CN104118524A - 集装轮毂式智能车轮 - Google Patents

Abstract

一种集装轮毂式智能车轮，在智能车轮的轮毂内安装两个高速内转子直流电机，将锂电池组和智能控制机芯集装在轮毂内，不仅提高效率，还充分利用轮毂内部空间，本发明用于自平衡独轮电动车上，可以大大简化整体结构，减轻重量，普通自行车的前轮或者后轮，换上集装轮毂式智能车轮，就变成助力电动自行车，选用小功率电机和小容量锂电池，有利于制造便携式的电动车，推广应用具有很大优势。

Description

集装轮毂式智能车轮

技术领域

本发明涉及一种电动车轮毂电机，概述地说是一种集装轮毂式智能车轮。

背景技术

目前的电动车普遍使用的轮毂电机主要有两大类型，一是低速无齿轮毂电机，二是高速有齿轮毂电机，高速有齿轮毂电机具有效率高，体积小，重量轻的优点，因此是电动车轮毂电机的发展方向。例如申请公布号是CN103036354A，名称是“超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机”的发明专利申请，它是由两个以上的高速无刷电机驱动的轮毂电机，其结构形式有利于提高电机各方面的性能指标，但是它的缺点在于：1.轮毂内部剩余空间大，利用率不高。2.因为高速无刷电机是外转子的，所以驱动的伞型齿轮不够小，减速比值不够大，高速特性不够突出。3.它不能用于自平衡独轮电动车。

发明内容

为了克服“超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机”的不足，本发明公开一种集装轮毂式智能车轮，在智能车轮的轮毂内安装两个高速内转子直流电机，将锂电池组和智能控制机芯集装在轮毂内，不仅提高效率，还充分利用轮毂内部空间，本发明用于自平衡独轮电动车上，可以大大简化整体结构，减轻重量，普通自行车的前轮或者后轮，换上集装轮毂式智能车轮，就变成助力电动自行车，推广应用具有很大优势。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是由集装式轮毂、台阶式轮毂轴、方管式机架、前后高速内转子直流电机、棘爪式超越离合器、伞齿减速器、半月型控制盒、半月型电池盒、轮胎圈和轮胎组成，其结构特点是：所述的集装式轮毂设有轮毂圈，轮毂圈左端设有与之一体化的左端盖，左端盖中部设有左轴承架，左轴承架内圆紧配安装左轴承，轮毂圈右端设有右端盖，右端盖中部设有右轴承架和右轴承，右端盖圆周设有螺丝边，轮毂圈右端内圆设有螺母圈，轮毂圈与右端盖是螺纹旋接紧固的，所述的台阶式轮毂轴中心设有电线孔，轮毂轴中部是粗轴，粗轴两端是左右轴承轴，安装左右轴承，左右轴承轴两端是较细的左右螺杆连接轴，连接车架左右端，粗轴中间上端设有穿线孔，所述的方管式机架中间设有左右安装孔，左右安装孔焊接在粗轴的左右两侧，在方管式机架左边的上端设有上L型前抓手和上L型后抓手，方管式机架左边的下端设有下L型前抓手和下L型后抓手方管式机架中间设有上接插件窗口和下接插件窗口，所述的前后高速内转子直流电机是两个同型号电机，分别安装在方管式机架前后端的方管内，两电机之间设有上接插件和下接插件，前电机的转子轴前端紧配安装前伞型齿轮，后电机的转子轴后端紧配安装后伞型齿轮，所述的棘爪式超越离合器安装在左轴承架的外圆，棘爪式超越离合器设有离合圈，离合圈外圆设有十字支架，十字支架的四端连接圈架，圈架的上下左右端分别设有等分的4个短轴，短轴上分别安装4个轴承，4个轴承外圆分别安装滑轮，左端盖右面设有大圆圈轨道槽，4个滑轮在轨道槽内滑动，圈架右端设有伞型齿圈，伞型齿圈与前后伞型齿轮啮合，组成伞齿减速器，伞型齿圈在减速传动中，4个滑轮不仅承受伞型齿轮啮合传动的推力，而且稳定滑动在轨道槽内，与棘爪式超越离合器同轴转动，在方管式机架上端设有半月型控制盒，方管式机架下端设有半月型电池盒，所述的轮胎圈的内圆，是与轮毂圈一体化制造，轮胎圈的外圆安装轮胎。

所述的棘爪式超越离合器，是利用自行车飞轮配件改造的，在左轴承架外圆上设有上下棘爪槽，上下棘爪槽内设有上下棘爪，上下棘爪中间设有钢丝槽，左轴承架外圆设有钢丝卡槽，钢丝卡槽内设有弹性钢丝圈，弹性钢丝圈压在上下棘爪中间的钢丝槽里，将上下棘爪卡在上下棘爪槽内，左轴承架外圆松配安装离合圈，离合圈内圆设有锯型齿牙，上下棘爪在棘爪槽内具有一定弹性，上下棘爪与离合圈锯型齿牙是弹性啮合。

所述的前后高速内转子直流电机选用高速有刷直流电机，以前电机为例，它是在导磁方筒内上下端设有上永磁体和下永磁体，上下永磁体为拱桥型的钕铁硼强磁体，导磁方筒两端设有前端盖和后端盖，前后端盖中央设有前后小轴承，前后小轴承内设有转子轴，转子轴后边是整流子，前边是电枢转子，电枢转子位于上下永磁体之间内圆的气隙中，后端盖前端设有炭刷架和上下炭刷，转子轴前端紧配安装前伞型齿轮，由于转子轴较细，前后电机的两个伞型齿轮可以做小，与伞型齿圈组成伞齿减速器的减速比值较大，从而为电机提高转速和效率，缩小电机体积创造条件，增大了半月型控制盒和半月型电池盒的空间，实现了集装轮毂式智能车轮。

所述的半月型控制盒左下边设有前后抓手口，与上L型前后抓手对准、吻合、限定，盒内设有智能控制机芯，半月型控制盒右边扣接控制盒盖，控制盒盖下面中间设有安装缺口，缺口下面设有上紧固螺丝钉，半月型控制盒下面设有电线孔，智能控制器机芯的输出线穿过电线孔，经过上接插件与前后电机引线连接，前后电机引线是串联的，所述的半月型电池盒左上边设有前后抓手口，与下L型前后抓手对准、吻合、限定，盒内设有串联的锂电池组，半月型电池盒右边扣接电池盒盖，电池盒盖上面中间设有安装缺口，缺口上面设有下紧固螺丝钉，半月型电池盒下面设有电线孔，串联的锂电池组的输出线穿过电线孔，经过下接插件与智能控制机芯的电源端连接，整机的电源开关线和充电线从台阶式轮毂轴左电线孔进入，穿过粗轴中间穿线孔，经过上接插件与智能控制机芯的电源端连接，整机的控制线和电量指示线从台阶式轮毂轴右电线孔进入，穿过粗轴中间穿线孔，经过上接插件与智能控制机芯的输入输出端连接，在改装的自行车上设有充电接口，与来自智能车轮的充电线连接，自行车中轴上设有助力传感器，与来自智能车轮的控制线连接，自行车龙头上设有开关锁和电量显示灯条，与来自智能车轮的电源开关线和电量指示线连接。

用集装轮毂式智能车轮改装的自行车是智能助力电动自行车，零部件配置简单，开关锁用钥匙打开后，根据脚踏驱动自行车的行驶速度，助力传感器发出启动信号给智能控制机芯，控制自行车以高效合理的助力模式行驶，根据电量显示灯条显示的电池电量，确定行驶或者充电。

用于自平衡独轮电动车上的集装轮毂式智能车轮，省去棘爪式超越离合器，伞齿减速器也得到简化，所述的伞型齿圈截面设计成L型，L型伞型齿圈外圆紧配安装在轮毂圈内圆左边，在半月型控制盒内，除了设有智能控制机芯外，还设有加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪检测到的车体状态信息传到智能控制机芯输入端，智能控制机芯输出端连接前后电机，根据操纵者前后重心的变化，进而通过电机控制车辆的前进和后退。

用集装轮毂式智能车轮制造的自平衡独轮电动车的构造很简单，它是在智能车轮左右螺杆连接轴上安装左右垂直架，左右垂直架下端设有折叠式左右脚踏板，左右垂直架左右端安装半月型外壳，半月型外壳上端设有提手，外壳上设有充电接口、电源开关和电量显示灯条，与来自智能车轮的充电线、电源开关线和电量指示线连接。

本发明的优点在于：1.普通自行车的前轮或者后轮，换上智能车轮，就变成电动助力自行车，便于推广普及。2.本发明用于自平衡独轮电动车上，可以大大简化整体结构，减轻重量，推广应用具有很大优势。3.因为智能助力电动自行车和自平衡独轮电动车的行驶速度低，电能消耗少，所以可选用小功率电机和小容量锂电池，有利于制造便携式的电动车。

附图说明

图1为集装轮毂式智能车轮正视剖面结构示意图

图2为集装轮毂式智能车轮右视剖面结构示意图

图3为用于自平衡独轮电动车的集装轮毂式智能车轮正视剖面结构示意图

具体实施方式

下面结合附图进一步说明。

在图1、图2、图3中，所述的集装式轮毂设有轮毂圈1，轮毂圈左端设有与之一体化的左端盖2，左端盖中部设有左轴承架3，左轴承架内圆紧配安装左轴承4，轮毂圈右端设有右端盖5，右端盖中部设有右轴承架和右轴承6，右端盖圆周设有螺丝边7，轮毂圈右端内圆设有螺母圈，轮毂圈与右端盖是螺纹旋接紧固的，所述的台阶式轮毂轴8中心设有电线孔9，轮毂轴中部是粗轴10，粗轴两端是左右轴承轴，安装左右轴承，左右轴承轴两端是较细的左右螺杆连接轴，连接车架左右端，粗轴中间上端设有穿线孔11，所述的方管式机架12中间设有左右安装孔13，左右安装孔焊接在粗轴的左右两侧，在方管式机架左边的上端设有上L型前抓手14和上L型后抓手15，方管式机架左边的下端设有下L型前抓手16和下L型后抓手17，方管式机架中间设有上接插件窗口18和下接插件窗口19，所述的前后高速内转子直流电机，是两个同型号电机，分别安装在方管式机架前后端的方管内，两电机之间设有上接插件20，和下接插件21，前电机的转子轴前端紧配安装前伞型齿轮22，后电机的转子轴后端紧配安装后伞型齿轮23，所述的棘爪式超越离合器安装在左轴承架的外圆，棘爪式超越离合器设有离合圈24，离合圈外圆设有十字支架25，十字支架的四端连接圈架26，圈架的上下左右端分别设有等分的4个短轴27，短轴上分别安装4个轴承28，4个轴承外圆分别安装滑轮，左端盖右面设有大圆圈轨道槽29，4个滑轮在轨道槽内滑动，圈架右端设有伞型齿圈30，伞型齿圈与前后伞型齿轮啮合，组成伞齿减速器，伞型齿圈在减速传动中，4个滑轮不仅承受伞型齿轮啮合传动的推力，而且稳定滑动在轨道槽内，与棘爪式超越离合器同轴转动，在方管式机架上端设有半月型控制盒31，方管式机架下端设有半月型电池盒32，所述的轮胎圈33的内圆是与轮毂圈一体化制造，轮胎圈的外圆安装轮胎34。

所述的棘爪式超越离合器，是利用自行车飞轮配件改造的，在左轴承架外圆上设有上下棘爪槽，上下棘爪槽内设有上下棘爪35、36，上下棘爪中间设有钢丝槽，左轴承架外圆设有钢丝卡槽，钢丝卡槽内设有弹性钢丝圈，弹性钢丝圈压在上下棘爪中间的钢丝槽里，将上下棘爪卡在上下棘爪槽内，左轴承架外圆松配安装离合圈，离合圈内圆设有锯型齿牙，上下棘爪在棘爪槽内具有一定弹性，上下棘爪与离合圈锯型齿牙是弹性啮合。

所述的前后高速内转子直流电机选用高速有刷直流电机，以前电机为例，它是在导磁方筒37内上下端设有上永磁体38和下永磁体39，上下永磁体为拱桥型的钕铁硼强磁体，导磁方筒两端设有前端盖40和后端盖41，前后端盖中央设有前后小轴承，前后小轴承内设有转子轴42，转子轴后边是整流子43，前边是电枢转子44，电枢转子位于上下永磁体之间内圆的气隙中，后端盖前端设有炭刷架和上下炭刷45，转子轴前端紧配安装前伞型齿轮，由于转子轴较细，前后电机的两个伞型齿轮可以做小，与伞型齿圈组成伞齿减速器的减速比值较大，从而为电机提高转速和效率，缩小电机体积创造条件，增大了半月型控制盒和半月型电池盒的空间，实现了集装轮毂式智能车轮。

所述的半月型控制盒左下边设有前后抓手口，与上L型前后抓手对准、吻合、限定，盒内设有智能控制机芯，半月型控制盒右边扣接控制盒盖46，控制盒盖下面中间设有安装缺口，缺口下面设有上紧固螺丝钉47，半月型控制盒下面设有电线孔，智能控制器机芯的输出线穿过电线孔，经过上接插件与前后电机引线连接，前后电机引线是串联的，所述的半月型电池盒左上边设有前后抓手口，与下L型前后抓手对准、吻合、限定，盒内设有串联的锂电池组48，半月型电池盒右边扣接电池盒盖49，电池盒盖上面中间设有安装缺口，缺口上面设有下紧固螺丝钉50，半月型电池盒下面设有电线孔，串联的锂电池组的输出线穿过电线孔，经过下接插件与智能控制机芯的电源端连接，整机的电源开关线和充电线从台阶式轮毂轴左电线孔进入，穿过粗轴中间穿线孔，经过上接插件与智能控制机芯的电源端连接，整机的控制线和电量指示线从台阶式轮毂轴右电线孔进入，穿过粗轴中间穿线孔，经过上接插件与智能控制机芯的输入输出端连接，在改装的自行车上设有充电接口，与来自智能车轮的充电线连接，自行车中轴上设有助力传感器，与来自智能车轮的控制线连接，自行车龙头上设有开关锁和电量显示灯条，与来自智能车轮的电源开关线和电量指示线连接。

用集装轮毂式智能车轮改装的自行车是智能助力电动自行车，零部件配置简单，开关锁用钥匙打开后，根据脚踏驱动自行车的行驶速度，助力传感器发出启动信号给智能控制机芯，控制自行车以高效合理的助力模式行驶，根据电量显示灯条显示的电池电量，确定行驶或者充电。

在图3中，用于自平衡独轮电动车上的集装轮毂式智能车轮，省去棘爪式超越离合器，伞齿减速器也得到简化，所述的伞型齿圈截面设计成L型，L型伞型齿圈51外圆紧配安装在轮毂圈内圆左边，在半月型控制盒内，除了设有智能控制机芯外，还设有加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪检测到的车体状态信息传到智能控制机芯输入端，智能控制机芯输出端连接前后电机，根据操纵者前后重心的变化，进而通过电机控制车辆的前进和后退。

用集装轮毂式智能车轮制造的自平衡独轮电动车的构造很简单，它是在智能车轮左右螺杆连接轴上安装左右垂直架，左右垂直架下端设有折叠式左右脚踏板，左右垂直架左右端安装半月型外壳，半月型外壳上端设有提手，外壳上设有充电接口、电源开关和电量显示灯条，与来自智能车轮的充电线、电源开关线和电量指示线连接。

Claims (7)

1.一种集装轮毂式智能车轮，由集装式轮毂、台阶式轮毂轴、方管式机架、前后高速内转子直流电机、棘爪式超越离合器、伞齿减速器、半月型控制盒、半月型电池盒、轮胎圈和轮胎组成，其特征在于：所述的集装式轮毂设有轮毂圈(1)，轮毂圈左端设有与之一体化的左端盖(2)，左端盖中部设有左轴承架(3)，左轴承架内圆紧配安装左轴承(4)，轮毂圈右端设有右端盖(5)，右端盖中部设有右轴承架和右轴承(6)，右端盖圆周设有螺丝边(7)，轮毂圈右端内圆设有螺母圈，轮毂圈与右端盖是螺纹旋接紧固的，所述的台阶式轮毂轴(8)中心设有电线孔(9)，轮毂轴中部是粗轴(10)，粗轴两端是左右轴承轴，安装左右轴承，左右轴承轴两端是较细的左右螺杆连接轴，连接车架左右端，粗轴中间上端设有穿线孔(11)，所述的方管式机架(12)中间设有左右安装孔(13)，左右安装孔焊接在粗轴的左右两侧，在方管式机架左边的上端设有上L型前抓手(14)和上L型后抓手(15)，方管式机架左边的下端设有下L型前抓手(16)和下L型后抓手(17)，方管式机架中间设有上接插件窗口(18)和下接插件窗口(19)，所述的前后高速内转子直流电机，是两个同型号电机，分别安装在方管式机架前后端的方管内，两电机之间设有上接插件(20)，和下接插件(21)，前电机的转子轴前端紧配安装前伞型齿轮(22)，后电机的转子轴后端紧配安装后伞型齿轮(23)，所述的棘爪式超越离合器安装在左轴承架的外圆，棘爪式超越离合器设有离合圈(24)，离合圈外圆设有十字支架(25)，十字支架的四端连接圈架(26)，圈架的上下左右端分别设有等分的4个短轴(27)，短轴上分别安装4个轴承(28)，4个轴承外圆分别安装滑轮，左端盖右面设有大圆圈轨道槽(29)，4个滑轮在轨道槽内滑动，圈架右端设有伞型齿圈(30)，伞型齿圈与前后伞型齿轮啮合，组成伞齿减速器，伞型齿圈在减速传动中，4个滑轮不仅承受伞型齿轮啮合传动的推力，而且稳定滑动在轨道槽内，与棘爪式超越离合器同轴转动，在方管式机架上端设有半月型控制盒(31)，方管式机架下端设有半月型电池盒(32)，所述的轮胎圈(33)的内圆是与轮毂圈一体化制造，轮胎圈的外圆安装轮胎(34)。

2.根据权利要求1所述的集装轮毂式智能车轮，其特征在于：所述的棘爪式超越离合器，是利用自行车飞轮配件改造的，在左轴承架外圆上设有上下棘爪槽，上下棘爪槽内设有上下棘爪(35)、(36)，上下棘爪中间设有钢丝槽，左轴承架外圆设有钢丝卡槽，钢丝卡槽内设有弹性钢丝圈，弹性钢丝圈压在上下棘爪中间的钢丝槽里，将上下棘爪卡在上下棘爪槽内，左轴承架外圆松配安装离合圈，离合圈内圆设有锯型齿牙，上下棘爪在棘爪槽内具有一定弹性，上下棘爪与离合圈锯型齿牙是弹性啮合。

3.根据权利要求1所述的集装轮毂式智能车轮，其特征在于：所述的前后高速内转子直流电机选用高速有刷直流电机，以前电机为例，它是在导磁方筒(37)内上下端设有上永磁体(38)和下永磁体(39)，上下永磁体为拱桥型的钕铁硼强磁体，导磁方筒两端设有前端盖(40)和后端盖(41)，前后端盖中央设有前后小轴承，前后小轴承内设有转子轴(42)，转子轴后边是整流子(43)，前边是电枢转子(44)，电枢转子位于上下永磁体之间内圆的气隙中，后端盖前端设有炭刷架和上下炭刷(45)，转子轴前端紧配安装前伞型齿轮，由于转子轴较细，前后电机的两个伞型齿轮可以做小，与伞型齿圈组成伞齿减速器的减速比值较大，从而为电机提高转速和效率，缩小电机体积创造条件，增大了半月型控制盒和半月型电池盒的空间，实现了集装轮毂式智能车轮。

4.根据权利要求1所述的集装轮毂式智能车轮，其特征在于：所述的半月型控制盒左下边设有前后抓手口，与上L型前后抓手对准、吻合、限定，盒内设有智能控制机芯，半月型控制盒右边扣接控制盒盖(46)，控制盒盖下面中间设有安装缺口，缺口下面设有上紧固螺丝钉(47)，半月型控制盒下面设有电线孔，智能控制器机芯的输出线穿过电线孔，经过上接插件与前后电机引线连接，前后电机引线是串联的，所述的半月型电池盒左上边设有前后抓手口，与下L型前后抓手对准、吻合、限定，盒内设有串联的锂电池组(48)，半月型电池盒右边扣接电池盒盖(49)，电池盒盖上面中间设有安装缺口，缺口上面设有下紧固螺丝钉(50)，半月型电池盒下面设有电线孔，串联的锂电池组的输出线穿过电线孔，经过下接插件与智能控制机芯的电源端连接，整机的电源开关线和充电线从台阶式轮毂轴左电线孔进入，穿过粗轴中间穿线孔，经过上接插件与智能控制机芯的电源端连接，整机的控制线和电量指示线从台阶式轮毂轴右电线孔进入，穿过粗轴中间穿线孔，经过上接插件与智能控制机芯的输入输出端连接，在改装的自行车上设有充电接口，与来自智能车轮的充电线连接，自行车中轴上设有助力传感器，与来自智能车轮的控制线连接，自行车龙头上设有开关锁和电量显示灯条，与来自智能车轮的电源开关线和电量指示线连接。

5.根据权利要求1所述的集装轮毂式智能车轮，其特征在于：用集装轮毂式智能车轮改装的自行车是智能助力电动自行车，零部件配置简单，开关锁用钥匙打开后，根据脚踏驱动自行车的行驶速度，助力传感器发出启动信号给智能控制机芯，控制自行车以高效合理的助力模式行驶，根据电量显示灯条显示的电池电量，确定行驶或者充电。

6.根据权利要求1所述的集装轮毂式智能车轮，其特征在于：用于自平衡独轮电动车上的集装轮毂式智能车轮，省去棘爪式超越离合器，伞齿减速器也得到简化，所述的伞型齿圈截面设计成L型，L型伞型齿圈(51)外圆紧配安装在轮毂圈内圆左边，在半月型控制盒内，除了设有智能控制机芯外，还设有加速度计和陀螺仪，加速度计和陀螺仪检测到的车体状态信息传到智能控制机芯输入端，智能控制机芯输出端连接前后电机，根据操纵者前后重心的变化，进而通过电机控制车辆的前进和后退。

7.根据权利要求1所述的集装轮毂式智能车轮，其特征在于：用集装轮毂式智能车轮制造的自平衡独轮电动车的构造很简单，它是在智能车轮左右螺杆连接轴上安装左右垂直架，左右垂直架下端设有折叠式左右脚踏板，左右垂直架左右端安装半月型外壳，半月型外壳上端设有提手，外壳上设有充电接口、电源开关和电量显示灯条，与来自智能车轮的充电线、电源开关线和电量指示线连接。