电动助力自行车及其中置电机驱动系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种中置电机驱动系统，包括第一机壳组件、第二机壳组件、隔板组件、中轴组件、力矩传感器组件、离合器组件、减速机构组件、电机组件以及牙盘组件；所述中轴的两端穿过第一机壳组件和第二机壳组件，所述牙盘组件位于第一机壳组件外侧与中轴连接，所述离合器组件位于壳体内连接于中轴和力矩传感器组件；所述电机组件连接于第二机壳组件和隔板组件；所述减速机构组件与离合器组件和电机组件相连。采用本实用新型专利技术中置电机驱动系统的电动助力自行车具有体积紧凑、爬坡能力强劲、效率高、带力矩/速度传感器智能调节动力等优点，能够实现电机助力和人力踩踏共同驱动的目的，使骑行过程省力且节能。

Electric power assisted bicycle and its central motor drive system

【技术实现步骤摘要】
电动助力自行车及其中置电机驱动系统
本技术涉及电机驱动装置，具体地，涉及一种电动助力自行车及其中置电机驱动系统。
技术介绍
助力自行车，是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，以电池作为辅助动力来源，安有电机,并具备动力辅助系统，能实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具。在助力自行车领域，电机安装位置主要分为两种，一种是中置，即电机安装在车身的中间位置即五通位置的电机，称为中置电机。中置电机与车架连接，并通过链条与后轮进行连接而传递动力，同时电机的两侧安装有脚踏，在电机没有电源的情况下，骑行者可以通过脚踏实现人力骑行，阻力和正常的自行车没有差别。传统的中置电机驱动系统采用应变片式力矩传感器或者磁感应式力矩传感器，力矩传感器的稳定性较差且成本高昂，另外力矩传感器的体积较大最终导致电机体积大、重量重。经过对现有技术的检索，申请号为201310316901.7的技术公开了一种中置电机驱动系统，包括电机、控制器，传感器，所述控制器设置于所述电机的外部，所述控制器分别与所述传感器和电机相连；所述传感器为速度传感器或力矩传感器；所述电机包括主壳体、线圈定子、转子、主轴、齿轮轴、减速箱和双棘轮离合传动器，所述齿轮轴套设于所述主轴上，所述线圈定子固定于所述主壳体上，所述转子包裹于所述线圈定子外侧且与所述齿轮轴固定连接，所述减速箱设于所述主壳体内，所述齿轮轴与所述减速箱通过齿轮啮合，所述减速箱的输出端与所述双棘轮离合传动器连接。该中置电机驱动系统使用双棘轮离合传动器，会出现踩踏时有空行程的情况，所选用的力矩传感器，精度和灵敏度不够高。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种电动助力自行车及其中置电机驱动系统。根据本技术提供的一种中置电机驱动系统，包括第一机壳组件、第二机壳组件、隔板组件、中轴组件、力矩传感器组件、离合器组件、减速机构组件、电机组件以及牙盘组件；所述第一机壳组件、隔板组件、第二机壳组件依次连接形成壳体；所述中轴组件包括中轴；所述中轴的两端穿过第一机壳组件和第二机壳组件，所述牙盘组件位于第一机壳组件外侧与中轴连接，所述离合器组件位于壳体内连接于中轴和力矩传感器组件；所述力矩传感器组件包括速度检测组件和扭矩检测组件，所述扭矩检测组件包括套设在中轴上的应变套管，所述速度检测组件包括磁性元件和速度检测元件，所述磁性元件安装在定位衬套上以随中轴旋转，所述定位衬套的一部分套在应变套管上，另一部分套在中轴上，所述速度检测元件与磁性元件匹配，以检测磁性元件的旋转速度；骑行者通过蹬踏部件驱使中轴旋转，中轴驱使应变套管，应变套管再将力矩通过配合部传递给外部链轮，并带动电动自行车的链条旋转，此过程中，应变套管受周向扭力而发生形变，从而获得扭矩的大小；所述电机组件连接于第二机壳组件和隔板组件；所述减速机构组件的输出端与离合器组件相连，输入端与电机组件相连。进一步地，所述离合器组件包括楔块离合器、离合器内衬，以齿轮输出轴作为楔块离合器的外圈，离合器内衬作为楔块离合器的内圈；所述离合器内衬随中轴旋转，所述中轴通过齿轮输出轴中轴轴承连接齿轮输出轴；当中轴旋转速度大于离合器内衬的旋转速度时，楔块离合器外圈与离合器内衬啮合，以带动齿轮输出轴旋转；当中轴旋转速度小于离合器内衬的旋转速度时，楔块离合器外圈与离合器内衬脱开，处于脱离状态。进一步地，所述减速机构组件包括电机轴、尼龙齿轮、滚针离合器、齿轮轴、齿轮输出轴；所述电机轴安装在电机组件上，所述尼龙齿轮安装在隔板组件和第一机壳组件上；所述电机组件驱动电机轴，所述电机轴依次通过尼龙齿轮、滚针离合器和齿轮轴驱动齿轮输出轴，齿轮输出轴安装在离合器组件中的楔块离合器外圈。进一步地，所述电机轴的端部安装位置传感器，所述位置传感器包括圆形磁钢和磁性编码器，所述圆形磁钢安装在电机轴端部并正对磁性编码器的磁编芯片，所述圆形磁钢与电机轴端部之间安装转接套。进一步地，所述定位衬套外设有屏蔽罩。进一步地，所述牙盘组件包括牙盘和牙盘支架，所述牙盘固定在牙盘支架上并与齿轮输出轴连接。进一步地，所述电机组件包括电机定子组件和电机转子组件，所述电机定子组件连接于第二机壳组件，电机转子组件连接于隔板组件；进一步地，还包括控制器组件，所述控制器组件一端连接于第二机壳组件，另一端连接一体插座组件。进一步地，所述控制器组件通过集成线束与力矩传感器组件连接，所述力矩传感器组件将中轴受到的踩踏力矩通过电路板转换为电信号传输给控制器组件，所述控制器组件根据电信号控制电机组件的输出扭矩和转速。一种电动助力自行车，包括上述所述的中置电机驱动系统。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：1、本技术的中置电机驱动系统力矩传感器组件，采用逆磁致伸缩效应(是指铁磁性材料受机械应力，其材料的导磁性性发生改变，尤其是磁导率发生变化的现象)的力矩传感器，具有精度高，灵敏度高，寿命长的优点。2、本技术的中置电机驱动系统力矩传感器组件，采用楔块式离合器方案取代原先的棘轮棘爪方案，具有踩踏无空行程的优点。3、本技术的中置电机驱动系统力矩传感器组件，控制器组件取消原先的线束连接，采用一体式接插件方案，具有节省空间，自动化焊接的优点。4、本技术的中置电机驱动系统力矩传感器组件，电机轴的位置传感器方式采用磁性编码器的方案，电机轴端部安装圆形磁钢，正对磁性编码器芯片安装，具有控制精度高的优点，提高电机运行稳定性，降低电机噪音。5、本技术的中置电机驱动系统力矩传感器组件，采用力矩传感器和控制器相结合的智能控制系统，采用楔块式离合机构和单向滚针离合器实现双向离合，具有体积紧凑、爬坡能力强劲、效率高、带力矩/速度传感器智能调节动力等优点，最终实现电机助力和人力踩踏共同驱动的目的，使骑行过程省力且节能。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术提供的中置电机驱动系统的结构示意图；图2为本技术提供的中置电机驱动系统的爆炸图；图3为本技术提供的中置电机驱动系统中力矩传感器组件和离合器组件的示意图；图4为本技术提供的中置电机驱动系统中减速机构组件的示意图；图5为本技术提供的中置电机驱动系统中力矩传感器组件的爆炸图；图6为本技术提供的电机轴与位置传感器的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。本技术所述的中置电机驱动系统通过力矩传感器组件检测人力踩踏产生的扭矩及踏频，根据踩踏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中置电机驱动系统，其特征在于，包括第一机壳组件、第二机壳组件、隔板组件、中轴组件、力矩传感器组件、离合器组件、减速机构组件、电机组件以及牙盘组件；/n所述第一机壳组件、隔板组件、第二机壳组件依次连接形成壳体；/n所述中轴组件包括中轴；/n所述中轴的两端穿过第一机壳组件和第二机壳组件，所述牙盘组件位于第一机壳组件外侧与中轴连接，所述离合器组件位于壳体内连接于中轴和力矩传感器组件；/n所述力矩传感器组件包括速度检测组件和扭矩检测组件，所述扭矩检测组件包括套设在中轴上的应变套管，所述速度检测组件包括磁性元件和速度检测元件，所述磁性元件安装在定位衬套上以随中轴旋转，所述定位衬套的一部分套在应变套管上，另一部分套在中轴上，所述速度检测元件与磁性元件匹配，以检测磁性元件的旋转速度；/n所述电机组件连接于第二机壳组件和隔板组件；/n所述减速机构组件的输出端与离合器组件相连，输入端与电机组件相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种中置电机驱动系统，其特征在于，包括第一机壳组件、第二机壳组件、隔板组件、中轴组件、力矩传感器组件、离合器组件、减速机构组件、电机组件以及牙盘组件；
所述第一机壳组件、隔板组件、第二机壳组件依次连接形成壳体；
所述中轴组件包括中轴；
所述中轴的两端穿过第一机壳组件和第二机壳组件，所述牙盘组件位于第一机壳组件外侧与中轴连接，所述离合器组件位于壳体内连接于中轴和力矩传感器组件；
所述力矩传感器组件包括速度检测组件和扭矩检测组件，所述扭矩检测组件包括套设在中轴上的应变套管，所述速度检测组件包括磁性元件和速度检测元件，所述磁性元件安装在定位衬套上以随中轴旋转，所述定位衬套的一部分套在应变套管上，另一部分套在中轴上，所述速度检测元件与磁性元件匹配，以检测磁性元件的旋转速度；
所述电机组件连接于第二机壳组件和隔板组件；
所述减速机构组件的输出端与离合器组件相连，输入端与电机组件相连。


2.根据权利要求1所述的中置电机驱动系统，其特征在于，所述离合器组件包括楔块离合器、离合器内衬，以齿轮输出轴作为楔块离合器的外圈，离合器内衬作为楔块离合器的内圈；
所述离合器内衬随中轴旋转，所述中轴通过齿轮输出轴中轴轴承连接齿轮输出轴；
当中轴旋转速度大于离合器内衬的旋转速度时，楔块离合器外圈与离合器内衬啮合，以带动齿轮输出轴旋转；
当中轴旋转速度小于离合器内衬的旋转速度时，楔块离合器外圈与离合器内衬脱开，处于脱离状态。


3.根据权利要求1所述的中置电机驱动系统，其特征在于，所述减速机构组件包括电机轴、尼龙齿轮、滚针离合器、齿轮轴、齿轮输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪岳，徐建，舒伟方，
申请(专利权)人：新安乃达驱动技术上海股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31