中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机，包括下部穿设中轴的壳体及设置在壳体内部的电机机芯、减速机构、中轴踏力检测装置和牙盘定位套；电机机芯的输出轴经减速机构同套于中轴上的牙盘定位套相连，牙盘定位套前部伸出壳体以固定牙盘，中轴两端均固定有曲柄；中轴踏力检测装置包括同电动自行车的控制器电连接的信号输出组件及与之电连接的感应组件，其特征在于：感应组件包括分别对应两端曲柄贴设于中轴上的两个扭矩应变片。相比现有技术，两扭矩应变片能直接感应获取两端踏力施加在中轴上的扭矩，而非由变形轴套间接获取，故使得中轴踏力检测装置的扭矩识别精度更高，受外力干扰更小，能提高其输出的电信号的稳定性和准确性。号的稳定性和准确性。号的稳定性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机


[0001]本技术涉及一种中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机。

技术介绍

[0002]电动自行车上使用的中置电机的中轴上通常都安装有踏力检测装置用于实时检测踏力并将中轴因踏力受到的扭矩转换成电信号，并由控制器根据电信号来准确判定骑乘人员的骑乘状态（轻蹬还是重蹬），以此再输出控制信号驱动电机进行功率输出调整。因此目前行业内对于中置电机的发展除了有结构紧凑、体积小、输出扭矩大的要求之外，还对踏力检测装置的检测精度和稳定性有一定要求。
[0003]企业现有中置电机上的中轴踏力检测装置其核心是采用一种变形轴套来获取中轴受到的扭矩，并由固定至变形轴套上的内PCB板上的感应元件将之转变为电信号，再经由内、外线圈的感应传递，最后由外PCB板输出给电动自行车的控制器。具体装配时，这种变形轴套被套置于中轴上，变形轴套的一端需要同固定牙盘的牙盘定位套之间通过一种单向棘轮机构连接。当人踩踏装配在中轴两侧的脚踏板时，踏力是经过中轴再传递到变形轴套上的。
[0004]然而在实际应用中，上述踏力检测装置暴露出如下问题：
[0005]1）检测装置检测到的变形轴套的扭矩与踏力施加在中轴上的实际的扭矩有很大差异。
[0006]这是因为施加于变形轴套上的踏力极易受到链条依次经由牙盘、牙盘定位套与单向棘轮机构再传递到变形轴套上的力的干扰，从而降低检测装置对于踏力的准确识别。加上这部分力经过的部件和机构多，传递过程中力还会有所损失，造成传感元件转变获取的电信号的稳定性和准确性降低，最终导致检测装置的检测精度和可靠性都有所降低。
[0007]其次，变形轴套与中轴，以及变形轴套与牙盘定位套之间只要存在装配误差，就会进一步影响踏力传递的稳定性，给检测装置的准确识别带来困难。并且即便装配没有误差，那么随着机构及其部件的长期使用和损耗，也会造成信号传递的精度和稳定性越来越差。
[0008]）变形轴套本身制造成本高，且在中置电机内部装配比较复杂，尤其是其与内PCB板之间的固定，以及其端部与牙盘定位套之间通过单向棘轮机构的连接装配，都较费时费力，在一定程度上降低了中置电机的生产效率。
[0009]其次，变形轴套在轴向上需要满足一定的长度装配要求，这无疑拉长了中置电机内部的轴向长度，导致中置电机的内部结构不够紧凑。

技术实现思路

[0010]本技术目的是：针对
技术介绍
中涉及的现有技术中的不足而提供一种中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机，其对于中轴踏力的检测精度和稳定性更好，并且结构更加紧凑。
[0011]本技术的技术方案是：一种中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机，包括下
部穿设有中轴的壳体及设置在壳体内部的电机机芯、减速机构、中轴踏力检测装置和牙盘定位套；电机机芯的输出轴经减速机构同套于中轴上的牙盘定位套相连，牙盘定位套前部伸出壳体以固定牙盘，中轴两端均固定有曲柄；中轴踏力检测装置包括同电动自行车的控制器电连接的信号输出组件以及与信号输出组件电连接的感应组件，其特征在于：感应组件包括分别对应两端曲柄贴设于中轴上的两个扭矩应变片。
[0012]进一步的，本技术中所述中轴上通过花键配合套设有传动套，该传动套前端伸入牙盘定位套内，并且与牙盘定位套之间通过单向棘轮机构相连，所述两个扭矩应变片沿中轴轴向分布于中轴的花键两侧。单向棘轮机构的作用同常规技术一样，即在人骑行或滑行过程中，单向棘轮机构咬合使得踏力能够通过中轴和传动套传递至牙盘定位套及其牙盘上，再由牙盘经链条将扭矩传递至电动自行车的驱动链轮上，驱动电动自行车行进。而当电机机芯工作状态，也即辅助骑行状态，电机机芯的输出轴通过减速机构带动牙盘定位套及其上牙盘转动输出动力。此时单向棘轮机构中的棘爪和棘齿脱开，使得牙盘定位套与中轴也脱开，避免中轴跟转干涉电机机芯的运转。
[0013]更进一步的，本技术中所述壳体上设有供中轴及其上的牙盘定位套伸出的轴孔，该轴孔内侧设有套设在牙盘定位套外周上以支撑壳体的壳体轴承，同时牙盘定位套内周通过定位套轴承支撑设于中轴上，该定位套轴承前端与成型在牙盘定位套前端的一圈内沿相抵；中轴上铣有轴肩同所述传动套的一端相抵，而定位套轴承后端抵于所述传动套的另一端以配合前述轴肩轴向定位传动套。
[0014]进一步的，本技术中所述信号输出组件包括内组件和外组件，其中内组件包括固定在中轴上的内支架及设置在内支架上的内感应线圈和与内感应线圈电连接的内PCB板；而外组件包括固定在壳体内壁上并位于内支架外围的外支架，还包括设置在外支架上并与内感应线圈配合的外感应线圈和与外感应线圈电连接的外PCB板；所述两个扭矩应变片上均接有应变片接线与内PCB板相连，而外PCB板上接有引出线伸出壳体与所述电动自行车的控制器相连。
[0015]更进一步的，本技术中所述外PCB板上设有测踏频霍尔传感器，而中轴上固定有与测踏频霍尔传感器配合的测踏频磁环。
[0016]更进一步的，本技术中在所述牙盘定位套前端的一圈内沿与所述中轴之间嵌装有油封，以进一步提高对于壳体内部的防水性能。
[0017]需要说明本技术中对于电机机芯和减速机构均未做改进设计。电机机芯可以采用外转子内定子构型，也可以是内转子外定子构型。而减速机构可以是行星减速机构，或者简单的单级或多级齿轮减速机构，并且同已知技术一样，这类减速机构的末级齿轮被套置固定在牙盘定位套上。
[0018]本技术的使用原理如下：
[0019]同常规技术一样，两侧曲柄用于安装脚踏，人骑行时人施加至脚踏上的踏力经由曲柄传递至中轴上，并由贴设于中轴上的两个扭矩应变片分别检测获取后经过信号输出组件输出给电动自行车控制器，由控制器运算后转换为踏力信号，并根据踏力信号来准确判定骑乘人员的骑乘状态（轻蹬还是重蹬），以此驱动电机机芯进行功率输出调整。
[0020]本技术的优点是：
[0021]1．本技术中通过两个贴设于中轴上的扭矩应变片来替代原先的变形轴套，两
个扭矩应变片能够直接感应获取两端踏力施加在中轴上的扭矩，而非通过变形轴套间接获取，故使得中轴踏力检测装置的扭矩识别精度更高，受外力干扰更小，能够提高其输出的电信号的稳定性和准确性，确保装配此类中置电机的电动自行车能够更准确的判断出中轴两端的踏力信号，更好的控制中置电机工作，从而维持信号的连续性，大大提高骑乘质量。
[0022]本技术进一步的方案中设计了传动套，其一方面承担了同牙盘定位套通过单向棘轮机构连接的功能；另一方面中轴又通过花键与该传动套配合，这就使得链条经牙盘方面传递过来的力首先是由传动套和中轴之间的花键配合所承受并消解而不会干扰施加至同侧的曲柄上，从而提高该侧踏力检测精度。同时，又将两扭矩应变片贴附于中轴上的花键两侧，这样当人骑行踩踏时，牙盘一侧的扭矩应变片先行检测到曲柄方面直接施加在中轴上的扭矩，而不受牙盘上的链条外力的干扰，使得扭矩检测数据更精准，从而进一步缩小了中轴两端的扭矩应变片测定差异，确保电动自行车的控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机，包括下部穿设有中轴（2）的壳体（1）及设置在壳体（1）内部的电机机芯（3）、减速机构（4）、中轴踏力检测装置和牙盘定位套（5）；电机机芯（3）的输出轴经减速机构（4）同套于中轴（2）上的牙盘定位套（5）相连，牙盘定位套（5）前部伸出壳体（1）以固定牙盘（6），中轴（2）两端均固定有曲柄（7）；中轴踏力检测装置包括同电动自行车的控制器电连接的信号输出组件以及与信号输出组件电连接的感应组件，其特征在于：感应组件包括分别对应两端曲柄（7）贴设于中轴（2）上的两个扭矩应变片（8）。2.根据权利要求1所述的中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机，其特征在于所述中轴（2）上通过花键（A）配合套设有传动套（9），该传动套（9）前端伸入牙盘定位套（5）内，并且与牙盘定位套（5）之间通过单向棘轮机构（10）相连，所述两个扭矩应变片（8）沿中轴（2）轴向分布于中轴（2）的花键（A）两侧。3.根据权利要求2所述的中轴踏力检测精度更高的紧凑中置电机，其特征在于所述壳体（1）上设有供中轴（2）及其上的牙盘定位套（5）伸出的轴孔，该轴孔内侧设有套设在牙盘定位套（5）外周上以支撑壳体（1）的壳体轴承（11），同时牙盘定位套（5）内周通过定位套轴承（12）支撑设于中轴（2）上，该定位套轴承（12）前端与成型...

【专利技术属性】
技术研发人员：温群峰，
申请(专利权)人：苏州盛亿电机有限公司，
类型：新型
国别省市：