[发明专利]一种电动自行车用无刷直流永磁电机机电一体化结构

说明书

技术领域

本发明涉及电动车控制器技术领域，具体涉及一种电动自行车用无刷直流永磁电机机电一体化结构。

背景技术

电动车简而言之就是以电力为驱动，以电力为能源的交通工具。现代常见的电动车有电动自行车、电动摩托车和电动汽车等形式。目前电动自行车广泛采用的是直流永磁电机，直流永磁电机按照是否采用电刷换向可分为有刷电机和无刷电机两种，有刷电机是直流电机的主流产品，目前绝大多数电动自行车电机都是有刷电机。无刷电机是一种特殊的直流电机，它采用内置磁性传感器(霍尔元件)外加电子换向器的方法进行电子换向，无刷电机主要是为了消除电刷的磨损，以及电刷接触所产生的噪声。

现有的电动自行车用永磁无刷直流电机机电结构，包括由定子、转子、机壳等构成的电机，其中定子靠轮毂式支撑铝件固定套设于车轴，线圈绕组设置于定子上，转子套设在定子外圈并在转子外侧套设固定车轮，转子上设置有多对永磁磁极，机壳固定在转子上可随转子旋转，并将定子包盖于其内；另外还包括设置于电机壳体外部的控制器，所述控制器主要由控制器壳体与其内的电路模块芯片构成，控制器的线路通过设置于电机机壳中间的轴承内圈接入并与定子相连，其中包括所述控制器与设置于定子上的霍尔元件传感器之间的连接线路，所述控制器是用于电机的换相、电流控制，实现对电机加速、减速、巡航、电子差速、能量回馈制动控制等功能。

但是，现有的电动自行车用永磁无刷直流电机机电结构形式，存在以下不足：

1、霍尔元件与控制器之间的线路、电机定子与控制器之间的线路均较长，使得线路损耗较大，线路受干扰影响严重，降低了系统可靠性。

2、控制器设置于电机外部会占据更多空间，且影响车体美观。

3、控制器线路复杂，成本较高。

4、控制器可靠性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的上述不足，而提供一种系统可靠性更强、集成化程度高和成本低，并且占据空间小，可使得车体整体更美观的电动自行车用无刷直流永磁电机机电一体化结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种电动自行车用无刷直流永磁电机机电一体化结构，包括定子、转子、机壳，其特征在于，还包括设置于定子内部的控制器电路模块芯片。

进一步，所述控制器电路模块芯片外形为与定子内部腔室匹配的弧型，并安装固定于电机定子内部的支撑铝件上。

本发明是在背景技术中所述的现有的电动自行车用永磁无刷直流电机机电结构的基础上所作改进，其改进点就在于将控制器的电路模块芯片设置于了电机定子内部，从而取消了原控制器构件。具体地说，是在设计轮毂电机控制器时，设计成永磁无刷直流电机与控制器一体化结构，按轮毂电机定子内部尺寸，将控制器硬件电路板(即上述控制器电路模块芯片)设计成与定子内部腔室匹配的弧形，嵌入并安装固定于轮毂电机内的定子内部的支撑铝件上。这样，在外观方面，可以省掉电机控制器在电动自行车上的安装位置，外形更加美观，而且结构简洁；在可靠性方面，由于控制器嵌入在轮毂电机内，霍尔元件与电机连线最短，采样转子位置信号的抗电磁干扰能力更强，检测更为准确，而电机绕组与控制器直接连接，连接线最短，对外界的干扰最小，连接线的发热损耗最小，也会提高系统的效率。

作为本发明的进一步改进，还设置有散热铝基板，所述散热铝基板一侧与所述控制器电路模块芯片紧贴相连，另一侧连接固定于支撑铝件上，这样，可进一步利用电机铝件增加控制器电路模块芯片的散热效果，避免其因为过热而烧坏，提高了装置安全性。

与现有的外置控制器的结构形式相比较，本发明具有以下优点：

1、控制器由于嵌套在轮毂电机内部，使得霍尔元件传感器与电机连线大大缩短，使得采样转子位置信号最为准确，可靠性更高；同时使得控制器与电机定子的连线也大大缩短，使得干扰最小，热损耗最小，提高了系统效率与可靠性。

2、本技术方案中将控制器电路模块芯片设置于定子内部，由于转子在旋转时，转子上的磁极之间的棱槽会造成空气流动，从而在定子内部形成风流，使得本结构设计的控制器电路模块芯片散热效果良好，而且可以进一步将所述棱槽斜向设置，以增大风流，增强散热效果；同时作为本发明的优化设计，还增设有散热铝基板进行散热，可进一步提高对控制器电路模块芯片的散热效果，避免其因为过热而烧坏，提高了装置安全性。

3、本技术方案中将控制器电路模块芯片设置于定子内部，使得电机与控制部分之间的结构更紧凑，其一体化程度更高，占据空间更小，且使得车体外观更具美感。