CN205986473U - 一种双驱动可变扭矩电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种双驱动可变扭矩电机，包括中轴和定子双绕组驱动机构、转子太阳齿轮减速机构和离合器，所述中轴上还设有同轴心的轮齿盘，所述定子双绕组驱动机构产生的力矩通过所述转子太阳齿轮减速机构传到所述离合器，进而将所述力矩通过所述轮齿盘输出，所述定子双绕组驱动机构包括电机壳及定子铁芯，所述定子铁芯上缠绕有双组驱动线圈，所述定子铁芯内侧还设有转子铁芯，所述双组驱动线圈为两组并联的第一绕组线圈和第二绕组线圈，且两者之间的电角度相差30度。本实用新型所述的一种双驱动可变扭矩电机，通过对现有技术的改进，真正意义上的提供了一种智能化、节能环保健身的真正实现中置驱动的可变扭矩输出的驱动电机，实用性较强。
Description
技术领域
本实用新型属于电助力自行车零配件领域，尤其是涉及一种双驱动可变扭矩电机。
背景技术
随着电动自行车越来越普及，人们对其结构及动力性能提出了更高的要求，现在市面上流行的电动自行车采用的大多是轮毂电机，安装在自行车的前轮轴或者后轮轴处，分别称之为前置驱动和后置驱动，轮毂电机为外转子，转子和电机壳是结合在一起的，当转子转动，就带动电机外壳转动，电动自行车车轮也就转动，但是与传统的自行车相比，前置驱动和后置驱动方式均不符合人们的日常骑车习惯，人们所熟悉的方式是由中间链轮驱动的中置驱动方式，这种驱动结构合理紧凑，外形美观，简洁、轻巧，重心低，骑行舒适、安全，无电骑行时没有任何电机磁阻的影响，感觉和普通自行车一样，起到运动和健身的多重功能，但是现有的中置电机为了与自行车脚踏板轴及链轮、链条相配合，通常做成三轴或两轴的形式，系统同时具备电机轴、输出轴和小链轮轴相互平行，助力信号来自于霍尔速度传感器，通过控制器改变电机转速达到所谓的1：1、1:2助力，这样的中置电机没有解决改变电机输出转矩以达到真正的助力效果，针对此种情况，本实用新型提出了一种双驱动可变扭矩电机，通过骑车人下肢运动的力使曲柄转动而产生人需要的助力信号，控制器指挥电机输出助力扭矩，传感器、控制器在电机内部，自行车中轴与电机轴同心输出、人力电力双重超越，自行车省力舒适，真正达到所要求的助力比，实用性较强。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种双驱动可变扭矩电机，实现较高要求的助力比，以达到更好的助力效果。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种双驱动可变扭矩电机，包括中轴和置于其上同轴心的定子双绕组驱动机构、转子太阳齿轮减速机构和离合器，所述中轴上还设有同轴心的轮齿盘，所述轮齿盘通过所述离合器与所述转子太阳齿轮减速机构连接，所述定子双绕组驱动机构产生的力矩通过所述转子太阳齿轮减速机构传到所述离合器，进而将所述力矩通过所述轮齿盘输出；
所述定子双绕组驱动机构包括电机壳及设于其内壁上的定子铁芯，所述定子铁芯上缠绕有双组驱动线圈，所述定子铁芯内侧还设有同轴心的与其配合的转子铁芯，所述双组驱动线圈为两组并联的第一绕组线圈和第二绕组线圈，且两者之间的电角度相差30度。
进一步的，所述离合器为双超越离合器，包括两个并排置于其内部的第一超越离合器和第二超越离合器。
进一步的，所述转子太阳齿轮减速机构包括与所述转子铁芯同轴心固接的太阳齿轮，所述电机壳内壁设有齿圈，所述太阳齿轮和所述齿圈之间通过行星架连接有多个行星轮，所述行星架的一端与所述中轴同轴心且与其转动连接，所述行星架的另一端通过所述离合器与所述轮齿盘连接。
进一步的，所述转子铁芯设有钕铁硼磁铁。
进一步的，所述钕铁硼永磁铁数量为5对SN极，且所述钕铁硼永磁铁采用磁环式结构排布。
进一步的，所述电机壳内设有ECU模块。
进一步的，所述电机壳内还设有中轴传感器、控制器，所述传感器和所述控制器均与所述ECU模块电连接，所述ECU模块控制所述控制器提供电流给所述双驱动线圈。
相对于现有技术，本实用新型所述的一种双驱动可变扭矩电机具有以下优势：
(1)本实用新型所述的一种双驱动可变扭矩电机，使自行车中轴与电机轴同心输出，由于设置了双驱动线圈结构电磁扭矩可增大控制宽度(自行车爬坡时使用)，自动调控电机助力比，真正实现了力矩传感可变力矩输出，提高了输出力矩的平稳性，使骑行更舒适。
(2)本实用新型所述的离合器为双超越离合器，包括两个并排置于其内部的第一超越离合器和第二超越离合器。双超越离合器将人力蹬脚踏板和经减速器输出的电机驱动作为一个比较，将较快的运动经离合器外套输出给链轮，此种结构和运行方式使脚踏板轴和电机轴共轴成为可能，从而优化了整个中置电机的结构，使之成为真正意义上的中置电机。
(3)本实用新型所述的转子太阳齿轮减速机构包括与所述转子铁芯同轴心固接的太阳齿轮，所述电机壳内壁设有齿圈，所述太阳齿轮和所述齿圈之间通过行星架连接有多个行星轮，所述行星架的一端与所述中轴同轴心且与其转动连接，所述行星架的另一端通过所述离合器与所述轮齿盘连接。此种减速机构的结构运行稳定，精度较高，使输出的数据更加准确。
(4)本实用新型所述的转子铁芯设有钕铁硼磁铁，所述钕铁硼永磁铁数量为5对SN极，且所述钕铁硼永磁铁采用磁环式结构排布。使力矩传递的效果更好，传递更准确。
(5)本实用新型所述的电机壳内设有ECU模块。通过此模块对采集的信息进行分析比较，最终输出最合适的扭矩值来控制各部分运动，所达到的 效果更好。
(6)本实用新型所述的电机壳内还设有中轴传感器、控制器，所述传感器和所述控制器均与所述ECU模块电连接，所述ECU模块控制所述控制器提供电流给所述双驱动线圈。实现控制的自动化，符合现代的需求。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例所述的一种双驱动可变扭矩电机各部分结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述的转子太阳齿轮减速机构结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述的钕铁硼永磁铁排布结构示意图；
图4为本实用新型实施例所述的双组驱动线圈结构示意图。
附图标记说明：
1-中轴；2-电机壳；3-定子铁芯；4-转子铁芯；5-太阳轮；6-行星轮；7-齿圈；8-行星架；9-轮齿盘；10-第一超越离合器；11-第二超越离合器；12-中轴传感器；13-第一绕组线圈；14-第二绕组线圈；15-钕铁硼永磁铁。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水 平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1所示一种双驱动可变扭矩电机，包括中轴1和置于其上同轴心的定子双绕组驱动机构、转子太阳齿轮减速机构和离合器，中轴1上还设有同轴心的轮齿盘9，轮齿盘9通过离合器与转子太阳齿轮减速机构连接，定子双绕组驱动机构产生的力矩通过转子太阳齿轮减速机构传到离合器，进而将力矩通过轮齿盘9输出，定子双绕组驱动机构包括电机壳2及设于其内壁上的定子铁芯3，定子铁芯3上缠绕有双组驱动线圈，定子铁芯3内侧还设有同轴心的与其配合的转子铁芯4，双组驱动线圈为两组并联的第一绕组线圈13和第二绕组线圈14，且两者之间的电角度相差30度，使自行车中轴1与电机轴同心输出，由于设置了双驱动线圈结构电磁扭矩可增大控制宽度(自 行车爬坡时使用)，自动调控电机助力比，真正实现了力矩传感可变力矩输出，使骑行更舒适，当两套绕组同时工作时,两套绕组的输出力矩具有一定的互补性，角度的限制提高了输出力矩的平稳性。
其中，离合器为双超越离合器，包括两个并排置于其内部的第一超越离合器10和第二超越离合器11，双超越离合器将人力蹬脚踏板和经减速器输出的电机驱动作为一个比较，将较快的运动经离合器外套输出给链轮，此种结构和运行方式使脚踏板轴和电机轴共轴成为可能，从而优化了整个中置电机的结构，使之成为真正意义上的中置电机，双超越离合器依靠其单向锁止原理来发挥固定或连接作用单方向传递扭矩，当与之相连接元件的受力方向与锁止方向相同时，该元件即被固定或连接；当受力方向与锁止方向相反时，该元件即被释放或脱离连接。
其中，转子太阳齿轮减速机构包括与转子铁芯4同轴心固接的太阳齿轮5，电机壳2内壁设有齿圈7，太阳齿轮5和齿圈7之间通过行星架8连接有多个行星轮6，行星架8的一端与中轴1同轴心且与其转动连接，行星架8的另一端通过离合器与轮齿盘9连接，此种减速机构的结构运行稳定，精度较高，使输出的数据更加准确。
其中，转子铁芯4设有钕铁硼磁铁15，钕铁硼永磁铁15数量为5对SN极，且钕铁硼永磁铁15采用磁环式结构排布，使力矩传递的效果更好，传递更准确。
其中，电机壳2内设有ECU模块，通过此模块对采集的信息进行分析比较，最终输出最合适的扭矩值来控制各部分运动，所达到的效果更好。
其中，电机壳2内还设有中轴传感器12、控制器，中轴传感器12和控制器均与ECU模块电连接，ECU模块控制控制器提供电流给双驱动线圈，实现控制的自动化，符合现代的需求。
本实用新型的工作原理：如图1所示一种双驱动可变扭矩电机，将本中置电机中脚踏板轴和电机轴同心固定在自行车上原本中轴的位置，人力经脚踏板作用于中轴1，使自行车开始运动，同时电机壳2内的中轴传感器12采集骑行人蹬踏力矩及路面坡度信息传送给ECU，ECU通过计算，确定合适的助力扭矩，然后输出指令通过控制器指挥电机壳2内的定子铁芯3和转子铁芯4配合运动，通过其上的双组驱动线圈平稳的输出指定的扭矩，通过转子太阳齿轮减速机构将扭矩再传到双超越离合器，当命令为增加扭矩时，控制与双超越离合器控制连接的轮齿盘9被固定或连接，进而使轮齿盘9输出力矩，通过链条传递到后驱动轮，在人力蹬踏的基础上增加其助力；当ECU计算出助力比较大，道路较平稳，需要降低扭矩时，随即发出指令反向驱动电机，输出反向的扭矩，双超越离合器在接收到反向扭矩时，轮齿盘9被释放，传到其上的电机的扭矩减少，输出的扭矩大部分来自人力蹬踏，通过此种方式使电机输出扭矩变为自动调节，使骑行更舒适。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：包括中轴和置于其上同轴心的定子双绕组驱动机构、转子太阳齿轮减速机构和离合器，所述中轴上还设有同轴心的轮齿盘，所述轮齿盘通过所述离合器与所述转子太阳齿轮减速机构连接，所述定子双绕组驱动机构产生的力矩通过所述转子太阳齿轮减速机构传到所述离合器，进而将所述力矩通过所述轮齿盘输出；
所述定子双绕组驱动机构包括电机壳及设于其内壁上的定子铁芯，所述定子铁芯上缠绕有双组驱动线圈，所述定子铁芯内侧还设有同轴心的与其配合的转子铁芯，所述双组驱动线圈为两组并联的第一绕组线圈和第二绕组线圈，且两者之间的电角度相差30度。
2.根据权利要求1所述的一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：所述离合器为双超越离合器，包括两个并排置于其内部的第一超越离合器和第二超越离合器。
3.根据权利要求1所述的一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：所述转子太阳齿轮减速机构包括与所述转子铁芯同轴心固接的太阳齿轮，所述电机壳内壁设有齿圈，所述太阳齿轮和所述齿圈之间通过行星架连接有多个行星轮，所述行星架的一端与所述中轴同轴心且与其转动连接，所述行星架的另一端通过所述离合器与所述轮齿盘连接。
4.根据权利要求1所述的一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：所述转子铁芯设有钕铁硼磁铁。
5.根据权利要求4所述的一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：所述钕铁硼永磁铁数量为5对SN极，且所述钕铁硼永磁铁采用磁环式结构排布。
6.根据权利要求1所述的一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：所 述电机壳内设有ECU模块。
7.根据权利要求6所述的一种双驱动可变扭矩电机，其特征在于：所述电机壳内还设有中轴传感器、控制器，所述传感器和所述控制器均与所述ECU模块电连接，所述ECU模块控制所述控制器提供电流给所述双驱动线圈。
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