TWI660880B - Electric motor for electric bicycle - Google Patents

Abstract

一種用於電動自行車的電動馬達，其長度明顯大於其自身寬度，該電動馬達的一轉子被配置於該電動馬達的一定子外側，而令該轉子與該馬達心軸之間的距離增加，使力矩增加，力臂加大，而令該轉子於轉動過程中，使該馬達心軸向所連接的該傳動單元提供更大的輸出扭力，本發明可基於習用結構的電動馬達長度提供更大的輸出扭力，解決習用以內轉子結構實施而存在輸出扭力不足的問題。

Description

用於電動自行車的電動馬達

本發明涉及一種電動馬達，尤指一種用於電動自行車的電動馬達。

現今電動自行車馬達普遍是以一輪轂馬達(Hub Motor)及一中軸馬達實施。其中，該輪轂馬達就如美國專利US7,156,196、US9,453,536號專利所揭，該輪轂馬達為一種直徑大、寬度小的扁形馬達，主要裝配於車輪位置以直接驅動車輪轉動。又，所稱該中軸馬達就如美國專利公開US 2016/0303961號所揭，該中軸馬達主要是配置於自行車車架的中軸位置，該中軸馬達於實施時，需搭配一齒輪變速箱使用。但，該輪轂馬達與該中軸馬達於實際使用上，容易損壞，且均改變了該電動自行車的外觀，使電動自行車的整體設計感降低。

然，現今亦有部分種類的電動自行車，如助力型(或稱輔助型)的電動自行車(Pedal-Assist Electric Bike)，開始將一電動馬達裝設於一車架的一中管(Seat Tube)或一下管(Down Tube)內，期以透過將該電動馬達置於管內，保有自行車整體外觀的設計感。但，該車架的該中管或該下管的管徑均不大，使得該電動馬達的直徑需研製到符合該中管或該下管的管徑，也就是說，該電動馬達僅能以小直徑實施，如此一來，該電動馬達在相同長度下，尺寸的縮小即會影響該電動馬達整體扭力的輸出，而無法給予該電動自行車足夠的動力。再者，雖可將電動馬達的長度稱加，但該電動馬達整體結構加長，將導致該電動馬達的整體重量，增加研製成本，研製上的困難以及運轉效率的下降，並無法解決問題。

本發明的主要目的在於解決習用小直徑馬達輸出扭力不足的問題。

為達上述目的，本發明提供一種用於電動自行車的電動馬達，其包含一殼體、一定子、一馬達心軸以及一轉子。該殼體的長度明顯大於該殼體的寬度，該殼體中空成形一容置空間，該殼體具有二分別裝配於該容置空間兩相對端的端板，該二端板的其中之一設有一連通該容置空間的安裝部，以及一對應該安裝部設置的安裝支架，該定子設於該安裝支架面向該容置空間的一側，該馬達心軸穿過該安裝部而伸入該容置空間，該馬達心軸更套接有分別裝配於該二端板上的二培林，該轉子設置於該容置空間內並以一轉子支架連接該馬達心軸，且該轉子設置於該定子外側。

於一實施例中，該殼體為一車架的一下管。

於一實施例中，該馬達心軸與該安裝支架之間具有一第一間隙，該定子與該轉子之間具有一第二間隙。進一步地，該該轉子與該殼體之間具有一第三間隙。

除上述實施方案之外，本發明亦提供另一種用於電動自行車的電動馬達，其包含一端板、一定子、一馬達心軸、一轉子。該端板具有一安裝部，以及一對應該安裝部設置的安裝支架，該定子設於該安裝支架的外緣，該馬達心軸穿越該安裝部，該馬達心軸具有一與該安裝部組接的第一段，以及一自該第一段一體延伸的第二段，該第二段的軸徑小於該第一段的軸徑，該第一段套接有一對應該安裝部設置的第一培林，該第二段套接有至少一設於該安裝支架內的第二培林，該轉子以一轉子支架連接該馬達心軸的該第二段，且該轉子設置於該定子外側。其中，該電動馬達的長度明顯大於該電動馬達的寬度。

於一實施例中，該電動馬達更包含一殼體，該殼體具有一容置空間，該端板對應該殼體設置以令該定子與該轉子置於該容置空間內。進一步地，該殼體可為一車架的一下管。

於一實施例中，該馬達心軸與該安裝支架之間具有一第一間隙，該定子與該轉子之間具有一第二間隙。進一步地，該轉子與該殼體之間具有一第三間隙。

透過本發明前述所揭實施方式，相較於習用具有以下特點：本發明該電動馬達是根據該電動自行車實施設計，該電動馬達整體長度大於該電動馬達整體寬度，令該電動馬達可以配置於該車架的該下管內。再者，本發明該轉子設置於該定子外側，而令該轉子與該馬達心軸之間的距離增加，亦即力矩增加，力臂加大，而令該轉子於轉動過程中，得使該馬達心軸向所連接的該傳動單元提供更大的輸出扭力，亦即本發明可基於習用結構的電動馬達長度提供更大的輸出扭力，提高20%~50%的輸出扭力，解決習用直徑小馬達存在的輸出扭力不足問題。

本發明詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱圖1至圖4，本發明提供一種用於電動自行車的電動馬達10，該電動馬達10可根據需求配置於該電動自行車200的一車架201內(如圖1所示)或設置於該車架201外(如圖2所示)。進一步來說，該電動馬達10可被配置於該車架201的一下管202，該電動馬達10外徑則可依該下管202口徑做相應設計。又，該電動馬達10自一電池203取得工作所需電力，該電池203的電量決定了該電動馬達10的工作時間。此外，該電動馬達10連接一控制模組204以自該控制模組204取得一驅動訊號，而基於該驅動訊號產生相應的旋轉動作，例如轉速的增減。又，該電動馬達10亦連接一傳動單元205，該傳動單元205受該電動馬達10帶動而推動一驅動主軸206轉動，該驅動主軸206的轉動將令該電動自行車200的至少一車輪207轉動，使該電動自行車200得以行進。再者，該傳動單元205可進一步為一減速機構，該傳動單元205的具體實施態樣諸多亦非本案所請重點，該領域技術人員已可由名稱無歧異了解，本發明於此並不進行贅述，亦不限定其態樣。

承上，該電動馬達10包含一殼體11、一定子12、一馬達心軸13以及一轉子14。其中，本發明該殼體11呈一長管狀，亦即該殼體11的長度明顯大於該殼體11的寬度。該殼體11可為該車架201的該下管202的一部份或為一獨立構件，具體來說，本發明可將該車架201的該下管202部分作為該殼體11，而將相關結構依序設置於該下管202內，就如圖4所示。又或者該殼體11為獨立構件，使該電動馬達10組裝完成後獨立為一部件，而可裝配於該下管202內或外掛於該車架201上，就如圖3所示。另一方面，本發明該殼體11中空成形有一容置空間111，該殼體11具有二分別裝配於該容置空間111兩相對端(如標號112、113標示處)的端板114、115。該二端板114、115的其中之一設有一連通該容置空間111的安裝部116，以及一對應該安裝部116設置的安裝支架117，進一步地，該安裝部116可為一具有通孔的培林槽。又，該定子12設於該安裝支架117面向該容置空間111的一側，於本實施例中，該定子12上可設有複數線圈繞組(本圖未示)，該些線圈繞組是以均分該定子12圓周設置，每一該線圈繞組與該控制模組204連接，以自該控制模組204接受該驅動訊號產生磁力。再者，該馬達心軸13可與該傳動單元205形成傳動關係，該馬達心軸13穿過該安裝部116而伸入該容置空間111，又，該馬達心軸13更套接有分別裝配於該二端板114、115上的二培林118、119。進一步地，該二培林118、119分別因為所裝配的其中一該端板114(或115)，而位於該馬達心軸13的相對兩端。該馬達心軸13受該二培林118、119的支撐，而可穩定地相對該殼體11進行轉動。

承上，該轉子14設置於該容置空間111內並以一轉子支架141連接該馬達心軸13，該轉子14與該馬達心軸13呈連動關係，該轉子14上可配置複數永磁鐵(本圖未示)，該些永磁鐵是以均分該轉子14圓周設置，該些永磁鐵將與通電後的該些線圈繞組產生磁推力，使該轉子14產生轉動。又，本發明該轉子14設置於該定子12外側，亦即本發明是以外轉子結構實施。進一步地，本發明該馬達心軸13與該安裝支架117之間具有一第一間隙150，該定子12與該轉子14之間具有一第二間隙151。除此之外，該轉子14與該殼體11之間更具有一第三間隙152。

承上，本發明相較於習用，本發明令該轉子14與該馬達心軸13之間的距離增加，亦即力矩增加，力臂加大，而令該轉子14於轉動過程中，得使該馬達心軸13向所連接的該傳動單元205提供更大的輸出扭力，亦即本發明可基於習用結構的電動馬達長度提供更大的輸出扭力，提高20%~50%的輸出扭力，解決習用以內轉子結構實施而存在輸出扭力不足的問題。

請參閱圖5，除上述實施例之外，本發明亦提供另一實施方案，於本實施例中，該電動馬達30包含一端板31、一定子32、一馬達心軸33以及一轉子34。其中，該端板31具有一安裝部311以及一對應該安裝部311設置的安裝支架312，進一步地，該安裝部116可為一具有通孔的培林槽。又，該定子32設置於該安裝支架312的外緣，該定子32的實施方式可如前一實施例，於此不於贅述。又，該馬達心軸33穿越該安裝部311，該馬達心軸33具有一與該安裝部311組接的第一段331，以及一自該第一段331一體延伸的第二段332，該第二段332的軸徑小於該第一段331的軸徑，亦即本實施例該馬達心軸33於該第一段331與該第二段332之間具有一軸徑變化部分333，該軸徑變化部分333可以軸徑漸縮實施(如圖5所示)，或以斷差的方式實施。進一步地，該第一段331套接有一對應該安裝部311設置的第一培林334，該第二段332套接有至少一設於該安裝支架312內的第二培林335，該第一培林334與該二第二培林335共同支撐該馬達心軸33，可穩定地進行轉動。再者，該轉子34以一轉子支架341連接該馬達心軸33的該第二段332，且該轉子34設置於該定子32外側。又，該轉子34上可配置複數永磁鐵(本圖未示)，該些永磁鐵是以均分該轉子34圓周設置，該些永磁鐵將與通電後的該些線圈繞組產生磁推力，使該轉子34產生轉動。進一步地，本實施例該電動馬達30的長度更明顯大於該電動馬達30的寬度，換言之，本發明該電動馬達30整體觀之是呈長管狀。如此，該轉子34與該馬達心軸33之間的距離增加，力矩增加，力臂加大，而令該轉子34於轉動過程中，令該馬達心軸33向所連接的該傳動單元205提供更大的輸出扭力，提高20%~50%的輸出扭力。

於一實施例，本實施例該電動馬達30更可包含一殼體35，該殼體35具有一容置空間351，該端板31對應該殼體35設置以令該定子32與該轉子34置於該容置空間351內。進一步地，該殼體35可為該車架201的該下管202，或者是獨立構件。當該殼體35為該下管202時，該電動馬達30所屬的該端板31可直接安裝於該下管202內，令該定子32、該馬達心軸33以及該轉子34分別位於該下管202內，就如圖6所示。再者，當該殼體35為獨立構件時，該電動馬達30於組裝完成後將為獨立的一個部件，而可裝設於該下管202內(如圖7所示)，或外掛於該車架201上。進一步地，該馬達心軸33與該安裝支架312之間具有一第一間隙360，該定子32與該轉子34之間具有一第二間隙361。進一步地，該轉子34與該殼體35之間具有一第三間隙362。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作的均等變化與修飾，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧電動馬達

11‧‧‧殼體

111‧‧‧容置空間

112、113‧‧‧端

114、115‧‧‧端板

116‧‧‧安裝部

117‧‧‧安裝支架

118、119‧‧‧培林

12‧‧‧定子

13‧‧‧馬達心軸

14‧‧‧轉子

141‧‧‧轉子支架

150‧‧‧第一間隙

151‧‧‧第二間隙

152‧‧‧第三間隙

200‧‧‧電動自行車

201‧‧‧車架

202‧‧‧下管

203‧‧‧電池

204‧‧‧控制模組

205‧‧‧傳動單元

206‧‧‧驅動主軸

207‧‧‧車輪

30‧‧‧電動馬達

31‧‧‧端板

311‧‧‧安裝部

312‧‧‧安裝支架

32‧‧‧定子

33‧‧‧馬達心軸

331‧‧‧第一段

332‧‧‧第二段

333‧‧‧軸徑變化部分

334‧‧‧第一培林

335‧‧‧第二培林

34‧‧‧轉子

341‧‧‧轉子支架

35‧‧‧殼體

351‧‧‧容置空間

360‧‧‧第一間隙

361‧‧‧第二間隙

362‧‧‧第三間隙

圖1，本發明一實施例組裝於電動自行車的結構示意圖。 圖2，本發明另一實施例組裝於電動自行車的結構示意圖。 圖3，本發明電動馬達一實施例的結構示意圖。 圖4，本發明電動馬達另一實施例的結構示意圖。 圖5，本發明電動馬達另一實施例的結構示意圖。 圖6，本發明電動馬達另一實施例的結構示意圖。 圖7，本發明電動馬達另一實施例的結構示意圖。

Claims (8)

1. 一種用於電動自行車的電動馬達，其包含：一殼體，該殼體為一車架的一下管，該殼體的長度大於該殼體的寬度，該殼體中空成形一容置空間，該殼體具有二分別裝配於該容置空間兩相對端的端板，該二端板的其中之一設有一連通該容置空間的安裝部，以及一對應該安裝部設置的安裝支架；一定子，設於該安裝支架面向該容置空間的一側；一馬達心軸，穿過該安裝部而伸入該容置空間，該馬達心軸更套接有分別裝配於該二端板上的二培林；以及一轉子，設置於該容置空間內並以一轉子支架連接該馬達心軸，且該轉子設置於該定子外側。
2. 如請求項1所述用於電動自行車的電動馬達，其中，該馬達心軸與該安裝支架之間具有一第一間隙，該定子與該轉子之間具有一第二間隙。
3. 如請求項2所述用於電動自行車的電動馬達，其中，該轉子與該殼體之間具有一第三間隙。
4. 一種用於電動自行車的電動馬達，其包含：一端板，具有一安裝部，以及一對應該安裝部設置的安裝支架；一定子，設於該安裝支架的外緣；一馬達心軸，穿越該安裝部，該馬達心軸具有一與該安裝部組接的第一段，以及一自該第一段一體延伸的第二段，該第二段的軸徑小於該第一段的軸徑，該第一段套接有一對應該安裝部設置的第一培林，該第二段套接有至少一設於該安裝支架內的第二培林；以及一轉子，以一轉子支架連接該馬達心軸的該第二段，且該轉子設置於該定子外側；其中，該電動馬達設置於一車架的一下管內，該電動馬達的長度大於該電動馬達的寬度。
5. 如請求項4所述用於電動自行車的電動馬達，更包含一殼體，該殼體具有一容置空間，該端板對應該殼體設置以令該定子與該轉子置於該容置空間內。
6. 如請求項5所述用於電動自行車的電動馬達，該殼體為該下管。
7. 如請求項4至6其中之一所述用於電動自行車的電動馬達，其中，該馬達心軸與該安裝支架之間具有一第一間隙，該定子與該轉子之間具有一第二間隙。
8. 如請求項7所述用於電動自行車的電動馬達，其中，該轉子與該殼體之間具有一第三間隙。