CN203289255U - 直流变速电机自动离合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型创造公开了一种直流变速电机自动离合装置，包括主轴(12)、电机定子(1)、定子线圈(2)、转子磁钢(3)、转子壳体(18)、中心轴套(27)、高低速中心齿轮(11、25)、自动离合机构，所述的中心轴套(27)设置在主轴(12)上，转子壳体(18)与中心轴套(27)固定连接，转子磁钢(3)均布在转子壳体(18)上，高、低速中心齿轮(11、25)设置在主轴(12)的两侧，转子壳体(18)的端面固定有单向器座(22)，单向器座(22)上设有单向器(23)，单向器(23)内圈与低速中心齿轮(25)配合，转子壳体(18)通过自动离合机构与高速中心齿轮(11)配合。采用本结构后，具有结构简单合理、操作使用方便、传动扭矩大、使用寿命长、通用性好、自动离合变速等优点。

Description

直流变速电机自动离合装置

技术领域

本发明创造涉及一种直流无刷电机，特别是一种可以根据转速变化输出不同速度的直流变速电机自动离合装置。

背景技术

电动车按类型可分为电动自行车、电动摩托车、电动三轮车和电动汽，电动车作为绿色朝阳产业，在中国发展已有十年之久，由于节能环保、操作简单、使用方便、运行成本低，深受中低收入阶层的青睐，同时也得到了各级政府的高度重视，近几年中国电动车市场一直保持跨越式增长，电动车进入快速发展通道，轮毂电机出现了供不应求的局面。

目前电动车上使用的轮毂电机一般采用直流无刷电机，通过直流无刷电机带动轮毂转动，实现电动车骑行的目的，这种模式结构简单、控制方便。但在实际使用过程中，电动车对不同的路况其要求是不同的，当正常行驶时，要求直流无刷电机转速快、输出扭矩小；当启动、爬坡或大负载时，要求直流无刷电机转速慢、输出扭矩大。

现有直流无刷电机存在的主要问题有：一是由于电机按正常运行条件设计，在电机功率不变的条件下无法改变输出扭矩，因此，在启动、爬坡和大负载时常常使电机处于非正常状态下运转，迫使电机在低效率区工作，导致电机堵转、发热，甚至停止转动，造成电机、蓄电池、控制器等重要部件受到冲击，缩短寿命；二是爬坡能力和过载能力差、适应范围小、运行效率低、续行里程短。为此，许多生产厂家和有识之士都进行了卓有成效地开发和研究，但至今尚未有合理的产品面世。

发明内容

为了克服现有电动车直流无刷电机存在的上述弊病，本发明创造的目的是提供一种结构简单合理、操作使用方便、传动扭矩大、使用寿命长、通用性好、自动离合变速的直流变速电机自动离合装置。

本发明创造解决上述技术问题所采用的技术方案，它包括主轴、电机定子、定子线圈、转子磁钢、转子壳体、中心轴套、高低速中心齿轮、自动离合机构，所述的中心轴套可转动地设置在主轴上，转子壳体与中心轴套固定连接，转子磁钢均布在转子壳体上，高、低速中心齿轮可转动地设置在主轴的两侧，转子壳体的端面固定有单向器座，单向器座上设有单向器，单向器内圈与低速中心齿轮配合，转子壳体通过自动离合机构与高速中心齿轮配合。

所述的自动离合机构包括离心座、离心滚珠、内连接器、外连接器、复位弹簧、盖板，离心座与转子壳体固定连接，离心滚珠设置在离心座的滚珠导轨上，外连接器可转动地设置在中心轴套上并与高速中心齿轮啮合，内连接器可轴向移动地设置在离心座的滑槽上，盖板固定在离心座上，复位弹簧均布在盖板与内连接器外圈之间，外连接器外圈上均布有弹簧座，弹簧座上设有推动弹簧和可伸缩的离合锁销，内连接器上设有与离合锁销相配合的离合锁孔。

所述的自动离合机构包括离心座、定位套、离心块、内连接器、外连接器、复位弹簧、盖板，离心座和定位套与转子壳体固定连接，多个离心块均匀铰接在定位套上并与内连接器端面配合，外连接器可转动地设置在中心轴套上并与高速中心齿轮啮合，内连接器可轴向移动地设置在离心座的滑槽上，盖板固定在离心座上，复位弹簧均布在盖板与内连接器外圈之间，外连接器外圈上均布有弹簧座，弹簧座上设有推动弹簧和可伸缩的离合锁销，内连接器上设有与离合锁销相配合的离合锁孔。

所述的自动离合机构包括离心座、离心滚珠、内连接器、外连接器、复位弹簧、盖板，离心座与转子壳体固定连接，离心滚珠设置在离心座的滚珠导轨上，外连接器可转动地设置在中心轴套上并与高速中心齿轮啮合，内连接器可轴向移动地设置在离心座的滑槽上，盖板固定在离心座上，复位弹簧均布在盖板与内连接器外圈之间，外连接器外圈上均布有外连接齿，内连接器上设有可与外连接齿相互啮合的内连接齿。

所述的自动离合机构包括离心座、定位套、离心块、内连接器、外连接器、复位弹簧、盖板，离心座和定位套与转子壳体固定连接，多个离心块均匀铰接在定位套上并与内连接器端面配合，外连接器可转动地设置在中心轴套上并与高速中心齿轮啮合，内连接器可轴向移动地设置在离心座的滑槽上，盖板固定在离心座上，复位弹簧均布在盖板与内连接器外圈之间，外连接器外圈上均布有外连接齿，内连接器上设有可与外连接齿相互啮合的内连接齿。

所述的离心座上设有对离心滚珠起到定位作用的定位套。

所述的盖板与外连接器之间至少设有二个均布的同步机构。

所述的同步机构包括固定在盖板上的盖板磁块和固定在外连接器上的外连接器磁块，盖板磁块和外连接器磁块磁性相吸。

所述的同步机构包括设置在盖板上的弹簧和滚珠，以及设置在外连接器上并与滚珠相配合的凹槽。

采用上述结构后，与现有技术比较有如下优点和效果：

一是将自动离合机构安装在转子壳体内组合成一体，电机转子工作后自动离合机构就自动工作，在行驶过程中通过电机转速自动控制自动离合机构离合，实现高、低速中心齿轮输出的自动转换，输出不同的速度及扭矩，使电机在不同路况都能稳定工作，有效提高爬坡能力、过载能力和续行里程。

二是当电机转速从低速到高速时，离心滚珠或离心块离合产生推动力，并推动内连接器与外连接器结合带动高速中心齿轮旋转工作，低速中心齿轮在单向器作用下空转，高速中心齿轮输出低扭矩、高转速；当电机转速从高速到低速时，由于离心滚珠或离心块离心力减小，内连接器在复位弹簧的推力作用下，内连接器与外连接器自动分离，外连接器失去动力，高速中心齿轮无动力输出，低速中心齿轮在单向器作用下输出高扭矩、低转速，从而完成从高速到低速的自动转换，结构简单合理，传动扭矩大，精度要求低，使用寿命长，通用性好。

三是由于在盖板与外连接器之间至少设置同步机构，可以保证内连接器与外连接器在自动离合机构结合时准确可靠。

附图说明

图1为发明创造第一种实施方案的结构示意图。

图2为发明创造第二种实施方案的结构示意图。

图3为发明创造第三种实施方案的结构示意图。

图4为发明创造第四种实施方案的结构示意图。

其中1电机定子，2定子线圈，3转子磁钢，4同步机构， 5复位弹簧，6盖板，7离合锁销，8离合锁孔，9弹簧座，10外连接器，11高速中心齿轮，12主轴，13第一轴承，14第二轴承，15第三轴承，16推动弹簧，17内连接器，18转子壳体，19离心座，20离心滚珠，21定位套，22单向器座，23单向器，24第四轴承，25低速中心齿轮，26第五轴承，27中心轴套，28离心块，29外连接齿，30内连接齿。

具体实施方式

图1所示，为本发明创造一种直流变速电机自动离合装置的第一种实施方案，它包括主轴12、电机定子1、定子线圈2、转子磁钢3、转子壳体18、中心轴套27、高低速中心齿轮11、25、自动离合机构，所述的中心轴套27通过第二轴承14和第四轴承24可转动地设置在主轴12上，转子壳体18与中心轴套27固定连接，转子磁钢3均布在转子壳体18上，高、低速中心齿轮11、25对应通过第一轴承13和第五轴承26可转动地设置在主轴12的两侧，转子壳体18的端面固定有单向器座22，单向器座22上设有单向器23，单向器23内圈与低速中心齿轮25配合，转子壳体18通过自动离合机构与高速中心齿轮11配合。所述的自动离合机构包括离心座19、离心滚珠20、内连接器17、外连接器10、复位弹簧5、盖板6，离心座19与转子壳体18连为一体，离心滚珠20设置在离心座19的滚珠导轨上，外连接器10通过第三轴承15可转动地设置在中心轴套27上并与高速中心齿轮11啮合，内连接器17可轴向移动地设置在离心座19的滑槽上，盖板6固定在离心座19上，复位弹簧5均布在盖板6与内连接器17外圈之间，外连接器10外圈上均布有弹簧座9，弹簧座9上设有推动弹簧16和可伸缩的离合锁销7，内连接器17上设有与离合锁销7相配合的离合锁孔8。所述的离心座19上设有对离心滚珠20起到定位作用的定位套21。

为了保证自动离合机构快速、准确结合，所述的盖板6与外连接器10之间至少设有二个均布的同步机构4。所述的同步机构4可以是固定在盖板6上的盖板磁块和固定在外连接器10上的外连接器磁块，盖板磁块和外连接器磁块磁性相吸。当然所述的同步机构4还可以是设置在盖板6上的弹簧和滚珠，以及设置在外连接器10上并与滚珠相配合的凹槽。

下面对本发明创造的第一实施方案作进一步描述，无刷控制器控制电机定子1的各个定子线圈2按顺序工作，并在气隙中产生有效跳跃式旋转磁场，转子磁钢3受到气隙中转动磁场的作用下沿着固定方向带动转子连续运转，此时根据控制器提供的电压脉宽，从低到快旋转。在低速运行时，盖板6、内连接器17及离心座19和离心滚珠20随转子壳体同步转动，此时离心滚珠20产生的离心力小，无法克服复位弹簧5的弹力去推动内连接器17，内连接器17与外连接器10处于分离状态，外连接器10及高速中心齿轮11在同步机构4带动下空转，此时，转子壳体18在单向器23的作用下带动低速中心齿轮25转动，输出低转速、高扭矩。随着速度的提升，离心滚珠20的离心力不断增大，当离心力达到可以克服复位弹簧5的弹力时，离心滚珠20推动内连接器17移动，使外连接器10上可伸缩的离合锁销7准确与内连接器17上的离合锁孔8结合，内连接器17带动外连接器10旋转，外连接器10带动高速中心齿轮11转动。此时高速中心齿轮11转动速度超越了低速中心齿轮25转动速度，单向器23相对低速中心齿轮25空转，从而实现低速到高速的自动转换。

当电机转子速度下降时，离心滚珠20的离心力也会随着下降，内连接器17在复位弹簧5的弹力推动下使离心块6与外连接器10分离，外连接器10失去动力，高速中心齿轮11没有动力输出。此时，单向器23又与低速中心齿轮25结合，电机转子在单向器23的作用下带动低速中心齿轮25运转，从而实现高速到低速的自动转换。

图2所示，为本发明创造一种自动离合直流无刷电机的第二种实施方案，与第一种实施方案不同之处是自动离合机构，所述的自动离合机构包括离心座19、定位套21、离心块28、内连接器17、外连接器10、复位弹簧5、盖板6，离心座19和定位套21与转子壳体18连为一体，多个离心块28均匀铰接在定位套21上并与内连接器17端面配合，外连接器10通过第三轴承15可转动地设置在中心轴套27上并与高速中心齿轮11啮合，内连接器17可轴向移动地设置在离心座28的滑槽上，盖板6固定在离心座19上，复位弹簧5均布在盖板6与内连接器17外圈之间，外连接器10外圈上均布有弹簧座9，弹簧座9上设有推动弹簧16和可伸缩的离合锁销7，内连接器17上设有与离合锁销7相配合的离合锁孔8。所述的盖板6与外连接器10之间至少设有二个均布的同步机构4。所述的同步机构4可以是固定在盖板6上的盖板磁块和固定在外连接器10上的外连接器磁块，盖板磁块和外连接器磁块磁性相吸。当然所述的同步机构4还可以是设置在盖板6上的弹簧和滚珠，以及设置在外连接器10上并与滚珠相配合的凹槽。本实施方案的工作原理与第一种实施方案基本相同，在此不再重述。

图3所示，为本发明创造一种自动离合直流无刷电机的第三种实施方案，与第一种实施方案不同之处是自动离合机构，所述的自动离合机构包括离心座19、离心滚珠20、内连接器17、外连接器10、复位弹簧5、盖板6，离心座19与转子壳体18连为一体，离心滚珠20设置在离心座19的滚珠导轨上，外连接器10通过第三轴承15可转动地设置在中心轴套27上并与高速中心齿轮11啮合，内连接器17可轴向移动地设置在离心座19的滑槽上，盖板6固定在离心座19上，复位弹簧5均布在盖板6与内连接器17外圈之间，外连接器10外圈上均布有外连接齿29，内连接器17上设有可与外连接齿29相互啮合的内连接齿30。所述的离心座19上设有对离心滚珠20起到定位作用的定位套21。所述的盖板6与外连接器10之间至少设有二个均布的同步机构4。所述的同步机构4可以是固定在盖板6上的盖板磁块和固定在外连接器10上的外连接器磁块，盖板磁块和外连接器磁块磁性相吸。当然所述的同步机构4还可以是设置在盖板6上的弹簧和滚珠，以及设置在外连接器10上并与滚珠相配合的凹槽。本实施方案的工作原理与第一种实施方案基本相同，在此不再重述。

图4所示，为本发明创造一种自动离合直流无刷电机的第四种实施方案，与第一种实施方案不同之处是自动离合机构，所述的自动离合机构包括离心座19、定位套21、离心块28、内连接器17、外连接器10、复位弹簧5、盖板6，离心座19和定位套21与转子壳体18连为一体，多个离心块28均匀铰接在定位套21上并与内连接器17端面配合，外连接器10可转动地设置在中心轴套27上并与高速中心齿轮11啮合，内连接器17可轴向移动地设置在离心座19的滑槽上，盖板6固定在离心座19上，复位弹簧5均布在盖板6与内连接器外圈17之间，外连接器10外圈上均布有外连接齿29，内连接器17上设有可与外连接齿29相互啮合的内连接齿30。所述的盖板6与外连接器10之间至少设有二个均布的同步机构4。所述的同步机构4可以是固定在盖板6上的盖板磁块和固定在外连接器10上的外连接器磁块，盖板磁块和外连接器磁块磁性相吸。当然所述的同步机构4还可以是设置在盖板6上的弹簧和滚珠，以及设置在外连接器10上并与滚珠相配合的凹槽。本实施方案的工作原理与第一种实施方案基本相同，在此不再重述。

以上所述，只是本发明创造的四个实施例，并非对本发明创造作出任何形式上的限制，在不脱离本发明创造的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (9)

1.一种直流变速电机自动离合装置，包括主轴(12)、电机定子(1)、定子线圈(2)、转子磁钢(3)、转子壳体(18)、中心轴套(27)、高低速中心齿轮(11、25)、自动离合机构，其特征是：所述的中心轴套(27)可转动地设置在主轴(12)上，转子壳体(18)与中心轴套(27)固定连接，转子磁钢(3)均布在转子壳体(18)上，高、低速中心齿轮(11、25)可转动地设置在主轴(12)的两侧，转子壳体(18)的端面固定有单向器座(22)，单向器座(22)上设有单向器(23)，单向器(23)内圈与低速中心齿轮(25)配合，转子壳体(18)通过自动离合机构与高速中心齿轮(11)配合。

2.根据权利要求1所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的自动离合机构包括离心座(19)、离心滚珠(20)、内连接器(17)、外连接器(10)、复位弹簧(5)、盖板(6)，离心座(19)与转子壳体(18)固定连接，离心滚珠(20)设置在离心座(19)的滚珠导轨上，外连接器(10)可转动地设置在中心轴套(27)上并与高速中心齿轮(11)啮合，内连接器(17)可轴向移动地设置在离心座(19)的滑槽上，盖板(6)固定在离心座(19)上，复位弹簧(5)均布在盖板(6)与内连接器(17)外圈之间，外连接器(10)外圈上均布有弹簧座(9)，弹簧座(9)上设有推动弹簧(16)和可伸缩的离合锁销(7)，内连接器(17)上设有与离合锁销(7)相配合的离合锁孔(8)。

3.根据权利要求1所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的自动离合机构包括离心座(19)、定位套(21)、离心块(28)、内连接器(17)、外连接器(10)、复位弹簧(5)、盖板(6)，离心座(19)和定位套(21)与转子壳体(18)固定连接，多个离心块(28)均匀铰接在定位套(21)上并与内连接器(17)端面配合，外连接器(10)可转动地设置在中心轴套(27)上并与高速中心齿轮(11)啮合，内连接器(17)可轴向移动地设置在离心座(28)的滑槽上，盖板(6)固定在离心座(19)上，复位弹簧(5)均布在盖板(6)与内连接器(17)外圈之间，外连接器(10)外圈上均布有弹簧座(9)，弹簧座(9)上设有推动弹簧(16)和可伸缩的离合锁销(7)，内连接器(17)上设有与离合锁销(7)相配合的离合锁孔(8)。

4.根据权利要求1所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的自动离合机构包括离心座(19)、离心滚珠(20)、内连接器(17)、外连接器(10)、复位弹簧(5)、盖板(6)，离心座(19)与转子壳体(18)固定连接，离心滚珠(20)设置在离心座(19)的滚珠导轨上，外连接器(10)可转动地设置在中心轴套(27)上并与高速中心齿轮(11)啮合，内连接器(17)可轴向移动地设置在离心座(19)的滑槽上，盖板(6)固定在离心座(19)上，复位弹簧(5)均布在盖板(6)与内连接器(17)外圈之间，外连接器(10)外圈上均布有外连接齿(29)，内连接器(17)上设有可与外连接齿(29)相互啮合的内连接齿(30)。

5.根据权利要求1所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的自动离合机构包括离心座(19)、定位套(21)、离心块(28)、内连接器(17)、外连接器(10)、复位弹簧(5)、盖板(6)，离心座(19)和定位套(21)与转子壳体(18)固定连接，多个离心块(28)均匀铰接在定位套(21)上并与内连接器(17)端面配合，外连接器(10)可转动地设置在中心轴套(27)上并与高速中心齿轮(11)啮合，内连接器(17)可轴向移动地设置在离心座(19)的滑槽上，盖板(6)固定在离心座(19)上，复位弹簧(5)均布在盖板(6)与内连接器(17) 外圈之间，外连接器(10)外圈上均布有外连接齿(29)，内连接器(17)上设有可与外连接齿(29)相互啮合的内连接齿(30)。

6.根据权利要求2或4所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的离心座(19)上设有对离心滚珠(20)起到定位作用的定位套(21)。

7.根据权利要求2或3或4或5所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的盖板(6)与外连接器(10)之间至少设有二个均布的同步机构(4)。

8.根据权利要求7所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的同步机构(4)包括固定在盖板(6)上的盖板磁块和固定在外连接器(10)上的外连接器磁块，盖板磁块和外连接器磁块磁性相吸。

9.根据权利要求7所述的直流变速电机自动离合装置，其特征是：所述的同步机构(4)包括设置在盖板(6)上的弹簧和滚珠，以及设置在外连接器(10)上并与滚珠相配合的凹槽。

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