電池倉(cāng)放入電池5后的整體結(jié)構(gòu)示意圖，從圖 中可以看到對(duì)應(yīng)的電池放置到電機(jī)后的排列情況。 圖5中，是另外一個(gè)采用內(nèi)置電池組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用了三個(gè)電池倉(cāng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)， 電池為菱形結(jié)構(gòu)的電池組的組合方式，其菱形的鈍角為120° ，每個(gè)菱形電池組可以容納 12只電池，構(gòu)成一個(gè)3并4串的電池組，三個(gè)菱形電池組均勻分布在定子的圓心中，由此構(gòu) 成了電池組3并12串的36V電池組。 以上示意的兩種設(shè)計(jì)，其定子結(jié)構(gòu)，都具有良好的力學(xué)穩(wěn)定性，可以有效的承受電 機(jī)的扭矩。圖2中，支架的固定軸和電池倉(cāng)之間的支撐筋分布為六條，圖5中，支架的固定 軸和電池倉(cāng)之間的支撐筋分布為三條，整體支撐部分都設(shè)計(jì)為穩(wěn)定的三角形結(jié)構(gòu)，可以有 效的承受電機(jī)產(chǎn)生的扭矩。 本發(fā)明的內(nèi)置電池的結(jié)構(gòu)，并沒(méi)有改變傳統(tǒng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，但由于將電池放置到了 電機(jī)的內(nèi)部，去掉了原有的電池盒，節(jié)省了電動(dòng)車的一個(gè)主要部件，可以節(jié)省電動(dòng)車的材料 成本和生產(chǎn)成本。 本發(fā)明的內(nèi)置電池的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了電機(jī)和電池之間的連接關(guān)系，減少了連線的電 阻，從而減少了系統(tǒng)導(dǎo)線上的損耗，提高了電池的利用效率，提高了電動(dòng)車的行駛里程。
本發(fā)明的內(nèi)置電池的結(jié)構(gòu)，由于增加了電機(jī)定子驅(qū)動(dòng)部分的半徑，有效的提高了 驅(qū)動(dòng)力矩，可以提高電機(jī)的爬坡和載重能力。 本發(fā)明的內(nèi)置電池的結(jié)構(gòu)，提高了電池系統(tǒng)安全性。本發(fā)明將電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)
部，由于電機(jī)采用的是鋁合金外殼，而且外殼的厚度，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于常規(guī)的塑膠或者鋁合金
電池盒的厚度，電機(jī)外殼的強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于原有的電池盒的強(qiáng)度，即使是電池在電機(jī)內(nèi)
部出現(xiàn)異常，其電機(jī)的外殼，也可以有效的防護(hù)電池在出現(xiàn)異常時(shí)，其危害不擴(kuò)大。 提高了電池的防水等級(jí)，由于電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部，而電機(jī)本身就是密封設(shè)計(jì)，這
種設(shè)計(jì)可以有效的保證電池的密封性，達(dá)到有效防水的目的。 本發(fā)明可以配套不同材料的電池，包括鎳氫電池、錳酸鋰電池、或者是磷酸鐵鋰電 池，配套起來(lái)非常方便。從結(jié)構(gòu)上看，圓柱形電池，本身電池的安全性能也能夠得到有效的保障。 本發(fā)明巧妙的將電池放置到電機(jī)內(nèi)部，構(gòu)成了內(nèi)置電池的輪轂電機(jī)，節(jié)省了外置電池盒，簡(jiǎn)化了目前電動(dòng)車的結(jié)構(gòu)，有效的降低了材料成本和電動(dòng)車的生產(chǎn)成本，提高了電動(dòng)車外觀設(shè)計(jì)的靈活性，不僅適用于常見(jiàn)的36V電機(jī)的電動(dòng)車，同樣適用于24V或者更低電壓的電機(jī)系統(tǒng)。 綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
一種將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于電機(jī)由定子部分和充當(dāng)外殼的轉(zhuǎn)子構(gòu)成；所述的定子部分由固定軸(1)、鐵芯和線包(2)和支架(3)構(gòu)成，所述的支架(3)上位于固定軸(1)和鐵芯之間設(shè)有電池倉(cāng)(4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于所述的支架(3)上設(shè)置若干從固定軸(1)輻射向鐵芯方向的隔條，隔條之間為電池倉(cāng)(4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于所述的電池倉(cāng)為等邊三角形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于所述的電池倉(cāng)為菱形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)，其特征在于定子部分電池倉(cāng)的開(kāi)孔大小和形狀和小電池組的形狀一致，并預(yù)留一定間隙，用于增加電池和定子的絕緣層。
全文摘要
本發(fā)明涉及新型輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)，并涉及到鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種將二次電池內(nèi)置到電機(jī)內(nèi)部的輪轂電機(jī)。電機(jī)由定子部分和充當(dāng)外殼的轉(zhuǎn)子構(gòu)成；所述的定子部分由固定軸、鐵芯和線包和支架構(gòu)成，所述的支架上位于固定軸和鐵芯之間設(shè)有電池倉(cāng)。它可在電機(jī)體積增加不多的情況下，將電池組巧妙的設(shè)計(jì)到電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)成了內(nèi)置電池的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，電動(dòng)車車體構(gòu)造中無(wú)需使用電池盒結(jié)構(gòu)，從而為鋰電池電動(dòng)車的設(shè)計(jì)帶來(lái)了極大的方便，并降低了成本。
文檔編號(hào)H02K11/00GK101795035SQ20101013607
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者呂成學(xué), 呂松檢, 陳龍 申請(qǐng)人:呂松檢;呂成學(xué);陳龍