带力矩传感功能的轮毂电机和采用该电机的电动自行车制造技术

本发明专利技术公开了一种带力矩传感功能的轮毂电机，其包括：轮毂，收容于该轮毂内的电机机芯，以及与所述轮毂同轴固定、以用于安装飞轮的驱动轴套；所述驱动轴套包括：同轴布置的外套和内套，以及连接在所述外套和内套之间、且沿圆周方向间隔分布的若干条连接筋；所述外套与所述轮毂紧固，所述内套上设置有用于紧固连接飞轮的飞轮连接结构，所述内套上固定设置力矩感应磁钢，所述外套上固定设置信号输出板，该信号输出板上设置有与所述力矩感应磁钢相对应的霍尔元件。

Wheel hub motor with torque sensing function and electric bicycle using the same

The invention discloses a wheel hub motor with torque sensing function comprises wheels, motor core is contained in the hub, and the hub, the driving shaft sleeve for coaxial fixed installation of the flywheel; the drive shaft includes a coaxial outer sleeve and an inner sleeve, and the connection between, the outer and inner sleeve and a plurality of circumferentially spaced connecting ribs distributed; the outer sleeve and the hub fastening, the inner sleeve is provided with a flywheel for fastening the flywheel connecting structure, the inner sleeve is fixedly arranged on the fixed magnet torque sensor, signal output board of the coat, the the signal output board is provided with a Holzer element that corresponds to the torque of the magnetic induction.

【技术实现步骤摘要】
带力矩传感功能的轮毂电机和采用该电机的电动自行车
本专利技术涉及电动自行车领域，具体涉及一种电动自行车及其轮毂电机。
技术介绍
电动自行车由于其轻快省力及无污染等特点，正日益在世界各国推广运用。传统的电动自行车都用转把来调速，也有用速度传感装置来控制电机的输出功率的所谓智能型电动自行车，这类智能型电动自行车的特点是平地骑行很轻松，但上坡却十分费力。采用力矩传感装置的电动自行车则正好与之相反，平地骑行时电机的输出功率很小，既能让人感觉到骑行轻松又很省电，而上坡时却可输出较大的电流使爬坡变得很省力，是一种真正能让人体验到人与机的自然融合的电动自行车。现有电动自行车的力矩传感装置多用在自行车中轴部位，或者是牙盘上，或者是用在中置电机上，在国内早期也有把力矩传感用在轮毂电机上的先例，但因设计不合理，性能不稳定，使用效果差强人意而没有普及。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对上述问题，提供一种带力矩传感功能的轮毂电机，同时提供一种采用这种轮毂电机的电动自行车。本专利技术的技术方案是：一种带力矩传感功能的轮毂电机，包括：轮毂，收容于该轮毂内的电机机芯，以及与所述轮毂同轴固定、以用于安装飞轮的驱动轴套；所述驱动轴套包括：同轴布置的外套和内套，以及连接在所述外套和内套之间、且沿圆周方向间隔分布的若干条连接筋；所述外套与所述轮毂紧固，所述内套上设置有用于紧固连接飞轮的飞轮连接结构，所述内套上固定设置力矩感应磁钢，所述外套上固定设置信号输出板，该信号输出板上设置有与所述力矩感应磁钢相对应的霍尔元件。所述内套上一共设置有两个所述力矩感应磁钢，且这个两个力矩感应磁钢并列紧挨布置，同时这个两个力矩感应磁钢径向外表面的极性相反。所述力矩感应磁钢和所述信号输出板均布置在相邻两条连接筋之间。还包括与所述驱动轴套同轴布置的动座和静座，其中动座固定在驱动轴套上，动座上固定有副边绕组；静座活动连接在动座上而能够围绕动座的中轴线转动，静座上固定有原边绕组和信号接收板，所述原、副边绕组共同组成一隔离变压器，其中原边绕组与信号接收板上设有的交流电发生器电连接，且信号接收板上设有引出线，而副边绕组则与信号输出板电连接。所述副边绕组由设置在所述动座上的圆环形的动磁芯以及固定在该动磁芯中的动线圈构成，所述原边绕组由设置在所述静座上的圆环形的静磁芯以及固定在该静磁芯中的静线圈构成；所述动磁芯和静磁芯贴合接触且能够相对转动，并与所述动线圈和静线圈一同构成隔离变压器；所述静线圈相当于隔离变压器的原边线圈，其与所述信号接收板上设置的交流电发生器电连接；而动线圈相当于隔离变压器的副边线圈，其与所述信号输出板电连接。所述动磁芯和静磁芯的轴向截面均呈C字型，二者相互贴合而构成一个具有口字型轴向截面的环形结构，所述动线圈和静线圈被收容在由所述动磁芯和静磁芯构成的具有口字型轴向截面的环形结构内。在所述动磁芯和静磁芯的贴合接触面上粘贴有滑动膜。所述动磁芯和所述静磁芯均为铁氧体磁芯。所述静座上设置有用于相对固定在电机定子上，以阻止该静座作周向转动的3个卡扣。一种电动自行车，包括结构的电动自行车轮毂电机。本专利技术的优点是：1、本专利技术提供的这种电动自行车轮毂电机，其借助专门设计的驱动轴套及设于其上的磁钢和霍尔元件来测量人脚蹬力施加于曲柄上的力矩，测量敏感度高；同时本专利技术又专门设计了一种原、副绕组分设于静座、动座上的隔离变压器来输出测得的力矩信号，利用该变压器原理，巧妙地解决了将旋转信号转换为静止信号的难题，且信号传输稳定性好，大大提高了本专利技术整体的工作性能和测量精度。2、本专利技术提供的这种电动自行车轮毂电机，具体工作时，动座随着牙盘和驱动轴套的转动而转动，而静座则由于3个卡扣的作用不会跟转，因此使得同静座相固定的信号接收板上的引出线能够保持不动，解决了由转动的电信号转换为静止的电信号的难题。3、本专利技术提供的这种电动自行车轮毂电机，其电机控制器能够根据脚踩踏板并通过曲柄、链轮、链条、飞轮传递到轮毂的力矩大小来控制电机的运行参数，从而完美的实现了人机协调的过程附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1是本专利技术实施例中轮毂电机的爆炸图；图2是本专利技术实施例这种轮毂电机中力矩传感部分的立体图；图3是本专利技术实施例这种轮毂电机中力矩传感部分的主视图；其中：1-轮毂，1a-轮毂壳体，1b-轮毂右端盖，1c-轮毂左端盖，2-驱动轴套，2a-外套，2b-内套，2c-连接筋，3-力矩感应磁钢，4-信号输出板，5-动座，6-静座，7-信号接收板，8-引出线，9-霍尔元件，10-动磁芯，11-动线圈，12-静磁芯，13-静线圈，14-滑动膜。具体实施方式图1～图3示出了本专利技术这种带力矩传感功能的轮毂电机的一个优选实施例，其包括轮毂1、电机机芯和驱动轴套2，其中电机机芯设置于轮毂内部，驱动轴套2与轮毂1同轴固定。实际应用时，轮毂1安装在自行车的后轮上，其旋转连接在自行车车架上，自行车的飞轮同轴固定在驱动轴套2上。轮毂1是由图1中的轮毂壳体1a和轮毂右端盖1b通过六颗螺钉锁紧固定在一起而形成的。电动模式下，电机机芯通电而带动轮毂1转动，进而带动车辆前行；人力骑行模式下，骑行者通过踩踏曲柄而通过链条带动牙盘转动，牙盘再通过驱动轴套2带动轮毂1转动，进而带动车辆前行。本实施例的关键在于，所述驱动轴套2包括外套2a、内套2b和连接筋2c，其中，外套2a和内套2b同轴布置，外套2a通过三颗螺钉与轮毂1的轮毂右端盖1b紧固，所述内套2b上设置有用于紧固连接飞轮的飞轮连接结构(如螺纹)，连接筋2c至少有两条，本实施例一共设置了三条，而且均匀分布。其中，所述内套2b上固定设置有力矩感应磁钢3，而外套2a上固定设置有信号输出板4，并且该信号输出板4上设置有与所述力矩感应磁钢3相对应的霍尔元件9。信号输出板4通过信号传输装置与电机的控制相连。在实际应用时，当人踩自行车脚踏而通过链条带飞轮转动，飞轮再带动与之紧固的内套2b转动，内套2b再通过连接筋2c带动外套2a转动。在内套2b向外套2a传递扭转力矩的过程中，连接筋2c会发生周向的扭转形变，而使得内套2b和外套2b发生周向错位，故而力矩感应磁钢3与霍尔元件9的相对位置发生改变，霍尔元件9感应到磁场发生变化。牙盘受到的扭转力矩越大，霍尔元件9感应的磁变信号越强，如此可通过霍尔元件9感应出骑行者对脚踏的踩踏力大小，进而通过电机控制器调节该电机的输出功率。为了提高霍尔元件9对磁场的感应灵敏度，本实施例在所述内套2b上一共设置了两个力矩感应磁钢3，这个两个力矩感应磁钢3并列紧挨布置，而且这个两个力矩感应磁钢3径向外表面的极性相反，如此在这两颗两个力矩感应磁钢3之间形成一个磁场由负到正的线性变化区。而上述的霍尔元件9为线性霍尔元件(也称线性霍尔集成电路)，该线性霍尔元件的感应面正对着这两颗力矩感应磁钢3。此外，为了方便对上述信号输出板4和力矩感应磁钢3的布置，并尽量减小该轮毂电机的外形，本实施例将所述力矩感应磁钢3和信号输出板4均布置在相邻两条连接筋2c之间的空间。上述信号传输装置采用这种结构形式：它包括与所述驱动轴套2同轴布置的动座5和静座6，动座5和静座6均为塑料件。其中动座5固定在驱动轴套2上，其上固定有副边绕组。静座6活动连接在动座5上而能够围绕动座5的中轴线转动，静本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带力矩传感功能的轮毂电机，包括：轮毂(1)，收容于该轮毂内的电机机芯，以及与所述轮毂同轴固定、以用于安装飞轮的驱动轴套(2)；其特征在于，所述驱动轴套(2)包括：同轴布置的外套(2a)和内套(2b)，以及连接在所述外套(2a)和内套(2b)之间、且沿圆周方向间隔分布的若干条连接筋(2c)；所述外套(2a)与所述轮毂(1)紧固，所述内套(2b)上设置有用于紧固连接飞轮的飞轮连接结构，所述内套(2b)上固定设置力矩感应磁钢(3)，所述外套(2a)上固定设置信号输出板(4)，该信号输出板(4)上设置有与所述力矩感应磁钢(3)相对应的霍尔元件(9)。

【技术特征摘要】
1.一种带力矩传感功能的轮毂电机，包括：轮毂(1)，收容于该轮毂内的电机机芯，以及与所述轮毂同轴固定、以用于安装飞轮的驱动轴套(2)；其特征在于，所述驱动轴套(2)包括：同轴布置的外套(2a)和内套(2b)，以及连接在所述外套(2a)和内套(2b)之间、且沿圆周方向间隔分布的若干条连接筋(2c)；所述外套(2a)与所述轮毂(1)紧固，所述内套(2b)上设置有用于紧固连接飞轮的飞轮连接结构，所述内套(2b)上固定设置力矩感应磁钢(3)，所述外套(2a)上固定设置信号输出板(4)，该信号输出板(4)上设置有与所述力矩感应磁钢(3)相对应的霍尔元件(9)。2.根据权利要求1所述的带力矩传感功能的轮毂电机，其特征在于，所述内套(2b)上一共设置有两个所述力矩感应磁钢(3)，且这个两个力矩感应磁钢(3)并列紧挨布置，同时这个两个力矩感应磁钢(3)径向外表面的极性相反。3.根据权利要求2所述的带力矩传感功能的轮毂电机，其特征在于，所述力矩感应磁钢(3)和所述信号输出板(4)均布置在相邻两条连接筋(2c)之间。4.根据权利要求1所述的带力矩传感功能的轮毂电机，其特征在于，还包括与所述驱动轴套(2)同轴布置的动座(5)和静座(6)，其中动座(5)固定在驱动轴套(2)上，动座上固定有副边绕组；静座(6)活动连接在动座(5)上而能够围绕动座(5)的中轴线转动，静座(6)上固定有原边绕组和信号接收板(7)，所述原、副边绕组共同组成一隔离变压器，其中原边绕组与信号接收板(7)上设有的交流电发生器电连接，且信号接收板(7)上设有引出线(8)，而副边绕组则与信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：马庆一，
申请(专利权)人：苏州工业园区同盛车业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32