TW201341221A - 驅動裝置及運用該驅動裝置之電動機車驅動系統 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種驅動裝置及運用該驅動裝置之電動機車驅動系統，該驅動裝置包含有一馬達、一普利盤組與一軸桿，該馬達係外轉子馬達，該普利盤組之一普利盤係連接於馬達之一外轉子套筒一端，用以可受該外轉子套筒帶動，該軸桿係穿經馬達與普利盤組，該外轉子套筒與普利盤係可相對軸桿旋轉與移動；此外，電動機車驅動系統可運用該驅動裝置連接一電池與一無段變速機構，用以可利用該電池之電力促使無段變速機構運作，促使電動機車之車輪無段變速運轉，進而獲致電動機車速度和扭力輸出之提升效果。

Description

驅動裝置及運用該驅動裝置之電動機車驅動系統

本發明係與電動機車有關，更詳而言之是指一種驅動裝置及運用該驅動裝置之電動機車驅動系統者。

按，因應環保、節能等需求，目前之機車類型除了傳統之汽油機車外，電動機車已逐漸受到推廣而為民眾所使用。電動機車使用的能源為電能(電池供應)，相較於引擎驅動之汽油機車，無排放廢氣與噪音汙染的問題，不過，目前的電動機車其運行之速度限制於馬達本身的轉速與功率，由於馬達在低速時為低扭力，高速時為高扭力，因此，無法達到低速高扭力之需求，高速運轉時更相當耗電，且無變速的功能，運行性能仍落後於利用無段變速系統(CVT)之汽油機車。其次，電動機車可容納馬達與電池之空間不大，因而馬達設置的位置與傳動方式都會受限，更影響電動機車的性能。

為此，近來有搭配無段變速系統或自動變速的電動機車車種，藉以提升電動機車的性能，如中華民國發明第I357390號「電動機車齒輪式自動變速系統」專利所示。雖然搭配無段變速系統或自動變速的電動機車之性能較傳統電動機車為佳，不過，其整體體積大，且轉速還是會因為馬達的功率設計而有所限制。

本發明之主要目的即在提供一種可解決前揭缺失之驅動裝置及運用該驅動裝置之電動機車驅動系統，其結合馬達與普利盤組之全新構造，不僅體積大幅縮小、可提升電動機車之空間運用彈性，且，僅利用機械構造離心力外甩普利珠即可使外轉子套筒產生位移，改變外轉子套筒內磁鐵與定子線圈重疊之面積，進而改變外轉子套筒之轉速，而結合該無段變速機構除了有無段變速功能外，更會因應外加負載的不同，產生不同的扭力輸出，改進習知電動機車速度與扭力無法雙全的缺點，實用價值甚佳者。

緣是，為達成前述之目的，本發明係提供一種驅動裝置，包含有一馬達，包含一外轉子套筒與設置於外轉子套筒內之定子線圈等構件，該外轉子套筒內壁設有多數永久磁鐵；一普利盤組，包含一普利盤、蓋設於普利盤之一底板以及置於普利盤內之數個普利珠，該普利盤係連接外轉子套筒一端並可相對底板移動，該底板係位於外轉子套筒內側；一軸桿，連接該底板並穿經外轉子套筒與普利盤，該外轉子套筒與普利盤係可相對軸桿旋轉與移動。

進一步地，更包含有一抵板，固設於該軸桿而位於外轉子套筒內側並對應底板，用以可避免該馬達內部定子線圈等構件受普利盤組旋轉時底板摩擦而損壞。

進一步地，該外轉子套筒包含二端開口之一筒體，該筒體內壁設有內徑不同之一第一段與一第二段，該第一、第二段之鄰接處係形成一階部，該第一段之內徑係大於第二段，該第一段係連接普利盤，該抵板外緣係對應第一段而與階部相隔適當距離。

進一步地，各該永久磁鐵係固設於第二段內壁。

進一步地，該馬達係永磁式無刷外轉子馬達。

進一步地，該普利盤組係無段變速系統之普利盤組。

此外，本發明更提供一種運用前揭驅動裝置之電動機車驅動系統，包含有一電池；一無段變速機構，包含一風葉盤、一開閉盤、一離合器與連接風葉盤與開閉盤間之一皮帶，該開閉盤、離合器係連接電動機車之車輪，用以可促使電動機車之車輪無段變速運轉；該驅動裝置係連接電池與無段變速機構，用以運用該電池之電力促使無段變速機構運作，該馬達係電連接電池，該風葉盤係設於普利盤一側，該皮帶一端係繞置於風葉盤與普利盤之間。

以下，茲舉本發明二較佳實施例，並配合圖式做進一步之詳細說明如後：

首先，請參閱第一圖所示，本發明一較佳實施例之驅動裝置10，包含有一馬達12、一普利盤組14與一軸桿16。

該馬達12，係永磁式無刷外轉子馬達，包含一外轉子套筒22與設置於外轉子套筒22內之線圈等定子相關構件(矽鋼片等)，該外轉子套筒22包含二端開口之一筒體26，該筒體26內壁設有內徑不同之一第一段30與一第二段32，該第一、第二段之鄰接處係形成一階部34，該第一段30之內徑係大於第二段32，又，該第二段32內壁設有多數永久磁鐵121，係採用12槽14極的電動機設計方式以一N一S的排列方式設置於第二段32內壁。該外轉子套筒22內壁之永久磁鐵121與定子線圈122相關構件之構成與習知無刷外轉子馬達概相同，此處不予贅述。

該普利盤組14，係習知無段變速系統(CVT)之普利盤組，包含一普利盤36、蓋設於普利盤36之一底板38以及置於普利盤36內之多數個普利珠40，該普利盤36係連接於外轉子套筒22一端而可相對底板38移動，該底板38係位於外轉子套筒22內側。

該軸桿16，係固接該底板38並穿經外轉子套筒22與普利盤36，該馬達12之定子線圈122等相關構件係設置於軸桿16，該外轉子套筒22與普利盤36係可相對軸桿16旋轉與移動。

此外，該驅動裝置10更包含有一抵板18，係固設於該軸桿16而位於外轉子套筒22內側並對應底板38、與階部34相隔適當距離，用以可避免該馬達12內部定子線圈122等構件受普利盤組14旋轉時底板38摩擦而損壞。

藉此，本發明該驅動裝置10之運作方式及特色如下：

該馬達12作動時，該外轉子套筒22可旋轉而帶動普利盤36同步轉動，各該普利珠40會受到旋轉之普利盤36所產生之離心力作用而外甩，該外轉子套筒22之轉速越高，該普利盤36造成各普利珠40外甩之離心力即越大，進而可推動該普利盤36相對底板38朝外位移，如此一來，亦會帶動該外轉子套筒22位移(階部34與抵板18之距離係供外轉子套筒22位移之用)，如第二圖所示，使得該外轉子套筒22與定子線圈122等相關構件之相對位置產生變化(改變外轉子套筒22內永久磁鐵121與定子線圈122重疊之面積)，進而改變該外轉子套筒22之轉速。

由上可知，該驅動裝置10運作時可利用普利盤36旋轉所產生之離心力使其內部之普利珠40往外甩出，具適當重量之各該普利珠40甩出時可推動普利盤36，進而使該外轉子套筒22位移，改變該外轉子套筒22內永久磁鐵121與定子線圈122之重疊面積，使得該外轉子套筒22之轉速亦隨之改變。換言之，該驅動裝置10可利用機械式之運作改變馬達12之轉速。

此外，該驅動裝置10利用機械式運作改變馬達12轉速之技術更可運用至電動機車之驅動系統，如第三圖所示，係本創作另一較佳實施例之電動機車驅動系統50，其除了包含該驅動裝置10之外，更包含有一電池52與一無段變速機構54，該電池52係電連接馬達12，該無段變速機構54係習知機車之無段變速系統(CVT)，包含一風葉盤56、一開閉盤58、一離合器59與連接風葉盤56與開閉盤間58之一皮帶60等構件(如彈簧、碗公等)，此處不予贅述其詳細構成，該風葉盤56係設於普利盤36一側，該開閉盤58、離合器59係連接電動機車之車輪，該皮帶60一端係繞置於風葉盤56與普利盤36之間。

藉此，該電池52可供應驅動裝置10之馬達12運作之電力，俾該馬達12運作時，可透過該無段變速機構54驅動電動機車運行，由於該無段變速機構54屬機械式的自動變速系統，會自動對負載進行機械性的轉速與扭力調整，獲致有如齒輪差的效果，以提高轉速與扭力。

詳言之，低速時，因該普利盤36無位移，使該皮帶60前端的周長較小而後端較大，在此情況下，可以該馬達12高速來帶動皮帶60，進而產生高扭力之輸出，不必顧慮馬達是否扭力足夠；速度增加時，該普利盤36裡的普利珠40因離心力關係往外甩出、使普利盤36位移，使該皮帶60前端的周長較大而後端較小，即使該馬達12之速度不變，也會因處於高速狀態下皮帶60前端與後端的周長比不同而有了更高速的輸出。

基此，該電動機車驅動系統50不必顧慮馬達12的扭力與轉速之間須捨取平衡點的問題，只須設法提高該馬達12之轉速，扭力部分即可透過該驅動裝置10與無段變速機構54進行提昇。

由上可知，本發明所提供之驅動裝置及運用該驅動裝置之電動機車驅動系統，其藉由馬達與普利盤組之全新結合構造，不僅體積大幅縮小、可提升電動機車之空間運用彈性，且，不需靠電控之方式改變外轉子套筒內永久磁鐵與定子線圈重疊之面積、無需額外電能，僅利用機械構造離心力外甩普利珠即可使外轉子套筒產生位移，進而改變外轉子套筒之轉速，而結合該無段變速機構除了有無段變速功能外，更會因應外加負載的不同，產生不同的扭力輸出，改進習知電動機車速度與扭力無法雙全的缺點，在不考慮現有電池的狀況下，可求馬達輸出功率的極致；緣是，本發明確實符合發明專利之要件，爰依法提出申請。

10．．．驅動裝置

12．．．馬達

14．．．普利盤組

16．．．軸桿

18．．．抵板

22．．．外轉子套筒

26．．．筒體

30．．．第一段

32．．．第二段

34．．．階部

121．．．永久磁鐵

122．．．定子線圈

36．．．普利盤

38．．．底板

40．．．普利珠

50．．．電動機車驅動系統

52．．．電池

54．．．無段變速機構

56．．．風葉盤

58．．．開閉盤

59．．．離合器

60．．．皮帶

第一圖係本發明一較佳實施例之部份剖面示意圖。

第二圖係本發明一較佳實施例之動作示意圖，顯示普利盤位移、普利珠被往外甩出之狀態。

第三圖係本發明另一較佳實施例電動機車驅動系統之系統示意圖。

10．．．驅動裝置

12．．．馬達

14．．．普利盤組

16．．．軸桿

18．．．抵板

22．．．外轉子套筒

26．．．筒體

30．．．第一段

32．．．第二段

34．．．階部

121．．．永久磁鐵

122．．．定子線圈

36．．．普利盤

38．．．底板

40．．．普利珠

Claims (7)

1. 一種驅動裝置，包含有：一馬達，包含一外轉子套筒與設置於外轉子套筒內之定子線圈等構件，該外轉子套筒內壁設有多數永久磁鐵；一普利盤組，包含一普利盤、蓋設於普利盤之一底板以及置於普利盤內之數個普利珠，該普利盤係連接外轉子套筒一端並可相對底板移動，該底板係位於外轉子套筒內側；及一軸桿，連接該底板並穿經外轉子套筒與普利盤，該外轉子套筒與普利盤係可相對軸桿旋轉與移動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中，更包含有一抵板，固設於該軸桿而位於外轉子套筒內側並對應底板，用以可避免該馬達內部定子線圈等構件受普利盤組旋轉時底板摩擦而損壞。
3. 如申請專利範圍第2項所述之驅動裝置，其中，該外轉子套筒包含二端開口之一筒體，該筒體內壁設有內徑不同之一第一段與一第二段，該第一、第二段之鄰接處係形成一階部，該第一段之內徑係大於第二段，該第一段係連接普利盤，該抵板外緣係對應第一段而與階部相隔適當距離。
4. 如申請專利範圍第3項所述之驅動裝置，其中，各該永久磁鐵係固設於第二段內壁。
5. 如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中，該馬達係永磁式無刷外轉子馬達。
6. 如申請專利範圍第1項所述之驅動裝置，其中，該普利盤組係無段變速系統(CVT)之普利盤組。
7. 一種運用如申請專利範圍第1項所述驅動裝置之電動機車驅動系統，包含有：一電池；一無段變速機構，包含一風葉盤、一開閉盤、一離合器與連接風葉盤與開閉盤間之一皮帶，該開閉盤、離合器係連接電動機車之車輪，用以可促使電動機車之車輪無段變速運轉；及該驅動裝置係連接電池與無段變速機構，用以運用該電池之電力促使無段變速機構運作，該馬達係電連接電池，該風葉盤係設於普利盤一側，該皮帶一端係繞置於風葉盤與普利盤之間。