磁懸浮感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)自行車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型的電動(dòng)自行車的驅(qū)動(dòng)方式，采用磁懸浮感應(yīng)電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具體是一種磁懸浮感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)自行車，屬于電動(dòng)自行車技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]從目前行業(yè)內(nèi)普遍使用情況看，電動(dòng)自行車主要有兩種電機(jī):高效稀土永磁有刷電機(jī)與高效稀土永磁無刷電機(jī)。目前市場上大多數(shù)電動(dòng)自行車還停留在有刷電機(jī)階段，有刷電機(jī)采用機(jī)械換向，對(duì)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求較低，相對(duì)成本低于無刷電機(jī)，有刷電機(jī)的啟動(dòng)力矩略大于無刷電機(jī)。但致命的弱點(diǎn)是:壽命短、噪聲大、效率低，它長期使用碳刷磨損嚴(yán)重，較易損壞。同時(shí)磨損產(chǎn)生了大量的碳粉塵，這些粉塵落下齒輪油中，使齒輪油加速干涸，電機(jī)噪聲進(jìn)一步增大。
[0003]有刷電機(jī)使用到一年左右就需要更換內(nèi)碳刷，而且充電一次行駛的里程不及新車買來時(shí)的三分之二，而且爬坡時(shí)動(dòng)力不足，還會(huì)燒壞控制器。這是因?yàn)殡姍C(jī)更換碳刷后，換向器也被磨出了一條凹槽，使碳刷接觸面積減少，接觸不良的碳刷通電后會(huì)產(chǎn)生火花并加快氧化換向器和銅片，導(dǎo)致上述不良現(xiàn)象。
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，需要提供一種新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的電動(dòng)自行車?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車的磁懸浮感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，該磁懸浮感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)自行車能夠提高電動(dòng)車電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化效率，從而降低能耗，改善電動(dòng)車的動(dòng)力性能。本實(shí)用新型利用磁懸浮及電機(jī)技術(shù)將車身懸浮，在檢測控制系統(tǒng)控制下，使車輪輪轂無摩擦、無磨損地支承車身，并驅(qū)動(dòng)車輪輪轂旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)車輪沿地面滾動(dòng)行駛。
[0006]上述目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):磁懸浮感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)自行車，其電機(jī)套在車輪上，其特征是，該電機(jī)為磁懸浮感應(yīng)電機(jī)，包括殼體、電機(jī)軸以及置于殼體內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、檢測控制系統(tǒng)和左、右磁鋼和左、右外繞組；所述檢測控制系統(tǒng)包括檢查系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中檢測系統(tǒng)包括若干軸向位移傳感器、若干徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，控制系統(tǒng)包括信號(hào)處理電路和控制器，該控制系統(tǒng)設(shè)置在殼體內(nèi)側(cè)；
[0007]所述電機(jī)定子沿軸向緊密套在電機(jī)軸上，電機(jī)定子左、右兩端面沿圓周方向設(shè)置若干徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器；所述電機(jī)轉(zhuǎn)子緊配連接于殼體內(nèi)側(cè)，電機(jī)轉(zhuǎn)子置于電機(jī)定子外圈，并與之保持間隙；
[0008]所述左、右磁鋼分別固定設(shè)置在電機(jī)轉(zhuǎn)子左、右兩側(cè)端面上，所述殼體內(nèi)左、右兩側(cè)分別設(shè)置左、右外繞組和若干軸向位移傳感器，軸向位移傳感器沿圓周方向設(shè)置在外繞組內(nèi)側(cè)；
[0009]所述殼體左、右兩側(cè)端面均設(shè)有端蓋和輔助軸承，輔助軸承套在電機(jī)軸上，端蓋分另IJ與輔助軸承和電機(jī)軸連接，電機(jī)軸位于電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)定子、輔助軸承、端蓋、左右外繞組、左右磁鋼的軸線位置。
[0010]所述電機(jī)定子為凸極結(jié)構(gòu)，其外側(cè)壁沿圓周方向等間距分布定子凸極，電機(jī)定子左、右兩側(cè)端面上呈沿圓周分布定子凸極；所述定子凸極上裝有三相繞組，三相繞組經(jīng)調(diào)壓電路供電，以一定時(shí)序通入電流，可驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)和保持定子在徑向上的穩(wěn)定懸浮。
[0011]所述電機(jī)轉(zhuǎn)子米用籠型轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其由娃鋼片疊成，在轉(zhuǎn)子鐵芯娃鋼疊片內(nèi)圓周沖有嵌放轉(zhuǎn)子繞組的槽，槽內(nèi)嵌有絕緣導(dǎo)線組成的三相對(duì)稱繞組。
[0012]所述左、右磁鋼對(duì)稱固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子左、右兩側(cè)端面上。
[0013]所述左、右外繞組對(duì)稱固定在殼體內(nèi)左、右兩側(cè)。
[0014]所述電機(jī)軸的兩端部用圓螺母固定，電機(jī)定子兩側(cè)用螺母固定，殼體兩側(cè)用螺母固定。
[0015]本實(shí)用新型提出了一種采用磁懸浮感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的感應(yīng)電機(jī)是一種外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子形式的磁懸浮感應(yīng)電機(jī)。通過上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型的磁懸浮感應(yīng)式電機(jī)利用磁懸浮及電機(jī)技術(shù)將車輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來，無接觸，無摩擦，無磨損，通過電磁轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動(dòng)車輪輪轂旋轉(zhuǎn)，縮短傳動(dòng)鏈，提高驅(qū)動(dòng)效率，顯著降低了能耗，改善了電動(dòng)車的動(dòng)力性能。
[0016]本實(shí)用新型工作時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)子采用籠型轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯，其由硅鋼片疊成，在轉(zhuǎn)子鐵芯疊片內(nèi)圓周沖有嵌放轉(zhuǎn)子繞組的槽。電機(jī)定子采用雙繞組結(jié)構(gòu)。徑向方向上，定子對(duì)稱三相轉(zhuǎn)矩繞組通入三相對(duì)稱電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)導(dǎo)體切割定子磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，并產(chǎn)生感應(yīng)電流，載有感應(yīng)電流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力并形成電磁轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)使轉(zhuǎn)子順著定子磁場方向旋轉(zhuǎn)起來。同時(shí)磁懸浮電機(jī)懸浮力是在轉(zhuǎn)矩繞組和懸浮繞組共同作用下產(chǎn)生的。定子轉(zhuǎn)矩繞組通以電流后，在電機(jī)內(nèi)形成轉(zhuǎn)矩磁鏈，同時(shí)定子中懸浮繞組通以電流后，在電機(jī)內(nèi)形成懸浮力磁鏈。當(dāng)只有一個(gè)方向上的懸浮力繞組通以正向電流時(shí)，在電機(jī)內(nèi)形成懸浮力磁鏈。轉(zhuǎn)矩磁場和懸浮力磁場共同作用的結(jié)果使得一側(cè)氣隙處的轉(zhuǎn)矩磁鏈和懸浮力磁鏈方向相同，總磁密增加，吸力增加，在而在反方向的氣隙處，磁鏈方向相反，總磁密減少，吸力減小。這樣，不平衡的氣隙磁通密度導(dǎo)致定子受到該方向上的磁懸浮力。
[0017]當(dāng)檢測到定子在徑向上產(chǎn)生偏移時(shí)，從徑向位移傳感器得到檢測信號(hào)，發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)會(huì)相應(yīng)的改變繞組電流，使得兩套繞組電流一個(gè)變大一個(gè)變小，從而使得兩側(cè)的磁通密度不等，磁拉力變大或變小，電機(jī)定子受力回到平衡位置，定子在徑向上的懸浮是靠電機(jī)作用提供的懸浮力。
[0018]為了使電機(jī)轉(zhuǎn)子在軸向方向上穩(wěn)定懸浮，在軸向上的懸浮力是通過轉(zhuǎn)子軸向兩側(cè)的磁鋼和外繞組作用產(chǎn)生軸向上的懸浮力。外繞組產(chǎn)生電磁懸浮力，當(dāng)兩側(cè)磁密度不等時(shí)，吸力不等，轉(zhuǎn)子在軸向上會(huì)往磁密大的一側(cè)偏移，通過軸向傳感器檢測到偏移量，反饋給控制系統(tǒng)，調(diào)節(jié)輸入電流的大小，使得兩側(cè)磁密相等，定子受到軸向方向上大小相等的力，保持在軸向中心位置處，不發(fā)生偏移。這樣通過控制外繞組的電流大小和方向來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的在軸向上的穩(wěn)定懸浮。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型中磁懸浮感應(yīng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1的側(cè)視圖；
[0021]圖3為圖1的立體圖；
[0022]圖4為圖1中的A-A向剖視圖；
[0023]圖5為圖2中的B-B向剖視圖；
[0024]圖6為圖4的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0025]圖中:1殼體、2端蓋、3電機(jī)定子、4電機(jī)轉(zhuǎn)子、5輔助軸承、6磁鋼、7外繞組、8電機(jī)軸、9軸向位移傳感器、10徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖，磁懸浮感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)式電動(dòng)自行車，其電機(jī)套在車輪上，該電機(jī)為磁懸浮感應(yīng)電機(jī)，包括殼體1、電機(jī)軸8以及置于殼體內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)子4、電機(jī)定子3、檢測控制系統(tǒng)和左、右磁鋼6和左、右外繞組7 (電機(jī)軸即為車輪輪軸，殼體與車輪連接)。
[0027]檢測控制系統(tǒng)是檢測控制轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和定轉(zhuǎn)子懸浮位置的，保證電機(jī)定子在軸向和徑向上的偏移量的準(zhǔn)確檢測。檢測控制系統(tǒng)，其檢測系統(tǒng)包括若干軸向位移傳感器9、若干徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器10，其控制系統(tǒng)包括信號(hào)處理電路和控制器，該控制系統(tǒng)設(shè)置在殼體內(nèi)側(cè)。
[0028]電機(jī)定子沿軸向緊密套在電機(jī)軸上，電機(jī)軸的兩端部用圓螺母固定，電機(jī)定子兩側(cè)用螺母固定。電機(jī)定子左、右兩端面沿圓周方向設(shè)置有若干徑向位移傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器。電機(jī)定子為凸極結(jié)構(gòu)，其外側(cè)壁沿圓周方向等間距分布定子凸極，電機(jī)定子左、右