一種用于電動助力自行車的電機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于電動助力自行車的電機，包括電機驅(qū)動部分和踩踏驅(qū)動部分，所述踩踏驅(qū)動部分的卡基座（1）通過棘輪棘爪機構(gòu)（2）單向驅(qū)動端蓋（3）轉(zhuǎn)動，端蓋（3）固定在電機輪轂（4）上聯(lián)動；在卡基座（1）的內(nèi)壁上嵌置有固定環(huán)（5），且固定環(huán)（5）內(nèi)嵌置有若干個沿電機軸（7）的周向呈環(huán)狀排列的磁鋼（6），在電機軸（7）上設(shè)置有正對磁鋼（6）設(shè)置的踩踏傳感器（8），踩踏傳感器（8）通過磁鋼（5）的磁場變化能夠?qū)崟r感應(yīng)到磁鋼（6）的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度。本發(fā)明的電機提供的助力傳感信號密集、靈敏度高，用戶踩踏5°角即可啟動助力且檢測用戶停止踩踏并停止助力輸出的時間短至20毫秒，故適宜推廣使用。
【專利說明】
一種用于電動助力自行車的電機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動助力自行車技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種信號密集、靈敏度高、起步時助力啟動角度小且檢測用戶停止踩踏的時間短的用于電動助力自行車的電機?！颈尘凹夹g(shù)】[〇〇〇2]電動助力自行車兼具自行車運動休閑以及電動車輕松省力的特點，近年來越來越受市場歡迎。目前，市場上大部分助力控制方案，采用的助力傳感器和電動自行車的輪轂電機分別為獨立的兩個部件。助力傳感器一般安裝于自行車架中軸處，通過助力傳感器測量用戶騎行時的踩踏頻率，并將該信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳遞給控制器，由控制器調(diào)節(jié)PffM占空比，最終實現(xiàn)助力。但是該方案缺點較多:⑴、中軸的助力傳感器，受限于用戶的踩踏頻率 (一般最大為120轉(zhuǎn)每分鐘，一般在50-90轉(zhuǎn)每分鐘之間)，信號少，靈敏度有限；⑵、起步時要踩踏一定角度(最小24°)才可啟動助力；⑶、停止踩踏檢測時間長(100毫秒以上)；⑷、助力傳感器采集到的踩踏頻率信息單一且控制器的控制方式受限；(5)當前主要有兩種控制方式，一種控制方式是以踩踏信號作為助力開關(guān)，檢測到踩踏信號后調(diào)節(jié)電機達到額定檔位速度，另一種控制方式是將踩踏頻率換算成一定的PWM占空比值，高踏頻輸出高電機轉(zhuǎn)速， 但其所輸出的電機轉(zhuǎn)速并不能很好適配用戶踩踏節(jié)奏，導致電機轉(zhuǎn)速超前(出現(xiàn)踏空，空踩)或落后于用戶的踩踏頻率(助力太弱)，以上兩種的體驗并不好;(6)、助力傳感器所需配件較多，安裝精度高，固定方式復(fù)雜，且裸露在外部環(huán)境中，可靠性及穩(wěn)定性差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種信號密集、靈敏度高、起步時助力啟動角度小且檢測用戶停止踩踏的時間短的用于電動助力自行車的電機。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的:一種用于電動助力自行車的電機，包括電機驅(qū)動部分和踩踏驅(qū)動部分，其特征在于:所述踩踏驅(qū)動部分的卡基座通過棘輪棘爪機構(gòu)單向驅(qū)動端蓋轉(zhuǎn)動，端蓋固定在電機輪轂上且兩者聯(lián)動;所述卡基座的內(nèi)腔中嵌置有固定環(huán)，且固定環(huán)內(nèi)嵌置有若干個沿電機軸的周向呈環(huán)狀排列的磁鋼，在電機軸上設(shè)置有正對磁鋼設(shè)置的踩踏傳感器，踩踏傳感器通過磁鋼的磁場變化能夠?qū)崟r感應(yīng)到磁鋼的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度。[0005 ]所述磁鋼的N極統(tǒng)一朝向電機軸或者磁鋼的S極統(tǒng)一朝向電機軸設(shè)置。
[0006]所述固定環(huán)中的磁鋼的個數(shù)N<Jir/W，其中r為磁鋼構(gòu)成的環(huán)狀體的內(nèi)徑，W為單個磁鋼的寬度。
[0007]所述固定環(huán)上的磁鋼內(nèi)壁和電機軸的外壁之間留有2mm?5mm的間隙，且固定環(huán)與棘輪棘爪機構(gòu)的被驅(qū)動部件之間亦設(shè)有間隙。
[0008]所述的端蓋上設(shè)有能夠?qū)崟r采集車輪轉(zhuǎn)動速度的車輪轉(zhuǎn)動傳感器。
[0009]所述的棘輪棘爪機構(gòu)包括卡基座的內(nèi)壁上設(shè)置的逆棘器以及塔基軸心件上設(shè)置的棘爪、或者包括卡基座的內(nèi)壁上設(shè)置的棘爪、以及塔基軸心件上設(shè)置的逆棘器。
[0010]所述的塔基軸心件和卡基座構(gòu)成該電機的塔基且塔基軸心件和端蓋固定相連，卡基座在飛輪的帶動下轉(zhuǎn)動并通過棘輪棘爪機構(gòu)將運動傳遞至塔基軸心件、端蓋和電機輪轂。
[0011]所述的棘輪棘爪機構(gòu)包括卡基座的延伸部件上設(shè)置的逆棘器以及端蓋上對應(yīng)該逆棘器的連接部位處設(shè)置的棘爪、或者包括卡基座的延伸部件上設(shè)置的棘爪以及端蓋上對應(yīng)該棘爪的連接部位處設(shè)置的逆棘器。
[0012]所述卡基座的延伸部件和端蓋上對應(yīng)該卡基座的延伸部件的連接部位構(gòu)成該電機的塔基，卡基座在飛輪的帶動下轉(zhuǎn)動并通過棘輪棘爪機構(gòu)將運動直接傳遞至端蓋和電機輪轂。
[0013]所述的電機驅(qū)動部分包括固定在電機軸上的電機定子、電機轉(zhuǎn)子和行星齒輪減速離合器機構(gòu)，電機定子通電后會使得電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，電機轉(zhuǎn)子驅(qū)動行星齒輪減速離合器機構(gòu)帶動與行星齒輪減速離合器機構(gòu)嚙合的電機輪轂轉(zhuǎn)動。
[0014]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點:本發(fā)明通過在卡基座的內(nèi)腔中嵌置有固定環(huán)，且固定環(huán)內(nèi)嵌置有若干個沿電機軸的周向呈環(huán)狀排列的磁鋼，在電機軸上設(shè)置有正對磁鋼設(shè)置的踩踏傳感器，踩踏傳感器通過磁鋼的磁場變化能夠?qū)崟r感應(yīng)到磁鋼的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度;在電機內(nèi)部設(shè)置的踩踏傳感器和磁鋼相配合使智能控制系統(tǒng)采集的助力傳感信號密集、靈敏度高，用戶踩踏最小角度5° 即可啟動助力，檢測用戶停止踩踏并停止助力輸出的時間短至20毫秒，且通過車輪轉(zhuǎn)動傳感器的設(shè)置使得助力傳感信息更豐富;該電機結(jié)構(gòu)簡單且穩(wěn)定高效，故適宜推廣使用?！靖綀D說明】
[0015]附圖1為本發(fā)明的用于電動助力自行車的電機結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明的用于電動助力自行車的電機結(jié)構(gòu)剖視圖；附圖3為本發(fā)明的帶有磁鋼的固定環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:1 一卡基座;2—棘輪棘爪機構(gòu);3—端蓋;4一電機輪穀;5—固定環(huán);6—磁鋼； 7 一電機軸;8—踩踏傳感器;9 一塔基軸心件；10—塔基；11 一電機定子;12—電機轉(zhuǎn)子;13— 行星齒輪減速離合器機構(gòu)?！揪唧w實施方式】[〇〇17]下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018] 如圖1-3所示:一種用于電動助力自行車的電機，包括電機驅(qū)動部分和踩踏驅(qū)動部分，電機驅(qū)動部分包括固定在電機軸7上的電機定子11、電機轉(zhuǎn)子12和行星齒輪減速離合器機構(gòu)13,電機定子11通電后會使得電機轉(zhuǎn)子12轉(zhuǎn)動，電機轉(zhuǎn)子12驅(qū)動行星齒輪減速離合器機構(gòu)13帶動與行星齒輪減速離合器機構(gòu)13嚙合的電機輪轂4轉(zhuǎn)動;踩踏驅(qū)動部分的卡基座1 用于安裝卡式飛輪并在卡式飛輪的帶動下通過棘輪棘爪機構(gòu)2單向驅(qū)動端蓋3轉(zhuǎn)動，端蓋3 固定在電機輪轂4上且兩者聯(lián)動;卡基座1的內(nèi)腔中嵌置有固定環(huán)5,由非磁性屏蔽材料組成的固定環(huán)5的外壁通過螺紋旋進、粘結(jié)或其它方式固定在卡基座1的內(nèi)壁上，在固定環(huán)5內(nèi)嵌置有若干個沿電機軸7的周向呈環(huán)狀排列的磁鋼6，固定環(huán)5上的磁鋼6內(nèi)壁和電機軸7的外壁之間留有2mm?5mm的間隙，且固定環(huán)5與棘輪棘爪機構(gòu)2的被驅(qū)動部件之間亦設(shè)有間隙；另外固定環(huán)5中的磁鋼6的個數(shù)N<Jir/W，其中r為磁鋼6構(gòu)成的環(huán)狀體的內(nèi)徑，W為單個磁鋼的寬度;且磁鋼6的N極統(tǒng)一朝向電機軸7或者磁鋼6的S極統(tǒng)一朝向電機軸7設(shè)置，在電機軸7 上設(shè)置有正對磁鋼6設(shè)置的踩踏傳感器8,踩踏傳感器8通過磁鋼5的磁場變化能夠?qū)崟r感應(yīng)到磁鋼6的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度。同時在端蓋3上設(shè)有能夠?qū)崟r采集車輪轉(zhuǎn)動速度的車輪轉(zhuǎn)動傳感器。具體到棘輪棘爪機構(gòu)2和該電機的塔基10的結(jié)構(gòu)，一種方案是:棘輪棘爪機構(gòu)2包括卡基座1的內(nèi)壁上設(shè)置的逆棘器以及塔基軸心件9上設(shè)置的棘爪、或者包括卡基座1的內(nèi)壁上設(shè)置的棘爪、以及塔基軸心件9上設(shè)置的逆棘器；由棘爪結(jié)構(gòu)、端蓋連接結(jié)構(gòu)和軸承組件等組成的塔基軸心件9和卡基座1構(gòu)成該電機的塔基10且塔基軸心件9和端蓋3固定相連， 卡基座1在飛輪的帶動下轉(zhuǎn)動并通過棘輪棘爪機構(gòu)2將運動傳遞至同步轉(zhuǎn)動的塔基軸心件 9、端蓋3和電機輪轂4。另一種方案是:棘輪棘爪機構(gòu)2包括卡基座1的延伸部件上設(shè)置的逆棘器以及端蓋3上對應(yīng)該逆棘器的連接部位處設(shè)置的棘爪、或者包括卡基座1的延伸部件上設(shè)置的棘爪以及端蓋3上對應(yīng)該棘爪的連接部位處設(shè)置的逆棘器;卡基座1的延伸部件和端蓋3上對應(yīng)該卡基座1的延伸部件的連接部位構(gòu)成該電機的塔基10,卡基座1在飛輪的帶動下轉(zhuǎn)動并通過棘輪棘爪機構(gòu)2將運動直接傳遞至同步轉(zhuǎn)動的端蓋3和電機輪轂4。綜上所述， 即所謂塔基10的結(jié)構(gòu):為帶有棘輪棘爪的單向超越離合結(jié)構(gòu)并用于連接自行車變速飛輪的部件。
[0019]本發(fā)明的用于電動助力自行車的電機使用時，當用戶正向踩踏時，腳踏板依次帶動牙盤、卡式飛輪、卡基座1、固定環(huán)5正向轉(zhuǎn)動，此時電機軸7上的踩踏傳感器8感應(yīng)到磁鋼6 的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度并將感應(yīng)到的狀況通過數(shù)字信號輸出給控制器，控制器識別數(shù)字信號并得到磁鋼6信號的脈沖頻率或脈沖數(shù)且根據(jù)磁鋼6信號脈沖之間的時間狀態(tài)得出當前的加速度，控制器根據(jù)用戶踩踏的加速度來通過電機驅(qū)動電路來控制PWM占空比輸出，從而控制電機的電機驅(qū)動部分驅(qū)動電機輪轂4的轉(zhuǎn)速;另外由于卡基座1通過棘輪棘爪機構(gòu)2單向驅(qū)動端蓋3使得電機輪轂4同步轉(zhuǎn)動，設(shè)置在端蓋3上的車輪轉(zhuǎn)動傳感器將車輪的實時轉(zhuǎn)動速度傳遞給控制器，控制器能夠根據(jù)車輪的實時轉(zhuǎn)動速度來對電機驅(qū)動部分驅(qū)動電機輪轂4的轉(zhuǎn)速進行微調(diào)。在上述過程中，控制器驅(qū)動電機的電機驅(qū)動部分的轉(zhuǎn)速跟隨用戶踩踏的速度，不會出現(xiàn)電機的電機驅(qū)動部分的轉(zhuǎn)速超前或落后于用戶踩踏速度的情況。當用戶在靜止起步時，控制器能夠智能識別用戶加速意圖，并控制電機的電機驅(qū)動部分提高扭力， 配合用戶舒適完成起步加速和爬坡；當用戶在爬坡時，控制器根據(jù)用戶踩踏速度的線性下降幅度和加速度的波動區(qū)間，判別用戶處于爬坡狀態(tài)，并控制電機的電機驅(qū)動部分提高扭力，幫助用戶輕松爬坡;當用戶停止踩踏或者反向踩踏時，控制器可識別用戶的動作并中止電機的電機驅(qū)動部分的助力輸出，其最快反應(yīng)時間為20毫秒。
[0020]本發(fā)明通過在卡基座1的內(nèi)腔中嵌置有固定環(huán)5,且固定環(huán)5內(nèi)嵌置有若干個沿電機軸7的周向呈環(huán)狀排列的磁鋼6，在電機軸7上設(shè)置有正對磁鋼6設(shè)置的踩踏傳感器8，踩踏傳感器8通過磁鋼6的磁場變化能夠?qū)崟r感應(yīng)到磁鋼6的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度;在電機21內(nèi)部設(shè)置的踩踏傳感器8和磁鋼6相配合使智能控制系統(tǒng)采集的助力傳感信號密集、靈敏度高，用戶踩踏最小角度5°即可啟動助力，檢測用戶停止踩踏并停止助力輸出的時間短至20 毫秒，且通過車輪轉(zhuǎn)動傳感器的設(shè)置使得助力傳感信息更豐富；該電機結(jié)構(gòu)簡單且穩(wěn)定高效，故適宜推廣使用。
[0021]以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
【主權(quán)項】
1.一種用于電動助力自行車的電機，包括電機驅(qū)動部分和踩踏驅(qū)動部分，其特征在于: 所述踩踏驅(qū)動部分的卡基座(1)通過棘輪棘爪機構(gòu)(2)單向驅(qū)動端蓋(3)轉(zhuǎn)動，端蓋(3)固定 在電機輪轂(4)上且兩者聯(lián)動;所述卡基座(1)的內(nèi)壁上嵌置有固定環(huán)(5)，且固定環(huán)(5)內(nèi) 嵌置有若干個沿電機軸(7)的周向呈環(huán)狀排列的磁鋼(6)，在電機軸(7)上設(shè)置有正對磁鋼 (6)設(shè)置的踩踏傳感器(8)，踩踏傳感器(8)通過磁鋼(5)的磁場變化能夠?qū)崟r感應(yīng)到磁鋼 (6 )的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動速度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述磁鋼(6)的N極 統(tǒng)一朝向電機軸(7 )或者磁鋼(6 )的S極統(tǒng)一朝向電機軸(7)設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述固定環(huán)(5)中 的磁鋼(6)的個數(shù)N<Jir/W，其中r為磁鋼(6)構(gòu)成的環(huán)狀體的內(nèi)徑，W為單個磁鋼的寬度。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述固定環(huán)(5) 上的磁鋼(6)內(nèi)壁和電機軸(7)的外壁之間留有2mm?5mm的間隙，且固定環(huán)(5)與棘輪棘爪 機構(gòu)(2)的被驅(qū)動部件之間亦設(shè)有間隙。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述的端蓋(3)上 設(shè)有能夠?qū)崟r采集車輪轉(zhuǎn)動速度的車輪轉(zhuǎn)動傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述的棘輪棘爪機 構(gòu)(2)包括卡基座(1)的內(nèi)壁上設(shè)置的逆棘器以及塔基軸心件(9)上設(shè)置的棘爪、或者包括 卡基座(1)的內(nèi)壁上設(shè)置的棘爪、以及塔基軸心件(9)上設(shè)置的逆棘器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述的塔基軸心件 (9)和卡基座(1)構(gòu)成該電機的塔基(10)且塔基軸心件(9)和端蓋(3)固定相連，卡基座(1) 在飛輪的帶動下轉(zhuǎn)動并通過棘輪棘爪機構(gòu)(2)將運動傳遞至塔基軸心件(9)、端蓋(3)和電 機輪轂(4)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述的棘輪棘爪機 構(gòu)(2)包括卡基座(1)的延伸部件上設(shè)置的逆棘器以及端蓋(3)上對應(yīng)該逆棘器的連接部位 處設(shè)置的棘爪、或者包括卡基座(1)的延伸部件上設(shè)置的棘爪以及端蓋(3)上對應(yīng)該棘爪的 連接部位處設(shè)置的逆棘器。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述卡基座(1)的 延伸部件和端蓋(3)上對應(yīng)該卡基座(1)的延伸部件的連接部位構(gòu)成該電機的塔基(10)，卡 基座(1)在飛輪的帶動下轉(zhuǎn)動并通過棘輪棘爪機構(gòu)(2)將運動直接傳遞至端蓋(3)和電機輪轂⑷。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電動助力自行車的電機，其特征在于:所述的電機驅(qū)動 部分包括固定在電機軸(7)上的電機定子(11)、電機轉(zhuǎn)子(12)和行星齒輪減速離合器機構(gòu) (13)，電機定子(11)通電后會使得電機轉(zhuǎn)子(12)轉(zhuǎn)動，電機轉(zhuǎn)子(12)驅(qū)動行星齒輪減速離 合器機構(gòu)(13)帶動與行星齒輪減速離合器機構(gòu)(13 )嗤合的電機輪轂(4 )轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】H02K11/21GK105966540SQ201610406437
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】吳森泉
【申請人】南京壹佰克智能科技有限公司