CN101856948A - 电动自行车轮毂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动自行车轮毂，包括主轴，所述主轴上通过轮毂外壳轴承安装有轮毂外壳，轮毂外壳内安装有电机和用以带动轮毂外壳旋转的行星轮减速机构，所述电机采用外定子内转子结构，所述定子固定在轮毂外壳内壁上并可随轮毂外壳一同旋转，所述转子与行星轮减速机构相连。本发明结构紧凑、输出扭矩大、工作高效，且能够更好的适应电机无线传输控制要求。

Description

电动自行车轮毂
技术领域
本发明涉及一种电动自行车轮毂。
背景技术
近年来，电动自行车作为一种环保、节能的交通工具已经逐渐被广大消费者所接受，无论在国内还是国外，电动自行车在世界范围内的销量也在逐年增加，电动自行车替代自行车的趋势逐步扩大，而电动自行车轮毂作为电动自行车的核心部件，其质量的好坏往往决定着电动自行车整体的优劣。
目前市场上常见的电动自行车轮毂的结构通常包括主轴、主轴上通过轴承安装有轮毂外壳，轮毂外壳内安装有电机和行星轮减速机构，所述电机主要采用内定子外转子结构的无刷直流电机，其转子上固定有套在主轴上的太阳齿轮，太阳齿轮啮合有行星齿轮，行星齿轮与固定在轮毂外壳上的内齿圈啮合，行星齿轮通过轴承安装在行星轴上，行星轴固定在行星架上，行星架固定在主轴上；或者所述行星轴也可以固定在离合器上，而离合器固定在主轴上，离合器的作用是防止电动车滑行时电机跟转。此外现行的电动自行车轮毂中通常都在电机上加装用于检测电机转速的霍尔传感器，所述霍尔传感器与安装在轮毂外部的电机控制器通过导线相连。这种电动自行车轮毂的缺点之一是电机体积较大，导致整个轮毂结构不够紧凑，倘若再在轮毂外壳上加装电机控制器、蓄电池等部件将使得整个轮毂外形显得较为臃肿。其次，现有电动自行车轮毂输出扭矩小，工作效率低，并且随着电动自行车轮毂电机向着高效化、自动化方向发展的趋势，现行轮毂电机定子不动而转子旋转的工作方式越来越不适应诸如大速比减速、自动调整差速及增速或增调速等电机无线传输控制要求。另外现行电动自行车轮毂中，霍尔传感器内的霍尔元件通常都固定在定子上，而与霍尔元件感应的磁性元件则固定在转子上，由于现行轮毂电机中定子都是固定不动的，为了防止电机及霍尔元件上的导线对轮毂外壳的旋转造成干扰，只能将导线从轮毂外壳的轴承孔内引出，为此必须将轮毂外壳轴承的直径做的很大才能满足导线的引出要求，这无疑增加了制造成本。
发明内容
本发明目的是：提供一种结构紧凑、输出扭矩大、工作高效，且能够更好的适应电机无线传输控制要求的电动自行车轮毂。
本发明的技术方案是：一种电动自行车轮毂，包括主轴，所述主轴上通过轮毂外壳轴承安装有轮毂外壳，轮毂外壳内安装有电机和用以带动轮毂外壳旋转的行星轮减速机构，所述电机采用外定子内转子结构，所述定子固定在轮毂外壳内壁上并可随轮毂外壳一同旋转，所述转子与行星轮减速机构相连。
本发明中对于行星轮减速机构及其与转子之间的连接结构方案具体如下：所述转子上固定有套在主轴上的太阳齿轮，太阳齿轮啮合有行星齿轮，行星齿轮与固定在轮毂外壳上的轮毂内齿圈啮合，行星齿轮通过行星轴承安装在行星轴上，行星轴固定在行星架上，行星架固定在主轴上。
当然，为了防止电动车滑行时电机跟转，本发明中也可以同常规技术一样在行星轮减速机构中加入离合器，其具体方案如下：所述转子上固定有套在主轴上的太阳齿轮，太阳齿轮啮合有行星齿轮，行星齿轮与固定在轮毂外壳上的轮毂内齿圈啮合，行星齿轮通过行星轴承安装在行星轴上，行星轴固定在离合器上，离合器固定在主轴上。
进一步的，本发明中所述离合器采用现有的超越离合器。
本发明中所述轮毂外壳内还安装有霍尔传感器，所述霍尔传感器进一步包括固定在主轴上的磁性元件及固定在轮毂外壳内壁上并与所述磁性元件相对的霍尔元件。
并且所述定子和霍尔元件的导线均从轮毂外壳上设有的开孔内引出，并接入固定在轮毂外壳上的电机控制器内。
再进一步的，本发明中所述轮毂外壳包括顺序固定的左端盖、轮毂外壳本体和右端盖，所述左、右端盖分别通过轮毂外壳轴承安装在主轴上，所述霍尔元件固定在右端盖上，并且所述定子和霍尔元件的导线均从轮毂外壳本体上设有的开孔内引出。
本发明中所述转子通过两档转子轴承安装在主轴上。
本发明在具体工作过程中，电机通过行星轮减速机构的作用减速输出，使得轮毂外壳减速运转，并且轮毂外壳的旋转方向与转子相反；但同时因为轮毂外壳内壁上固定有定子，定子又相对转子反向旋转，故相当于增大了电机本身的减速比，在保证轮毂外壳转速一定的情况下进一步提高了转子转速，从而增大了本发明整体的减速比，提高了它的输出扭矩，使它工作更为高效。
本发明的优点是：
1.本发明提供的这种电动自行车轮毂中，由于电机采用外定子内转子结构，并且将定子固定在轮毂外壳内壁上，大大减小了电机体积，使得整个轮毂结构更加紧凑，方便在轮毂外壳上加装电机控制器、蓄电池等部件而不至于使整个轮毂外形显得臃肿。
2.本发明提供的这种电动自行车轮毂中，由于将定子固定在轮毂外壳上，其电机在工作时除了借助行星轮减速机构迫使轮毂外壳减速旋转之外，还通过定子和转子的相对旋转增大了电机本身的减速比，以此进一步提高了转子转速，故相比现有技术，本发明的这种电动自行车轮毂减速比更大，输出扭矩也更大，工作效率则更高。
3.本发明提供的这种电动自行车轮毂中，由于电机在工作时其定子和转子能够一同旋转，故更加适应诸如大速比减速、自动调整差速及增速或增调速等电机无线传输控制要求；并且本实施例中固定在主轴上的磁性元件能够同固定在右端盖内壁上的霍尔元件更好的配合来检测轮毂外壳的转速。
4.本发明提供的这种电动自行车轮毂中，由于定子可随同轮毂外壳一起旋转，加上霍尔传感器内的霍尔元件是固定在轮毂外壳内壁上，也可随同轮毂外壳内壁一同旋转，故定子和霍尔元件上的导线均可以直接从轮毂外壳上设有的开孔内引出，而无需担心会对轮毂外壳的旋转造成干扰，为此本发明无需象现有技术那样将轮毂外壳轴承的直径做大，从而能够显著的节约制造成本。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明一种具体实施例的结构剖视图；
图2为本发明另一具体实施例的结构剖视图。
其中：1、主轴；2、轮毂外壳轴承；3、轮毂外壳；3a、左端盖；3b、轮毂外壳本体；3c、右端盖；4、离合器；5、定子；6、转子；7、太阳齿轮；8、行星齿轮；9、轮毂内齿圈；10、行星轴承；11、行星轴；12、磁性元件；13、霍尔元件；14、转子轴承；15、行星架。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，本实施例提供的这种电动自行车轮毂，包括主轴1，所述主轴1上通过轮毂外壳轴承2安装有轮毂外壳3，轮毂外壳3内安装有电机、霍尔传感器和行星轮减速机构。本实施例中的轮毂外壳3由通过螺栓顺序固定的左端盖3a、轮毂外壳本体3b和右端盖3c一同构成，所述左、右端盖3a、3c分别通过轮毂外壳轴承2安装在主轴1上。所述电机采用外定子内转子结构，所述定子5固定在轮毂外壳3内壁上并可随轮毂外壳3一同旋转。所述转子6通过两档转子轴承14安装在主轴1上，转子6上固定有套在主轴1上的太阳齿轮7，太阳齿轮7啮合有行星齿轮8，行星齿轮8与固定在轮毂外壳3上的轮毂内齿圈9啮合，行星齿轮8通过行星轴承10安装在行星轴11上，行星轴11固定在离合器4上，离合器4通过键槽配合固定在主轴1上，离合器4采用现有的超越离合器，同常规技术一样，其作用是防止电动车滑行时电机跟转，最终目的是减小电动车滑行阻力。本实施例中的霍尔传感器由固定在主轴1上的磁性元件12和固定在右端盖3c内壁上并与所述磁性元件12相对的霍尔元件13以及相关导线一同构成。并且本实施例中所述定子5和霍尔元件13的导线均从轮毂外壳本体3b顶部设有的开孔(图中未标出)内引出，并接入固定在轮毂外壳3上的电机控制器(图中未画出)内。
本实施例在具体工作过程中，电机通过行星轮减速机构的作用减速输出，使得轮毂外壳3减速运转，并且轮毂外壳3的旋转方向与转子6相反；但同时因为轮毂外壳3内壁上固定有定子5，定子5又相对转子6反向旋转，故相当于增大了电机本身的减速比，在保证轮毂外壳3转速一定的情况下进一步提高了转子6转速，从而增大了本发明整体的减速比，提高了它的输出扭矩，使它工作更为高效。
实施例2：如图2所示，本实施例提供的这种电动自行车轮毂，包括主轴1，所述主轴1上通过轮毂外壳轴承2安装有轮毂外壳3，轮毂外壳3内安装有电机、霍尔传感器和行星轮减速机构。本实施例中的轮毂外壳3由通过螺栓顺序固定的左端盖3a、轮毂外壳本体3b和右端盖3c一同构成，所述左、右端盖3a、3c分别通过轮毂外壳轴承2安装在主轴1上。所述电机采用外定子内转子结构，所述定子5固定在轮毂外壳3内壁上并可随轮毂外壳
3一同旋转。所述转子6通过两档转子轴承14安装在主轴1上，转子6上固定有套在主轴1上的太阳齿轮7，太阳齿轮7啮合有行星齿轮8，行星齿轮8与固定在轮毂外壳3上的轮毂内齿圈9啮合，行星齿轮8通过行星轴承10安装在行星轴11上，行星轴11固定在行星架15上，行星架15通过键槽配合固定在主轴1上。本实施例中的霍尔传感器由固定在主轴1上的磁性元件12和固定在右端盖3c内壁上并与所述磁性元件12相对的霍尔元件13以及相关导线一同构成。并且本实施例中所述定子5和霍尔元件13的导线均从轮毂外壳本体3b顶部设有的开孔(图中未标出)内引出，并接入固定在轮毂外壳3上的电机控制器(图中未画出)内。
本实施例的具体工作原理同实施例1，不再多述，当然值得一提的是由于本实施例中没有安装离合器4，故同常规技术一样，当电动车滑行时本实施例无法有效防止电机跟转，造成电动车的滑行阻力稍大。
上述两个实施例的优点如下：
1.由于电机采用外定子内转子结构，并且将定子5固定在轮毂外壳3内壁上，大大减小了电机体积，使得整个轮毂结构更加紧凑，方便在轮毂外壳3上加装电机控制器、蓄电池等部件而不至于使整个轮毂外形显得臃肿。
2.由于将定子5固定在轮毂外壳3上，其电机在工作时除了借助行星轮减速机构迫使轮毂外壳3减速旋转之外，还通过定子5和转子6的相对旋转增大了电机本身的减速比，以此进一步提高了转子6转速，故相比现有技术，本实施例的这种电动自行车轮毂减速比更大，输出扭矩也更大，工作效率则更高。
3.由于电机在工作时其定子5和转子6能够一同旋转，故更加适应诸如大速比减速、自动调整差速及增速或增调速等电机无线传输控制要求；并且本实施例中固定在主轴1上的磁性元件12能够同固定在右端盖3c内壁上的霍尔元件13更好的配合来检测轮毂外壳3的转速。
4.由于定子5可随同轮毂外壳3一起旋转，加上霍尔传感器内的霍尔元件13是固定在轮毂外壳3内壁上，也可随同轮毂外壳3内壁一同旋转，故定子5和霍尔元件13上的导线均可以直接从轮毂外壳3上设有的开孔内引出，而无需担心会对轮毂外壳3的旋转造成干扰，为此本发明无需象现有技术那样将轮毂外壳轴承2的直径做大，从而能够显著的节约制造成本。
当然上述两个实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动自行车轮毂，包括主轴(1)，所述主轴(1)上通过轮毂外壳轴承(2)安装有轮毂外壳(3)，轮毂外壳(3)内安装有电机和用以带动轮毂外壳(3)旋转的行星轮减速机构，其特征在于所述电机采用外定子内转子结构，所述定子(5)固定在轮毂外壳(3)内壁上并可随轮毂外壳(3)一同旋转，所述转子(6)与行星轮减速机构相连。
2.根据权利要求1所述的电动自行车轮毂，其特征在于所述转子(6)上固定有套在主轴(1)上的太阳齿轮(7)，太阳齿轮(7)啮合有行星齿轮(8)，行星齿轮(8)与固定在轮毂外壳(3)上的轮毂内齿圈(9)啮合，行星齿轮(8)通过行星轴承(10)安装在行星轴(11)上，行星轴(11)固定在行星架(15)上，行星架(15)固定在主轴(1)上。
3.根据权利要求1所述的电动自行车轮毂，其特征在于所述转子(6)上固定有套在主轴(1)上的太阳齿轮(7)，太阳齿轮(7)啮合有行星齿轮(8)，行星齿轮(8)与固定在轮毂外壳(3)上的轮毂内齿圈(9)啮合，行星齿轮(8)通过行星轴承(10)安装在行星轴(11)上，行星轴(11)固定在离合器(4)上，离合器(4)固定在主轴(1)上。
4.根据权利要求1或2或3所述的电动自行车轮毂，其特征在于所述轮毂外壳(3)内还安装有霍尔传感器，所述霍尔传感器包括固定在主轴(1)上的磁性元件(12)及固定在轮毂外壳(3)内壁上并与所述磁性元件(12)相对的霍尔元件(13)。
5.根据权利要求4所述的电动自行车轮毂，其特征在于所述定子(5)和霍尔元件(13)的导线均从轮毂外壳(3)上设有的开孔内引出，并接入固定在轮毂外壳(3)上的电机控制器内。
6.根据权利要求5所述的电动自行车轮毂，其特征在于轮毂外壳(3)包括顺序固定的左端盖(3a)、轮毂外壳本体(3b)和右端盖(3c)，所述左、右端盖(3a、3c)分别通过轮毂外壳轴承(2)安装在主轴(1)上，所述霍尔元件(13)固定在右端盖(3c)上，并且所述定子(5)和霍尔元件(13)的导线均从轮毂外壳本体(3b)上设有的开孔内引出。
7.根据权利要求1或2或3所述的电动自行车轮毂，其特征在于转子(6)通过两档转子轴承(14)安装在主轴(1)上。
8.根据权利要求3所述的电动自行车轮毂，其特征在于所述离合器(4)为超越离合器。
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