磁懸浮感應電機驅動式電動自行車的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型的電動自行車的驅動方式，采用磁懸浮感應電機電機驅動，具體是一種磁懸浮感應電機驅動式電動自行車，屬于電動自行車技術領域。
【背景技術】
[0002]從目前行業內普遍使用情況看，電動自行車主要有兩種電機:高效稀土永磁有刷電機與高效稀土永磁無刷電機。目前市場上大多數電動自行車還停留在有刷電機階段，有刷電機采用機械換向，對控制系統的技術要求較低，相對成本低于無刷電機，有刷電機的啟動力矩略大于無刷電機。但致命的弱點是:壽命短、噪聲大、效率低，它長期使用碳刷磨損嚴重，較易損壞。同時磨損產生了大量的碳粉塵，這些粉塵落下齒輪油中，使齒輪油加速干涸，電機噪聲進一步增大。
[0003]有刷電機使用到一年左右就需要更換內碳刷，而且充電一次行駛的里程不及新車買來時的三分之二，而且爬坡時動力不足，還會燒壞控制器。這是因為電機更換碳刷后，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產生火花并加快氧化換向器和銅片，導致上述不良現象。
[0004]針對現有技術的上述缺陷，需要提供一種新型電機驅動方式的電動自行車。【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種新型的驅動電動自行車的磁懸浮感應電機系統，以克服現有技術的上述問題，該磁懸浮感應電機驅動式電動自行車能夠提高電動車電能向機械能的轉化效率，從而降低能耗，改善電動車的動力性能。本實用新型利用磁懸浮及電機技術將車身懸浮，在檢測控制系統控制下，使車輪輪轂無摩擦、無磨損地支承車身，并驅動車輪輪轂旋轉，帶動車輪沿地面滾動行駛。
[0006]上述目的通過如下技術方案實現:磁懸浮感應電機驅動式電動自行車，其電機套在車輪上，其特征是，該電機為磁懸浮感應電機，包括殼體、電機軸以及置于殼體內的電機轉子、電機定子、檢測控制系統和左、右磁鋼和左、右外繞組；所述檢測控制系統包括檢查系統和控制系統，其中檢測系統包括若干軸向位移傳感器、若干徑向位移傳感器和轉速傳感器，控制系統包括信號處理電路和控制器，該控制系統設置在殼體內側；
[0007]所述電機定子沿軸向緊密套在電機軸上，電機定子左、右兩端面沿圓周方向設置若干徑向位移傳感器和轉速傳感器；所述電機轉子緊配連接于殼體內側，電機轉子置于電機定子外圈，并與之保持間隙；
[0008]所述左、右磁鋼分別固定設置在電機轉子左、右兩側端面上，所述殼體內左、右兩側分別設置左、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置在外繞組內側；
[0009]所述殼體左、右兩側端面均設有端蓋和輔助軸承，輔助軸承套在電機軸上，端蓋分另IJ與輔助軸承和電機軸連接，電機軸位于電機轉子、電機定子、輔助軸承、端蓋、左右外繞組、左右磁鋼的軸線位置。
[0010]所述電機定子為凸極結構，其外側壁沿圓周方向等間距分布定子凸極，電機定子左、右兩側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，三相繞組經調壓電路供電，以一定時序通入電流，可驅動電機轉子轉動和保持定子在徑向上的穩定懸浮。
[0011]所述電機轉子米用籠型轉子，包括轉子鐵芯，其由娃鋼片疊成，在轉子鐵芯娃鋼疊片內圓周沖有嵌放轉子繞組的槽，槽內嵌有絕緣導線組成的三相對稱繞組。
[0012]所述左、右磁鋼對稱固定在電機轉子左、右兩側端面上。
[0013]所述左、右外繞組對稱固定在殼體內左、右兩側。
[0014]所述電機軸的兩端部用圓螺母固定，電機定子兩側用螺母固定，殼體兩側用螺母固定。
[0015]本實用新型提出了一種采用磁懸浮感應電機驅動的驅動系統結構，設計的感應電機是一種外轉子內定子形式的磁懸浮感應電機。通過上述的技術方案，本實用新型的磁懸浮感應式電機利用磁懸浮及電機技術將車輪轉動起來，無接觸，無摩擦，無磨損，通過電磁轉矩直接驅動車輪輪轂旋轉，縮短傳動鏈，提高驅動效率，顯著降低了能耗，改善了電動車的動力性能。
[0016]本實用新型工作時，電機轉子采用籠型轉子，轉子包括轉子鐵芯，其由硅鋼片疊成，在轉子鐵芯疊片內圓周沖有嵌放轉子繞組的槽。電機定子采用雙繞組結構。徑向方向上，定子對稱三相轉矩繞組通入三相對稱電流，產生旋轉磁場，電機導體切割定子磁場產生感應電動勢，并產生感應電流，載有感應電流的轉子導體在定子磁場中受到電磁力并形成電磁轉矩，從而驅使轉子順著定子磁場方向旋轉起來。同時磁懸浮電機懸浮力是在轉矩繞組和懸浮繞組共同作用下產生的。定子轉矩繞組通以電流后，在電機內形成轉矩磁鏈，同時定子中懸浮繞組通以電流后，在電機內形成懸浮力磁鏈。當只有一個方向上的懸浮力繞組通以正向電流時，在電機內形成懸浮力磁鏈。轉矩磁場和懸浮力磁場共同作用的結果使得一側氣隙處的轉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致定子受到該方向上的磁懸浮力。
[0017]當檢測到定子在徑向上產生偏移時，從徑向位移傳感器得到檢測信號，發送給控制系統，控制系統會相應的改變繞組電流，使得兩套繞組電流一個變大一個變小，從而使得兩側的磁通密度不等，磁拉力變大或變小，電機定子受力回到平衡位置，定子在徑向上的懸浮是靠電機作用提供的懸浮力。
[0018]為了使電機轉子在軸向方向上穩定懸浮，在軸向上的懸浮力是通過轉子軸向兩側的磁鋼和外繞組作用產生軸向上的懸浮力。外繞組產生電磁懸浮力，當兩側磁密度不等時，吸力不等，轉子在軸向上會往磁密大的一側偏移，通過軸向傳感器檢測到偏移量，反饋給控制系統，調節輸入電流的大小，使得兩側磁密相等，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，不發生偏移。這樣通過控制外繞組的電流大小和方向來實現轉子的在軸向上的穩定懸浮。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型中磁懸浮感應電機的結構示意圖；
[0020]圖2為圖1的側視圖；
[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的結構簡圖；
[0025]圖中:1殼體、2端蓋、3電機定子、4電機轉子、5輔助軸承、6磁鋼、7外繞組、8電機軸、9軸向位移傳感器、10徑向位移傳感器和轉速傳感器。
【具體實施方式】
[0026]如圖，磁懸浮感應電機驅動式電動自行車，其電機套在車輪上，該電機為磁懸浮感應電機，包括殼體1、電機軸8以及置于殼體內的電機轉子4、電機定子3、檢測控制系統和左、右磁鋼6和左、右外繞組7 (電機軸即為車輪輪軸，殼體與車輪連接)。
[0027]檢測控制系統是檢測控制轉子轉速和定轉子懸浮位置的，保證電機定子在軸向和徑向上的偏移量的準確檢測。檢測控制系統，其檢測系統包括若干軸向位移傳感器9、若干徑向位移傳感器和轉速傳感器10，其控制系統包括信號處理電路和控制器，該控制系統設置在殼體內側。
[0028]電機定子沿軸向緊密套在電機軸上，電機軸的兩端部用圓螺母固定，電機定子兩側用螺母固定。電機定子左、右兩端面沿圓周方向設置有若干徑向位移傳感器和轉速傳感器。電機定子為凸極結構，其外側壁沿圓周方向等間距分布定子凸極，電機定子左、右