用于电动自行车的轮毂电机和包括所述轮毂电机的电动自行车制造技术

用于电动自行车的轮毂电机，包括：固定轴，其可以与电动自行车的车架相关联；毂壳，其可相对于固定轴转动且可以被结合在电动自行车的车轮结构中；电机，其被容纳在毂壳内，所述电机具有刚性地连接到固定轴的内定子和相对于其可转动运动的外转子；以及减速单元，其将外转子的转动运动学地连接到毂壳的转动，并且其包括两个减速级，这两个减速级沿轴向方向并排布置在毂壳内：第一减速级，其包括至少一个第一小齿轮，该第一小齿轮刚性地连接到外转子并与固定轴同轴且与刚性地连接到安装在中间构件上的偏心轴的至少一个第一大齿轮啮合；以及第二减速级，其包括刚性地连接到偏心轴且与刚性地连接到毂壳的第二大齿轮啮合的至少一个第二小齿轮。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于电动车辆，特别是用于踏板助力电动自行车的轮毂电机一一即内部包括电机和相关的减速装置的轮毂。本专利技术还涉及一种包括轮毂电机的电动自行车或踏板助力自行车。本专利技术可以在电迀移率的
中找到有用的应用。
技术介绍
众所周知，一些年以来，随着人们对环境问题越来越重视，所谓的“零排放车辆(ZEV) ”已变得更加普遍。实际上，这些车辆的特征在于:它们几乎释放零污染排放物到大气中。特别地，最常见的零排放车辆是电力推进运输装置或电动车辆。电动车辆的特有特征是它们具有用作能量源的电机，所述能量存储在一个或多个可充电电池中并由这些电池将其以电力的形式供应到电机。尽管这种类型的车辆的广泛使用目前受限于电池尺寸和自主性的已知问题，但是它们实现用户操作成本的显著降低以及受追捧的零污染排放物。考虑所有的电动电动车，受到与电池的使用相关的缺点影响最小并且由于它们在短距离上使用而因此它们的自主性是自行车的电动自行车，具有低重量且需要少量的电力。要强调的是，在电动自行车中，电机通常用作辅助工具而不用作蹬踏动作的替代物。这种自行车更准确地被称为“电动踏板助力自行车(EPAC) ”，或还被称为“脚踏电动自行车”，即人为推进作用与电机的推进作用相结合的自行车。术语“电动自行车”也是经常使用的，但是它在含义上更广泛，因为它还包括其中电机独立于蹬踏动作而运行的自行车。踏板助力自行车是非常安静的，因为它不具有任何污染排放物并借助于电机确保几十千米的自主性，并且在更复杂的模型的情况下甚至超过150km，尤其是带有锂电池的那些踏板助力自行车，其中电机和骑自行车的人之间的工作分配是可变的，并且通常可以由骑自行车的人进行选择。迄今，对于消费者，获取电动自行车的主要障碍是它的购买价格；因此，这是防止电动自行车的广泛分布并基本上限制了潜在用户的数量的主要因素。对于电动自行车的扩散同样是障碍的一个因素是它们特有的庞大和难以操纵，主要是由于电机和电池的定位以及一般来说它们的外观，这与传统的非电动自行车稍有不同。根据上述观察，因此，重要的是将电机单元和驱动系统的总体体积和机械复杂性的程度限制到最小可能。在这方面特别有效的技术解决方案是将电机单元结合在车辆的轮毂中的一个内，即设计一种避免使用带有相应的驱动链的外部电机的轮毂电机。清楚这种结构设计如何在电机单元方面产生主要的质量和尺寸限制:电机和任何减速单元实际上必须完全容纳在小尺寸的毂壳中。另一方面，生产成本的降低施加了不同种类的限制。实际上，如果永磁同步电机由于其高的转矩密度而无疑优选应用于本领域中，那么在近期，它们的使用已经由于稀土成本的显著增加而下降，在传统上所述稀土用于它们的生产。为了维持具有竞争力的价格，制造商已经因此不得不求助于不利于电机单元的紧凑性的可选的更重和更大体积的解决方案(例如异步电机或受激转子同步电机)。在轮毂电机要被安装在前轮上的情况下，上述限制更大；在这种情况下，实际上，过大的重量以不可接受的方式不利于车辆的机动性。另一方面，准确地说，将轮毂电机结合在前轮中是可取的，因为它允许通过使坐在鞍座上的骑自行车的人平衡的电机的重量更好的控制牵引和质量的最佳平衡。还要指出的是，结合到具有小尺寸和令人满意的传动比的减速单元的轮毂电机中被证明是困难的。特别地，迄今生产的轮毂电机最多具有一个传动比不能低于1:7的值的周转减速齿轮。针对用户的合成转矩数量级为20-25Ν.πι，而更高的转矩将允许更好的控制牵引。
技术实现思路
本专利技术的技术问题是设计一种用于电动自行车的轮毂电机，所述电动自行车具有例如克服迄今影响根据现有技术生产的轮毂电机的限制和缺点的结构和功能特征，特别是具有特别紧凑且令人满意的内部减速比的配置，而不会过多增加其生产成本。上述技术问题通过一种用于电动自行车的轮毂电机来解决，所述轮毂电机包括:固定轴，其可与电动自行车车架相关联；毂壳，其可相对于所述固定轴转动且可以被结合在所述电动自行车的车轮结构中；电机，其被容纳在所述毂壳内，所述电机具有刚性地连接到固定轴的内定子和相对于其可转动移动的外转子；以及减速单元，其将所述外转子的转动运动学地连接到所述毂壳的转动。减速单元包括两个减速级，这两个减速级沿轴向方向彼此并排布置在毂壳内:第一减速级，其包括至少一个第一小齿轮，该第一小齿轮刚性地连接到外转子并与固定轴同轴且与刚性地连接到安装在中间构件上的偏心轴的至少一个第一大齿轮啮合；以及第二减速级，其包括至少一个第二小齿轮，该第二小齿轮刚性地连接到所述偏心轴且与刚性地连接到所述毂壳的第大二齿轮啮合。本领域的技术人员将立即意识到包括彼此并排布置的两个减速级的上述减速单元如何能够实现显著小于在本领域中使用的行星减速齿轮的传动比的传动比，而同时维持总体结构，该结构紧凑并且与容纳在毂壳内兼容。特别地，由减速单元提供的传动比可以在1:14与1:20之间，例如1:17，而根据现有技术的轮毂电机的传动比最多等于1:7。显然，车轮和小齿轮的直径和齿数可以由本领域技术人员根据特定的减速要求进行选择。特别地，清楚的是，第一小齿轮如何优选地具有小于第一大齿轮的直径和齿数的直径和齿数，所述第一大齿轮具有大于第二小齿轮的直径和齿数的直径和齿数，它又具有小于第二大齿轮的直径和齿数的直径和齿数。第二大齿轮优选地是直接与毂壳的支撑表面相关联的内部带齿的齿轮。中间构件优选地为摇杆，其在其臂的第一个的端部处支撑偏心轴；在另一臂的相对端部处，它可以有利地具有配重。相反，中间构件可以具有可选的结构形式，例如它可以由带有承载相应多个第二大齿轮的多个臂的行星传动装置组成，所述行星传动装置的构造与太阳和行星齿轮系统的构造类似。中间构件优选地在至少一个方向上例如通过自由轮被可转动地限制到固定轴上。布置在中间的自由轮的上述布置允许电机在车轮的速度大于赋予到转子上的速度的情况下脱离。另一方面，这种结构形式，虽然从第一方面来说是有利的，但是具有防止再生的缺点，这在理论上是可能的，其中所使用的电机是同步电机。在设想再生的可能性的可选变型中，中间构件通过摩擦离合器被限制到固定轴上或者被刚性地限制在两个转动方向上。第一减速级的第一小齿轮和第一大齿轮中的至少一个至少在啮合表面的区域中可以有利地由塑料材料制成。由于由第一减速级传递的相对低的转矩不需要使用具有高机械强度的材料，这种措施限制生产成本，而不会对系统的机械强度产生负面影响。另一方面，第二级的第二小齿轮和第二大齿轮至少在它们的啮合表面的区域中优选地由金属材料(例如钢)制成。第一大齿轮可以特别地具有共模制到由金属材料制成的衬套的塑料材料制成的周边部分，以便在由塑料制成的传动部分与由金属制成的传动部分之间提供有效的接口。第一小齿轮和第一大齿轮可形成螺旋啮合，同时第二小齿轮和第二大齿轮优选地为直齿类型。因此，仅仅在减速齿轮的第一级中实现噪声的有效减少，其中，在运行的角速度相对较高。由于齿轮的分化，可以有利地仅在塑料齿轮上提供螺转动矩，避免大得多的金属机械加工的成本。电机优选地为同步电机，外转子包括使用塑磁性铁氧体模制的永磁体。由于针对定子的简单的模制和注射操作而以低成本制成，而从未发现在电迀移率的特定领域中的应用的这种电机与传统稀土电机相比具有明显的成本相关的优点。为了使电机的效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动自行车的轮毂电机(1)，包括：固定轴(2)，其能够与电动自行车的车架相关联；毂壳(3)，其能够相对于所述固定轴(3)转动，并能够结合在所述电动自行车的车轮结构(100)中；容纳在所述毂壳(3)内的电机(4)，所述电机(4)具有刚性地连接到所述固定轴(2)的内定子(40)和能够相对于所述内定子转动运动的外转子(41)；以及减速单元(5)，其将所述外转子(41)的转动与所述毂壳(3)的转动运动学地连接；其特征在于：所述减速单元(5)包括沿轴向方向并排布置在所述毂壳(3)内的两个减速级：第一减速级(50)，包括至少一个第一小齿轮(51)，所述第一小齿轮刚性地连接到所述外转子(41)并与所述固定轴(2)同轴且与刚性地连接到安装在中间构件上的偏心轴(53)的至少一个第一大齿轮(52)啮合；第二减速级(55)，包括刚性地连接到所述偏心轴(53)且与刚性地连接到所述毂壳(3)的第二大齿轮(57)啮合的至少一个第二小齿轮(56)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃利奥·马里奥尼，
申请(专利权)人：阿思科尔伊娃责任有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT