CN210444125U - 一种自平衡电机及电车 - Google Patents

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马宇康
王维强
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Abstract

本实用新型涉及一种自平衡电机及电车,包括:转子组件,转子组件包括轮毂壳体、安装于轮毂壳体上的左端盖和右端盖以及设置于轮毂毂芯内圆周上的若干磁钢,轮毂毂芯内圆周上设置有内齿圈;电机轴,电机轴两端分别通过轴承安装于左端盖和右端盖上;定子,电机轴上固定有驱动转子组件转动的定子;陀螺盘,陀螺盘通过轴承与电机轴连接;超越离合器,陀螺盘和与陀螺盘同轴设置的超越离合器连接固定;若干行星齿轮组,各行星齿轮组分别转动安装于定子的径向面上,超越离合器齿轮、各行星齿轮组和内齿圈依次啮合。根据本实用新型的自平衡电机可以在高速行驶、减速以及刹闸的过程中,通过内部的陀螺转子提供平衡力矩维持车辆原有的平衡状态。

Description

一种自平衡电机及电车
技术领域
本实用新型属于电机技术领域,具体涉及一种自平衡电机及电车。
背景技术
随着社会的发展,城市机动车数量激增,交通拥堵显现成为常态,因此更多人选择电动自行车或电动摩托车出行,电动自行车以其体积小、零排放、机动性强、灵活方便等特点受到很多人的青睐。但电动自行车一般是两轮,因此轴向方向不能维持平衡,对于不熟悉的骑手,或是高速骑行时,又或是雨雪天骑行地面打滑的情况下,骑手很容易因掌控不稳而侧翻摔倒。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种自平衡电机,根据本实用的自平衡电机可以在高速行驶、减速以及刹闸的过程中,通过内部的陀螺转子提供平衡力矩维持车辆原有状态(平衡),帮助骑行者更好的维持平衡,降低倾倒,侧翻,打滑等安全事故发生的可能性。
本实用新型提供了一种自平衡电机,包括:转子组件,所述转子组件包括轮毂壳体、安装于轮毂壳体上的左端盖和右端盖以及设置于所述轮毂毂芯内圆周上的若干磁钢,所述轮毂毂芯内圆周上设置有内齿圈;电机轴,所述电机轴两端分别通过轴承安装于所述左端盖和右端盖上;定子,所述电机轴上固定有驱动所述转子组件转动的所述定子;陀螺盘,所述陀螺盘通过轴承与所述电机轴连接;超越离合器,所述陀螺盘和与所述陀螺盘同轴设置的所述超越离合器连接固定;若干行星齿轮组,各所述行星齿轮组分别转动安装于所述定子的径向面上,所述超越离合器齿轮与各所述行星齿轮组啮合,各所述行星齿轮组和所述内齿圈啮合。
根据本实用新型的自平衡电机,具体的,电机定子是电动机中静止不动的部分,定子上有线圈,通电产生磁场,这个磁场与转子磁钢产生的磁场相互作用力,从而推动转子转动。由此,定子通电后,驱动转子组件旋转,旋转的轮毂毂芯通过内齿圈带动各行星齿轮旋转,行星齿轮转动,带动与之啮合的超越离合器转动,从而带动陀螺盘转动,在行星齿轮的作用下陀螺盘保持高速旋转以提供陀螺力矩,并且随着车速的提高,陀螺盘的转速也提高,平衡力矩越大,当需要减速或刹停电机时(转子刹车或停止转动),由于超越离合器的作用,陀螺盘与转子组件断开连接,由于惯性作用,陀螺盘保持旋转提供陀螺力矩来维持车体平衡。根据本实用新型的电机可以在高速行驶、减速以及刹闸的过程中,通过内部的陀螺转子提供平衡力矩维持车辆原有状态(平衡),帮助骑行者更好的维持平衡,降低倾倒,侧翻,打滑等安全事故发生的可能性。
优选的,所述超越离合器为楔块超越离合器,包括外环、内环,外环套装在内环上的两个轴承上,内环与所述陀螺仪连接固定,外环外侧设置有齿轮,内环和外环的滚道上设置若干楔块、轭板和挡销组成的楔块装置。楔块超越离合器是用楔块和内、外滚道组成摩擦副的一种离合器。当内环、外环与楔块间无相对运动,转向相同,转速相等,才能传递转矩,否则均为相对滑动,这种不传递转矩的滑动状态称为超越。
在上述方案的基础上,还可以进行如下改进:
进一步,各所述行星齿轮组包括沿着定子径向面的径向方向依次设置的相互啮合的第一行星齿轮和第二行星齿轮,所述超越离合器齿轮与所述第一行星齿轮啮合,所述第二行星齿轮与所述内齿圈啮合。
由此,定子通电后,驱动内齿圈顺时针转动,内齿圈带动第二行星齿轮顺时针转动,第二行星齿轮带动第一行星齿轮逆时针转动,第一行星齿轮带动与之啮合的超越离合器顺时针转动,从而带动陀螺盘顺时针转动,即保证转子组件与陀螺盘的旋转方向相同。
进一步,各所述行星齿轮组均匀分布于所述定子径向面上。
由此,传动更加稳定,所述内齿圈可以为超越离合器以及陀螺盘提供更加稳定的旋转驱动力。
具体的,所述定子包括线圈、固定线圈的铁芯以及支撑所述铁芯的若干支架,各所述支架沿线圈径向方向设置,各所述支架一端与所述电机轴固定连接,另一端与所述铁芯固定连接,各所述行星齿轮组均匀设置于各所述支架上。
进一步,所述陀螺盘圆心处与所述超越离合器圆心处通过花键连接固定。
由此,超越离合器转动带动所述陀螺盘绕电机轴转动。
具体的,所述陀螺盘圆心处与所述超越离合器的内环圆心处通过花键连接,所述超越离合器的圆心处与所述电机轴无接触。
可选的,可通过焊接或其他的方式将所述陀螺盘圆心处与所述超越离合器的内环圆心处连接固定。
进一步,所述内齿圈分布于所述轮毂鼓芯内圆周的一侧,各所述磁钢分别分布于所述轮毂鼓芯内圆周的另一侧。
由此,通电后,定子驱动磁钢转动,从而驱动车辆行驶,同时,内齿圈带动陀螺盘旋转从而提供陀螺力矩来维持车辆平衡。
本实用新型还提供了一种电车,固定安装有如上所述的自平衡电机。
具体的,所述电机轴两端固定安装在车架后部。
根据本实用新型的电车,可以在高速行驶、减速以及刹闸的过程中,通过内部的陀螺转子提供平衡力矩维持车辆原有状态,帮助骑行者更好的维持平衡,降低倾倒,侧翻,打滑等安全事故发生的可能性。
附图说明
图1为本实用新型实施例的纵向剖视结构示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
附图1-2中,各标号所代表的部件如下:
转子组件1;轮毂毂芯11;磁钢12;内齿圈13;左端盖14;右端盖15;轮毂壳体16;
电机轴2;
定子3;
陀螺盘4;
超越离合器5;
行星齿轮组6;第一行星齿轮61;第二行星齿轮62。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
下面结合图1和图2并参考具体实施例描述本实用新型。
如图1或2所示,根据本实用新型的自平衡电机,包括:转子组件1,转子组件1包括轮毂壳体16、安装于轮毂壳体16上的左端盖14和右端盖15 以及设置于轮毂毂芯11内圆周上的若干磁钢12,轮毂毂芯11内圆周上设置有内齿圈13;电机轴2,电机轴2两端分别通过轴承安装于左端盖14和右端盖15上;定子3,电机轴2上固定有驱动转子组件1转动的定子3;陀螺盘4,陀螺盘4通过轴承与电机轴3连接;超越离合器5,陀螺盘4和与陀螺4同轴设置的超越离合器5连接固定;若干行星齿轮组6,各行星齿轮组 6分别转动安装于定子3的径向面上,超越离合器5齿轮与各行星齿轮组6 啮合,各行星齿轮组6和内齿圈13啮合。
根据本实用新型的自平衡电机,电机定子是电动机中静止不动的部分,定子上有线圈,通电产生磁场,这个磁场与转子磁钢产生的磁场相互作用力,从而推动转子转动,即推动安装轮胎的轮辋17转动,车辆行驶。定子通3 电后,驱动转子组件1旋转,轮辋17转动,车辆行驶,旋转的轮毂毂芯11 通过内齿圈13带动各行星齿轮组6旋转,行星齿轮组6转动,带动与之啮合的超越离合器5转动,从而带动陀螺盘4转动,在行星齿轮组6的作用下陀螺盘4保持高速旋转以提供陀螺力矩,并且随着车速的提高,陀螺盘4的转速也提高,平衡力矩越大,当需要减速或刹停电机时(转子刹车或停止转动),由于超越离合器5的作用,陀螺盘4与转子组件1断开连接,由于惯性作用,陀螺盘4保持旋转提供陀螺力矩来维持车体平衡。根据本实用新型的自平衡电机可以在高速行驶、减速以及刹闸的过程中,通过内部的陀螺转子提供平衡力矩维持车辆原有状态(平衡),帮助骑行者更好的维持平衡,降低倾倒,侧翻,打滑等安全事故发生的可能性。
优选的,超越离合器为楔块超越离合器,包括外环、内环,外环套装在内环上的两个轴承上,内环与陀螺仪连接固定,外环外侧设置有齿轮,内环和外环的滚道上设置若干楔块、轭板和挡销组成的楔块装置。楔块超越离合器是用楔块和内、外滚道组成摩擦副的一种离合器。当内环、外环与楔块间无相对运动,转向相同,转速相等,才能传递转矩,否则均为相对滑动,这种不传递转矩的滑动状态称为超越。
根据本实用新型的实施例,各行星齿轮组包括沿着定子3径向面的径向方向依次设置的相互啮合的第一行星齿轮61和第二行星齿轮62,超越离合器5齿轮与第一行星齿轮61啮合,第二行星齿轮62与内齿圈13啮合。
由此,定子3通电后,驱动内齿圈13顺时针转动,内齿圈13带动第二行星齿轮62顺时针转动,第二行星齿轮62带动第一行星齿轮61逆时针转动,第一行星齿轮61带动与之啮合的超越离合器5顺时针转动,从而带动陀螺盘4顺时针转动,即保证转子组件1与陀螺盘4的旋转方向相同。
根据本实用新型的实施例,各行星齿轮组4(图2中只绘制了一组行星齿轮组)均匀分布于定子3径向面上。
由此,传动更加稳定,内齿圈可以为超越离合器5以及陀螺盘4提供更加稳定的旋转驱动力。
具体的,定子3包括线圈、固定线圈的铁芯以及支撑铁芯的若干支架,各支架沿线圈径向方向设置,各支架一端与电机轴2固定连接,另一端与铁芯固定连接,各行星齿轮组6均匀设置于各支架上。
优选的,行星齿轮组为3组,相邻的行星齿轮组成120夹角设置。
根据本实用新型的实施例,陀螺盘4圆心处与超越离合器5圆心处通过花键连接固定。
由此,超越离合器5转动带动陀螺盘绕电机轴转动。
具体的,陀螺盘4圆心处与超越离合器5的内环圆心处通过花键连接,超越离合器5的圆心处与电机轴2无接触。
可选的,可通过焊接或其他的方式将陀螺盘4圆心处与超越离合器5的内环圆心处连接固定。
如图1所示,根据本实用新型的实施例,内齿圈13分布于轮毂毂芯11 内圆周的一侧,各磁钢12分别分布于轮毂毂芯11内圆周的另一侧。
由此,通电后,定子3驱动磁钢12转动,从而驱动车辆行驶,同时,内齿圈13带动陀螺盘4旋转从而提供陀螺力矩来维持车辆平衡。
尽管上面已经详细描述了本实用新型的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种自平衡电机,其特征在于,包括:
转子组件(1),所述转子组件(1)包括轮毂壳体(16)、安装于轮毂壳体(16)上的左端盖(14)和右端盖(15)以及设置于轮毂毂芯(11)内圆周上的若干磁钢(12),所述轮毂毂芯(11)内圆周上设置有内齿圈(13);
电机轴(2),所述电机轴(2)两端分别通过轴承安装于所述左端盖(14)和右端盖(15)上;
定子(3),所述电机轴(2)上固定有驱动所述转子组件(1)转动的所述定子(3);
陀螺盘(4),所述陀螺盘(4)通过轴承与所述电机轴(2)连接;
超越离合器(5),所述陀螺盘(4)和与所述陀螺盘(4)同轴设置的所述超越离合器(5)连接固定;
若干行星齿轮组(6),各所述行星齿轮组(6)分别转动安装于所述定子(3)的径向面上,所述超越离合器(5)齿轮与各所述行星齿轮组(6)啮合,各所述行星齿轮组(6)和所述内齿圈(13)啮合。
2.根据权利要求1所述的自平衡电机,其特征在于,各所述行星齿轮组(6)包括沿着定子(3)径向面的径向方向依次设置的相互啮合的第一行星齿轮(61)和第二行星齿轮(62),所述超越离合器(5)齿轮与所述第一行星齿轮(61)啮合,所述第二行星齿轮(62)与所述内齿圈(13)啮合。
3.根据权利要求1所述的自平衡电机,其特征在于,各所述行星齿轮组(6)均匀分布于所述定子(3)径向面上。
4.根据权利要求1所述的自平衡电机,其特征在于,所述陀螺盘(4)圆心处与所述超越离合器(5)圆心处通过花键连接固定。
5.根据权利要求1-4任一所述的自平衡电机,其特征在于,所述内齿圈(13)分布于所述轮毂毂芯(11)内圆周的一侧,各所述磁钢(12)分别分布于所述轮毂毂芯(11)内圆周的另一侧。
6.一种电车,其特征在于,固定安装有如权利要求1-5任一所述的自平衡电机。
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