电机、电机系统及充电和刹车方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于车辆的电机、包含该电机的电机系统及利用该电机系统充电和刹车的方法。所述电机包括：离合器单元、行星齿轮系、转子、磁钢以及与该磁钢固定连接的定子；所述离合器单元用于在所述车轮轴和所述行星齿轮系之间传递旋转力矩；所述行星齿轮系套设在所述车轮轴上，能够利用从所述离合器单元传输来的力带动所述转子转动，或将转子的转动传输到所述离合器单元；其中，在所述车辆正常行驶时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生的感应电流为车辆的电池充电；在所述车辆收到刹车信号时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生的感应逆电势使得所述车辆刹车。所述电机具有结构紧凑、维护简单的特点。

Motor, motor system and charging and braking method

The invention relates to a motor for a vehicle, a motor system including the same, and a method of charging and braking using the same. The motor includes a clutch unit, a planetary gear train, rotor, magnet and the magnet is fixedly connected with the stator; the clutch unit is used to transmit torque between the wheel shaft and the planetary gear; the planetary gear set is arranged on the wheel shaft, can be used to drive the rotor the rotation from the clutch unit to transmit power, or rotation of the rotor to the clutch transmission unit; wherein the normal running of the vehicle, the induced current of the motor by the relative motion of the stator and rotor and the coil in the vehicle battery charging in the vehicle received; when the braking signal of the motor, the relative motion of the stator and the rotor generated in the coil induction in inverse of the vehicle brake. The utility model has the advantages of compact structure and simple maintenance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于车辆的多功能电机系统，尤其涉及包含被安装于车辆的车轮轴上的电机、包含该电机的电机系统以及利用该电机系统充电和刹车的方法。
技术介绍
自行车作为一种日常交通工具，以其节能环保、运动健身等优势正成为人们节能环保低碳出行的首选。相应地，自行车用导航仪、行程记录仪、运动监测设备、音响、装饰灯等各种需要以电为驱动源的自行车周边设备也越来越受到用户的关注和喜爱。然而，由于自行车本身并不具有发动机或发电机等动力装置，这些自行车周边设备只能以自带的电池进行供电，过多的电池使用不仅会给用户带来不便，还可能造成能源的浪费以及环境的污染等，这与低碳环保出行的初衷相悖。目前已有在车轮的花鼓上安装电机，利用车轮的转动进行发电的花鼓电机等，例如参照专利号为201420198304.9的技术专利。但目前的花鼓电机结构复杂，导致电机结构不够紧凑，会受到安装空间的制约。此外，刹车是自行车等车辆必不可少的安全装置，刹车的性能在很大程度上决定着用户出行的安全系数。作为自行车用刹车方式，目前常见的有V刹、碟刹、罗拉刹等。但现有的这些刹车方式都是采用摩擦或齿牙卡定等机械接触制动方式的，长期使用或维护不当容易出现因器件磨损等导致的刹车不灵等问题。以上问题不仅在自行车上存在，在摩托车、电动车、汽车等任何具有车轮的车辆上都可能存在。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述技术问题而研发的，即提供一种用于车辆的电机、包含该电机的电机系统以及利用该电机系统实现车辆刹车和充电的方法。所述电机具有结构紧凑、能实现可靠刹车的特点。根据本专利技术的第一方面，提供一种用于车辆的电机，包括：离合器单元、行星齿轮系、转子、磁钢以及与该磁钢固定连接的定子；所述离合器单元固定在所述车辆的车轮轴上，用于在所述车轮轴和所述行星齿轮系之间传递旋转力矩；所述行星齿轮系套设在所述车轮轴上，能够利用从所述离合器单元传输来的力带动所述转子转动，或将转子的转动传输到所述离合器单元；所述磁钢固定在所述转子上，与所述行星齿轮系中的太阳齿轮共同旋转或停止旋转；所述定子上缠绕多个线圈，在所述定子相对所述转子旋转时所述线圈中产生感应电流；其中，在所述车辆行驶时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生的第一感应电流为所述车辆的电池充电；在所述车辆受到刹车操作时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生的第二感应电流及该第二感应电流进一步产生的感应磁场使得所述车辆刹车。进一步地，所述的电机还包括：外壳，用于容纳并封闭所述离合器单元、所述行星齿轮系、所述转子、所述磁钢以及所述定子。进一步地，所述离合器单元包括离合器以及离合器支架。进一步地，所述离合器与所述离合器支架固定连接或一体形成。进一步地，所述行星齿轮系包括：太阳齿轮、行星齿轮、行星齿轮架以及内齿圈；所述行星齿轮通过设置在行星齿轮架上的行星轴支承，绕太阳齿轮做行星转动；所述行星齿轮架与所述离合器单元固定，从而在行星齿轮与离合器单元之间传输旋转力矩。进一步地，所述行星齿轮系包括：太阳齿轮、行星齿轮、行星齿轮架以及内齿圈；所述行星齿轮通过设置在行星齿轮架上的行星轴支承，绕太阳齿轮做行星转动；所述行星齿轮架与所述离合器支架固定，从而在行星齿轮与离合器单元之间传输旋转力矩。进一步地，所述太阳齿轮与所述转子固定或一体形成。进一步地，所述磁钢设置为圆环状，并套设在所述定子的外周，从而使得所述定子和所述转子相对运动时，在所述线圈中产生感应电流。进一步地，所述定子沿其轴向设置多个绕线柱，该绕线柱上缠绕所述线圈。根据本专利技术第二方面，提供一种电机系统，包括：上述任一项所述的电机；以及控制单元，用于控制所述电机为所述电池充电或使得所述车辆刹车。根据本专利技术的第三方面，提供一种利用所述电机系统刹车及充电的方法，包括：当所述车辆行驶时，所述车轮轴旋转，通过所述离合器单元将所述车轮轴的旋转传递到所述行星齿轮系，并进一步带动所述转子转动；所述定子上的线圈感应到磁场的变化，在线圈中产生所述第一感应电流，利用该第一感应电流为所述电池充电；当执行刹车操作时，所述控制单元控制所述电机，使得当所述转子和所述定子相对运动时，在线圈内产生的第二感应电流产生另一感应磁场，该感应磁场与已有磁场之间产生阻止所述转子和定子之间的相对运动的作用力，即制动力；该制动力使所述转子做减速运动，利用所述行星齿轮系将该减速运动传递到所述离合器单元，该离合器单元将减速运动传递到所述车辆的车轮轴，以实现刹车操作。〔专利技术效果〕通过在所述电机中设置所述行星齿轮系作为传动结构，将所述车轮轴的转动通过离合器单元传递到所述行星齿轮系，从而使得转子和定子相对运动，为电池充电；同时，在接收到用户刹车操作时，控制所述电机，使得所述转子和定子相对运动，在其中产生感应电流，并进一步产生阻碍所述车轮旋转的作用力，从而刹车。通过上述结构形成的所述电机，具有结构紧凑、轴向上的尺寸小的有益效果，并且刹车效果可靠、系统维护简单，在实现刹车的同时，还能为电池充电，达到节约能源的目的。以下结合附图对本专利技术的实施方式进行具体描述，本专利技术的有益效果将进一步明确。附图说明图1示出了用于自行车的兼具发电和刹车功能的电机系统的结构框图；图2示出了根据本专利技术所述控制电路的一优选实施例的结构框图；图3为根据本专利技术一优选实施例的所述永磁无刷直流电机的分解结构示意图；图4为根据本专利技术一优选实施例的所述永磁无刷直流电机的轴向剖视图；图5为根据本专利技术一优选实施例的所述定子及其上所绕制线圈的分布方式的示意图；图6为根据本专利技术一优选实施例的逆变电路的结构示意图。具体实施方式下面参考附图，基于具体实施方式来详细描述本专利技术。为了清楚起见，本文没有具体描述本领域技术人员公知的部件或结构。另外，尽管结合特定实施方式对本专利技术进行描述，但应理解，该描述并不旨在将本专利技术限制于所描述的实施方式。相反，该描述旨在覆盖可包括在由所附权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内的替换、改进和等同方案。以下以被安装于自行车的车轮轴上的电机系统为例进行说明，但本系统当然也能适用于电动自行车、摩托车、汽车等任意的车辆。首先参照图1说明本专利技术的电机系统100。图1示出了用于自行车的兼具发电和刹车功能的电机系统的结构框图。如图1所示，电机系统包括电池101、控制单元102、以及电机103。电池101为可充电电池，例如可以是锂离子电池或铅酸蓄电池等，所储存的电能能够为电机103、控制单元102、以及自行车上的其他用电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的电机，其特征在于，包括：离合器单元、行星齿轮系、转子、磁钢以及与该磁钢固定连接的定子；所述离合器单元固定在所述车辆的车轮轴上，用于在所述车轮轴和所述行星齿轮系之间传递旋转力矩；所述行星齿轮系套设在所述车轮轴上，能够利用从所述离合器单元传输来的力带动所述转子转动，或将转子的转动传输到所述离合器单元；所述磁钢固定在所述转子上，与所述行星齿轮系中的太阳齿轮共同旋转或停止旋转；所述定子上缠绕多个线圈，在所述定子相对所述转子旋转时所述线圈中产生感应电流；其中，在所述车辆行驶时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生的第一感应电流为所述车辆的电池充电；在所述车辆受到刹车操作时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生的第二感应电流及该第二感应电流进一步产生的感应磁场使得所述车辆刹车。

【技术特征摘要】
1.一种用于车辆的电机，其特征在于，包括：
离合器单元、行星齿轮系、转子、磁钢以及与该磁钢固定连接的定子；
所述离合器单元固定在所述车辆的车轮轴上，用于在所述车轮轴和所述行星齿轮系之
间传递旋转力矩；
所述行星齿轮系套设在所述车轮轴上，能够利用从所述离合器单元传输来的力带动所
述转子转动，或将转子的转动传输到所述离合器单元；
所述磁钢固定在所述转子上，与所述行星齿轮系中的太阳齿轮共同旋转或停止旋转；
所述定子上缠绕多个线圈，在所述定子相对所述转子旋转时所述线圈中产生感应电
流；
其中，在所述车辆行驶时，所述电机利用定子和转子的相对运动而在所述线圈中产生
的第一感应电流为所述车辆的电池充电；在所述车辆受到刹车操作时，所述电机利用定子
和转子的相对运动而在所述线圈中产生的第二感应电流及该第二感应电流进一步产生的
感应磁场使得所述车辆刹车。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，其中，
所述转子的底部朝远离所述太阳齿轮的方向侧凹陷，以容纳所述太阳齿轮的一部分。
3.如权利要求1或2所述的电机，其特征在于，其中，
所述离合器单元包括离合器以及离合器支架，所述离合器的外圈与所述离合器支架固
定连接或一体形成。
4.如权利要求1-3任一项所述的电机，其特征在于，其中，
所述行星齿轮系包括：所述太阳齿轮、行星齿轮、行星齿轮架以及内齿圈；
所述行星齿轮通过设置在行星齿轮架上的行星轴支承，绕太阳齿轮做行星转动；所述
行星齿轮架与所述离合器单元固定，从而在行星齿轮与离合器单元之间传输旋转力矩。
5.如权利要求3所述的电机，其特征在于，其中，
所述行星齿轮系包括：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐洪军，吴俊，
申请(专利权)人：北京摩拜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11