CN1251900C - 电动辅助自行车 - Google Patents

电动辅助自行车 Download PDF

Info

Publication number
CN1251900C
CN1251900C CNB021183813A CN02118381A CN1251900C CN 1251900 C CN1251900 C CN 1251900C CN B021183813 A CNB021183813 A CN B021183813A CN 02118381 A CN02118381 A CN 02118381A CN 1251900 C CN1251900 C CN 1251900C
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor core
mentioned
motor
wheel
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB021183813A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1389359A (zh
Inventor
柴田和己
田中邦彦
畑中薰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN1389359A publication Critical patent/CN1389359A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1251900C publication Critical patent/CN1251900C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M6/00—Rider propulsion of wheeled vehicles with additional source of power, e.g. combustion engine or electric motor
    • B62M6/40—Rider propelled cycles with auxiliary electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786—Outer rotors
    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/20—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power generated by humans or animals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/03—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with a magnetic circuit specially adapted for avoiding torque ripples or self-starting problems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/12—Bikes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/10—Road Vehicles
    • B60Y2200/12—Motorcycles, Trikes; Quads; Scooters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

一种电动辅助自行车，组装到后轮的无电刷构造的马达具有以下的构造。在与后轮的轮毂成一体的磁性体的转子铁心(321)和与转子铁心相向配置的定子(38)。在转子铁心(321)设置多个沿后轮的周向配置的开口部。在开口部，分开配置磁铁(351N，S)，并且在中央部具有空隙(322D)。在磁铁的定子(38)侧的一部分形成空隙(322E、322F)。在各开口部间由转子铁心形成补极部(323)。通过使各磁铁的磁通中的通过空隙(322D和322E)间的桥状部分(322BR)的部分产生转矩，从而可减少磁摩擦。由补极的作用获得转矩的增大。

Description

电动辅助自行车
技术领域
本发明涉及一种电动辅助自行车，特别是涉及这样一种电动辅助自行车，该电动辅助自行车使作为辅助驱动源的马达紧凑化，并且可通过使马达的磁摩擦减少而使得轻快的运行成为可能。
背景技术
具有将由人力加在踏板的力即踏力传递到后轮的人力驱动系和可相应于踏力将辅助动力附加到人力驱动系的马达驱动系的电动辅助自行车已为人们所知。在日本专利发布公报2829808号中公开了将马达驱动系的辅助驱动源即马达组装到后轮的轮毂内的电动辅助自行车。在该电动辅助自行车中，当下坡等不用马达加以辅助时，磁极的回转停止，而电枢随着后轮的回转维持其回转，所以，马达作为发电机作用，由再生动作向蓄电池供给电流。
在上述电动辅助自行车中，即使在高速行走时等不进行再生动作时，由于电枢与后轮一起回转，所以，产生磁摩擦。一般情况下，当增大马达的转矩时，磁摩擦增大。因此，如仅是想减少磁摩擦，则马达的转矩不能如所期望的那样大。因此，在上述公报的电动辅助自行车中，虽通过设置减速机构实现了转矩提高，但不能避免构造复杂化和大型化，所以，希望有改善的方法。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而作出的，其目的在于提供一种不损失大的转矩、可减小磁摩擦而且可使构造简化和小型化的电动辅助自行车。
本发明的一种电动辅助自行车，在车轮内组装用于辅助人力产生的驱动力的马达，其特征在于：上述马达为无电刷构造，具有与上述车轮的轮毂成一体的磁性体的转子铁心和与该转子铁心相向配置的定子；在上述转子铁心形成朝上述车轮的轴向开口、沿该车轮的周向按规定间隔配置的多个开口部；在上述开口部沿上述车轮的周向两端具有空隙地收容永久磁铁；在上述各开口部间由上述转子铁心形成补极，同时，上述永久磁铁的极性在邻接的开口部间相异。
为了达到上述目的，本发明的电动辅助自行车在车轮内组装用于辅助人力产生的驱动力的马达，其第1特征在于：上述马达为无电刷构造，具有与上述车轮的轮毂成一体的磁性体的转子铁心和与该转子铁心相向配置的定子，在上述转子铁心形成朝上述车轮的轴向开口、沿该车轮的周向按规定间隔配置的多个开口部，在上述开口部使得上述车轮的周向两端具有空隙地收容永久磁铁，在上述各开口部间由上述转子铁心形成补极，同时，上述永久磁铁的极性在邻接的开口部间相异。
本发明的一种电动辅助自行车，在车轮内组装用于辅助人力产生的驱动力的马达，其特征在于：上述马达为无电刷构造，具有与上述车轮的轮毂成一体的磁性体的转子铁心和与该转子铁心相向配置的定子；在上述转子铁心形成朝上述车轮的轴向开口、沿该车轮的周向按规定间隔配置的多个开口部；在上述开口部收容永久磁铁，该永久磁铁在沿上述车轮的周向分开配置并在两永久磁铁的中间部分具有空隙，在上述定子侧的一部分也具有空隙；在上述各开口部间由上述转子铁心形成补极，同时，上述永久磁铁的极性在邻接的开口部间相异。
另外，本发明的第2特征在于：收容于上述开口部的永久磁铁在该开口部内沿上述车轮的周向分开配置并在中央部具有空隙，在上述永久磁铁与上述开口部内周之间于上述定子侧的一部分也形成空隙。
按照第1特征，由形成于永久磁铁两端的空隙可减少朝上述补极的漏磁通，同时，可增加与转子铁心和定子之间的气隙直交的磁通。因此，可增大马达的发生转矩。
另外，按照第2特征，由补极增大磁通，并由设于永久磁铁的定子侧的一部分的空隙使从永久磁铁到定子侧的磁路变窄，使强磁力变弱，降低高速行走时的过大的磁摩擦。
附图说明
图1为用于本发明一实施形式的电动辅助自行车的马达的断面图。
图2为本发明一实施形式的电动辅助自行车的侧面图。
图3为包含踏力检测装置的人力驱动部的主要部分断面图。
图4为图3的A-A向视图。
图5为图3的主要部分放大断面图。
图6为与马达轴直交的面的主要部分断面图。
图7为保持永久磁铁的转子铁心的正面图。
图8为转子铁心的主要部分放大图。
图9为保持永久磁铁的状态的转子铁心的主要部分放大图。
图10为用于说明设于转子铁心的空隙部的功能(电动时)的图。
图11为用于说明设于转子铁心的空隙部的功能(再生时)的图。
图12为图10的主要部分放大图。
图13为图11的主要部分放大图。
图14为第2实施形式的马达的转子铁心的正面图。
图15为在图14的开口部嵌插永久磁铁的状态下的主要部分放大图。
图16为第3实施形式的马达的转子铁心的正面图。
图17为在将永久磁铁嵌插于图16的开口部的状态下的主要部分放大图。
图18为第4实施形式的马达的转子铁心的正面图。
图19为在图18的开口部嵌插永久磁铁的状态下的主要部分放大图。
图20为第5实施形式的马达的转子铁心的正面图。
图21为在图20的开口部嵌插永久磁铁的状态下的主要部分放大图。
图22为第6实施形式的马达的转子铁心的正面图。
图23为在图22的开口部嵌插永久磁铁的状态下的主要部分放大图。
图24为第7实施形式的与马达的轴直交的面的主要部分断面图。
图25为马达的控制电路图。
图26为示出马达的控制时刻的时刻图。
图27为变型例的马达的正面图。
图28为图27的主要部分放大图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的一实施形式。图2为本发明一实施形式的具有控制装置的电动辅助自行车的侧面图。电动辅助自行车的车架1具有位于车身前方的头管2、从头管2朝后下方延伸的下伸管3、连接于下伸管3朝后方延伸的后叉4、及从下伸管3的最下端朝上方立起的车座立柱5。
在头管2可自由回转地支承前叉6。在前叉6的下端以轴支承前轮7，在前叉6的上端安装转向手把8。在转向手把8设置制动摇臂9，从制动摇臂9引出的拉索10连接到固定于前叉6的前轮制动器11。同样，后轮制动器用的制动拉索也设于转向手把8，但省略了图示。另外，在制动摇臂9设置用于检测该制动摇臂9的状态的制动传感器(图中未示出)。
连接到车座立柱5上端的左右撑条12朝后下方延伸，在下端近旁与后叉4接合。在接合后叉4与撑条12而成的构件支承后轮13，另外，支承于上述构件地在与后轮13的轮毂相同的轴上设置作为辅助动力源的马达14。作为马达14，最好为高转矩、低摩擦的三相无电刷马达。该马达14的具体构造和控制将在后面说明。
在车座立柱5可调整车座15的高度地安装在上端具有车座15的支承轴16。在车座15的下方将向马达14供给电力的蓄电池17设置于车座立柱5与后轮13之间。蓄电池17保持在固定于车座立柱5的托架18。在托架18设置供电部19，该供电部19由图中未示出的电线连接到马达14，同时，连接到蓄电池17的电极。蓄电池17的上部通过由带20和扣件21构成的连接件支承于车座立柱5。
在上述下伸部3与车座立柱5的交叉部支承朝车身左右延伸的曲柄轴22，在曲柄轴22通过曲柄23接合踏板24。在曲柄轴22通过图中未示出的踏力传感器连接驱动链轮25，加到踏板24的踏力通过踏力传感器传递驱动链轮25。在设于驱动链轮25与后轮13的轮毂的从动链轮26之间挂设链27。链27的张设侧和驱动链轮25由链罩28覆盖。在曲柄轴22设置曲柄轴22的回转传感器(图中未示出)。作为回转传感器，可使用在机动车用发动机的曲柄轴回转检测的传感器等公知的传感器。
下面，说明安装于曲柄轴22的踏力检测装置。图3为曲柄轴22周边的断面图，图4为图3的A-A向视图。在固定于下伸管3的支承管100的两端旋入有盖101L、101R，在形成于盖101L、101R与曲柄轴22的台阶之间分别嵌插滚珠轴承102L、204R，可自由回转地支承曲柄轴22。
在曲柄轴22的左右端由适合于螺栓103B的螺母103C分别固定曲柄23(仅示出右侧)。在曲柄23与支承管100之间固定单向超越离合器104的内圈105。在内圈105的外周通过套筒105A可自由回转地支承驱动链轮25。驱动链轮25的轴向方向位置由螺母106A和板106B限制。在驱动链轮25一体设置盖体107，在由这些驱动链轮25和盖体107围绕的空间配置传动板108。传动板108相对驱动链轮25同轴，而且在以曲柄轴22为轴的回转方向上相互容许预定量的偏移地受到支承。横穿驱动链轮25和传动板108设置多个(在这里为6个)孔109，在该孔109的内侧分别收容压缩螺旋弹簧110。当在驱动链轮25和传动板108间相互产生朝回转方向的偏移时，压缩螺旋弹簧110相对偏移产生阻力地作用。
在传动板108的轮毂内周形成作为单向超越离合器104的外圈的棘齿111，该棘齿111与支承于上述内圈105并由弹簧122朝放射方向施加弹性力的棘爪113接合。在单向超越离合器104设置用于防尘的罩114。
在传动板108设置固定于踏力传递环124的踏力传递用的凸起部115接合的接合孔116。在驱动链轮25设置用于可使凸起部115与接合孔116接合的孔117，凸起部115贯通该孔117配合到接合孔116。
横穿驱动链轮25和传动板108设置上述孔109之外的多个(在这里为3个)小孔，在该小孔的内侧分别收容压缩螺旋弹簧118。压缩螺旋弹簧118对传动板108朝其回转方向119侧施加弹性力地配置。即，朝吸收驱动链轮25与传动板108的接合部的松动的方向作用，以良好的响应性将传动板108的位移传递到驱动链轮25地起作用。
在驱动链轮25的靠车身即下伸管3侧安装踏力检测装置的传感器部分(踏力传感器)47。踏力传感器47具有固定于驱动链轮25的外侧环120和相对该外侧环120可自由回转地设置的用于形成磁回路的传感器本体121。
外侧环120由具有电绝缘性的材料形成，由图中未示出的螺栓固定在驱动链轮25。在外侧环120的驱动链轮25侧设置外罩122，由固定螺钉123固定到外侧环120。
图5为传感器本体121的放大断面图。与上述曲柄轴22同心地设置线圈125，设置有配置于该线圈125的轴向两侧并朝线圈125外周方向伸出的一对铁心126A、126B。另外，在上述铁心126A、126B间设置环状的第1感应体127和第2感应体128。第1感应体127和第2感应体128可相应于从踏力传递环124传递的踏力相互在圆周方向上产生位移，由该位移改变铁心126A、126B间的部分的相互重叠量变化。结果，当在线圈125中通电时，包含铁心126A、126B和铁心套筒129及第1感应体127和第2感应体128的磁回路的磁通相应于踏力产生变化。因此，可通过检测出作为该磁通的函数的线圈125的电感变化从而检测出踏力。在图5中，符号130、131为传感器本体121的支承构件，符号132为轴承，符号133为从线圈125引出的导线。
上述踏力传感器在本申请人的在先申请(日本专利申请平11-251870号)的说明书进行了更为详细的说明。踏力传感器不限于具有上述构造的场合，也可使用公知的传感器。
图1为马达14的断面图。在从后叉4的后端和撑条12的下端的接合部朝后方伸出的板29由轴31支承装入有变速器的圆筒30。在圆筒30的外周配合轮毂32。轮毂32为具有内筒和外筒的环状体，内筒的内周面接触在圆筒30外周面。在轮毂32的侧面由螺栓34固定从圆筒30伸出的连接板33。在轮毂32的外筒的内周隔开规定间隔地配置构成马达14的转子侧磁极的钕磁铁35。即外筒构成保持磁铁35的转子铁心。
在轮毂32的内筒的外周配合轴承36，在该轴承36的外周配合定子支承板37。在定子支承板37的外周配置定子38，由螺栓40进行安装。使定子38与转子铁心即轮毂32的外筒具有规定细小间隙地配置，在该定子38绕装三相线圈39。
在定子支承板37的侧面设置光传感器41。光传感器41在轮毂32回转时由设于该轮毂32的环状构件42断续地隔断光路，结果，输出脉冲波形信号。环状构件42可在回转时断续地隔断光传感器41的光路地具有规则的矩形齿形状。根据上述脉冲波形信号检测出作为转子的轮毂32的位置信号。光传感器41相应于马达14的各相设置于3个部位，作为马达14的磁极传感器和回转传感器起作用。
另外，在定子支承板37的侧面设置控制电路板43，根据作为磁极传感器的光传感器41的位置信号对上述三相线圈39进行通电控制。在该控制电路板43上安装CPU和FET等控制元件。而且，控制电路板43与光传感器41用的安装基板一体化。
在轮毂32的外周固定与图中未示出的后轮的轮圈连接的轮辐44。另外，在定子支承板37的与安装上述控制电路板43等的一侧的相反侧由螺栓45固定托架46，托架46由图中未示出的螺栓接合到上述车架的板29。
在轮毂32设置透明树脂(透明镜片)32A嵌入的孔，在固定于定子支承板37的固定外罩37A也同样地设置透明镜片37B嵌入的孔。这些透明镜片32A和37B使得可从外侧看到马达14内部，所以，可获得特别的美观效果，同时，可由树脂部分地形成轮毂32和固定外罩37A，从而获得减轻重量的效果。
这样，设置由与后轮13的轴31同轴配置的定子和转子构成的三相无电刷马达14，产生附加到由链17和从动链轮26传递的人力的辅助动力。马达14当然也可设置在前轮。
图6为马达14的与轴31直交的面上的主要部分断面图，图7为保持磁铁35的转子铁心的正面图，图8为转子铁心的主要部分放大图，图9为保持磁铁状态的转子铁心的主要部分放大图。本实施形式的马达14如上述那样由定子38和作为绕该定子38外周回转的外转子的轮毂32构成。
保持上述磁铁35的转子铁心321呈环状，嵌插到外转子32的外筒部的内周。转子铁心321通过叠置硅钢薄片而构成，沿其圆周方向按30°间隔设置共12处的开口部(切槽)322。嵌插于开口部322的磁铁35由铁氧体构成，交替配置N极(35N)和S极(35S)。邻接的各开口部322之间作为补极部323起作用。磁铁35如图6、图9所示那样，呈中央部为厚壁(中凸)的鼓形断面形状。
另外，定子38与转子铁心321同样，通过叠置硅钢薄板而构成，包含定子铁心381和定子凸极382。在各定子凸极382以单极集中方式卷绕定子绕组383(与三相线圈39对应)。
开口部322的形状与磁铁35的断面形状不相同，在将磁铁35插入到开口部322的状态下，在各磁铁35的沿着圆周方向的两侧部形成第1空隙322A，另外，在各磁铁35的两端部的定子38侧形成第2空隙322B(参照图6、图9)。
下面，参照图10、图11说明形成于与磁铁35之间的开口部322的各空隙部322A、322B的作用。图10为示出从蓄电池17向马达14供电时的磁通密度分布的图，图11为示出使马达14进行再生动作时的磁通密度分布的图。
当通过上述控制基板43从蓄电池17向各定子绕组383供给励磁电流时，如图10所示那样，从励磁成N极的定子凸极382N朝放射方向产生的磁力线从S极磁铁35S的定子侧表面通到背面即外周方向，其大部分经由轮毂(外转子)32的外筒部32B和补极部323，经由邻接的励磁为S极的定子凸极382S、定子铁心381返回到上述励磁为N极的定子凸极382N。
此时，由于在磁铁35的沿圆周方向的两侧部形成第1空隙322A，所以，从各磁铁35的侧部朝补极部323的漏磁通减少，磁力线的大部分从磁铁35通到外转子32的外筒部32B，然后经由补极部323到达定子38侧。结果，通过转子铁心321与定子凸极382之间的气隙的磁通的垂直成分增大，所以，与不设置第1空隙322A的场合相比，可使发生转矩增加。另外，由于沿着转子铁心321内周侧的磁路受第2空隙322B限制，所以，通过转子铁心321内周侧的漏磁通也减少。
图12放大示出图10中的磁力线的示意图。如图12所示，从补极部323朝向定子凸极382S方向的磁通B1由第2空隙322B的一方的3220B减少沿转子铁心321的内周324泄漏的量(虚线的量)，磁通B1被有效地引导至定子凸极382S。另外，第2空隙322B的另一方(3221B)防止从磁铁35N通过转子铁心321的内周324的磁通B2漏到补极部323侧，朝定子凸极382S有效地引导磁通B2。结果，通过转子铁心321与定子38之间的气隙的磁通的垂直成分进一步增加，使马达的驱动转矩进一步增加。
另一方面，当马达14产生再生动作时，如图11所示，从各磁铁35产生的磁通与定子凸极和定子铁心一起形成闭合磁路，所以，可在定子绕组383产生与转子的转速相应的发电电流。
设置将马达14的再生电压限制为预定值的稳压器，当再生电压达到该稳压器的调整电压(例如14.5V)时，可使马达14的输出控制电路(后述)的电源EFT中的接地侧短路。这样，使短路电流在各定子绕组383中以滞后相位流动，从而使通过定子38内的磁力线减少，增加连接在相邻磁铁35之间的漏磁通，减少马达14的磁摩擦。
图13为放大示出图11的磁力线的示意图。如图13所示，在邻接的磁铁35S、35N之间产生经由转子铁心321的外侧圆周部325的磁通B3、经由转子铁心321的补极部323的磁通B4、通过转子铁心321的内周部324的磁通B5、及经由转子铁心321的内周部324、气隙和定子凸极382N的磁通B6。
如上述那样，按照本实施形式，马达14在保持于转子铁心321的磁铁35间具有补极部323，在马达14中的磁铁35与转子铁心321之间设置空隙322A、322B，所以，邻接的磁铁35间的漏磁通减少，与转子铁心321和定子38之间的气隙部直交的磁通增加。因此，可使马达14产生的转矩增大，在由马达14进行再生时可防止磁摩擦增大。
图14为本发明第2实施形式的转子铁心的正面图，图15为保持磁铁的转子铁心的主要部分放大图，与图7、图9相同的符号表示相同或同等部分。在第2实施形式中，转子铁心321的开口部322大体呈梯形，在开口部322内嵌插长方形的磁铁35。在具有长方形断面的磁铁35的短边侧形成用于防止在邻接的磁铁35间的漏磁通的第1空隙322A。另外，在磁铁35的定子侧角部形成第2空隙322B以限制沿着转子铁心321的内周侧的磁路。
图16为本发明的第3实施形式的转子铁心的正面图，图17为保持磁铁的转子铁心的主要部分放大图，与图7、图9相同的符号表示相同或同等部分。在第3实施形式中，转子铁心321的开口部322为异形的鼓状，在开口部322内嵌插鼓状(中凸状)的磁铁35。在转子铁心321的圆周方向的磁铁35的两侧部形成比上述各实施形式大的第1空隙322A，以防止邻接的磁铁35间的漏磁通。另外，在磁铁35的定子侧角部形成第2空隙322B以限制沿着转子铁心321内周侧的磁路。
图18为本发明的第4实施形式的转子铁心的正面图，图19为保持磁铁的转子铁心的主要部分放大图，与图7、图9相同的符号表示相同或同等部分。在第4实施形式中，转子铁心321的开口部322为在鼓状部的两侧设置切口的异形，在转子铁心321内嵌插断面为鼓状的磁铁35。在转子铁心321的圆周方向的磁铁35的两侧部形成用于以防止邻接的磁铁35间的漏磁通的第1空隙322A。另外，在磁铁35的定子侧角部形成第2空隙322B以限制沿着转子铁心321内周侧的磁路。在该第4实施形式中，第1空隙322A与第2空隙322B成一体，第2空隙322B的尺寸设定得较大。
图20为本发明的第5实施形式的转子铁心的正面图，图21为保持磁铁的转子铁心321的主要部分放大图，与图7、图9相同的符号表示相同或同等部分。在第5实施形式中，转子铁心321的开口部322为异形的鼓状，在开口部322内嵌插断面为鼓状的磁铁35。在转子铁心321的圆周方向的磁铁35的两侧部形成第1空隙322A，以防止邻接的磁铁35间的漏磁通。
另外，在该第5实施形式中，作为第2空隙322B的替代，形成从转子铁心321的内周侧朝磁铁35的两角部延伸的切口322C。该切口322C用于限制沿转子铁心321内周侧的磁路，起到与第2空隙322B同样的效果。
图22为本发明的第6实施形式的转子铁心的正面图，图23为保持磁铁的转子铁心的主要部分放大图，与图7、图9相同的符号表示相同或同等部分。在第6实施形式中，转子铁心321的开口部322为异形的鼓状，在开口部322内嵌插断面为鼓状的磁铁35。在转子铁心321的圆周方向的磁铁35的两侧部形成第1空隙322A，以防止邻接的磁铁35间的漏磁通。另外，在磁铁35的定子侧角部形成用于限制沿着转子铁心321内周侧的磁路的第2空隙322B。
图24为本发明的第7实施形式的马达14的主要部分正面断面图，与图6相同的符号表示相同或同等部分。在该第7实施形式中，保持于转子铁心321的磁铁分离成2部分配置。即，以同极的磁铁2个作为1组，沿转子铁心321的圆周方向按45°间隔配置多组(8组)。例如，在图24中，着眼于磁铁351S、252S。断面形状为长方形的2个磁铁351S、253S为相同的极(S极)，都为钕磁铁。在两磁铁351S和352S之间设置第3空隙322D，同时，在两磁铁351S和352S的定子38侧分别形成第4空隙322E、322F。磁铁351S和磁铁352S的第3空隙322D侧朝转子铁心321的外周偏倚。而且，在多组各磁铁间设置补极部323与上述各
实施形式相同。
下面说明上述构成的磁通的形成的状态。钕磁铁的磁力非常强，所以，为了减小磁摩擦，使来自各磁铁的磁通中通过第3空隙322D与第4空隙322E之间的桥状部分322BR的磁通产生转矩。例如，来自N极磁铁351N和352N的磁通B10通过桥部分322BR，并通过转子铁心321与定子38间的气隙到达定子凸极382Sa、382Sb。然后，经过定子凸极382N从桥部分322BR到达S极磁铁351S、352S。进一步，贯通S极磁铁351S、352S通到背面(转子铁心321的外周侧)的磁通B11经过补极部323到达定子凸极382Sb。贯通S极磁铁351S、352S到达背面的磁通B11中的一部分成为朝邻接的N极磁铁351N的漏磁通(由虚线示出)。
这样，从N极磁铁351N、352N通过气隙流入到定子38侧的磁力线通过由空隙围住两侧的桥部分322BR，所以磁通较少。为此，在马达不进行驱动也不进行再生作用的高速运行时，可减少磁摩擦。另一方面，当在马达14中通电时，由磁通(补极磁通)B11增大转矩。
另外，在再生输出时，如上述那样，各磁铁产生的磁通与定子凸极和定子铁心一起形成闭合磁路，所以，可在定子绕组383产生与转子转速相应的发电电流这一点与前面的各实施形式相同。
图25为马达14的输出控制电路图，图26为示出通电时刻和通电工作波形的图。如图25所示，全波整流器71具有连接到三相定子线圈39的FET(一般为个体开关元件)71a、71b、71c、71d、71e、71f，该FET71a-71f由驱动器72进行通电控制。通电工作波形根据从马达转矩计算部64供给的指示由工作波形设定部73设定，输入到驱动器72。马达转矩计算部64例如可产生与车辆的实际行走阻力相应的驱动力地根据车速和踏力传感器47的输出和马达14的转速等计算出马达14所要求的转矩。由马达转矩计算部64进行的要求马达转矩的计算方法的一个例子记载于本申请人先前提出的电动辅助自行车的控制装置的专利申请(专利申请2001-55399号)的说明书中。
在施加辅助动力的驱动时刻，从工作波形设定部73向驱动器72供给通电工作波形，驱动器72根据该通电工作波形使FET71a-71f导通，从蓄电池17供给电流。在产生再生电流的场合，在从上述驱动时刻偏移180度的电角的再生时刻，从工作波形设定部73向驱动器72供给通电工作波形，驱动器72根据该通电工作波形导通FET71a-71f。当按再生时刻将FET71a-71f导通时，产生于定子线圈39的电流由FET71a-71f整流，向蓄电池17供电。
是为驱动时刻还是为再生时刻，由转矩判断部74根据从马达转矩计算部64供给的要求马达转矩T进行判断。当马达转矩的要求值T为正时，将通电时刻设定为驱动时刻，当马达转矩的要求值T为负时，将通电时刻设定为再生时刻。
在图26中，FET71a-71f将通电角设定为电角120度地导通。该图示出驱动时刻的通电时刻，在再生时刻，使上方侧的FET71a、71c、71e从该驱动时刻错开180度电角。
在上述各实施形式中，说明了使马达14为外转子型即外转型的场合，但本发明不限于此，对于在定子的内侧使转子回转的内转型的马达也同样适用。
图27为示出将马达14变形成内转型的例子的正面图，图中仅示出主要部分。马达14由大体圆筒形的定子90和在该定子90的内侧回转的大体圆柱形的转子80构成。转子80和定子90都由硅钢薄片叠置而构成。
在上述定子90的定子凸极91分别卷绕定子绕组92。在上述转子80上，断面大体为圆弧状的由钕系材料构成的永久磁铁85朝轴向插入在圆周方向以30度间隔形成的12个开口部811。磁铁85的凸出侧朝向转子80的回转中心地配置。相邻的各开口部811之间作为补极部813起作用。
在该变型例中，上述开口部811的形状与磁铁85的断面形状也不相同，在将磁铁85插入到开口部811的状态下，在各磁铁85的沿着圆周方向的两侧部形成空隙812。
按照该构成，当从蓄电池17向各定子绕组92供给励磁电流时，如在图28中放大示出的那样，从励磁成N极的定子凸极91(N)产生的磁力线从S极磁铁85S的定子侧表面通到背面(外周侧)，其大部分经由补极部813，并经由相邻的励磁成S极的定子凸极91(S)，返回到上述励磁成N极的定子凸极91(N)。
在该变型例中，在各磁铁85的沿着圆周方向的两侧部形成空隙812，从各磁铁85的侧部向补极部813的漏磁通减少，所以，磁力线的大部分从各磁铁85经由补极部813到达定子90侧。结果，通过转子80与定子90之间的气隙的磁通的垂直成分增加，与未设置上述空隙812的场合相比，可增加驱动转矩。
另一方面，当使马达14进行再生动作时，由于从各磁铁85发生的磁通与定子凸极91和定子90的铁心部一起形成闭合磁路，所以，可在定子绕组产生与转子80的转速相应的发电电流。
另外，磁铁85采用磁力强的钕系磁铁，而且，凸向回转中心地配置圆弧状的磁铁85，从而使从磁铁85的外侧表面直接通向定子90的磁力减少，所以，可大幅度减小作为发电机起作用时的摩擦力。
由以上说明可知，按照本发明的第1方面或第2方面，由于后轮的轮毂的一部分形成为马达的转子铁心，所以，可由马达直接驱动后轮，而且可在车辆减速时由再生作用对马达的电源进行充电。而且，马达为无电刷构造，可由收容于转子铁心内的永久磁铁间的补极和永久磁铁与保持其的转子铁心之间的空隙的作用产生足够的转矩。因此，不使用减速机构等复杂的构造即可由马达对后轮进行驱动。
特别是按照第2方面，当马达不进行驱动也不进行再生作用的高速运行时，由通过转子铁心间的漏磁通可减小磁摩擦，所以，可在利用无电刷马达的大转矩特性的同时减少高速运行时即进行马达不进行驱动时的摩擦。

Claims (3)

1.一种电动辅助自行车，在车轮内组装用于辅助人力产生的驱动力的马达，其特征在于：
上述马达为无电刷构造，具有与上述车轮的轮毂成一体的磁性体的转子铁心和与该转子铁心相向配置的定子；
在上述转子铁心形成朝上述车轮的轴向开口、沿该车轮的周向按规定间隔配置的多个开口部；
在上述开口部沿上述车轮的周向两端具有空隙地收容永久磁铁；
在上述各开口部间由上述转子铁心形成补极，同时，
上述永久磁铁的极性在邻接的开口部间相异。
2.如权利要求1所述的电动辅助自行车，其特征在于：从所述永久磁铁的周方向两端向定子侧还具有间隙。
3.一种电动辅助自行车，在车轮内组装用于辅助人力产生的驱动力的马达，其特征在于：
上述马达为无电刷构造，具有与上述车轮的轮毂成一体的磁性体的转子铁心和与该转子铁心相向配置的定子；
在上述转子铁心形成朝上述车轮的轴向开口、沿该车轮的周向按规定间隔配置的多个开口部；
在上述开口部收容永久磁铁，该永久磁铁在沿上述车轮的周向分开配置并在两永久磁铁的中间部分具有空隙，在上述定子侧的一部分也具有空隙；
在上述各开口部间由上述转子铁心形成补极，同时，
上述永久磁铁的极性在邻接的开口部间相异。
CNB021183813A 2001-05-31 2002-04-26 电动辅助自行车 Expired - Fee Related CN1251900C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001164280A JP4662220B2 (ja) 2001-05-31 2001-05-31 電動補助自転車
JP164280/2001 2001-05-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1389359A CN1389359A (zh) 2003-01-08
CN1251900C true CN1251900C (zh) 2006-04-19

Family

ID=19007125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021183813A Expired - Fee Related CN1251900C (zh) 2001-05-31 2002-04-26 电动辅助自行车

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP4662220B2 (zh)
CN (1) CN1251900C (zh)
DE (1) DE10219332B4 (zh)
NL (1) NL1020257C2 (zh)
TW (1) TW530773U (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103101600A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 雅马哈发动机株式会社 跨乘式电动车辆用车轮及跨乘式电动车辆
CN103963908A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 高伯强 节能电动自行车
CN104969446A (zh) * 2013-02-08 2015-10-07 罗伯特·博世有限公司 用于电机的转子装置
CN104158320B (zh) * 2013-05-14 2017-07-07 雅马哈发动机株式会社 跨乘式电动车辆用驱动机构以及跨乘式电动车辆

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4029817B2 (ja) * 2003-10-10 2008-01-09 日産自動車株式会社 回転電機の磁気回路構造
JP3638944B1 (ja) * 2004-02-04 2005-04-13 山洋電気株式会社 永久磁石内蔵型回転モータの極弧率の決定方法及び永久磁石内蔵型回転モータ
FR2891801B1 (fr) * 2005-10-10 2009-05-15 Jjg Partenaires Eurl Sarl Velo electrique
JP5479676B2 (ja) * 2007-11-29 2014-04-23 株式会社クリーンクラフト アウターロータモータ
CN101826822B (zh) * 2009-03-05 2013-01-02 叶贞枝 低能耗动力机构
FR2949028B1 (fr) 2009-08-04 2014-06-27 Daniel Giudice Moteur roue electrique adapte sur un variateur de vehicule roulant.
JP2011116298A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Mitsuba Corp 電動二輪車の動力ユニットおよび電動二輪車
WO2011162200A1 (ja) * 2010-06-23 2011-12-29 Ntn株式会社 電動補助自転車
FR2987184B1 (fr) * 2012-02-20 2016-07-29 Moteurs Leroy-Somer Rotor de machine electrique tournante a concentration de flux.
DE102012205558A1 (de) * 2012-04-04 2013-10-10 Robert Bosch Gmbh Elektrisch angetriebenes Zweirad
DE102013202011A1 (de) * 2013-02-07 2014-08-07 Robert Bosch Gmbh Antriebsmotor zum getriebelosen Antrieb eines Zweirads
US8919478B2 (en) * 2013-04-10 2014-12-30 Shimano Inc. Bicycle drive unit
KR101514822B1 (ko) * 2013-06-21 2015-04-23 한국파워트레인 주식회사 비엘디씨 모터
WO2015037127A1 (ja) * 2013-09-13 2015-03-19 三菱電機株式会社 永久磁石埋込型電動機、圧縮機及び冷凍空調装置
US10333362B2 (en) 2014-10-15 2019-06-25 Accelerated Systmes Inc. Internal permanent magnet motor with an outer rotor
CN105846568A (zh) * 2016-03-23 2016-08-10 东南大学 一种外转子轮毂电机的模块化转子
TWI646016B (zh) * 2016-05-31 2019-01-01 廖和宥 電助力自行車驅動裝置
JP2020014303A (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 株式会社ｅ−Ｇｌｅ アウターロータ型モータ、および、電気自動車
JP7156018B2 (ja) * 2018-12-27 2022-10-19 株式会社デンソー 回転電機
CN111224525A (zh) * 2020-03-13 2020-06-02 清华大学苏州汽车研究院（吴江） 一种轴向磁场轮毂电机总成
CN113306665B (zh) * 2021-06-08 2023-04-14 范文睿 磁助力转轴驱动器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418454A1 (de) * 1994-05-26 1995-11-30 Siemens Ag Außenläufer einer Synchronmaschine
JP3308828B2 (ja) * 1996-10-18 2002-07-29 株式会社日立製作所 永久磁石回転電機及びそれを用いた電動車両
JP3301962B2 (ja) * 1997-04-14 2002-07-15 三洋電機株式会社 電動機の回転子
JPH1149061A (ja) * 1997-08-07 1999-02-23 Sony Corp 補助動力付自転車
US6093985A (en) * 1999-04-07 2000-07-25 Chen; Tun-I Non-brush type direct current motor for electric bicycle
ES2397350T3 (es) * 1999-11-19 2013-03-06 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Motor eléctrico rotativo de imanes permanentes

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103101600A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 雅马哈发动机株式会社 跨乘式电动车辆用车轮及跨乘式电动车辆
CN103101600B (zh) * 2011-11-15 2015-07-22 雅马哈发动机株式会社 跨乘式电动车辆用车轮及跨乘式电动车辆
CN104969446A (zh) * 2013-02-08 2015-10-07 罗伯特·博世有限公司 用于电机的转子装置
CN104969446B (zh) * 2013-02-08 2018-04-24 罗伯特·博世有限公司 用于电机的转子装置
CN104158320B (zh) * 2013-05-14 2017-07-07 雅马哈发动机株式会社 跨乘式电动车辆用驱动机构以及跨乘式电动车辆
CN103963908A (zh) * 2014-04-29 2014-08-06 高伯强 节能电动自行车

Also Published As

Publication number Publication date
DE10219332A1 (de) 2002-12-12
JP4662220B2 (ja) 2011-03-30
JP2002356190A (ja) 2002-12-10
TW530773U (en) 2003-05-01
DE10219332B4 (de) 2007-07-19
NL1020257A1 (nl) 2002-12-03
NL1020257C2 (nl) 2003-02-18
CN1389359A (zh) 2003-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1251900C (zh) 电动辅助自行车
US10967934B2 (en) Electric drive wheel hub system for a vehicle and a vehicle incorporating the same
CN1262060C (zh) 旋转电机及搭载该旋转电机的车辆
CN1200844C (zh) 用于车轮马达的齿轮换档装置
EP2338781A1 (en) Mid-set electric motor driver of small scaled electric power bicycle
CN107336795B (zh) 电动辅助自行车
EP3239031B1 (en) Drive unit and electric-motor-assisted bicycle
CN1361578A (zh) 旋转电机及使用该旋转电机的滑轮驱动装置
US9438085B2 (en) Electromechanical converter system for an electric vehicle with enhanced cooling
Chlebosz et al. Comparison of permanent magnet brushless motor with outer and inner rotor used in e-bike
CN1169051A (zh) 永磁式马达的定子
CN1373057A (zh) 用于电动自行车的控制单元
CN1388627A (zh) 电动动力转向装置用电机
CN1394767A (zh) 电动式动力单元,电动车辆及电动两轮车
WO2011146851A1 (en) Electric motor assist bicycle
CN1901325A (zh) 旋转电机以及电动轮椅车
CN1960133A (zh) 无刷电机
CN1675817A (zh) 旋转电机和电动车辆
US7116027B2 (en) Magnet for a dynamo-electric machine
CN1154220C (zh) 永久磁铁转动式电机
CN1186227C (zh) 带辅助动力的车辆
CN100343110C (zh) 电动助力自行车
CN1297274A (zh) 永久磁铁式回转电动机
JP2010226926A (ja) 回転電機
EP1542343A1 (en) Axial gap type motor generator

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060419