CN202765214U

CN202765214U - 一种电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***

Info

Publication number: CN202765214U
Application number: CN201220443248.1U
Authority: CN
Inventors: 卓达; 赵瑞宽; 仲建华
Original assignee: XINAN NAIDA DRIVE TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO LTD
Current assignee: Aneida Drive Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-08-31

Abstract

一种电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，包括机壳（3），电机（25），减速机构（24），离合装置（22），力矩传感器组件（21），链轮盘（20）以及控制器（23），控制器分别与电源、力矩传感器组件以及电机电连接，力矩传感器组件安装在中轴（9）的外圆周表面。力矩传感器组件、减速机构、离合装置、链轮盘在中轴的轴线方向并列布置。人力通过对自行车脚踏曲柄的踩踏使与力矩传感器相对应中轴发生扭曲形变，力矩传感器把该扭曲形变转换为与踩踏力成线性关系的电压信号，并反馈给控制器作处理，控制器经过处理后确定电机的输出扭矩大小，从而实现电机助力的功能，使骑行者省力、舒适。

Description

一种电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***

技术领域

本实用新型涉及一种电机驱动装置，尤其涉及一种电动助力自行车用的中轴力矩传感电机驱动***。

背景技术

随着低碳、环保的意识逐渐增强，很多城市淘汰了摩托车和以燃油发动机提供动力的助动车，取而代之采用电动自行车。现有技术中，电动自行车通常是以轮毂直接驱动后(或前)轮，由于电机直接驱动后（前）轮，其启动电流大，耗电量大，导致电动车的电池使用寿命缩短；此外，在无电人力骑行时电机也会跟转，电机线圈会产生与车体前进方向相反的较大的电磁阻力，造成骑车者在骑行时较为费力，并且在助力行驶时，电机的输出功率不能随人力骑踏力度的大小而发生变化。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、效率高、骑行省力的电动自行车中轴力矩传感电机驱动***。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，包括机壳、电机，减速机构，离合装置，前、后端盖以及链轮盘，电机由外转子组件和定子组件构成，其特征在于：该驱动***还包括力矩传感器组件和控制器，控制器分别与电源、力矩传感器组件以及电机电连接，力矩传感器组件安装在中轴的外圆周表面上，所述力矩传感器组件、减速机构、离合装置、链轮盘在中轴的轴线方向并列布置。

所述力矩传感器组件由轴式力矩感应器和速度感应传感器组合而成。

所述的减速机构具有一级行星轮系和二级行星轮系，一级行星轮系包括有一级中心外齿轮、一级行星轮、一级内齿轮，所述一级中心外齿轮的一端固定在电机转子支架上成为一体，一级中心外齿轮空套在中轴上，一级行星轮同时与一级中心外齿轮以及设在机壳的一级内齿轮啮合；二级行星轮系包括二级中心外齿轮、二级行星齿轮和二级内齿轮，一级行星轮通过轴销可转动地安装在一级行星架上，一级行星架空套在中轴上，一级行星架的外圆周表面设有齿轮形成二级中心外齿轮，二级中心外齿轮与固定在机壳上可转动的二级行星轮啮合，二级行星轮同时又与固定在离合器装置外圈的二级内齿轮相啮合，二级行星轮通过轴销可转动地固定在机壳上。

所述离合装置由单向离合器和与该单向离合器止动方向相反的单向轴承组成，所述单向轴承内圈固定在中轴上，单向轴承的内圈可带动单向轴承的外圈单向转动，但轴承的外圈不能带动其内圈转动。所述单向离合器的内圈固定安装在单向轴承的外圈上，单向离合器的外圈与二级内齿轮固定为一体，单向轴承的外圈及其单向离合器的内圈与链轮盘固定连接，链轮盘固定有电动自行车的前链轮。

由于本实用新型采用力矩传感器组件和控制器，人力通过对自行车脚踏曲柄的踩踏使与力矩传感器相对应中轴发生扭曲形变，力矩传感器把该扭曲形变转换为与踩踏力成线性关系的电压信号，并反馈给控制器作处理；力矩传感器感测的脚踏力量大小，速度传感器感测脚踏速度快慢，两种传感器产生的信号经过通讯接口传给控制器，控制器经过处理后确定电机的输出扭矩大小，从而实现电机助力的功能，使骑行者省力、舒适。

附图说明

附图1是本实用新型的***结构框图；

附图2是本实用新型的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本实用新型作出进一步描述：

本实用新型包括机壳3，电机25，减速机构24，离合装置22，力矩传感器组件21，链轮盘20以及控制器23。电机25包括定子组件7和外转子组件11，电机定子组件7固定在机壳3内，电机转子组件11通过转子支架6以及轴承固定在中轴9上。前端盖1和后端盖8与壳体3相连接。控制器23分别与电源DC、力矩传感器组件21以及电机25电连接，力矩传感器组件21安装在中轴9的外圆周表面。如图2所示，力矩传感器组件、减速机构、离合装置、链轮盘在中轴的轴线方向并列布置。

所述的减速机构24包括一级行星轮系和二级行星轮系，一级行星轮系包括有一级中心外齿轮10、一级行星轮12、一级内齿轮4，所述一级中心外齿轮10的一端固定在电机转子支架6上成为一体，一级中心外齿轮10空套在力矩传感器21的外圆周上，可相对于力矩传感器旋转。一级行星轮12同时与一级中心外齿轮10以及设在机壳的一级内齿轮4啮合。二级行星轮系包括二级中心外齿轮14、二级行星齿轮15和二级内齿轮2，一级行星轮12通过轴销5可转动地安装在一级行星架14上，一级行星架14空套在中轴9上。一级行星架14的外圆周表面设有齿轮形成二级中心外齿轮，因此，二级中心外齿轮即一级行星架14。二级中心外齿轮14与固定在机壳上可转动的二级行星轮15啮合，二级行星轮15同时又与固定在离合器装置22外圈的二级内齿轮2相啮合。二级行星轮15通过轴销16可转动地固定在机壳3上。

所述离合装置22由单向离合器18和与单向离合器止动方向相反的单向轴承19组成。所述单向轴承的内圈固定在中轴9上，单向轴承的内圈可带动单向轴承的外圈单向转动，但轴承的外圈不能带动其内圈转动。所述单向离合器的内圈与单向轴承的外圈固定为一体，单向离合器的外圈与二级内齿轮2固定连接，单向离合器的内圈与链轮盘20固定连接，链轮盘固定有电动自行车的前链轮。所述的单向离合器最好采用单向棘轮离合器。力矩传感器组件21、减速机构、离合装置、链轮盘20在中轴的轴线方向并列布置。

采用本实用新型的电动自行车可以在三种不同模式下驱动：电机驱动模式、人力驱动模式和助力驱动模式。

电机驱动模式：

当电机通电时，转子组件11绕中轴9作顺时针转动，通过转子支架6带动一级中心外齿轮10作顺时针转动，一级中心外齿轮10带动与之啮合的2-4个一级行星齿轮12作逆时针转动。由于二级中心外齿轮14即一级行星架，因此一级行星齿轮12作逆时针转动时二级中心外齿轮14也作逆时针转动，与之啮合的若干二级行星齿轮15作顺时针转动，与二级行星齿轮15啮合的二级内齿轮2作顺时针转动。由于二级内齿轮2可转动地固定在单向棘轮离合器18的外圈上，因此单向棘轮离合器18的外圈也作顺时针转动，进而带动单向棘轮离合器18的内圈作顺时针转动，驱动链轮盘20以及与之相连接的链轮，使电动自行车车轮转动，实现了由电机驱动电动自行车前进。此时，单向轴承19和中轴9不作转动。

人力驱动模式：

当驾驶者脚踏电动自行车踏脚骑行时，中轴9绕轴线作顺时针转动，从而带动与其紧配合的单向轴承19的内圈转动，此时，单向轴承19设计成内、外圈为锁紧状态，即单向轴承的内圈带动外圈同时旋转。由于单向轴承19的外圈是与单向棘轮离合器18的内圈紧密配合，进而带动单向棘轮离合器的内圈顺时针转动。此时，固定在单向棘轮离合器内圈上的链轮盘20顺时针转动，驱动电动自行车车轮转动，实现了由人力驱动电动自行车前进。

助力驱动模式：

此种模式为前述两种模式的叠加，即在电机通电的同时，驾驶者也用脚踏电动自行车骑行。人力通过自行车脚踏曲柄的踩踏，使中轴9发生扭曲形变并带动单向轴承19的内圈作顺时针转动，并通过单向轴承的外圈带动单向棘轮离合器18的内圈以及固定在该内圈上的链轮盘20作顺时针转动；同时力矩传感器21把中轴的扭曲形变转换为电压信号，再反馈给控制器23进行处理，控制器通过采集的电压幅值信号的大小来改变控制器脉冲宽度输出的大小，从而改变电机相线电流的大小，以达到控制电机输出扭矩的大小。此时，电机25通过减速机构24带动单向棘轮离合器18的外圈作顺时针转动，并带动其内圈作顺时针转动，进而驱动固定在单向棘轮离合器18的内圈的链轮盘20，通过链条同时驱动电动自行车后车轮转动。这样，使用力矩传感器组件通过传感器的作用能实现电机驱动与人力驱动同步的紧密配合，达到了助力驱动模式，即电机驱动与人力驱动的叠加效果；而且人力与机动力两种模式的驱动互不干扰，骑行者即使骑行时间久或在爬坡的时候也不会觉得很吃力，骑行效果比骑普通自行车省力、舒适得多。

Claims

1.一种电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，包括机壳（3），电机（25），减速机构（24），离合装置（22），前端盖（1），后端盖（8）以及链轮盘（20），电机由外转子组件（11）和定子组件（7）构成，其特征在于：还包括力矩传感器组件（21）和控制器（23），控制器分别与电源、力矩传感器组件以及电机电连接，力矩传感器组件安装在中轴（9）的外圆周表面上，所述力矩传感器组件、减速机构、离合装置、链轮盘在中轴的轴线方向并列布置。

2.根据权利要求1所述电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，其特征在于：所述力矩传感器组件（21）是由轴式力矩感应器和速度感应传感器组合而成。

3.根据权利要求1或2所述电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，其特征在于：所述的减速机构具有一级行星轮系和二级行星轮系，一级行星轮系包括有一级中心外齿轮（10）、一级行星轮（12）、一级内齿轮（4），所述一级中心外齿轮的一端固定在电机转子支架上（6）成为一体，一级中心外齿轮空套在中轴（9）上，一级行星轮（12）同时与一级中心外齿轮（10）以及设在机壳的一级内齿轮（4）啮合；二级行星轮系包括二级中心外齿轮（14）、二级行星齿轮（15）和二级内齿轮（2），一级行星轮（12）通过轴销（5）可转动地安装在一级行星架（14）上，一级行星架空套在中轴（9）上，一级行星架（14）的外圆周表面设有齿轮形成二级中心外齿轮，二级中心外齿轮与固定在机壳上可转动的二级行星轮（15）啮合，二级行星轮（15）同时又与固定在离合器（18）外圈的二级内齿轮（2）相啮合，二级行星轮（15）通过轴销（16）可转动地固定在机壳（3）上。

4.如权利要求1或2所述电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，其特征在于：所述离合装置（22）由单向离合器（18）和与单向离合器止动方向相反的单向轴承（19）组成，所述单向轴承的内圈固定在中轴（9）上，单向轴承的内圈可带动单向轴承的外圈单向转动，所述单向离合器的内圈与单向轴承的外圈固定为一体，单向离合器的外圈与二级内齿轮（2）固定连接，单向离合器的内圈与链轮盘（20）固定连接，链轮盘固定有电动自行车的前链轮。

5.如权利要求4所述电动自行车用的中轴力矩传感电机驱动***，其特征在于：所述单向离合器（18）采用单向棘轮离合器。