CN104554602B - 桥架式齿轮离合无刷轮毂电机 - Google Patents

Abstract

一种桥架式齿轮离合无刷轮毂电机，所述轮毂车轮铝合金轮毂圈的外圆是轮胎，内圆设有大内齿圈，轮毂轴是一个由左半轴、右半轴、左右菱形支架及上下导向连接轴连接成对称的在一条直线上的桥架式轮毂轴，滑动轴套架上端是齿轮轴套，下端是电枢轴套，分别安装在上下导向连接轴上，用手旋动转把，遥控钢丝绳，滑动轴套架左右移动，电枢轴套上设有外转子无刷电机，它的驱动齿轮和离合齿轮整体左右移动，使离合齿轮与大内齿圈啮合或者分离。本发明有效解决了当前各种轮毂电机的驱动离合不可控制所造成的矛盾，在滑行和反充电两个功能上完美统一，并且该轮毂电机的空转阻力，比设有超越离合器的轮毂电机更小，在电动车没电时，能像自行车一样轻松骑行。

Description

桥架式齿轮离合无刷轮毂电机

技术领域

本发明涉及一种轻型电动自行车轮毂电机，确切地说，是一种桥架式齿轮离合无刷轮毂电机。

背景技术

目前市场上，轻型电动自行车所使用的轮毂电机，普遍是一种迷你型轮毂电机，它的主要缺点在于行星齿轮减速的比值不够大，电机效率不够高，小太阳齿轮容易磨损，电机寿命不够长，因此现有轻型电动自行车轮毂电机还有很大的改进空间，例如申请公布号是“CN103036354A”，名称是“超薄型多驱动高速高效无刷轮毂电机”的发明专利申请，它公开结构形式有利于提高轮毂电机的各方面性能指标，但是它和迷你型轮毂电机都有一个共同缺点，就是因为设有超越离合器而失去了轮毂电机的反充电和柔性刹车功能，它们在滑行和反充电这两个功能上不能完美统一，而且结构复杂、成本高。

发明内容

为了克服现有轻型电动自行车轮毂电机的不足，本发明推出一种桥架式齿轮离合无刷轮毂电机，该轮毂电机在减速齿轮啮合状态下，具有反充电和柔性刹车功能，在减速齿轮分离状态下，具有低阻力滑行功能，因此它不仅保留了现有迷你型轮毂电机的滑行功能，而且有多功能遥控转换，有效解决了当前各种轮毂电机的驱动离合不可控制所造成的矛盾，在滑行和反充电这两个功能上完美统一，并且该轮毂电机的空转阻力，比设有超越离合器的轮毂电机更小，另外，与迷你型轮毂电机相比，桥架式齿轮离合无刷轮毂电机采用了减速比更大的更简单的齿轮减速机构，既提高效率，又减轻重量。

所述桥架式齿轮离合无刷轮毂电机所采取的技术方案是由轮毂车轮、大内齿圈、离合齿轮、桥架式轮毂轴、滑动轴套架、外转子无刷电机、遥控钢丝绳、导向滑轮、手动转把和控制器组成，其结构特点是：所述轮毂车轮设有铝合金轮毂圈，铝合金轮毂圈右端设有右轮毂端盖，右轮毂端盖与铝合金轮毂圈一体化制造成型，右轮毂端盖中部设有右轴承架，右轴承架右端制有飞轮螺圈，右轴承架内圆紧配安装右轮毂轴承，铝合金轮毂圈左端内圆设有止位台阶，止位台阶左端紧配安装大内齿圈，大内齿圈左端设有左轮毂端盖，左轮毂端盖中部设有左轴承架，左轴承架左端制有刹车盘螺圈，左轴承架内圆紧配安装左轮毂轴承，铝合金轮毂圈左端内圆和左轮毂端盖外圆都设有同样模数的螺纹齿牙，二者是螺纹连接，铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎及外胎，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴，所述桥架式轮毂轴设有左半轴和右半轴，左半轴右端设有左菱形支架，右半轴左端设有右菱形支架，左右菱形支架上端设有上导向连接轴，下端设有下导向连接轴，上下导向连接轴左端与左菱形支架是固定式连接，上下导向连接轴右端与右菱形支架是用上下螺柱连接，用上下螺帽紧固，上下导向连接轴互相平行，左半轴和右半轴由左右菱形支架及上下导向连接轴连接成对称的在一条直线上的桥架式轮毂轴，所述右半轴安装在右轮毂轴承内圆，右半轴左端制有轴承止位台，右端制有右连接螺杆，右半轴中心制有穿线孔，所述左半轴安装在左轮毂轴承内圆，左半轴右端制有轴承止位台，左端制有左连接螺杆，左半轴左端中心制有钢丝绳孔，右端中心制有导向孔，所述滑动轴套架设有菱形连接板，菱形连接板右上端制有齿轮轴套，右下端制有电枢轴套，左中端制有滑动轴，滑动轴松配合安装在导向孔内，齿轮轴套松配合安装在上导向连接轴上，电枢轴套松配合安装在下导向连接轴上，使滑动轴套架在上下导向连接轴上既能左右滑动，又不允许有上下间隙晃动，滑动轴中心制有拉绳孔，滑动轴右端中心制有柱销槽，所述遥控钢丝绳安装在钢丝绳孔内和拉绳孔内，遥控钢丝绳的尾端紧固在柱销中间，柱销装进柱销槽内，所述导向孔内设有复位弹簧，复位弹簧左端紧靠导向孔左端面，右端紧靠滑动轴左端面，所述左连接螺杆上安装滑轮支架，滑轮支架上安装导向滑轮，导向滑轮槽内安放遥控钢丝绳，所述手动转把选用变速自行车所用的调速器转把，安装在电动车头的右车把的左侧，遥控钢丝绳的首端连接在手动转把内部，所述外转子无刷电机设有所述电枢轴套，电枢轴套左端制有螺柱，所述菱形连接板下端制有螺母孔，它与电枢轴套左端螺柱是拆装式螺纹连接，电枢轴套右端内圆设有内齿牙，下导向连接轴右端设有外齿牙，内外齿牙模数相同，滑动配合，安装成联轴器，所述外转子无刷电机的外转子设有外转子端盖，外转子端盖右端设有导磁圈，导磁圈内圆设有若干弧形钕铁硼强永磁体，每块永磁体的磁极是径向的，N极、S极相互交替排列，用AB胶粘接，安装成永磁圈，外转子端盖中部设有轴承架，轴承架内圆安装左轴承和右轴承，轴承架左端设有驱动齿轮，左右轴承内圆安装在电枢轴套左端，电枢轴套右端外圆设有电枢支架，电枢支架外圆设有齿轮型铁心，齿轮型铁心用硅钢片制造成型，齿轮型铁心圆周设有若干线圈槽及铁心齿牙，铁心齿牙左边，设有3个不同相位的位置霍尔元件，线圈槽内绕制不同方向的单线圈，组成A、B、C三相电枢线圈，完成整体电枢定子，电枢定子与外转子相对转动时，永磁圈内圆与齿轮型铁心外圆之间，保持很小的均匀的磁场气隙，在右菱形支架上方设有安装孔，安装孔内设有一个开关霍尔元件，所述齿轮轴套左端设有离合轴承，离合轴承外圆安装离合齿轮，离合齿轮下端与驱动齿轮啮合，上端与大内齿圈啮合，驱动齿轮、离合齿轮、大内齿圈的齿牙模数都相同，所述右半轴中心的穿线孔左端制有转弯孔，3个位置霍尔元件的输出线与开关霍尔元件的输出线，以及三相电枢线圈的引出线，三者合并一股电缆，经过转弯孔，从所述的右半轴中心的穿线孔内穿出，所述控制器选用电动车通用控制器，控制器连接与电缆下端，用手旋动转把，拉动遥控钢丝绳，将滑动轴套架拉到上下导向连接轴左端，使外转子无刷电机、驱动齿轮和离合齿轮整体向左移动，离合齿轮与大内齿圈啮合，松开手动转把，复位弹簧将滑动轴套架推到上下导向连接轴右端，使外转子无刷电机、驱动齿轮和离合齿轮整体向右移动，离合齿轮与大内齿圈分离，大内齿圈在轮毂车轮的设计中最大化，驱动齿轮在外转子无刷电机的设计中最小化，使减速机构获得较大的减速比。

所述3个位置霍尔元件的输出线，连接控制器的控制输入端，所述开关霍尔元件的输出线，连接控制器的刹车断电控制输入端，控制器的三相输出端，连接三相电枢线圈的引出线，控制器的电源线经过开关锁，连接电动车蓄电池正负端，当遥控钢丝绳将外转子无刷电机拉向上下导向连接轴左端，右菱形支架上方开关霍尔元件远离了永磁圈磁场，开关霍尔元件关闭，控制器就处于关机状态，当遥控钢丝绳放松，复位弹簧将外转子无刷电机推向上下导向连接轴左端，开关霍尔元件接近了永磁圈左边磁场，开关霍尔元件导通，控制器就处于开机状态，开关霍尔元件不受磁场方向影响。

所述桥架式齿轮离合无刷轮毂电机的有益效果是：设计合理，结构简单，它不仅保留了现有迷你型轮毂电机的滑行功能，而且多功能遥控转换，有效解决了当前各种轮毂电机的驱动离合不可控制所造成的矛盾，在滑行和反充电两个功能上完美统一，并且该轮毂电机的空转阻力，比设有超越离合器的轮毂电机更小，在电动车没电时，能像自行车一样轻松骑行，另外，大内齿圈在轮毂车轮的设计中最大化，驱动齿轮在外转子无刷电机的设计中最小化，因此齿轮减速比大，电机转速高，既提高电机效率，又减轻整体重量。

附图说明

图1为桥架式齿轮离合无刷轮毂电机减速机构齿轮啮合状态下的剖面结构

示意图。

图2为桥架式齿轮离合无刷轮毂电机减速机构齿轮分离状态下的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在图1、图2中，所述轮毂车轮设有铝合金轮毂圈1，铝合金轮毂圈右端设有右轮毂端盖2，右轮毂端盖与铝合金轮毂圈一体化制造成型，右轮毂端盖中部设有右轴承架，右轴承架右端制有飞轮螺圈3，右轴承架内圆紧配安装右轮毂轴承4，铝合金轮毂圈左端内圆设有止位台阶，止位台阶左端紧配安装大内齿圈5，大内齿圈左端设有左轮毂端盖6，左轮毂端盖中部设有左轴承架，左轴承架左端制有刹车盘螺圈7，左轴承架内圆紧配安装左轮毂轴承8，铝合金轮毂圈左端内圆和左轮毂端盖外圆都设有同样模数的螺纹齿牙51，二者是螺纹连接，铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎9及外胎10，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴11，所述桥架式轮毂轴设有左半轴12和右半轴13，左半轴右端设有左菱形支架14，右半轴左端设有右菱形支架15，左右菱形支架上端设有上导向连接轴16，下端设有下导向连接轴17，上下导向连接轴左端与左菱形支架是固定式连接，上下导向连接轴右端与右菱形支架是用上下螺柱连接，用上下螺帽18紧固，上下导向连接轴互相平行，左半轴和右半轴由左右菱形支架及上下导向连接轴连接成对称的在一条直线上的桥架式轮毂轴，所述右半轴安装在右轮毂轴承内圆，右半轴左端制有轴承止位台，右端制有右连接螺杆19，右半轴中心制有穿线孔20，所述左半轴安装在左轮毂轴承内圆，左半轴右端制有轴承止位台，左端制有左连接螺杆21，左半轴左端中心制有钢丝绳孔22，右端中心制有导向孔，所述滑动轴套架设有菱形连接板23，菱形连接板右上端制有齿轮轴套24，右下端制有电枢轴套25，左中端制有滑动轴26，滑动轴松配合安装在导向孔内，齿轮轴套松配合安装在上导向连接轴上，电枢轴套松配合安装在下导向连接轴上，整个滑动轴套架在上下导向连接轴上既能左右滑动，又不允许有上下间隙晃动，滑动轴中心制有拉绳孔，滑动轴右端中心制有柱销槽，所述遥控钢丝绳27安装在钢丝绳孔内和拉绳孔内，遥控钢丝绳的尾端紧固在柱销28中间，柱销装进柱销槽内，所述导向孔内设有复位弹簧29，复位弹簧左端紧靠导向孔左端面，右端紧靠滑动轴左端面，所述左连接螺杆上安装滑轮支架，滑轮支架上安装导向滑轮30，导向滑轮槽内安放遥控钢丝绳，所述手动转把31选用变速自行车所用的调速器转把，安装在电动车头的右车把的左侧，遥控钢丝绳的首端连接在手动转把内部，所述外转子无刷电机设有所述电枢轴套，电枢轴套左端制有螺柱，所述菱形连接板下端制有螺母孔32，它与电枢轴套左端螺柱是拆装式螺纹连接，电枢轴套右端内圆设有内齿牙，下导向连接轴右端外圆设有外齿牙，内外齿牙33模数相同，滑动配合，安装成联轴器，所述外转子无刷电机的外转子设有外转子端盖34，外转子端盖右端设有导磁圈35，导磁圈内圆设有若干弧形钕铁硼强永磁体，每块永磁体的磁极是径向的，N极、S极相互交替排列，用AB胶粘接，安装成永磁圈36，外转子端盖中部设有轴承架，轴承架内圆安装左轴承37和右轴承38，轴承架左端设有驱动齿轮39，左右轴承内圆安装在电枢轴套左端，电枢轴套右端外圆设有电枢支架40，电枢支架外圆设有齿轮型铁心41，齿轮型铁心用硅钢片制造成型，齿轮型铁心圆周设有若干线圈槽及铁心齿牙42，铁心齿牙左边，设有3个不同相位的位置霍尔元件43，线圈槽内绕制不同方向的单线圈，组成A、B、C三相电枢线圈44，完成整体电枢定子，电枢定子与外转子相对转动时，永磁圈内圆与齿轮型铁心外圆之间，保持很小的均匀的磁场气隙，在右菱形支架上方设有安装孔，安装孔内设有一个开关霍尔元件45，所述齿轮轴套左端设有离合轴承46，离合轴承外圆安装离合齿轮47，离合齿轮下端与驱动齿轮啮合，上端与大内齿圈啮合，所述右半轴中心的穿线孔左端制有转弯孔48，3个位置霍尔元件的输出线与开关霍尔元件的输出线，以及三相电枢线圈的引出线，三者合并一股电缆49，经过转弯孔，从所述的右半轴中心的穿线孔内穿出，所述控制器50选用电动车通用控制器，控制器输入输出端连接在电缆下端，用手旋动转把，拉动遥控钢丝绳，将滑动轴套架拉到上下导向连接轴左端，使外转子无刷电机、驱动齿轮和离合齿轮整体向左移动，离合齿轮与大内齿圈啮合，松开手动转把，复位弹簧将滑动轴套架推到上下导向连接轴右端，使外转子无刷电机、驱动齿轮和离合齿轮整体向右移动，离合齿轮与大内齿圈分离，大内齿圈在轮毂车轮的设计中最大化，驱动齿轮在外转子无刷电机的设计中最小化，使减速机构获得较大的减速比。

所述3个位置霍尔元件的输出线，连接控制器的控制输入端，所述开关霍尔元件的输出线，连接控制器的刹车断电控制输入端，控制器的三相输出端，连接三相电枢线圈的引出线，控制器的电源线经过开关锁，连接电动车蓄电池正负端，当遥控钢丝绳将外转子无刷电机拉向上下导向连接轴左端，右菱形支架上方开关霍尔元件远离了永磁圈磁场，开关霍尔元件关闭，控制器就处于关机状态，当遥控钢丝绳放松，复位弹簧将外转子无刷电机推向上下导向连接轴左端，开关霍尔元件接近了永磁圈左边磁场，开关霍尔元件导通，控制器就处于开机状态，开关霍尔元件不受磁场方向影响。

Claims (2)

1.一种桥架式齿轮离合无刷轮毂电机，由轮毂车轮、大内齿圈、离合齿轮、桥架式轮毂轴、滑动轴套架、外转子无刷电机、遥控钢丝绳、导向滑轮、手动转把和控制器组成，其特征是：所述轮毂车轮设有铝合金轮毂圈(1)，铝合金轮毂圈右端设有右轮毂端盖(2)，右轮毂端盖与铝合金轮毂圈一体化制造成型，右轮毂端盖中部设有右轴承架，右轴承架右端制有飞轮螺圈(3)，右轴承架内圆紧配安装右轮毂轴承(4)，铝合金轮毂圈左端内圆设有止位台阶，止位台阶左端紧配安装大内齿圈(5)，大内齿圈左端设有左轮毂端盖(6)，左轮毂端盖中部设有左轴承架，左轴承架左端制有刹车盘螺圈(7)，左轴承架内圆紧配安装左轮毂轴承(8)，铝合金轮毂圈左端内圆和左轮毂端盖外圆都设有同样模数的螺纹齿牙(51)，二者是螺纹连接，铝合金轮毂圈外圆设有轮胎槽，轮胎槽内安装车轮内胎(9)及外胎(10)，铝合金轮毂圈右侧设有气门嘴孔，车轮内胎设有气门嘴(11)，所述桥架式轮毂轴设有左半轴(12)和右半轴(13)，左半轴右端设有左菱形支架(14)，右半轴左端设有右菱形支架(15)，左右菱形支架上端设有上导向连接轴(16)，下端设有下导向连接轴(17)，上下导向连接轴左端与左菱形支架是固定式连接，上下导向连接轴右端与右菱形支架是用上下螺柱连接，用上下螺帽(18)紧固，上下导向连接轴互相平行，左半轴和右半轴由左右菱形支架及上下导向连接轴连接成对称的在一条直线上的桥架式轮毂轴，所述右半轴安装在右轮毂轴承内圆，右半轴左端制有轴承止位台，右端制有右连接螺杆(19)，右半轴中心制有穿线孔(20)，所述左半轴安装在左轮毂轴承内圆，左半轴右端制有轴承止位台，左端制有左连接螺杆(21)，左半轴左端中心制有钢丝绳孔(22)，右端中心制有导向孔，所述滑动轴套架设有菱形连接板(23)，菱形连接板右上端制有齿轮轴套(24)，右下端制有电枢轴套(25)，左中端制有滑动轴(26)，滑动轴松配合安装在导向孔内，齿轮轴套松配合安装在上导向连接轴上，电枢轴套松配合安装在下导向连接轴上，整个滑动轴套架在上下导向连接轴上既能左右滑动，又不允许有上下间隙晃动，滑动轴中心制有拉绳孔，滑动轴右端中心制有柱销槽，所述遥控钢丝绳(27)安装在钢丝绳孔内和拉绳孔内，遥控钢丝绳的尾端紧固在柱销(28)中间，柱销装进柱销槽内，所述导向孔内设有复位弹簧(29)，复位弹簧左端紧靠导向孔左端面，右端紧靠滑动轴左端面，所述左连接螺杆上安装滑轮支架，滑轮支架上安装导向滑轮(30)，导向滑轮槽内安放遥控钢丝绳，所述手动转把(31)选用变速自行车所用的调速器转把，安装在电动车头的右车把的左侧，遥控钢丝绳的首端连接在手动转把内部，所述外转子无刷电机设有所述电枢轴套，电枢轴套左端制有螺柱，所述菱形连接板下端制有螺母孔(32)，它与电枢轴套左端螺柱是拆装式螺纹连接，电枢轴套右端内圆设有内齿牙，下导向连接轴右端外圆设有外齿牙，内外齿牙(33)模数相同，滑动配合，安装成联轴器，所述外转子无刷电机的外转子设有外转子端盖(34)，外转子端盖右端设有导磁圈(35)，导磁圈内圆设有若干弧形钕铁硼强永磁体，每块永磁体的磁极是径向的，N极、S极相互交替排列，用AB胶粘接，安装成永磁圈(36)，外转子端盖中部设有轴承架，轴承架内圆安装左轴承(37)和右轴承(38)，轴承架左端设有驱动齿轮(39)，左右轴承内圆安装在电枢轴套左端，电枢轴套右端外圆设有电枢支架(40)，电枢支架外圆设有齿轮型铁心(41)，齿轮型铁心用硅钢片制造成型，齿轮型铁心圆周设有若干线圈槽及铁心齿牙(42)，铁心齿牙左边，设有3个不同相位的位置霍尔元件(43)，线圈槽内绕制不同方向的单线圈，组成A、B、C三相电枢线圈(44)，完成整体电枢定子，电枢定子与外转子相对转动时，永磁圈内圆与齿轮型铁心外圆之间，保持很小的均匀的磁场气隙，在右菱形支架上方设有安装孔，安装孔内设有一个开关霍尔元件(45)，所述齿轮轴套左端设有离合轴承(46)，离合轴承外圆安装离合齿轮(47)，离合齿轮下端与驱动齿轮啮合，上端与大内齿圈啮合，所述右半轴中心的穿线孔左端制有转弯孔(48)，3个位置霍尔元件的输出线与开关霍尔元件的输出线，以及三相电枢线圈的引出线，三者合并一股电缆(49)，经过转弯孔，从所述的右半轴中心的穿线孔内穿出，所述控制器(50)选用电动车通用控制器，控制器输入输出端连接在电缆下端，用手旋动转把，拉动遥控钢丝绳，将滑动轴套架拉到上下导向连接轴左端，使外转子无刷电机、驱动齿轮和离合齿轮整体向左移动，离合齿轮与大内齿圈啮合，松开手动转把，复位弹簧将滑动轴套架推到上下导向连接轴右端，使外转子无刷电机、驱动齿轮和离合齿轮整体向右移动，离合齿轮与大内齿圈分离，大内齿圈在轮毂车轮的设计中最大化，驱动齿轮在外转子无刷电机的设计中最小化，使减速机构获得较大的减速比。

2.根据权利要求1所述的桥架式齿轮离合无刷轮毂电机，其特征是：所述3个位置霍尔元件的输出线，连接控制器的控制输入端，所述开关霍尔元件的输出线，连接控制器的刹车断电控制输入端，控制器的三相输出端，连接三相电枢线圈的引出线，控制器的电源线经过开关锁，连接电动车蓄电池正负端，当遥控钢丝绳将外转子无刷电机拉向上下导向连接轴左端，右菱形支架上方开关霍尔元件远离了永磁圈磁场，开关霍尔元件关闭，控制器就处于关机状态，当遥控钢丝绳放松，复位弹簧将外转子无刷电机推向上下导向连接轴左端，开关霍尔元件接近了永磁圈左边磁场，开关霍尔元件导通，控制器就处于开机状态，开关霍尔元件不受磁场方向影响。