一种变档电机及变档方法、应用该电机的电动车技术

本发明专利技术涉及一种变档电机及变档方法、应用该电机的电动车，包括中心轴，中心轴上穿设轮毂外壳，轮毂外壳内设有中驱电机、行星减速器，所述轮毂外壳内还设有离合器，所述离合器包括：摩擦圈，与轮毂外壳相连，法兰板，同轴设置在摩擦圈内侧，与中驱电机相连，摆臂，一端铰接于法兰板上，另一端在法兰板活动设置，锁紧块，通过销轴滑移连接在摆臂上，滚子，位于锁紧块背离法兰板的一侧，随锁紧块的运动而反向运动；滚子与锁紧块之间发生相对位移时，滚子压向锁紧块，顶簧，固定在法兰板内壁，顶簧靠近锁紧块的一端连接有顶柱，锁紧块的运动路径有：朝向顶柱挤压、背离顶柱滑移两种状态，拉簧，一端与摆臂相连，另一端固定连接离合器的法兰板侧壁上。侧壁上。侧壁上。

【技术实现步骤摘要】
一种变档电机及变档方法、应用该电机的电动车


[0001]本专利技术涉及永磁电机
，尤其是一种变档电机及变档方法、应用该电机的电动车。

技术介绍

[0002]轮毂式永磁电机在电动两轮车市场上应用广泛，但是常规轮毂电机高效区间很窄，在额定转速时，效率较高，通常可以达到85％以上，但是刚起步时，和爬坡的工况下，因电机转速很低，所以会在电机低效区间工作，且爬坡时候电机负荷较大，容易造成的电机烧毁。

技术实现思路

[0003]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的变档电机及变档方法、应用该电机的电动车，变档电机的变档动作由弹性件辅助拉回复位，能够在小惯性工况下精准响应，缩短响应时间。
[0004]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种变档电机，包括中心轴，中心轴上穿设轮毂外壳，轮毂外壳内设有中驱电机、行星减速器，所述轮毂外壳内还设有离合器，所述离合器包括：
[0006]摩擦圈，与轮毂外壳相连，
[0007]法兰板，同轴设置在摩擦圈内侧，与中驱电机相连，
[0008]摆臂，一端铰接于法兰板上，另一端在法兰板活动设置，
[0009]锁紧块，通过销轴滑移连接在摆臂上，
[0010]滚子，位于锁紧块背离法兰板的一侧，随锁紧块的运动而反向运动；滚子与锁紧块之间发生相对位移时，滚子压向锁紧块，
[0011]顶簧，固定在法兰板内壁，顶簧靠近锁紧块的一端连接有顶柱，锁紧块的运动路径有：朝向顶柱挤压、背离顶柱滑移两种状态，
>[0012]拉簧，一端与摆臂相连，另一端固定连接离合器的法兰板侧壁上。
[0013]所述锁紧块背离法兰板的一侧为锁紧面，锁紧面内凹设置，滚子嵌入内凹位置，且沿着内凹位置形成的一侧斜边往复滚动。
[0014]所述锁紧块的锁紧面斜度取值范围5≤a
°
≤60
°
。
[0015]所述摆臂的活动端上设有配重块。
[0016]所述滚子采用柱形弹簧或圆柱滚子。
[0017]所述轮毂外壳、摩擦圈之间设有缓冲块、压板，压板上贯穿有固定螺钉，与轮毂外壳连接。
[0018]在摩擦圈所围成的区域内同轴设置有法兰板，法兰板上设有孔，法兰板通过孔与中驱电机紧固连接。
[0019]一种变档电机的变档方法，包括如下步骤：
[0020]离合器锁紧阶段：
[0021]法兰板顺时针转动，转速升高，离心力增大，摆臂在离心力作用下，其活动端向摩擦圈方向摆动，此时拉簧处于拉伸状态；摆臂带动锁紧块运动，锁紧块沿着摩擦圈的内壁形状逆时针运动，此时滚子顺时针运动，沿着锁紧块的斜面滑移出内凹位置，并顶紧在斜面和摩擦圈内壁处，对锁紧块施加压力，该压力分解为指向摩擦圈的径向力和顺时针切线方向的推力，锁紧块挤压顶柱；此时，锁紧块夹死法兰板、摩擦圈，法兰板、摩擦圈相对静止，两者同速转动；
[0022]离合器打开阶段：
[0023]法兰板转速低于车速设定值，中驱电机短时反转，此时，锁紧块受到顶簧推力，向背离顶簧一侧运动，法兰板、摩擦圈解除锁死状态；拉簧复位，将摆臂向圆心位置拉动，使锁紧块靠紧滚子，离合器复位。
[0024]一种电动车，带有上述变档电机。
[0025]作为上述技术方案的进一步改进：
[0026]带有上述变档电机的电动车，行驶过程包括如下步骤：
[0027]起步阶段：
[0028]包括低速起步和高速起步两种状态；其中，低速起步阶段状态下，控制器检测到电动车转把没有开到最大，对电机转速进行限速，保证电机在变挡点转速以下行驶；高速起步状态下，控制器检测到电动车转把开到最大，控制器输入最大，待中驱电机转速达到变档点转速时，锁紧式离合器在离心力作用下开始工作，完成升挡过程；
[0029]行驶阶段：
[0030]轮毂外壳的外轮转速为变档点转速以上，转把开到最大时，中驱电机的转速同为变档点转速，此时中驱电机和外轮同步，锁紧式离合器处于锁紧状态；转把没有开到最大时，中驱电机失去动力，中驱电机的转速低于变档点转速，此时中驱电机与外轮产生转速差，锁紧离合器处于打开状态；
[0031]坡路行驶阶段：
[0032]包括在坡底起步、冲坡起步两种状态；
[0033]其中，坡底起步时，锁紧式离合器处于打开状态，爬坡过程中，中驱电机通过减速器连接外轮，外轮转速低于变档点转速；到达坡顶后，随着负载的减小，变档电机升入高速挡运行；
[0034]冲坡起步时，变档电机处于高速挡运行状态，驶入破路后，负载增大，中驱电机和外轮转速同步，并逐渐降低至变档点转速以下，此时锁紧式离合器的锁紧块被夹死，控制器检测到输入电流增大至设置值时，控制中驱电机翻转，使锁紧块脱离，达到锁紧式离合器的打开条件，变档电机降速至低速档爬坡；
[0035]停车时，锁紧离合器处于打开状态。
[0036]本专利技术的有益效果如下：
[0037]1.本专利技术变挡电机低速转矩大，动力性能强；
[0038]处于0～1/2n
max
低速区间时，行星减速器工作，锁紧式离合器处于打开状态，电机通过减速机连接到外轮上，减速机的作用是降低转矩，提升转矩，所以提高了外轮的起步转矩，提高了整车动力性能；
[0039]2.起步阶段和爬坡阶段，变挡电机效率较常规轮毂电机高20％；
[0040]常规轮毂电机额定转速效率较高，一般达到85％以上，但高效区间比较窄，随着负载的增加，转速的降低，效率下降的更快。如在100rpm时，效率会下降至40％左右。而本专利技术中提供的变挡电机，因为减速机介入工作，外轮达到100rpm时候，驱动电机转速为100*i(rpm)，i为减速比；此时电机效率可达到60％,故轮毂电机效率较常规轮毂电机高20％；
[0041]3.爬坡能力强，同样功率平台，爬坡能力提升至少1
°
；
[0042]爬坡时，电机转矩负载加大，此时减速器介入，中驱电机的转矩能力被放大至T
max
*i，故轮毂电机驱动能力增强，能够通过更高的坡度；
[0043]4.最大转矩能力提高，电机不容易烧毁；
[0044]电机堵转能力，被放大i倍，所以产生同等转矩，变挡电机所需输入电流较小，电机不容易被烧毁。
[0045]5.本专利技术提供的变档电机，配合控制理论，能够提高骑行变档逻辑合理性，更运动的驾驶体验感。
[0046]虽然变挡电机可实现高低转速变换，但速度变化必然会有顿挫和噪音的产生，所以锁紧式离合器和驱动电机必须联动调试好，把不利因素降至最低。提高变挡电机的可应用性；
[0047]6.电动车由于惯性或者下坡路段，在电机不提供动力的时候，仍可以滑行，常规轮毂电机，虽然不用提供动力，但是运动的转子和定子必然产生电磁感应，影响电动车的滑行。该变挡电机，在滑行阶段，超越离合器和锁紧式离合器同时将驱动电机和外轮分开，外轮可自由向前滑行，降低运行阻力。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变档电机，包括中心轴，中心轴上穿设轮毂外壳，轮毂外壳内设有中驱电机(3)、行星减速器(2)，所述轮毂外壳内还设有离合器(5)，其特征在于：所述离合器(5)包括：摩擦圈(5e)，与轮毂外壳(5a)相连，法兰板(5l)，同轴设置在摩擦圈(5e)内侧，与中驱电机(3)相连，摆臂(5f)，一端铰接于法兰板(5l)上，另一端在法兰板(5l)活动设置，锁紧块(5j)，通过销轴滑移连接在摆臂(5f)上，滚子(5n)，位于锁紧块(5j)背离法兰板(5l)的一侧，随锁紧块(5j)的运动而反向运动；滚子(5n)与锁紧块(5j)之间发生相对位移时，滚子(5n)压向锁紧块(5j)，顶簧(5h)，固定在法兰板(5l)内壁，顶簧(5h)靠近锁紧块(5j)的一端连接有顶柱(5i)，锁紧块(5j)的运动路径有：朝向顶柱(5i)挤压、背离顶柱(5i)滑移两种状态，拉簧(5g)，一端与摆臂(5f)相连，另一端固定连接离合器的法兰板(5l)的侧壁上。2.如权利要求1所述的一种变档电机，其特征在于：所述锁紧块(5j)背离法兰板(5l)的一侧为锁紧面，锁紧面内凹设置，滚子(5n)嵌入内凹位置，且沿着内凹位置形成的一侧斜边往复滚动。3.如权利要求2所述的一种变档电机，其特征在于：所述锁紧块(5j)的锁紧面斜度取值范围5≤a
°
≤60
°
。4.如权利要求1所述的一种变档电机，其特征在于：所述摆臂(5f)的活动端上设有配重块(5k)。5.如权利要求1所述的一种变档电机，其特征在于：所述滚子(5n)采用柱形弹簧或圆柱滚子(5n)。6.如权利要求1所述的一种变档电机，其特征在于：所述轮毂外壳(5a)、摩擦圈(5e)之间设有缓冲块(5b)、压板(5c)，压板(5c)上贯穿有固定螺钉(5d)，与轮毂外壳连接。7.如权利要求1所述的一种变档电机，其特征在于：在摩擦圈(5e)所围成的区域内同轴设置有法兰板(5l)，法兰板上设有孔(5m)，法兰板(5l)通过孔(5m)与中驱电机(3)紧固连接。8.一种权利要求1所述的变档电机的变档方法，其特征在于，包括如下步骤：离合器(5)锁紧阶段：法兰板(5l)顺时针转动，转速升高，离心力增大，摆臂(5f)在离心力作用下，其活动端向摩擦圈(5e)方向摆动，此时拉簧(5g)处于拉伸状态；摆臂(5f)带动锁紧块(5j)运动，锁紧块(5j)沿着摩擦圈(5e)的内壁形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东明，靖威，冯益民，
申请(专利权)人：雅迪科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：