[发明专利]三档变速无刷无齿大轮毂电机

摘要

一种三档变速无刷无齿大轮毂电机，由锥形转子、锥形定子、半轴桥架、变速器、变速转把、智能控制器组成，本电机具有非常实用的三档变速功能，三档变速是无缝衔接的无条件的进行换档，电动车在正常行驶时用高速档快跑，爬坡时用低速档有力，电机转子、定子分离时是空档，空档时电机的磁场阻力很小，电动车没电时，能像自行车一样轻松骑行；本电机的定子和转子是锥形的，定子和转子之间的均匀气隙是在最小均匀气隙和最大均匀气隙之间变化的、可调的，本电机的均匀气隙可以做的很小，以提高电机效率，变速转把的扭力一方面克服锥形转子、锥形定子之间强大的磁力，另一方面改变了锥形转子、锥形定子之间的均匀气隙，本电机的转子和定子分开很短距离就完成基本分离状态，因此电机轴向尺寸与现有无刷无齿大轮毂电机基本相同。

主权项

1.一种三档变速无刷无齿大轮毂电机，由锥形转子、锥形定子、半轴桥架、变速器、变速转把和智能控制器组成，其特征在于：所述锥形转子设有铝合金轮毂圈(1)，铝合金轮毂圈左、右端设有定位台阶，左定位台阶内圆安装左轮毂端盖(2)，左轮毂端盖中部设有左轴承架及左轮毂轴承(3)；右定位台阶内圆安装右轮毂端盖(4)，右轮毂端盖中部设有右轴承架及右轮毂轴承(5)，左、右轮毂端盖分别由8个螺丝钉(6)紧固，铝合金轮毂圈内圆右侧设有导磁圈(7)，导磁圈的外圆与铝合金轮毂圈内圆浇铸成一体，导磁圈的内圆加工成直径左边大、右边小的锥形内圆，所述锥形内圆设有若干梯形永磁体(8)，所述梯形永磁体是用钕铁硼材料制造的强磁体，每块永磁体的磁极方向是径向的，若干梯形永磁体的N极、S极相互交替排列在锥形内圆，梯形永磁体的上底在锥形面内圆右边对齐、下底在锥形内圆左边对齐，用AB胶将若干梯形永磁体粘接在锥形内圆，安装成锥形永磁圈，所述铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎(9)及外胎(10)，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴(11)，所述锥形转子是以锥形永磁圈为主要特征的轮毂外转子；所述锥形定子设有半轴桥架，所述半轴桥架设置左、右半轴，左半轴(12)装进左轮毂轴承内圆，右半轴(13)装进右轮毂轴承内圆，左半轴右端焊接左圆板(14)，右半轴左端焊接右圆板(15)，所述左、右圆板之间设置固定圈(16)，所述固定圈内圆右端焊接右圆板，固定圈内圆左端安装左圆板，固定圈左端圆周设置4个等分的沉头螺丝钉孔，左圆板圆周设置4个等分的螺母孔，由4个沉头螺丝钉(17)将左圆板固定在固定圈左端内圆，所述固定圈圆周设置4个等分的条形窗口(18)，所述固定圈外圆设置滑动圈(19)，所述滑动圈内圆设置4个等分的矩形爪(20)，4个矩形爪分别位于4个条形窗口内，所述滑动圈在所述固定圈外圆左、右滑动时，所述4个矩形爪分别在4个条形窗口范围内左、右滑动；所述滑动圈外圆设置齿圈型铁芯，齿圈型铁芯是用硅钢片冲制和叠加成型的，齿圈型铁芯圆周设有若干线圈槽及齿牙，所述齿圈型铁芯的外圆加工成直径左边大、右边小的锥形铁芯(21)，锥形铁芯的锥度和所述锥形永磁圈的锥度一致，锥形铁芯的厚度小于所述梯形永磁体的高度，所述线圈槽内绕制不同方向的单线圈，组成A、B、C三相电枢线圈(22)，在锥形铁芯上端左边相邻的3个齿牙上设置3个元件槽，元件槽内设有3个不同相位的位置霍尔元件(23)；在锥形铁芯下端左边的1个齿牙上设置1个元件槽，元件槽内安装开关霍尔元件(24)；所述滑动圈上端设置穿线斜孔(25)，所述三相电枢线圈、位置霍尔元件和开关霍尔元件的输出线合并为一股输出电缆(26)，输出电缆经过穿线斜孔和条形窗口引出到固定圈内，所述左半轴设置左中心孔(27)，所述输出电缆经过左中心孔引出电机外面与所述智能控制器(28)连接；所述固定圈内设置圆压板(29)，圆压板设置中心孔，圆压板左边外圆制成台阶，台阶左边设置垫圈(30)，垫圈左端紧靠4个矩形爪，锥形铁芯与锥形永磁圈之间的磁力，吸引锥形铁芯通过4个矩形爪压紧所述垫圈，调整垫圈的厚度，便可调整所述锥形铁芯与所述锥形永磁圈之间的气隙，从而获得可靠、稳定的最小均匀气隙，所述最小均匀气隙形成时，所述锥形铁芯的右端与所述锥形永磁圈的右端对齐，所述锥形定子是以所述锥形铁芯为主要特征的轮毂内定子；所述变速器设置顶杆(31)，顶杆左端设置止位圆柱(32)，止位圆柱装进圆压板中心孔，所述右半轴设置右中心孔，所述顶杆装进右中心孔，顶杆右端连接滑轮架(33)，滑轮架右端设置短轴(34)，短轴上安装动滑轮(35)；所述右半轴右侧设置左、右螺丝帽(36、37)，左、右螺丝帽之间紧固变速器框架(38)，所述变速器框架是一个长方形框架，变速器框架右上端设置轮轴(39)，轮轴上安装定滑轮(40)，所述动滑轮、定滑轮大小相等，都位于变速器框架内，所述动滑轮、定滑轮之间设置斜面滑块，所述斜面滑块是2个直角三角形滑块叠加，上端是大锐角滑块(41)、下端是小锐角滑块(42)，大、小锐角滑块之间设置高速档线(43)，小锐角滑块下端设置连接孔，连接孔内连接遥控拉线(44)，遥控拉线下端连接变速转把(45)，变速转把安装在电动车头的左车把的右侧，电动车头的左车把依然是原有的调速转把，当变速转把用手向下旋转时，遥控拉线向下拉动斜面滑块，小锐角滑块的斜面将动滑轮、定滑轮之间的距离撑开，动滑轮推动顶杆、圆压板、4个矩形爪、滑动圈和锥形铁芯向左平移，平移过程中，变速转把的扭力一方面克服了锥形铁芯与锥形永磁圈之间强大的磁力，另一方面改变了锥形铁芯与锥形永磁圈之间的均匀气隙，锥形铁芯与锥形永磁圈之间专门设置最大均匀气隙，当变速转把向下旋转到所述高速档线与动滑轮、定滑轮中心水平时，锥形铁芯与锥形永磁圈之间获得最大均匀气隙，所述最大均匀气隙形成时，所述锥形铁芯的左端与所述锥形永磁圈的左端对齐，所述最大均匀气隙和所述最小均匀气隙虽然使磁场强度改变了，但是所述锥形铁芯的有效磁场面积没有改变，因此，所述锥形铁芯在最大均匀气隙和最小均匀气隙的范围内工作都符合电机的技术要求，因为电机转速与磁场强度成反比，所以锥形铁芯在最小均匀气隙状态下工作设为低速档，锥形铁芯在最大均匀气隙状态下工作设为高速档；当变速转把向下旋转到最紧的位置，所述滑轮架靠紧右半轴右端，遥控拉线向下拉动斜面滑块，大锐角滑块的斜面将动滑轮、定滑轮之间撑开最大的距离，所述锥形铁芯离开了锥形永磁圈的磁场范围，锥形铁芯与锥形永磁圈之间仅有微弱的复位磁力，此时的定子、转子分离状态设为空档，当变速转把向上旋转到最松的位置时，定子、转子吸合，电机又恢复到低速档；所述变速器框架内上端焊接导向槽(46)，所述斜面滑块安装在导向槽内，所述导向槽截面为n形，导向槽上端设置连接销(47)，所述大锐角滑块上端设置连接孔，连接销与连接孔之间安装复位拉簧(48)，大锐角滑块左上角在导向槽左边直线滑动，它与动滑轮、定滑轮之间形成3个动态支撑点，其中大锐角滑块左上角和动滑轮2个支撑点是活动的，所述变速转把转换档位时的手感明显，转把松到底是低速档，转把紧到明显的阻力位置是高速档，转把继续紧到底是空档。