CN112644633A - 电动自行车用定子旋转式轮毂电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电动自行车用定子旋转式轮毂电机，包括轮圈、辐条、小齿轮、大齿圈。所述轮毂电机的定子同车轮同步旋转，转子与车轮反向旋转，这样提高了1个减速比。有齿轮联动轴穿过辐条间隙与辐条空间外固定的大齿圈啮合。所述轮毂内置力矩传感器，所述在飞轮的棘轮与花鼓之间设置有力矩传感器。力矩传感器电连控制器，引线直接接入轮毂内的控制器，不需要接入车架，减少了集电环等旋转连接部件。本发明是电机、电池、控制器、力矩传感器都集成在轮毂内，一起旋转驱动，由飞轮传递力矩，来探测实现助力骑行。维修只需要快拆一只后轮即可，大大便利了用户和售后服务。

Description

电动自行车用定子旋转式轮毂电机
技术领域
本发明涉及电动自行车领域，具体涉及定子旋转式轮毂电机。
背景技术
轮毂式电机是采用车轮内装电机技术，将动力、传动和制动装置都整合到轮毂上；现有技术中，电动自行车常用的轮毂电机有低速较笨重，也有高速有齿电机，重量轻的也是超过1公斤级。常用的轮毂电机都是密封的，永磁体、电枢、齿轮都密封在轮毂壳体内，轮毂升温严重，因永磁体最怕高温，导致永磁体不可逆退磁，而越是耐高温的永磁体价格也越贵。
外挂电池盒，在冬季低温性能差，如零度以下，续行里程下降20%以上。
发明内容
电动自行车轻是产品特征，重量轻意味着效率高。本发明优选高速电机。一种电动自行车用定子旋转式轮毂电机。在车轮的轮圈两侧辐条之间安装花鼓，花鼓就是轮毂式电机。
本发明的技术方案是在轮毂内置电机。所述电机定子同车轮同步旋转，转子与车轮反向旋转，至少有一只齿轮联动轴穿过辐条间隙与辐条外侧固定的大齿圈啮合，这样提高了减速比。
所述大齿圈为内齿式，这样减速效率高。所述大齿圈固定在轮轴上与车架连接。
所述减速器设置在车架与辐条之间。
本发明其实是将贴有永磁体的磁轭直接裸露在空气中安装，能够让永磁体的磁轭背面直接暴露在外，利用车辆行进的空气流散热。磁轭外侧即是轮毂外表面。
进一步地，本发明在轮毂中均布复数个独立空间，其中对置的两个空间用来安装电机；另外对置的两个空间用来安装电池组。当然也可以是安装一个电机；另外的三个空间用来安装电池组。
本发明复数个独立空间成为套间，低温气候时，电机的热量可以给电池组加热，改善电池低温性能差的缺点，即利用电机温度给电池组加热。
本发明对称设置有一对电池容纳仓，呈现四圈分布式均布，散热性能好，可以低温调节，作为电池的空调使用。并且无需在车架上安装电池盒。冬季低温的严寒天气，只要在轮毂上缠绕一圈胶带，即可实现电机温升给电池保暖，如气温-20°，电池能保证+20°的温度，大大改善了电池放电性能，延长自行车续行里程可达20%。
所述转子上的小齿轮与大齿圈啮合，行星齿至少有一只齿轮穿过辐条间隙与辐条空间外固定的大齿圈啮合。齿轮穿过是指穿过轮毂左边端盖或左边辐条。
现有，行星减速器速度比公式：
Figure 156124DEST_PATH_IMAGE001
本发明其实是无定子电机结构，其定子相对转子反向旋转，使其得到本发明定子旋转式轮毂电机减速比新公式：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
原来公式中的“1“变成了“2”。因为定子相对转子反向旋转，额外增加了一个车轮的转速，因此提高了减速比，提高了电机转速，也提高了电机效率，减轻了电机重量。
本发明对称设置有一对齿轮联动轴穿过辐条间隙与辐条空间外固定的大齿圈啮合，无太阳轮行星减速器，简化了结构，减少了零件。
本发明对称设置有一对电机，双电机驱动扭矩加倍。两个独立对称布置，提高了散热性能。
所述轮毂内置旋转探测，开关转速达到2k/m电池组开始向控制器供电。
所述轮毂内置力矩传感器，所述在飞轮的棘轮与花鼓之间设置有力矩传感器。力矩传感器电连控制器，引线直接接入轮毂内的控制器，不需要接入车架，减少了集电环等旋转连接部件。
以上自行车踩踏力矩直接被传感器探测，转化电信号控制电机输出需求的扭矩。
所述电动自行车轮毂内置电池组，好处是直接电性连接电机、控制器、力矩传感器，节省了无线信号传递成本。
本发明电池盒安装在轮毂上，比安装在车架上高度降低，重心低，自行车行驶平稳。在自行车倾倒时也不至于摔坏电池盒。
本发明所采用定子旋转式轮毂电机的技术方案，使轮毂电机不到1公斤，只有行业重量的一半。
本发明在一个轮毂内安装电机和电池后的重量也只有2公斤左右。
本发明实质是电机、电池、控制器、力矩传感器都集成在轮毂内，一起旋转驱动，由飞轮传递力矩，来探测实现助力骑行，符合助力自行车法规要求。
本发明电动自行车，所以电动配件均集成在一只轮圈内，维修只需要快拆一只后轮即可，大大便利了用户和售后服务。
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为本发明实施例中电动自行车轮毂电机剖视结构示意图；
图2为本发明实施例中电动自行车轮毂电机的部件结构示意图；
其中：1、轮轴；2、轮毂壳体；3、电机；4、小齿轮；5、大齿圈；6、齿轮联动轴；7、花鼓；8、车架；9、控制器；10、电池；11、轮圈；12、辐条； 13、力矩传感器。
具体实施方法：
如图1-2所示，本发明在轮毂的辐条（12）包裹空间内安装电机（3），在辐条外安装减速齿轮。所述电机（3）定子同车轮同步旋转，转子与车轮反向旋转，电机（3）的齿轮联动轴（6）穿过辐条间隙与辐条外侧固定的大齿圈（5）啮合。所述转子上的小齿轮（4）与大齿圈（5）啮合。
所述大齿圈（5）为内齿式，固定在轮轴（1）上与车架（8）连接。
进一步地，本发明在轮毂中均布复数个独立空间，其中对置的两个空间用来安装电机（3）；另外对置的两个空间用来安装电池（10）组。当然也可以是所述轮毂为四圆体均布，一圆体为电机（3），另三圆体为电池（10）盒。
本发明复数个独立空间成为套间，低温气候时，电机（3）空间的热量可以给电池（10）组空间加热。
本发明对称设置有一对电池容纳仓，呈现四圈分布式均布，散热性能好，可以低温调节，作为电池的空调使用。并且无需在车架上安装电池盒。冬季低温的严寒天气，只要在轮毂上缠绕一圈胶带，即可实现电机（3）温升给电池（10）保暖，如气温-20°，电池能保证+20°的温度，大大改善了电池放电性能，延长自行车续行里程可达20%。
本发明对称设置有一对齿轮联动轴（6）穿过辐条（12）间隙与辐条（12）空间外固定的大齿圈（5）啮合，无太阳轮行星减速器，简化了结构，减少了零件。
本发明对称设置有一对电机，双电机驱动扭矩加倍。两个独立对称布置，提高了散热性能。
所述轮毂内置旋转探测，开关转速达到2k/m电池组开始向控制器供电。
所述轮毂内置力矩传感器，所述在飞轮的棘轮与花鼓（7）之间设置有力矩传感器（13）。力矩传感器（13）电连控制器（9）。
本发明实质是电机、电池、控制器、力矩传感器都集成在轮毂内，一起旋转驱动，由飞轮传递力矩，来探测实现助力骑行，符合助力自行车法规要求。
本发明电动自行车，所以电动配件均集成在一只轮圈（11）内，维修只需要快拆一只后轮即可，大大便利了用户和售后服务。

Claims (10)

1.一种电动自行车用定子旋转式轮毂电机（3），包括轮圈（11）、辐条（12）、小齿轮（4）、大齿圈（5），其特征在于：所述轮毂内置电机（3），定子同车轮同步旋转，转子与车轮反向旋转，小齿轮（4）联动轴穿过辐条（12）间隙与辐条外侧固定的大齿圈（5）啮合。
2.根据权利要求1所述，其特征在于：所述大齿圈（5）为内齿式。
3.根据权利要求1所述，其特征在于：所述大齿圈（5）固定在轮轴（1）上与车架（8）连接。
4.根据权利要求1所述，其特征在于：所述减速器设置在车架（8）与辐条（12）之间。
5.根据权利要求1所述，其特征在于：所述轮毂内置力矩传感器（13）。
6.根据权利要求5所述，其特征在于：所述力矩传感器（13）设置在轮毂与飞轮之间，力矩传感器（13）电连接轮毂内的控制器（9）。
7.根据权利要求1所述，其特征在于：所述轮毂为四圆体均布，一圆体为电机（3），另三圆体为电池（10）盒。
8.根据权利要求1所述，其特征在于：所述电机（3）空间的热量可以给电池（10）组空间加热。
9.根据权利要求1所述，其特征在于：所述轮毂为四圆体均布，一对为电机（3），另一对为电池（10）盒，并交叉符合动平衡布置。
10.一种电动自行车用定子旋转式轮毂电机（3），包括轮圈（11）、辐条（12）、小齿轮（4）、大齿圈（5）、电池（10）、控制器（9），其特征在于，所述轮毂内置电机（3），定子同车轮同步旋转，转子与车轮反向旋转，小齿轮（4）联动轴穿过辐条（12）间隙与辐条（12）外侧固定的大齿圈（5）啮合。
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