CN201167278Y - 电动自行车驱动用电动机及使用该电动机的电动自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供电动自行车驱动用电动机及使用该电动机的电动自行车，该电动机不会发生导线断线等问题、可靠性较高。电动自行车驱动用电动机由转子磁体、定子线圈和换向用转子磁体的磁极位置检测部件构成，上述磁极位置检测部件为单一安装基板和设于上述单一安装基板上的3个表面安装型磁传感器，上述3个磁传感器检测磁极位置作为电角60°相移的信号。

Description

电动自行车驱动用电动机及使用该电动机的电动自行车

技术领域

本实用新型涉及电动自行车驱动用电动机及使用该电动机的电动自行车。

背景技术

电动自行车有仅利用蓄电池产生的电动机驱动力运转的自行式自行车、将电动机的驱动力用作踏板踏力的辅助转矩的助力(assist)自行车等，由于无论哪种自行车都不产生噪音、废气等，对环境有益，因此，它们作为轻便的交通工具已广泛普及。

虽然提出了在这样的电动自行车驱动用电动机上使用减速机构等各种方式，但主要还是采用未使用减速机构的内轮毂(inhub)型直接传动电动机(参照专利文献1)。

下面对以往的电动自行车驱动用电动机的结构进行说明。

这些电动自行车驱动用电动机由被NS多极磁化成环状的外转子磁体、定子线圈、和作为换向用转子磁体的磁极位置检测部件的霍尔IC等的磁传感器构成，如图8所示，作为霍尔IC的具体安装方法，基本上是用粘接剂等将SIP(Single InlinePackage)型霍尔IC固定于定子铁芯的缺口部，对导线进行锡焊，集束导线使其与定子一体化。

霍尔IC相对于电动机的旋转轴中心以规定间隔配置成同心圆状，以转子磁体与定子线圈的、主磁通所相对的位置检测主磁通。

专利文献1：中国实用新型97240985.8(CN2303788Y)

但是，上述那种结构的以往的电动自行车驱动用电动机，在与锡焊一起集束导线时，在磁传感器的导线上作用有应力，产生封装裂纹，甚至导线脱落。

因此，存在工序内的合格率恶化，并且通过了裂纹等工序内的电气检查的电动机，在由顾客组入到机组之后，也存在由于振动等而产生断线状态等问题，存在电动机可靠性不足这样的问题。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这样的问题而作成的，其目的在于提供不发生导线断线等问题的、可靠性高的电动自行车用电动机及电动自行车。

本实用新型为了达到这样的目的，技术方案1为电动自行车驱动用电动机，其特征在于，该电动机由转子磁体、定子线圈和换向用转子磁体的磁极位置检测部件构成。上述磁极位置检测部件是单一安装基板和设于上述单一安装基板上的3个表面安装型磁传感器，上述3个磁传感器检测磁极位置作为电角60°相移的信号。

采用本实用新型，通过将上述3个表面安装型磁传感器设置于较小的单一安装基板上，使其检测磁极位置作为电角60°相移的信号，可使布线等结构简单、可降低成本，并且可以防止断线等问题，从而可显著提高电动机的可靠性。

表面安装型磁传感器为所谓DIP(Dual Inline Package)型磁传感器。

另外，根据技术方案1所述的电动自行车驱动用电动机，技术方案2的发明的特征在于，上述3个磁传感器配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所面对的位置，用于检测上述主磁通。

采用本实用新型，通过使用较小的单一安装基板，可将其配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所相对的位置。磁传感器不像以往那样相对于电动机的旋转轴中心配置成同心圆状，而是直线配置于圆的切线上。

另外，根据技术方案1所述的电动自行车驱动用电动机，技术方案3的发明的特征在于，上述3个磁传感器配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所相对的位置的侧面，用于检测上述电动机的旋转轴方向的漏磁通。

采用本实用新型，由于上述3个磁传感器配置于转子磁体与定子线圈的、与主磁通所相对的位置的侧面，因此，可以使布线等结构更简单，进一步提高电动机的可靠性。

另外，根据技术方案3所述的电动自行车驱动用电动机，技术方案4的发明的特征在于，上述定子铁芯的用于配置上述单一安装基板的部分在电动机的旋转轴方向形成为缺口。

采用本实用新型，由于上述定子铁芯的用于配置上述单一安装基板的部分在电动机的旋转轴方向形成为缺口，因此，可以减小定子铁芯的磁路对漏磁通检测的影响，可以使漏磁通的检测稳定化，同时可使检测漏磁通的磁路具有自由度。

另外，根据技术方案1至4所述的电动自行车驱动用电动机，技术方案5的发明的特征在于，上述3个磁传感器为霍尔IC。

采用本实用新型，磁传感器若是霍尔元件、霍尔IC、磁阻元件(MR元件)、MRIC等磁传感器，则均可使用，但从与后阶段信号处理的组合看，霍尔IC最适合。

另外，技术方案6的发明为电动自行车，其特征在于，该电动自行车装有技术方案1至5所述的电动自行车驱动用电动机。

采用本实用新型，通过装设上述电动自行车驱动用电动机，可以实现行驶可靠性高的电动自行车。

采用本实用新型的电动自行车驱动用电动机，通过将表面安装型磁传感器设置于较小的单一安装基板上，可以使布线等结构简单、可降低成本，同时可以防止断线等问题，从而可显著提高电动机的可靠性。另外，由于可以消除电动机的磁传感器安装时的问题，大幅度提高工程质量、产品质量和可靠性，因此，可以实现行驶可靠性高的电动自行车。

附图说明

图1是说明本实用新型第1实施方式的电动自行车驱动用电动机的转子磁体、定子铁芯和霍尔IC的位置关系的图。

图2是说明本实用新型的电动自行车驱动用电动机旋转时的、在霍尔IC位置的转子磁场的磁通密度变化的图。

图3是表示本实用新型的电动自行车驱动用电动机旋转时的霍尔IC输出的图。

图4是表示磁极位置检测部件部的电路图的一个例子的图。

图5是表示本实用新型的电动自行车驱动用电动机的结构的图。

图6是说明本实用新型第2实施方式的电动自行车驱动用电动机的转子磁体、定子铁芯和霍尔IC的位置关系的图。

图7是表示装有本实用新型第3实施方式的电动自行车驱动用电动机的电动自行车的图。

图8是说明以往的电动自行车驱动用电动机的霍尔IC安装结构的图。

附图标记说明

11定子铁芯

12转子磁体

13霍尔IC

14安装基板

15磁轭

16线圈

17内轮毂型电动机

18轮胎

19辐条

20缆线

具体实施方式

(第1实施方式)

下面，根据图1详细说明本实用新型的电动自行车驱动用电动机的实施方式。图1为俯视图及侧视图，表示由将本实用新型应用于以往广泛普及的外形φ220mm的电动自行车驱动用电动机的例子构成的第1实施方式。表示被NS多极磁化成环状的外转子磁体、定子铁芯、作为换向用转子磁体的磁极位置检测部件的霍尔IC的位置关系。霍尔IC不像以往那样相对于电动机的旋转轴中心配置成同心圆状，而是直线配置于圆的切线上。在定子铁芯上卷绕绕线，形成定子线圈(未图示)。

3个表面安装型霍尔IC安装于单一安装基板上，且配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所相对的位置，用于检测上述转子磁体的主磁通，从而，检测上述转子磁体的磁极位置作为电角60°相移的信号。

如图1的例子所示，转子磁体与定子线圈之间的空隙的磁通较强，从而特别优选将霍尔IC配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所相对的位置，但实际上，若与主磁通相对，也可以不配置于转子磁体与定子线圈之间，而是配置在其周边部分。

图1的电动自行车驱动用电动机为46极转子磁体、51槽定子铁芯的结构。为了将本实用新型应用于上述电动机上，准备安装基板，在其上安装表面安装型霍尔IC(ASAHI KASEIEMD CORP制，型号：EW-632S)，如图1所示，将上述安装基板配置于转子磁体和定子线圈之间的空隙内。

图2是使上述本实用新型的电动机旋转而检测在霍尔IC位置的转子磁场的磁通密度的变化而得的图。得到在Bpp处40mT左右的充分大的磁通密度的变化。

图3表示使上述本实用新型的电动机旋转而得到的霍尔IC的输出。可以得到清晰的电角60°相移的三相信号。图4是表示磁极位置检测部件部的电路图的一个例子。较佳是使用用于减小电气噪音的电容器、二极管。上述三相信号利用由后阶段的公知开关元件(FET等)构成的电子整流机构(未图示)，不发生换向，使定子线圈产生旋转磁场，从而驱动电动机。图5表示本实用新型的电动自行车驱动用电动机的结构的剖视图。

在本实施方式中，使用了霍尔IC作为磁极位置检测部件、即磁传感器，但不言而喻，磁传感器不限于霍尔IC，霍尔元件、磁阻元件(MR元件)、MRIC等磁传感器均可使用。从与后阶段信号处理的组合看，霍尔IC是最适合的。

在本实施方式中，使用Nd磁体作为转子磁体，但不言而喻，并不限于此，钐钴磁体、铁氧体磁体、铝铁镍钴磁合金、塑料磁体(日文：プラマグ)等磁体均可使用。从磁体的小型轻重量化的观点看，较佳是使用Nd磁体等稀土类磁体。

作为本实用新型所使用的安装基板，玻璃环氧(日文：ガラエポ)基板、纸环氧基板、纸苯酚基板等均可，但从耐热性的方面考虑，多使用玻璃环氧基板。另外，安装基板的固定方法只要能紧固固定则用什么方法都可以，但粘接剂为简易的方法，也可以在安装基板上设置螺钉固定用的孔来进行螺钉固定，也可以并用该两种方法。

在本实施方式中，使用硅钢板作为铁芯材料，但并不限于此，优选使用导磁率较高、导热系数较大的磁性材料。

另外，磁轭使用的是铁，磁轭优选与铁芯材料相同，使用导磁率较高、导热系数较大的磁性材料。

从散去电动机发出的热量的方面考虑，壳体、轴心及其他部件的构成材料尽量优选导热系数较大的材料，从兼顾强度设计的角度适当选择。从散热的观点考虑，特别优选壳体、轴心使用铝等。

不言而喻，根据需要，向定子线圈供电的电线、来自安装基板的信号线都从轴心统一引出到电动机外部。各线被实施适当的防水处理。

如以上说明，采用本实用新型的电动自行车驱动用电动机，通过将表面安装型霍尔IC设置于较小的单一安装基板上，可使布线等结构简单、降低成本，并可以防止断线等问题、显著提高电动机的可靠性。

(第2实施方式)

图6与图1相同为俯视图及侧视图，表示本实用新型的电动自行车驱动用电动机的第2实施方式。

表示被NS多极磁化成环状的外转子磁体、定子铁芯和作为换向用转子磁体的磁极位置检测部件的霍尔IC的位置关系。在定子铁芯上卷绕绕线来形成定子线圈(未图示)。

3个表面安装型霍尔IC安装于单一安装基板上，配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所相对的位置的侧面，检测上述转子磁体的电动机旋转轴方向的漏磁通，从而，检测上述转子磁体的磁极位置作为电角60°相移的信号。

另外，在本实用新型中，上述定子铁芯的用于配置上述单一安装基板的部分被沿电动机的旋转轴方向上形成为缺口。如图6所示，在本实施方式中，上述单一安装基板正下部的定子铁芯沿电动机的旋转轴方向设置有5mm深度的开口。

将上述定子铁芯的用于配置上述单一安装基板的部分沿电动机的旋转轴方向上形成为缺口，利用定子铁芯的形状，在旋转轴方向的漏磁通显著微小的情况下，有切断流向定子铁芯的磁通、增大旋转轴方向的漏磁通的效果。可以减小定子铁芯的磁路对漏磁通检测的影响，可以使漏磁通的检测稳定化，同时可使检测漏磁通的磁路具有自由度。

在本实施方式中，除了霍尔IC的感磁方向、即单一安装基板的配置方向之外，都与第1实施方式基本相同，省略详细说明。在本实施方式中，使本实用新型的电动机旋转，也可以得到清晰的电角60°相移的三相信号。

如以上说明，采用本实用新型的电动自行车驱动用电动机，由于表面安装型霍尔IC配置于转子磁体和定子线圈的、主磁通所相对的位置的侧面，因此，可以使布线等结构更简单、可降低成本，并且可以防止断线等问题、显著提高电动机的可靠性。

(第3实施方式)

图7表示装有本实用新型的电动自行车驱动用电动机的电动自行车，示出了将本实用新型的内轮毂型电动机搭载于前叉上的例子。并不一定要搭载于前轮上，也可以搭载于后轮上，也可以搭载于前后轮上。

在图6中，省略了公知的电动自行车的结构，但蓄电池(未图示)和控制部是必须设置的，要适当地配置。蓄电池使用铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等均可，但特别优选锂离子电池。

以蓄电池耐用为目的，优选使蓄电池进行再生工作，除了蓄电池以外，也可以并用大容量、高速应答的电偶极子层电容器等。

采用本实用新型，可以消除电动机的安装磁传感器时的问题，大幅度地提高了工程质量、产品质量和可靠性，因此，通过装设本实用新型的电动机，可以实现行驶可靠性高的电动自行车。

以上，在第1至第3实施方式中举例说明了本实用新型的电动自行车驱动用电动机及使用该电动机的电动自行车，但不言而喻，本实用新型并不限定于此。

工业实用性

本实用新型为在实现动自行车驱动用电动机所要求的节能、小型化、高转矩化、高可靠性化方面的重要技术，适用于电动自行车。

Claims (6)

1.一种电动机，该电动机为电动自行车驱动用电动机，其特征在于，

该电动机由转子磁体、定子线圈和换向用转子磁体的磁极位置检测部件构成；

上述磁极位置检测部件为单一安装基板和设于上述单一安装基板上的3个表面安装型磁传感器，上述3个磁传感器检测磁极位置作为电角60°相移的信号。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，上述3个磁传感器配置于转子磁体与定子线圈的、主磁通所相对的位置，用于检测上述主磁通。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，上述3个磁传感器配置于转子磁体与定子线圈的、主磁通所相对的位置的侧面，用于检测电动机旋转轴方向的漏磁通。

4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于，上述定子铁芯的用于配置上述单一安装基板的部分沿电动机的旋转轴方向上形成为缺口。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电动机，其特征在于，上述3个磁传感器为霍尔IC。

6.一种电动自行车，其特征在于，该电动自行车装设有权利要求1～5所述的电动机。

Images