CN217705496U - 一种能量可回收的高速电机及电动助力自行车 - Google Patents

Abstract

本实用新型请求保护一种能量可回收的高速电机及电动助力自行车，其包括有电机组件、减速齿轮组和行星轮支架。减速齿轮组设置在行星轮支架上，电机组件与减速齿轮组连接，用于通过减速齿轮组带动轮毂转动。当电机组件带动减速齿轮组转动时，则减速齿轮组带动轮毂转动；当轮毂带动减速齿轮组转动时，则减速齿轮组带动电机组件转动。电机组件通过反向充电电路与电池耦接。在自行车进行刹车、滑行的过程中，控制器控制电机组件向电池提供反向电流充电，通过自举电路的原理，产生高电压和反向电流对电池进行充电；本申请充分利用助力自行车在刹车、滑行过程中，收集电机本体线圈切割磁场产生的反电势，供给电池充电，提升了助力自行车的续航里程。

Description

一种能量可回收的高速电机及电动助力自行车

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，更具体地说，它涉及一种能量可回收的高速电机及电动助力自行车。

背景技术

目前电动助力自行车的主要驱动部件是带离合器的减速轮毂电机，如公告号为CN105846596B的发明专利，其公开了一种用于电动助力自行车的电机及其智能控制系统，包括电机驱动部分和踩踏驱动部分，电机驱动部分包括固定在电机轴上的电机定子、电机转子和行星齿轮减速离合器机构，电机定子通电后会使得电机转子转动，电机转子驱动行星齿轮减速离合器机构带动与行星齿轮减速离合器机构啮合的电机轮毂转动。由于助力自行车结构简单、轻巧的特点，使得整车安装的蓄电池容量都比较小，因此续航里程较短。市面上也有通过限制电机输出电流，和降低控制器欠压点的方式，来提升续航里程，但是这样的方式会牺牲电机的性能及电池的使用寿命；如何在不牺牲电机性能和电池寿命的情况下，提升助力自行车的续航里程正是本申请所要解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，一方面，提供一种能量可回收的高速电机，该电机能将电机的动能转化为电能。

为实现上述目的，提供了如下技术方案：

一种能量可回收的高速电机，其包括有电机组件、减速齿轮组和行星轮支架。

减速齿轮组设置在行星轮支架上，电机组件与减速齿轮组连接，用于通过减速齿轮组带动轮毂转动。

当电机组件带动减速齿轮组转动时，则减速齿轮组带动轮毂转动；当轮毂带动减速齿轮组转动时，则减速齿轮组带动电机组件转动。

电机组件通过反向充电电路与电池耦接。

根据本实用新型的第二方面，提供一种电动助力自行车，包括电机，电机为能量可回收的高速电机。

综上所述，上述技术方案具有以下有益效果：本申请的减速齿轮组设置在行星轮支架上，行星轮支架为一个整体的行星轮支架，相比与现有技术没有中间的离合结构。在自行车进行刹车、滑行的过程中，控制器控制电机组件向电池提供反向电流充电，通过自举电路的原理，产生高电压和反向电流对电池进行充电；本申请充分利用助力自行车在刹车、滑行过程中，收集电机本体线圈切割磁场产生的反电势，供给电池充电，提升了助力自行车的续航里程。

附图说明

图1为一种能量可回收的高速电机的截面结构示意图；

图2为一种能量可回收的高速电机的行星轮支架结构示意图；

图3为一种能量可回收的高速电机的轴孔结构示意图；

图4为一种能量可回收的反向充电电路示意图。

附图标记：10、电机组件；11、电机轴；12、定子铁芯；13、转子；14、磁钢；15、端盖；20、减速齿轮组；21、太阳齿；22、行星齿；221、大齿轮；222、小齿轮；23、内齿圈；30、行星轮支架；31、放置腔；32、放置孔；33、轴孔；40、轮毂；50、电池。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，一种能量可回收的高速电机，其包括有电机组件10、减速齿轮组20和行星轮支架30；减速齿轮组20设置在行星轮支架30上，电机组件10与减速齿轮组20连接，用于通过减速齿轮组20带动轮毂40转动；当电机组件10带动减速齿轮组20转动时，则减速齿轮组20带动轮毂40转动；当轮毂40带动减速齿轮组20转动时，则减速齿轮组20带动电机组件10转动；电机组件10通过反向充电电路与电池50耦接。本申请的减速齿轮组20设置在行星轮支架30上，行星轮支架30为一个整体的行星轮支架30，相比与现有技术没有中间的离合结构。在自行车进行刹车、滑行的过程中，电机组件10向电池50提供反向电流充电，通过自举电路的原理，产生高电压和反向电流对电池50进行充电；本申请充分利用助力自行车在刹车、滑行过程中，收集电机本体线圈切割磁场产生的反电势，供给电池50充电，提升了助力自行车的续航里程。

电机组件10包括有电机轴11、定子铁芯12、转子13和磁钢14；定子铁芯12设置在电机轴11上，转子13与电机轴11转动连接，磁钢14设置在转子13上，行星轮支架30与电机轴11连接，转子13与减速齿轮组20连接。具体的，转子13通过轴承与电机轴11转动连接，定子铁芯12通过过盈配合压在电机轴11上，磁钢14通过厌氧胶粘在转子13上，转子13通过轴承旋转装配在电机轴11相应位置处。

如图2和图3所示，减速齿轮组20包括太阳齿21、行星齿22和内齿圈23；行星轮支架30开设有用于放置行星齿22的放置腔31，行星轮支架30的一侧开设有用于供太阳齿21穿过的放置孔32，另一侧开设有与电机轴11配合的轴孔33，行星齿22转动设置在放置腔31内，太阳齿21与转子13连接并设置在放置孔32内与行星齿22啮合，行星齿22还与内齿圈23啮合，内齿圈23与轮毂40连接，转子13通过太阳齿21、行星齿22和内齿圈23带动轮毂40转动。具体的，太阳齿21通过转子13止口定心固定在转子13上，行星轮支架30通过轴孔33套入电机轴11上。

行星齿22通过轴销和轴承与行星轮支架30转动连接。销轴通过固定孔穿过行星齿22轮与行星齿22轮固定，销轴的两端与固定孔的两端转动连接，使用时太阳齿21通过行星齿22轮带动内齿圈23转动。本申请减速机构中行星齿22轮的两端均通过销轴和行星轮支架30转动连接，相比与通过一根销轴单侧固定到行星轮支架30上，具有更高的强度，在大扭矩的情况下不仅能有效降低电机运行时的噪音，而且还能避免销轴变形，提高行星齿22轮的稳定性和寿命。

行星齿22设置有三个。

行星齿22包括相互连接的大齿轮221和小齿轮222，小齿轮222与太阳齿21啮合，大齿轮221与内齿圈23啮合。太阳齿21穿过中心孔与大齿轮221啮合，小齿轮222通过开口与内齿圈23啮合。大齿轮221和小齿轮222起到增大减速比的作用，从而提高了电机的扭矩。

还包括有端盖15，端盖15通过轴承与电机轴11转动连接，轮毂40与端盖15连接，用于带动端盖15转动。轮毂40通过轴承旋转装配到电机轴11上，端盖15通过轴承旋转装配到电机轴11上。

如图4所示，反向充电电路包括上管开关和下管开关，电机组件10通过上管开关和电池50的第一端耦接，通过下管开关和电池50的第二端耦接。

上管开关包括三个上MOS管，电机组件10包括三条相线，三条相线分别与三个上MOS管的源极连接，三个上MOS管的漏极共同连接至电池50的第一端，三个上MOS管的栅极分别接地。

上管开关包括三个下MOS管，电机组件10包括三条相线，三条相线分别与三个下MOS管的漏极连接，三个下MOS管的源极共同通过一个电阻R1连接至电池50的第二端，三个下MOS管的栅极分别接地。

在自行车进行刹车、滑行的过程中，利用控制器向电池50提供反向电流充电，通过自举电路的原理，产生高电压和反向电流对电池50进行充电；自行车在刹车或者滑行状态时，此时控制器不驱动电机，电机本体线圈旋转，切割永磁体，形成反电势，控制器通过关闭三个下MOS管，形成自举电路，其中MOS管的二极管起到防止电流倒灌的功能，从而产生一个高电压和反向电流给电池50充电，利用此方案可以使电池50在电动车行驶过程中进行充电，从而有效提升电动车的续航里程。

一种电动助力自行车，包括电机，电机为能量可回收的高速电机。该电动助力自行车针对平路、短坡、长下坡等路段进行实验对比，根据不同的路况，综合整体数据对比情况，该方案的续航里程可以提升5-6km。具有以下有益效果，1、保留原有减速机构，即能使得电机实现小体积，有可以获得高转矩的特点，具备高功率密度的特征；2、不牺牲电机性能和电池50寿命的情况下，提升助力自行车的续航里程；满足消费者远途出行的需求。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种能量可回收的高速电机，其特征在于，包括有电机组件(10)、减速齿轮组(20)和行星轮支架(30)；

所述减速齿轮组(20)设置在行星轮支架(30)上，所述电机组件(10)与减速齿轮组(20)连接，用于通过减速齿轮组(20)带动轮毂(40)转动；

当所述电机组件(10)带动减速齿轮组(20)转动时，则所述减速齿轮组(20)带动轮毂(40)转动；当所述轮毂(40)带动减速齿轮组(20)转动时，则所述减速齿轮组(20)带动电机组件(10)转动；

所述电机组件(10)通过反向充电电路与电池(50)耦接。

2.根据权利要求1所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述电机组件(10)包括有电机轴(11)、定子铁芯(12)、转子(13)和磁钢(14)；

所述定子铁芯(12)设置在电机轴(11)上，所述转子(13)与电机轴(11)转动连接，所述磁钢(14)设置在转子(13)上，所述行星轮支架(30)与电机轴(11)连接，所述转子(13)与减速齿轮组(20)连接。

3.根据权利要求2所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述减速齿轮组(20)包括太阳齿(21)、行星齿(22)和内齿圈(23)；

所述行星轮支架(30)开设有用于放置行星齿(22)的放置腔(31)，所述行星轮支架(30)的一侧开设有用于供太阳齿(21)穿过的放置孔(32)，另一侧开设有与电机轴(11)配合的轴孔(33)，所述行星齿(22)转动设置在放置腔(31)内，所述太阳齿(21)与转子(13)连接并设置在放置孔(32)内与行星齿(22)啮合，所述行星齿(22)还与内齿圈(23)啮合，所述内齿圈(23)与轮毂(40)连接，所述转子(13)通过太阳齿(21)、行星齿(22)和内齿圈(23)带动轮毂(40)转动。

4.根据权利要求3所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述行星齿(22)通过轴销和轴承与行星轮支架(30)转动连接。

5.根据权利要求3所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述行星齿(22)设置有三个。

6.根据权利要求3所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述行星齿(22)包括相互连接的大齿轮(221)和小齿轮(222)，所述小齿轮(222)与太阳齿(21)啮合，所述大齿轮(221)与内齿圈(23)啮合。

7.根据权利要求1所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述反向充电电路包括上管开关和下管开关，所述电机组件(10)通过上管开关和电池(50)的第一端耦接，通过下管开关和电池(50)的第二端耦接。

8.根据权利要求7所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述上管开关包括三个上MOS管，所述电机组件(10)包括三条相线，三条相线分别与三个上MOS管的源极连接，三个上MOS管的漏极共同连接至电池(50)的第一端，三个上MOS管的栅极分别接地。

9.根据权利要求7所述的能量可回收的高速电机，其特征在于，所述上管开关包括三个下MOS管，所述电机组件(10)包括三条相线，三条相线分别与三个下MOS管的漏极连接，三个下MOS管的源极共同通过一个电阻R1连接至电池(50)的第二端，三个下MOS管的栅极分别接地。

10.一种电动助力自行车，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求1-9任一项所述的能量可回收的高速电机。

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