CN105932822A - 微型电动自行车轮毂电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型电动自行车轮毂电机，其特征是：主轴包括右侧主轴和左侧主轴，左侧主轴的右端呈法兰盘式阶梯轴，所述法兰盘式阶梯轴与轴承固接，轴承的外圈与内齿圈内圆固接，所述内齿圈内齿与行星齿轮啮合，行星齿轮中心孔通过轴承支撑在偏心轴上，偏心轴通过轴承支撑在右侧主轴上，右侧主轴与左侧主轴插接并通过轴承支撑构成整体主轴，偏心轴外侧端连接有转子，定子与右侧主轴键接，内齿圈外圆滑动连接有超越离合器，其外圆与主外壳固接，行星齿轮端面固接有销轴，左侧主轴的法兰盘式阶梯轴上沿其轴向设有销轴孔，所述销轴插入销轴孔中。有益效果：本发明采用的正减速比或负减速比减速输出动力结构，可以使电机外径尺寸及重量显著减小。

Description

微型电动自行车轮毂电机

技术领域

本发明属于电动自行车轮毂电机，尤其涉及一种微型电动自行车轮毂电机。

背景技术

目前，电动自行车轮毂电机有直驱电机和减速电机两种。为了保证骑行所需要的驱动扭矩，直驱电机必须将电机尺寸加大才能满足扭矩要求，因此直驱电机一般都很笨重，不能满足小型化、轻量化的市场需求。为了满足市场需求，厂商又推出一款内部带有行星减速结构的减速轮毂电机，大幅减小了电机的外形尺寸。直驱轮毂电机由直径φ160-200mm减小到了φ100-120mm。如上，虽然有了不小的进步，但是消费者的小型化轻量化需求也随之提高，要求更小的轮毂电机，但是现有行星减速结构的减速电机结构为：中心有一个主动件太阳轮，太阳轮周围均布有三个行星轮与太阳轮外啮合，三个行星轮同时与行星轮外围的齿圈内啮合，因此现有行星减速轮毂电机的径向尺寸必须大于太阳轮直径加上两个行星轮直径再加上齿圈厚度和外壳厚度。上述几个零件中，太阳轮受到电机主轴尺寸和最小齿数限制，行星轮受到行星轮支撑轴承(轴承内径8、外径22mm、厚度7mm)大小限制。降低齿轮模数可减小一定尺寸，但是电动自行车电机不仅要传递运动而且要求传递较大功率(一般为250瓦左右)。因此齿轮模数也不能过小。例如，上述行星减速结构中，行星轮和内齿圈为内啮合，啮合齿数为2-3齿，而行星轮和太阳轮为外啮合，啮合齿数只有1齿，因此行星轮与太阳轮啮合处为最薄弱环节，即便采用三个行星轮，同时啮合齿数也只有3个齿，因此齿轮模数一般为1.0以上，以防止断齿。受到上述条件的限制，轮毂电机尺寸无法进一步缩小，小型化进程遇到了瓶颈，停滞不前。轮毂电机尺寸进一步小型化成为行业亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种微型电动自行车轮毂电机，使轮毂电机直径减小到φ70-73mm，突破现有技术瓶颈，大幅缩小了电机整体尺寸，很好地满足了市场需求。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种微型电动自行车轮毂电机，包括主轴、定子、转子、主外壳和端盖构成的轮毂电机外壳，其特征是：所述主轴包括右侧主轴和左侧主轴，所述左侧主轴形状呈三段式阶梯轴，左侧主轴的右端呈法兰盘式阶梯轴，所述法兰盘式阶梯轴与内齿圈支撑轴承的内圈固接，所述内齿圈支撑轴承的外圈与内齿圈内圆固接，所述内齿圈内齿与行星齿轮啮合，所述行星齿轮中心孔通过行星齿轮支撑轴承支撑在偏心轴上，偏心轴通过偏心轴支撑左侧轴承和偏心轴支撑右侧轴承支撑在右侧主轴上，右侧主轴与左侧主轴中心孔插接构成整体主轴，左侧主轴与偏心轴之间的右侧主轴上固接有偏心轴侧挡轴承，所述偏心轴外侧端连接有转子，所述定子与右侧主轴键接，所述内齿圈外圆滑动连接有超越离合器，超越离合器外圆与主外壳固接，轮毂电机外壳通过端盖支撑轴承和主外壳支撑轴承支撑在整体主轴上，所述行星齿轮端面均布并固接有若干个销轴，左侧主轴的法兰盘式阶梯轴上沿其轴向对应销轴位置设有销轴孔，所述销轴插入销轴孔中；行星齿轮在内齿圈内只能以偏心轴为中心、偏心距为公转半径的公转运动，构成正传动比的减速输出动力结构。

所述内齿圈与左侧主轴固定成整体，所述超越离合器外圆与主外壳固接，超越离合器内圆滑动连接有动力输出圆盘，所述动力输出圆盘沿其轴向设有若干动力输出圆盘销轴孔，所述动力输出圆盘销轴孔对应插接行星齿轮端面的销轴，行星齿轮在内齿圈内既能以偏心轴为中心、偏心距为半径的公转运动，同时又作自转，构成负传动比的减速输出动力结构。

所述偏心轴上固接有平衡块。

所述销轴孔及与其插接的销轴数量为3-8个。

有益效果：与现有技术相比，本发明采用的顺时针方向或逆时针方向的减速输出动力结构，可以使电机外径尺寸及重量显著减小。按照电动自行车的前叉及后叉宽度标准设计轴向尺寸，安装在自行车后，几乎察觉不出电机的存在，其输出功率以及齿轮啮合强度均达到自行车的标准，进而满足了轻量化小型化的市场需求。

附图说明

图1是实施例1的纵向剖视图；

图2是实施例1的A-A向剖视图；

图3是实施例1的B-B向剖视图；

图4是实施例1的减速机构爆炸图；

图5是实施例2的纵向剖视图；

图6是实施例2的C-C向剖视图；

图7是实施例2的D-D向剖视图。

图中：1、右侧主轴，2、定子，3、转子，4、偏心轴，5、偏心轴支撑右侧轴承，5-1、偏心轴支撑左侧轴承，5-2、偏心轴侧挡轴承，6、行星齿轮支撑轴承，7、行星齿轮，8、销轴，9、内齿圈，10、内齿圈支撑轴承，11、左侧主轴，11-1、销轴孔，12、主外壳，13、主外壳支撑轴承，14、超越离合器，15、端盖,16、端盖支撑轴承，17、平衡块，18、动力输出圆盘，18-1、动力输出圆盘销轴孔。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1

详见附图1、4，一种微型电动自行车轮毂电机，包括主轴、定子2、转子3、主外壳12和端盖15构成的轮毂电机外壳，所述主轴包括右侧主轴1和左侧主轴11，所述左侧主轴形状呈三段式阶梯轴，左侧主轴的右端呈法兰盘式阶梯轴，所述法兰盘式阶梯轴与内齿圈支撑轴承10的内圈固接，所述内齿圈支撑轴承的外圈与内齿圈9内圆固接，所述内齿圈内齿与行星齿轮7啮合，所述行星齿轮中心孔通过行星齿轮支撑轴承6支撑在偏心轴4上，偏心轴通过偏心轴支撑左侧轴承5-1和偏心轴支撑右侧轴承5支撑在右侧主轴上，右侧主轴与左侧主轴中心孔插接构成整体主轴，左侧主轴与偏心轴之间的右侧主轴上固接有偏心轴侧挡轴承5-2，其起到限制转子微小跳动和轴向窜动的作用，避免噪音，旋转平稳。所述偏心轴外侧端连接有转子，所述定子与右侧主轴键接，所述内齿圈外圆滑动连接有超越离合器14，超越离合器外圆与主外壳固接，轮毂电机外壳通过端盖支撑轴承16和主外壳支撑轴承13支撑在整体主轴上，所述行星齿轮端面均布并固接有若干个销轴8，本实施例销轴数量为8个。左侧主轴的法兰盘式阶梯轴上沿其轴向对应销轴位置设有销轴孔11-1，所述销轴插入销轴孔中；行星齿轮在内齿圈内只能以偏心轴为中心、偏心距为公转半径的公转运动，构成正传动比的减速输出动力结构。为了消除偏心产生的振动，在偏心轴上安装平衡块17，保证动平衡。

工作过程及原理

偏心轴给行星齿轮输入动力，行星齿轮与内齿轮啮合，行星齿轮的销轴插入左侧主轴的销轴孔，并通过超越离合器输出动力构成的结构

实施例1中，如图1-3所示，转子带动偏心轴顺时针旋转时，固接于行星齿轮的销轴插入到左侧主轴销轴孔内，且左侧主轴固定不动，限制住了行星齿轮的自转运动，行星齿轮在内齿圈内只能以偏心轴为中心、偏心距为公转半径作顺时针方向的公转运动；又由于行星齿轮齿数比内齿圈齿数少3个齿，迫使内齿圈作顺时针低速旋转。此时内齿圈低速旋转减速比为：行星齿轮Z1＝45，内齿圈Z2＝48，减速比i＝Z2/(Z2-Z1)＝48/(48-45)＝16。传动比为正数，即主外壳旋转方向与偏心轴旋转方向相同。动力输出零件为内齿圈，内齿圈的顺时针低速转动通过超越离合器传递到主外壳，驱动车轮。为了消除偏心产生的振动，在偏心轴上安装平衡块，保证动平衡。

本发明将少齿差减速机构原理应用于电动自行车轮毂电机内部，突破了现有行星减速轮毂电机所受到的太阳轮、行星轮尺寸及齿轮模数的限制，将电机内部减速结构尺寸缩小到极致。首先，没有太阳轮，只有一个行星轮和一个内齿圈，而且内齿圈与行星轮齿数只差3个齿，即整个减速机构径向尺寸只是比行星齿轮略大一些，比现有减速轮毂电机大幅缩小了径向尺寸。其次，行星齿轮与内齿圈齿数相差只有3个齿(行星齿轮45齿，内齿圈48齿)，因此同时啮合的齿数较多，达到8-9个齿，而且为了使行星齿轮和内齿圈在只相差3个齿的条件下无齿间干涉啮合(渐开线干涉、过渡干涉、齿顶相碰、齿顶干涉、径向干涉)，将内齿圈及行星齿轮降低齿顶高系数(1.0→0.8)并正变位处理，齿厚加大，从而承载能力大大提高，不仅齿轮模数可以降至1.0，而且断齿可靠性却比现有减速轮毂电机反而提高。

实施例2

详见附图5，本发明的又一优选方案是，所述内齿圈与左侧主轴固定成整体，所述超越离合器外圆与主外壳固接，超越离合器内圆滑动连接有动力输出圆盘18，所述动力输出圆盘沿其轴向设有若干动力输出圆盘销轴孔18-1，所述动力输出圆盘销轴孔对应插接行星齿轮端面的销轴，所述动力输出圆盘销轴孔及与其插接的销轴数量为3-8个。本实施例为8个。行星齿轮在内齿圈内既能以偏心轴为中心、偏心距为半径的公转运动，同时又作自转，构成负传动比的减速输出动力结构。为了消除偏心产生的振动，在偏心轴上安装平衡块，保证动平衡。

工作过程及原理

实施例2中，如图5-7所示，转子带动偏心轴逆时针旋转时，由于内齿圈与左轴固接固定不动，行星齿轮在内齿圈内以偏心轴为中心、偏心距为公转半径作逆时针方向公转运动；又由于行星齿轮齿数比内齿圈齿数少3个齿，使行星齿轮同时作顺时针方向的低速自转。此时行星齿轮低速自转减速比为：行星齿轮Z1＝45，内齿圈Z2＝48，减速比i＝-Z1/(Z2-Z1)＝-45/(48-45)＝-15。传动比为负数，即主外壳旋转方向与偏心轴旋转方向相反。固接于行星齿轮的销轴插入到动力输出圆盘销轴孔内，行星齿轮的自转通过动力输出圆盘及超越离合器传递到主外壳，驱动车轮。动力输出零件为动力输出圆盘。为了消除偏心产生的振动，在偏心轴上安装平衡块，保证动平衡。

上述参照实施例对该一种微型电动自行车轮毂电机进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种微型电动自行车轮毂电机，包括主轴、定子、转子、主外壳和端盖构成的轮毂电机外壳，其特征是：所述主轴包括右侧主轴和左侧主轴，所述左侧主轴形状呈三段式阶梯轴，左侧主轴的右端呈法兰盘式阶梯轴，所述法兰盘式阶梯轴与内齿圈支撑轴承的内圈固接，所述内齿圈支撑轴承的外圈与内齿圈内圆固接，所述内齿圈内齿与行星齿轮啮合，所述行星齿轮中心孔通过行星齿轮支撑轴承支撑在偏心轴上，偏心轴通过偏心轴支撑左侧轴承和偏心轴支撑右侧轴承支撑在右侧主轴上，右侧主轴与左侧主轴中心孔插接构成整体主轴，左侧主轴与偏心轴之间的右侧主轴上固接有偏心轴侧挡轴承，所述偏心轴外侧端连接有转子，所述定子与右侧主轴键接，所述内齿圈外圆滑动连接有超越离合器，超越离合器外圆与主外壳固接，轮毂电机外壳通过端盖支撑轴承和主外壳支撑轴承支撑在整体主轴上，所述行星齿轮端面均布并固接有若干个销轴，左侧主轴的法兰盘式阶梯轴上沿其轴向对应销轴位置设有销轴孔，所述销轴插入左侧主轴销轴孔中；行星齿轮在内齿圈内只能以偏心轴为中心、偏心距为公转半径的公转运动，构成正传动比的减速输出动力结构。

2.根据权利要求1所述的微型电动自行车轮毂电机，其特征是：所述内齿圈与左侧主轴固定成整体，所述超越离合器外圆与主外壳固接，超越离合器内圆滑动连接有动力输出圆盘，所述动力输出圆盘沿其轴向设有若干动力输出圆盘销轴孔，所述动力输出圆盘销轴孔对应插接行星齿轮端面的销轴，行星齿轮在内齿圈内既能以偏心轴为中心、偏心距为半径的公转运动，同时又作自转，构成负传动比的减速输出动力结构。

3.根据权利要求1或2所述的微型电动自行车轮毂电机，其特征是：所述偏心轴上固接有平衡块。

4.根据权利要求1或2所述的微型电动自行车轮毂电机，其特征是：所述销轴孔及与其插接的销轴数量为3-8个。