一种用于交通工具电动驱动轮毂系统以及一种包括有该电动驱动轮毂系统的交通工具技术方案

本发明专利技术提供一种具有电动驱动轮毂系统(30)的交通工具，且一种包含于交通工具中的轮毂系统，该轮毂系统具有由电动马达(31)驱动的轮毂(18)，该马达由具有定子(40)和转子(42)的无刷直流马达形成。电动马达被布置成驱动行星齿轮系统(32)，该行星齿轮系统(32)提供减速齿轮装置来驱动轮毂(18)。用于电动马达的电源电路和控制电路完全位于定子外围，电路设置在环形印刷电路板(70,71)上。

An electric drive hub system for a vehicle and a vehicle including the electric drive hub system

The invention provides an electric drive hub system (30) of the vehicle, and a hub system contains in the vehicle, the wheel system is composed of electric motor (31) driving wheels (18), by the motor has a stator (40) and a rotor (42) brushless DC motor form. The electric motor is arranged to drive the planetary gear system (32), and the planetary gear system (32) provides a reduction gear device to drive the hub (18). The power circuit and control circuit for the electric motor are completely located on the periphery of the stator, and the circuit is mounted on the 70,71.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于交通工具电动驱动轮毂系统以及一种包括有该电动驱动轮毂系统的交通工具
本专利技术涉及一种具有电动驱动轮毂系统的交通工具和包含该电动驱动轮毂系统的交通工具。其还涉及一种用于这种交通工具的电驱动轮毂系统套件。
技术介绍
现有技术公开了如下交通工具，例如具有电池、混合动力或燃料电池电驱动系统的汽车、摩托车、病人用车、小轮摩托车以及轮椅，并且还公开了具有电力的踏板自行车，其可以提供全部或部分辅助驱动。大多数电动辅助自行车需要骑行者为踏板提供动力，并且使用电动马达来提供补充的辅助动力来驱动自行车。这些自行车通常被称为电动自行车。电动驱动轮毂系统是已知的，其中直接驱动电动机位于轮毂内，在美国专利552271中公开了早期的一个例子。这种早期系统需要刷换，但随着由逆变器或者脉冲宽度调制器(PWM)控制的无刷直流电动机的出现，获得了更高的效率。WO2013/004409公开了一种直接驱动电动机，其具有适合于应用于货车、汽车或摩托车的电动交通工具的轮毂中的逆变器。电子换向通常由微控制器提供。因此，为了控制电动机的速度和功率，每个脉冲的宽度增加或减小，并且相应地驱动马达的每个电相(可以是三相或五相)。这意味着包括供电、绕组温度和转速以及位置传感器在内的三相电动马达在控制单元、电池和逆变器之间至少需要十二个或十四个单独的连接。这导致大直径的庞大电缆，其必须通过车轮主轴并将定位螺母定位到电动机。这种笨重的电缆提供了布线的损坏或故障的可能性，并且使用一或一点五米长度的电缆从电池或逆变器延伸到电动机是常见的，并且在这样长的长度上传输高频PWM开关电源可能会与其他部件产生电干扰，将高电压引入导体，反射波可能会引起高电流或电压，从而对控制逻辑电路造成损害或干扰。此外，在自行车中，例如，前叉或后叉之间的空间限制了用于定位电动轮毂马达的可用空间。例如，标准尺寸的自行车轮毂通常为100mm宽，折叠自行车轮毂通常较小，为74mm，这严重限制了轮毂马达马达的应用。在许多情况下，这意味着轮毂马达安装在叉的非标准间距中，需要修改或转换的替换叉。叉的替换或修改成本高昂，从而形成并限制将现有自行车转换为电动驱动自行车的可接受性。此外，直接驱动轮毂马达倾向于较大并且笨重，从而尽管它们可以接受标准尺寸自行车的后轮中的位置，但是当它们位于自行车的前轮中时，是很不好看的。直接驱动马达虽然功能强大，但由于车轮的尺寸和交通工具的最大速度受到转速的限制。这意味着这种电动马达通常在功率和电能效率的低效率下运行。给定功率输出的直接驱动马达的直径与等效的齿轮传动马达相比也显着更大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少部分地克服上述缺陷。根据第一方面，本专利技术提供了一种用于电动辅助交通工具的电驱动轮毂组件，其包括容纳电动马达的轮毂，所述轮毂包括定子和可围绕定子旋转的转子，其中用于电动马达的电源电路和控制电路位于定子的周边内。电动马达可以包括无刷直流电动马达，并且轮毂组件可以包括行星减速齿轮组件，其布置成由所述无刷DC电动马达驱动以旋转所述轮毂。行星齿轮箱可以包括固定到转子的太阳齿轮、一组行星齿轮和固定到轮毂的环形齿轮，从而将扭矩从转子传递到轮毂。电源电路可以包括逆变器或脉冲宽度调制器(PWM)电路，其安装在围绕所述主轴并且完全在所述定子的范围内的安装机构上。安装机构可以是环形的，且可以包括印刷电路板(PCB)。当然可以提供其他形状以适应可用空间。轮毂组件可以包括用于马达的换向电路，其包括可以安装在用于电源电路的所述印刷电路板上的微控制器，或者还可以安装在另外的环形印刷电路板上，所述微控制器也位于所述主轴周围，并完全在所述转子的范围内。微控制器可以形成电动轮毂马达的控制电路的一部分。该另外的印刷电路板也可以是环形的。在使用两个印刷电路板的情况下，所述印刷电路板和另外的印刷电路板可以布置成基本上平行的平面关系并电连接在一起。其中一个可以携带电源电路，另一个可以携带控制电路。马达的转子可以包括多个磁体，所述多个磁体被支撑在围绕定子的外周表面的外部的周向间隔的位置，在磁体和定子之间限定了气体间隙。马达的转子可以由固定到主轴上的一对轴向间隔开的轴承组件支撑。轴承组件可以位于定子的周边内。每一个轴承座可以包括内圈、外圈以及将内圈连接到外圈的多个轴承。轴承可以包括滚珠轴承或滚子(针)轴承。内圈和外圈可以分别固定到主轴和转子上，尽管内圈可以沿主轴自由滑动以进行组装，并且也可以在使用中被完整的轮毂组件的相邻部件定位，以便相对于主轴轴向和径向定位转子。转子可以包括径向延伸的主体，其具有主轴通过的中心开口；以及内部支撑边缘，其向着远离主体的最内周边处或靠近主体的最内周边的位置的方向延伸，使得其沿主轴轴向延伸以从动力和驱动电路和主轴之间通过，两个轴承组件固定到转子的内周边缘。两个轴承组件可以定位于朝向内周边缘的相应端部。转子的主体可以包括平面盘，其可以在减少重量的地方被切除。主体可以限定行星齿轮箱的太阳齿轮的多个固定点。太阳齿轮可以啮合由齿轮架支撑的齿轮箱的一组行星减速齿轮，用于这些行星齿轮的齿轮架在驱动方向上固定到主轴上，以防止承载件围绕主轴旋转。可以设置有可选的离合器，例如Sprag离合器，以允许齿轮架相对于主轴沿着另一个非驱动方向运动，以允许在电动机未被供电时续航。或者，用于行星齿轮的齿轮架可以相对于主轴固定，以防止沿两个方向旋转。这可以使得例如轮毂组件用作发电机并允许再生制动。通过驱动方向，我们通常是指轮毂组件的轮毂由马达旋转以驱动交通工具前行的方向。齿轮架可以位于与转子主体相对的行星齿轮的相对侧上。行星齿轮可以依次固定到或者集成于轮毂的内表面或者盖板上，该盖板连接到轮毂并形成轮毂的一部分。每一个行星齿轮均可以包括阶梯式减速行星齿轮，其中每个行星齿轮的接合太阳齿轮的部分具有比与齿圈啮合的行星齿轮的一部分更多的齿。实际上，每个行星齿轮可以包括在公共轴上刚性连接在一起的两个齿轮。使用阶梯式齿轮允许行星齿轮箱的总直径保持紧凑，同时实现平滑高的总传动比，优选在大约7:1至大约13:1之间。最优选的范围是7.74:1和12.5:1之间。转子还可以包括外周边缘，该外周边缘从主体的最外边缘处或附近的区域突出，从而使得其突出于定子的外周面，外周边缘上设置有多个与磁场相互作用的转子磁体，该磁场当电动机运行时由定子产生。外周缘可以定位于靠近车轮组件的轮毂的内表面。转子主体和两个轮圈可以包括单个压制部件，所述单个压制部件可以使用从扁平坯料开始的深拉伸工艺来生产。使用轴承以确保轮毂组件的总体宽度的转子的定位可以保持较低，同时为转子提供稳定的支撑。所述轴承被固定在定子的周边内部以及电力和控制电路的外围的主轴上。转子主体可以夹在定子和齿轮箱之间，并且转子主体可以位于轮毂组件的主轴的大致中间位置。定子可以通过位于主轴的一端的承载件固定到主轴上。承载件还可以支撑承载轮毂的轴承组件，允许轮毂绕主轴旋转。定子可以仅在与转子主体所面对的一侧相对的一侧上被支撑。在优选的布置中，除了将定子支撑在转子的内周边缘和外周边缘之间(如果提供)之外，承载件还可以相对于主轴支撑电源和控制电路。主轴可以包括金属部件，优选为铝，并且可以提供用于传递热量的路径以将该热量传递到轮毂的外部，该热量积聚在电源电路和定子中。在提供两个电路板的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电动辅助交通工具的电驱动轮毂组件，其包括容纳电动马达的轮毂，所述电动马达包括定子和可围绕所述定子旋转的转子，其中用于所述电动马达的电源电路和控制电路位于所述定子的周边内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.17 GB 1422428.11.一种用于电动辅助交通工具的电驱动轮毂组件，其包括容纳电动马达的轮毂，所述电动马达包括定子和可围绕所述定子旋转的转子，其中用于所述电动马达的电源电路和控制电路位于所述定子的周边内。2.如权利要求1所述的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述交通工具具有至少一个驱动轮，所述车轮包括支撑所述轮毂的主轴和延伸到周边轮缘的支撑装置，所述轮毂容纳有电动马达，所述电动马达包括有无刷直流电动机和设置成由所述无刷直流电动机驱动以使所述轮毂旋转的行星减速齿轮组件。3.根据权利要求2所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述无电刷DC电动机具有由所述电源电路输出的电力，所述电源电路包括逆变器或安装在围绕所述主轴的环形安装机构上的脉冲宽度调制器(PWM)电路，并且完全在所述定子的范围内。4.根据权利要求3所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述安装机构为是印刷电路板(PCB)。5.根据权利要求4所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，换向由安装在所述印刷电路板上的微控制器或另外的环形印刷电路板提供，所述另一环形印刷电路板也位于所述主轴周围，并且完全在所述转子的范围。6.根据权利要求4或5所述的交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，在使用两个印刷电路板的情况下，所述印刷电路板和另外的印刷电路基板大致平行配置并电连接。7.如权利要求6所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述印刷电路板和所述另外的印刷电路板均为双面的，其组件安装在其两个主平面上。8.根据前述权利要求中任一项所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述马达的转子包括多个磁体，所述多个磁体支撑于围绕所述定子的外周表面的周向隔开的位置，所述磁体和定子限定了气体间隙。9.根据前述权利要求中任一项所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述马达的转子由一对轴向间隔开的轴承组件支撑，所述轴承组件固定到所述主轴上并且位于所述定子的周边内。10.根据权利要求9所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述转子包括径向延伸的主体，所述主体具有主轴通过的中心开口，以及内部支撑边缘，所述内部支撑边缘从位于或接近主体的最内侧圆周，使得其沿主轴轴向延伸以在动力和驱动电路和主轴之间通过，两个轴承组件固定到转子的内部支撑边缘。11.根据权利要求10所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述转子还包括外周边缘，所述外周边缘突出远离所述主体的最外边缘处或靠近所述主体的最外边缘的区域，使得其悬出于所述定子的外周面，所述外周边缘承载多个转子磁体，所述多个转子磁体在电动机运行时与由定子产生的磁场相互作用。12.根据权利要求10，11或12中任一项所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述转子主体被夹在所述定子和所述齿轮箱之间，并且所述转子主体位于所述轮毂组件的主轴的大致中间位置。13.根据前述权利要求中任一项所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述定子通过位于所述主轴的一端的承载件固定到所述主轴上。14.根据权利要求13所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述承载件支撑用支撑所述轮毂的轴承组件，允许所述轮毂绕所述主轴旋转。15.根据权利要求13或14所述的用于交通工具的电驱动轮毂组件，其特征在于，所述定子仅仅支撑于所述转子主体所面对的一侧相对的一侧上。16.根据权利要求15所述的用于交通工具...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·弗格森，
申请(专利权)人：威廉姆斯大奖赛工程公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB