CN108734815A - 一种智能无刷轮毂电机及解锁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能无刷轮毂电机及解锁方法,通过电子加密技术、机械锁技术以及智能控制技术融合在一起,使得普通无刷轮毂电机变成一个智能电机。在智能无刷轮毂电机里面内置微控制器,可通过继电器智能控制智能无刷轮毂电机的三相导线在电机内部分别与电机外部导线断开的同时,内部三相导线短接,使得智能无刷轮毂电机无法使用。微控制器通过输入用户密码验证后,电机才能正常工作,否则处于内部三相导线短接状态,电机转动阻力巨大,很难推动,防止车辆被盗。同时若内置微控制器没有得到内置智能插销锁打开的指令,即使用工具拆掉电机盖上所有螺栓,亦无法拆开智能无刷轮毂电机的侧盖。通过上述方式,本发明能够使得整个智能无刷轮毂电机变成一个只有具有电子密码的人才能使用的一种智能无刷轮毂电机。

Description

一种智能无刷轮毂电机及解锁方法
技术领域
本发明涉及一种智能无刷轮毂电机及解锁方法,确切地说,是一种具有智能控制智能无刷轮毂电机工作状态,且可智能防拆的智能无刷轮毂电机。
背景技术
电动车作为新型交通工具,具有节能环保、噪音小、价格适中、方便驾驶,体积较小,停放方便等优点,得到了广泛应用。电动车已然成为当今最普遍的交通工具之一,因其而受到人们的广泛青睐。但是,随着电动车的大量使用,电动车的失窃案件也随之增多。为了有效地防止电动车被盗,电动车生产厂商开发了不少防盗器并推向市场。但是,车辆频繁被盗,却给人们增添了不少的困扰,目前常见的解决方法有:在车辆上安装报警器、额外设置机械锁、安装高频远距离遥控报警器、通过检测到电动车有运动的趋势控制电机反向制动、GPS定位防盗以及内置车轮锁等,对于专业的盗车贼来说,以上均是形同虚设,应用在电动车上的机械锁易暴力破解且操作繁琐容易损坏,机械涨闸锁或是龙头锁由于安装位置的局限性不方便用户操作,若是用户忘记开锁,容易造成电机的损坏,高频远距离遥控报警器的成本高,且远距离操作较易被窃取复制遥控码,从而失去防盗的意义因此要破坏是比较容易的,GPS定位防盗可用遥控干扰器、GPS干扰器和探测仪干扰等干扰防盗系统或将车的电路系统破坏后整体运走,即使是内置车轮锁,则可整体运走,或拖入地下室再用工具拆除防盗装置。
其中有一些方案还申请了中国专利,并记载在中国专利文献中,如电动车防盗电机(专利号:ZL200520040749.5),在定子内芯远离中心的侧面开有供锁舌伸入的锁定孔,在电机右边盖对准锁定孔的方位上设有防盗锁装置,防盗锁装置是用钥匙开启或锁定的锁具,具有钥匙孔、锁舌等部件。该防盗性能主要体现在防盗锁上,而上述防盗锁为机械锁,且锁孔外露,在现有技术中机械锁容易被破坏和解锁。
再如一种内置式电动车防盗锁(专利号:ZL201210454725.9),其在电机里面设置了延时开启锁销装置,通过设置在整体锁总成上的延时开启锁销装置,电动车停放在上坡或下坡位置,整体锁总成上的锁销和侧向缓冲装置会产生侧向阻尼力,通过设置本发明的延时开启锁销装置,,使得电机定子上的锁销停留在缓冲行程作用范围之内,有效保护。虽然解决了其之前申请的专利一种内置式电动车防盗锁(专利号:ZL201220574626.X)了电机定子上锁销的侧向撞击力过大的问题,但插销依然需要承担较大力,从而产生变形,当变形量过大后便无法插入锁孔锁住,另外机械锁更容易破解。
再如一种新型电动车防盗电机锁(专利号:ZL201220417828.3),电机锁安装在电机端盖上,其内的锁柱将电机的定子锁住,电机锁内设置了两个锁芯,在外锁芯损坏时,仍然无法使锁柱滑动,即实现在不破坏电机的情况下无法盗窃车辆。但该方案仍然面临一个问题机械锁孔外露容易破解,开解锁麻烦,锁柱可能会暴力拖行中会变形破坏,制造时存在偏心,电机外壳本身强度大大下降等问题。
再如一种电动车防盗电机控制电路(专利号:ZL201420442169.8),采用双路的控制方式,电机的定子线圈先失电,充放电模块继续给锁定件供电,因此能够延时锁定电机,防止电机的损坏。另外采用三开三闭的继电器设置在电动车控制器和电机定子线圈之间,并且能够在继电器断电的情况下,使电机定子线圈之间短路从而使定子线圈快速失电,使电机能够尽快的停下。但其采用控制线路未说明在电机内还是电机外,若再内稍微难破解一些,但都会遇到线缆外露使其破解的问题。
且综上几种方案,遇到最大的问题便是偷车贼将整车搬走,然后拆卸电机所有螺栓等紧固件即可拆除内置锁装置,因此给广大用户造成了较大经济损失和困扰,急需一种新方法更好地解决防盗问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是针对传统电动车、平衡车、电动自行车等交通工具防盗控制方法误判率高、影响生活环境、小偷仍能使用强制力偷车、掉电无法防盗、GPS容易被屏蔽、内置机械锁锁销容易受冲击力折弯、以及内置锁可以被普通拆卸工具打开失去防盗能力等缺点,提供的一种智能无刷轮毂电机及解锁方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:一种智能无刷轮毂电机,包括电机外壳和穿设在电机外壳上的电机轴,以及与电机外壳通过紧固螺钉固定连接的电机侧盖,和穿设在电机轴一端内部的电机总线,电机外壳内设有永磁体、电机轴和电机定子,永磁体与电机外壳固定连接,电机定子与电机外壳通过轴承A和轴承B连接,其特征在于,电机外壳内还设有控制器盒、微型减速步进电机、齿条、齿轮、插销、压缩弹簧、钢丝绳、固定环,所述控制器盒和微型减速步进电机与电机定子固定连接,所述齿轮与微型减速步进电机的转子固定连接,所述齿条与齿轮的齿啮合,且与电机定子上的孔滑动连接;所述电机外壳与电机侧盖配合的内壁上设有锁定孔,电机侧盖内侧对应电机外壳的锁定孔设有滑动孔,电机侧盖上的滑动孔内设有插销、压缩弹簧和钢丝绳,所述所述钢丝绳的两端分别与插销的一端和固定环的圆周部分固定连接,所述压缩弹簧套在插销有钢丝绳的一端,且压缩弹簧的一端紧靠插销上的挡块部分,另一端紧靠电机侧盖的滑动孔背心的一端,插销的一端能伸入电机侧盖内侧对应滑动孔内;所述电机侧盖内侧的滑动孔中间为开槽,槽内设有压缩弹簧,电机侧盖内侧的滑动孔靠向轴心的两端设有圆弧形导向槽;所述控制器盒内设有继电器A、继电器B、继电器C、步进电机驱动器、微控制器;所述继电器A、继电器B和继电器用于控制的与定子线圈连接的转子相线内三根相线的通断,所述继电器A、继电器B和继电器C的三个常开触点分别与的转子相线内的三根相线分别连接,三个常闭触点悬空,三个公共触点连接在一起,三个继电器的两个线圈触点分别并联连接,其中一路线圈触点与微控制器的一个I/O连接,另一路接地;所述步进电机驱动器的控制输入端与微控制器连接通信,输出端与微型减速步进电机控制线连接。
所述齿轮穿设在微型减速步进电机的转子上,且齿轮与齿条啮合,当微控制器给出控制脉冲控制微型减速步进电机正反转一定圈数和角度,使得齿条插入固定环上两条钢丝绳的中间,使固定环周向固定,用手转动电机外壳一定角度,使得固定环通过两端分别与固定环和插销固定连接的钢丝绳拉动插销从电机外壳的锁定孔中退出。反之,齿条从固定环上两条钢丝绳的中间抽出,则插销在压缩弹簧的回复力作用下重新插入电机外壳的锁定孔中,锁定电机侧盖。
所述固定环至少固定连接有三个以上的钢丝绳,所述插销、电机外壳的锁定孔、电机侧盖内侧滑动孔的数量至少为三个,且三者数量相等并一一对应,即插销能穿过电机侧盖内侧滑动孔后还能伸入电机外壳的锁定孔中,所有插销、电机外壳的锁定孔、电机侧盖内侧滑动孔均绕着电机轴的轴心周向均匀分布。
所述微控制器上的触点a为电源正极触点,触点b为电源负极触点,触点c、d为与外界通信接口触点,微控制器控制这个I/O接口触点为低电平时,继电器A、继电器B、继电器C三个继电器处于正常的常开状态。当这三个继电器处于正常状态时为常开,转子相线中的三根线之间相互断开,此时定子线圈可处于正常工作状态;当这三个继电器处于接收到微控制器I/O接口触点的高电平信号时,转子相线中的三根线之间相互短接,此时定子线圈短接,智能无刷轮毂电机可处于锁定状态。
所述微控制器中的处理器为掩膜定制类型或OTP只可一次檫写类型的微控制器,或者其他具有特殊加密功能而不能使用串口或IIC通信口下载程序的微控制器。
本发明还提供了一种智能无刷轮毂电机解锁方法,包括如下步骤:
a、判断是否处于锁定状态(S102):
若否,请求输入出厂密码解锁(S101);
若是,进入下一步(S103)。
b、判断是否已经初始化设置(S103):
若否,所述微控制器(25)中的处理器上的触点c、d为与外界通信接口通信接收用户密码和计时器设定值,并存储用户密码和计时器设定值(S104);
若是,进入下一步(S105)。
c、若已经初始化设置,计时器开始计时(S105);
d、微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口通信接收使用密码,并存储使用密码(S106);
e、比对所述使用密码是否与用户密码相同(S107):
若使用密码与用户密码不相同,则开始计时n=1(S110),并进入下一步(S111);
若是,则进入下一步(S108)。
f、检测n>10是否成立(S111):
若n>10成立,则锁定;
若n>10不成立,则跳到步骤d。
g、若使用密码与用户密码相同,则接收指令,并执行指令(S108);
h、判断所述计时器是否大于设定值(S109):
若是,则跳到步骤g;
若否跳到步骤d。
所述微控制器上的触点c、d为与外界通信接口通信方式包括:SPI、USART、TWI(I2C)d的任一种或多种,且为密文传输。
所述接收指令为外部通信口传输到微控制器,密码验证通过解锁后,执行指令控制继电器A、继电器B和继电器C三个继电器导通与否,以及微型减速步进电机的一定角度圈数的正反转。
通过上述步骤后,让用户设置用户密码和计时器设定值,以后每次上电使用时需要用户输入使用密码,且最多可输错有限次数,超过设定的有限次数即锁定,当达到计时器设定值时,需要输入使用密码,再次验证。密码验证通过解锁后,执行指令控制四个继电器导通与否,继而控制电机的三根相线短路/开路和控制微型减速步进电机转动一定圈数和角度以带动齿条锁定固定环。若需要拆卸电机,除了需要使用普通拆卸工具之外,必须有电子密码获得通过后,微控制器输出打开插销指令,微控制器控制步进电机驱动器,进而控制微型减速步进电机正反转一定角度和圈数,微型减速步进电机的点加载中上的齿轮带动齿条插入到与固定环固定连接的钢丝绳之间的间隔区域,当手转动电机外壳时,固定环转动一定角度后齿条挡住,实现固定环的周向固定,继续转动电机外壳时,插销被钢丝绳拉出电机外壳的锁孔,方才可打开电机侧盖。
本发明的有益效果是:
1、将电子加密技术、机械锁技术和智能控制技术融合在一起,使轮毂电机成为智能化,且所有部件内置在智能无刷轮毂电机里面,可避免破坏,同时通过电子加密方法大大提高安全等级,若内置微控制器没有使用密码验证通过和内置智能插销锁打开的指令,即使用工具拆掉电机盖上所有螺栓,亦无法拆开智能无刷轮毂电机的侧盖。同时没有在设定有限次数以内输入正确的使用密码,本发明的电机也会锁定而不能使用,使得整个智能无刷轮毂电机变成一个只有具有电子密码的人才能使用的一种智能无刷轮毂电机。如此极大的保护本发明不被盗用,就算盗走,其使用价值基本丧失,只能报废处理,即使报废也需要暴力强拆,提高回收成本。
2、内置微控制器可智能控制智能无刷轮毂电机的三相导线在电机内部分别与电机外部导线断开的同时,内部三相导线短接,使得智能无刷轮毂电机无法使用,盗贼剪断电机总线依然不影响电机锁住,就不能实施拖行搬走,而机械密码锁插销只用于防止电机被拆开,不作为防止电机转停使用,就算盗贼硬拖车辆或者上下坡等情况,亦不会使得插销弯曲变形而失效。
附图说明
图1是本发明一种智能无刷轮毂电机实施例的整体外形结构示意图。
图2是图1中的定子部套实施例的结构示意图。
图3是图1中的机械锁销传动部分实施例的结构示意图。
图4是图1中的侧盖部套的实施例的结构示意图。
图5是图1中侧盖实施例的结构示意图。
图6是图1中插销锁部套实施例的局部剖视图。
图7是图1实施例中的绕电机轴轴线剖视图
图8是本发明实施例的电路系统示意图。
图9是本发明的电机解锁方法实施例的流程示意图。
附图中各部件的标记如下:1、控制器盒;2、转子相线;3、电机总线;4、电机定子;5、微型减速步进电机;6、齿条;7、齿轮;8、电机轴;9、微型减速步进电机控制线;10、插销;11、压缩弹簧;12、钢丝绳;13、固定环;14、轴承B;15、电机侧盖;16、轴承A;17、永磁体;18、电机外壳;19、紧固螺钉;20、继电器A;21、继电器B;22、继电器C;23、定子线圈;24、步进电机驱动器;25、微控制器。
具体实施方式
下面参考具体实施例来详细描述本发明。为了清楚起见,本文没有具体描述本领域技术人员公知的部件或结构。另外,尽管结合特定实施例对本发明进行描述,但应理解,该描述并不旨在将本发明限制于所描述的实施例。相反,该描述旨在覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的替换、改进和等同方案。
以下以电动自行车用的智能无刷轮毂电机为例进行说明,但本智能无刷轮毂电机当然也能适用于两轮平衡车、独轮车、滑板车、电动摩托车等任意的两轮车或三轮车辆。
图1是本发明一种智能无刷轮毂电机实施例的整体外形结构示意图。如图1所示,包括电机外壳(18)、紧固螺钉(19)、电机侧盖(15)、电机总线(3),电机外壳(18)和穿设在电机外壳(18)上的电机轴(8),以及与电机外壳(18)通过紧固螺钉(19)固定连接的电机侧盖(15),穿设在电机轴(8)一端内部的电机总线(3),电机外壳(18)与电机侧盖(15)配合的内壁上设有锁定孔,其中设有插销(10),在本发明中,用户单独拆卸下紧固螺钉(19)或者减掉是无法拆开电机侧盖(15)的,需要通过电机总线(3)的通信接口输入用户密码,并输入相应的指令,让里面的插销(10)收回到电机侧盖(15)内才能打开电机侧盖(15),如此极大的保护本发明不被盗用,就算盗走,其使用价值基本丧失,只能报废处理,即使报废也需要暴力强拆,提高回收成本。
图2是图1中的定子部套实施例的结构示意图,图8是本发明实施例的电路系统结构示意图。结合图2和图8所示,包括控制器盒(1)、转子相线(2)中的、电机总线(3)、电机定子(4)、微型减速步进电机(5)、齿条(6)、齿轮(7)、固电机轴(8)、微型减速步进电机控制线(9)、继电器A(20)、继电器B(21)、继电器C(22)、定子线圈(23)、步进电机驱动器(24)、微型减速步进电机(5)、微控制器(25)。电机外壳(18)内设有控制器盒(1)、转子相线(2)中的、电机总线(3)、电机定子(4)、微型减速步进电机(5)、齿条(6)、齿轮(7)、固电机轴(8),所述控制器盒(1)与电机定子(4)固定连接,可以是螺纹连接、铆接、焊接等方法将两者固定在一起,所述微型减速步进电机(5)与电机定子(4)螺纹连接在一起,所述齿轮(7)与微型减速步进电机(5)的转子过渡配合连接,所述齿条(6)与电机定子(4)上的滑动孔滑动连接,且与齿轮(7)啮合。本实施例为单边轴电机,若为双边轴电机,则可在电机定子(4)两侧均可设置微型减速步进电机(5)、齿条(6)、齿轮(7)、插销(10)、压缩弹簧(11)、钢丝绳(12)、固定环(13)组成的机械插销锁相同结构。所述控制器盒(1)内设有继电器A(20)、继电器B(21)、继电器C(22)、步进电机驱动器(24)、微控制器(25);所述继电器A(20)、继电器B(21)和继电器C(22)用于控制的三根相线转子相线(2)中的的通断,所述继电器A(20)、继电器B(21)和继电C(22)的三个常开触点分别与的转子相线(2)中的连接,三个常闭触点悬空,三个公共触点连接在一起,三个继电器两对线圈触点并联连接,一路与微控制器(25)的一个I/O连接,另一路接地;所述微控制器(25)上的触点a为电源正极触点,触点b为电源负极触点,触点c、d为与外界通信接口触点,微控制器(25)控制这个I/O接口触点为低电平时,继电器A(20)、继电器B(21)、继电器C(22)三个继电器处于正常的常开状态,定子线圈(23)正常工作;当微控制器(25)控制这个I/O接口触点为高电平时,继电器A(20)、继电器B(21)、继电器C(22)三个继电器处于常闭状态,定子线圈(23)全部短接,智能无刷轮毂电机处于锁定状态。步进电机驱动器(24)通过微型减速步进电机控制线(9)与微控制器(25)连接,微控制器(25)发出控制命令使步进电机驱动器(24)转动一定圈数和角度,使得微型减速步进电机(5)转子上的齿轮(7)带动齿条(6)插入或抽出固定环(13)上两条钢丝绳(12)的中间,插入则使固定环(13)周向固定,用手转动电机外壳(18)一定角度,使得固定环(13)通过两端分别与固定环(13)和插销(10)固定连接的钢丝绳(12)拉动插销(10)从电机外壳(18)的锁定孔中退出。抽出则插销(10)在压缩弹簧(11)的回复力作用下重新插入电机外壳(18)的锁定孔中。这样通过电机绕组短接的方法使其不能正常工作,同时短接后可以柔性地阻止轮毂电机外转子旋转,即车轮旋转,盗贼无法控制或者破坏里面继电器开关,继而装有此种智能轮毂电机的平衡车、电动自行车或电动车均具有更高安全等级。所述微控制器(25)中的处理器为掩膜定制类型或OTP只可一次檫写类型的微控制器,或者其他具有特殊加密功能而不能使用串口或IIC通信口下载程序的微控制器,大大提高程序安全等级,使其不被轻易破解。
图3是图1中的机械锁销传动部分实施例的结构示意图。微型减速步进电机(5)转子上的齿轮(7)带动齿条(6)插入或抽出固定环(13)上两条钢丝绳(12)的中间,使得固定环(13)可选择性的周向固定,通过外力带动电机外壳(18)转动,使得固定环(13)通过钢丝绳(12)拉动插销(10)从电机外壳(18)的锁定孔中进退。插销(10)数量至少为三个,且沿电机外壳(18)周向均布,使得偷盗者难以轻易撬开。
图4是图1中的侧盖部套的实施例的结构示意图。如图4所示,包括插销(10)、压缩弹簧(11)、钢丝绳(12)、固定环(13)、轴承A(16)和电机侧盖(15),所述电机侧盖(15)内侧对应电机外壳(18)的锁定孔设有滑动孔,电机侧盖(15)上的滑动孔内设有插销(10)、压缩弹簧(11)和钢丝绳(12),所述所述钢丝绳(12)的两端分别与插销(10)的一端和固定环(13)的圆周部分固定连接,所述压缩弹簧(11)与插销(10)固定连接,插销(10)的一端能伸入电机侧盖(15)内侧对应滑动孔内;所述电机侧盖(15)内侧的滑动孔中间为开槽,槽内设有压缩弹簧(11),电机侧盖(15)内侧的滑动孔靠向轴心的两端设有圆弧形导向槽,当固定固定环(13)时,手动转动电机外壳(18)可使通过两端分别与固定环(13)和插销(10)固定连接的钢丝绳(12)拉动插销(10)从电机外壳(18)的锁定孔中脱离,从而可以打开电机侧盖(15);所述插销(10)、电机外壳(18)的锁定孔和电机侧盖(15)内侧滑动孔的数量至少为三个,且三者数量相等并一一对应,即插销(10)能穿过电机侧盖(15)内侧滑动孔后还能伸入电机外壳(18)的锁定孔中,所有插销(10)、电机外壳(18)的锁定孔、电机侧盖(15)内侧滑动孔均绕着电机轴(8)的轴心周向均匀分布。
图5是图1中侧盖实施例的结构示意图。如图5所示,电机侧盖(15)上设有内侧滑动孔,滑动孔的数量至少为三个,且均绕着电机轴(8)的轴心周向均匀分布,滑动孔由四段组成,分别是圆柱孔、半圆槽、新圆柱孔、导向槽,靠近盖边缘部分为圆柱孔,在圆柱形孔靠近盖中间段为半圆槽,圆柱孔和半圆槽的轴心重合,此孔可方便装入压缩弹簧(11),与半圆槽紧接的一段是与靠近盖边缘部分为圆柱孔一样大小且同轴心的新圆柱孔,压缩弹簧(11)一端与插销(10)某部位固定连接,另一端紧压半圆槽与新圆柱孔相邻的端面,与新圆柱孔紧邻的一段是导向槽,导向槽从新圆柱孔段逐渐呈喇叭状向两边扩展开,可使得钢丝绳(12)传递拉力给插销(10)时,拉力的方向与新圆柱孔轴心同轴,以减小插销(10)与滑动孔的摩擦。
图6是图1中侧盖部套实施例沿插销轴心剖开的局部结构示意图。
图7是图1实施例中的绕电机轴轴线并与插销轴线共面的剖视图。如图所示,电机定子(4)与电机外壳(18)通过轴承A(16)和轴承B(14)连接,永磁体(17)与电机外壳(18)内侧沿圆周方向排列固定连接。
图9是本发明的电机解锁方法实施例的流程示意图。其中,该方法的执行主体可以是上述中涉及的微控制器(25),该方法包括如下步骤:
步骤102:首先判断是否处于锁定状态。若否,跳至步骤(S101);若是,进入下一步骤103。
步骤101:等待输入出厂密码解锁,完成输入后跳至开始步骤。
步骤103:判断是否已经初始化设置,当用户第一次使用时,首先检测用户对用户密码和计时器设定值进行初始化设置,若完成则进入步骤步骤S105,若否,进入步骤S104;
步骤S104:微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口通信接收用户密码和计时器设定值,并存储用户密码和计时器设定值,所述微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口通信方式包括:SPI、USART、TWI(I2C)d的任一种或多种,且为密文传输。完成后跳至开始步骤;
步骤S105:如果用户已经完成用户密码和计时器设定值初始化设置,计时器开始计时,进入步骤S106;
步骤S106:微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口接收使用密码,并存储使用密码,与用户密码不同,使用密码是在使用的时候输入的密码,输入次数总数有限制,且隔计时器设定值这个时间段后,会要求重新输入使用密码,完成后进入步骤S107;
步骤S107:比对所述使用密码是否与用户密码相同,若相同,则可以使用智能轮毂电机的各项正常功能,进入步骤S108;若不同,则不能用,进入步骤S110;
步骤S108:微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口通信接收指令,并执行指令,所述指令如给继电器A(20)、继电器B(21)和继电器C(22)控制信号使其处于常开状态或常闭状态,或者给步进电机驱动器信号控制微型减速步进电机(5)运转,完成指令规定动作后进入步骤S109;
步骤S109:判断所述计时器当前值是否大于计时器设定值,若是,则跳到步骤S108;若否,则跳到步骤S106;
步骤S110:若使用密码与用户密码不相同,则开始计时使n=1,并进入步骤S111;
步骤S111:并检测n>10是否成立,若成立,则锁定;若否,则跳到步骤S106;
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能无刷轮毂电机,包括电机外壳(18)和穿设在电机外壳(18)上的电机轴(8),以及与电机外壳(18)通过紧固螺钉(19)固定连接的电机侧盖(15),和穿设在电机轴(8)一端内部的电机总线(3),电机外壳(18)内设有永磁体(17)、电机轴(8)和电机定子(4),永磁体(17)与电机外壳(18)固定连接,电机定子(4)与电机外壳(18)通过轴承A(16)和轴承B(14)连接,其特征在于,电机外壳(18)内还设有控制器盒(1)、微型减速步进电机(5)、齿条(6)、齿轮(7)、插销(10)、压缩弹簧(11)、钢丝绳(12)、固定环(13),所述控制器盒(1)和微型减速步进电机(5)与电机定子(4)固定连接,所述齿轮(7)与微型减速步进电机(5)的转子固定连接,所述齿条(6)与齿轮(7)的齿啮合,且与电机定子(4)上的孔滑动连接;所述电机外壳(18)与电机侧盖(15)配合的内壁上设有锁定孔,电机侧盖(15)内侧对应电机外壳(18)的锁定孔设有滑动孔,电机侧盖(15)上的滑动孔内设有插销(10)、压缩弹簧(11)和钢丝绳(12),所述所述钢丝绳(12)的两端分别与插销(10)的一端和固定环(13)的圆周部分固定连接,所述压缩弹簧(11)套在插销(10)有钢丝绳(12)的一端,且压缩弹簧(11)的一端紧靠插销(10)上的挡块部分,另一端紧靠电机侧盖(15)的滑动孔背心的一端,插销(10)的一端能伸入电机侧盖(15)内侧对应滑动孔内;所述电机侧盖(15)内侧的滑动孔中间为开槽,槽内设有压缩弹簧(11),电机侧盖(15)内侧的滑动孔靠向轴心的两端设有圆弧形导向槽;所述控制器盒(1)内设有继电器A(20)、继电器B(21)、继电器C(22)、步进电机驱动器(24)、微控制器(25);所述继电器A(20)、继电器B(21)和继电器C(22)用于控制的与定子线圈(23)连接的转子相线(2)内三根相线的通断,所述继电器A(20)、继电器B(21)和继电器C(22)的三个常开触点分别与的转子相线(2)内的三根相线分别连接,三个常闭触点悬空,三个公共触点连接在一起,三个继电器的两个线圈触点分别并联连接,其中一路线圈触点与微控制器(25)的一个I/O连接,另一路接地;所述步进电机驱动器(24)的控制输入端与微控制器(25)连接通信,输出端与微型减速步进电机控制线(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能无刷轮毂电机,其特征在于:所述齿轮(7)穿设在微型减速步进电机(5)的转子上,且齿轮(7)与齿条(6)啮合,当微控制器(25)给出控制脉冲控制微型减速步进电机(5)正反转一定圈数和角度,使得齿条(6)插入固定环(13)上两条钢丝绳(12)的中间,使固定环(13)周向固定,用手转动电机外壳(18)一定角度,使得固定环(13)通过两端分别与固定环(13)和插销(10)固定连接的钢丝绳(12)拉动插销(10)从电机外壳(18)的锁定孔中退出;反之,齿条(6)从固定环(13)上两条钢丝绳(12)的中间抽出,则插销(10)在压缩弹簧(11)的回复力作用下重新插入电机外壳(18)的锁定孔中,锁定电机侧盖(15)。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能无刷轮毂电机,其特征在于,所述固定环(13)至少固定连接有三个以上的钢丝绳(12),所述插销(10)、电机外壳(18)的锁定孔、电机侧盖(15)内侧滑动孔的数量至少为三个,且三者数量相等并一一对应,即插销(10)能穿过电机侧盖(15)内侧滑动孔后还能伸入电机外壳(18)的锁定孔中,所有插销(10)、电机外壳(18)的锁定孔、电机侧盖(15)内侧滑动孔均绕着电机轴(8)的轴心周向均匀分布。
4.根据权利要求1或2所述的一种智能无刷轮毂电机,其特征在于,所述微控制器(25)上的触点a为电源正极触点,触点b为电源负极触点,触点c、d为与外界通信接口触点,微控制器(25)控制这个I/O接口触点为低电平时,继电器A(20)、继电器B(21)、继电器C(22)三个继电器处于正常的常开状态,当这三个继电器处于正常状态时为常开,转子相线(2)中的三根线之间相互断开,此时定子线圈(23)可处于正常工作状态;当这三个继电器处于接收到微控制器(25)I/O接口触点的高电平信号时,转子相线(2)中的三根线之间相互短接,此时定子线圈(23)短接,智能无刷轮毂电机可处于锁定状态。
5.根据权利要求1或4所述的一种智能无刷轮毂电机,其特征在于,所述微控制器(25)中的处理器为掩膜定制类型或OTP只可一次檫写类型的微控制器,或者其他具有特殊加密功能而不能使用串口或IIC通信口下载程序的微控制器。
6.一种智能无刷轮毂电机解锁方法,其特征在于:包括如下步骤:
a、判断是否处于锁定状态(S102):
若否,请求输入出厂密码解锁(S101);
若是,进入下一步(S103);
b、判断是否已经初始化设置(S103):
若否,所述微控制器(25)中的处理器上的触点c、d为与外界通信接口通信接收用户密码和计时器设定值,并存储用户密码和计时器设定值(S104);
若是,进入下一步(S105);
c、若已经初始化设置,计时器开始计时(S105);
d、微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口通信接收使用密码,并存储使用密码(S106);
e、比对所述使用密码是否与用户密码相同(S107):
若使用密码与用户密码不相同,则开始计时n=1(S110),并进入下一步(S111);
若是,则进入下一步(S108);
f、检测n>10是否成立(S111):
若n>10成立,则锁定;
若n>10不成立,则跳到步骤d;
g、若使用密码与用户密码相同,则接收指令,并执行指令(S108);
h、判断所述计时器是否大于设定值(S109):
若是,则跳到步骤g;
若否跳到步骤d。
7.如权利要求6所述的一种智能无刷轮毂电机解锁方法,其特征在于,所述微控制器(25)上的触点c、d为与外界通信接口通信方式包括:SPI、USART、TWI(I2C)d的任一种或多种,且为密文传输。
8.如权利要求6所述的一种智能无刷轮毂电机解锁方法,其特征在于,所述接收指令为外部通信口传输到微控制器(25),密码验证通过解锁后,执行指令控制继电器A(20)、继电器B(21)和继电器C(22)三个继电器导通与否,以及微型减速步进电机(5)的一定角度圈数的正反转。
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