【技术实现步骤摘要】
本技术属于电动自行车，具体而言，涉及一种新型轮毂电机无级变速装置。
技术介绍
1、一般助力自行车的电机设置在中轴或后轮毂，并在后轮毂的飞轮上设有手动调节的变速器。设置在中轴的电机位于变速器前端，传动路径长，效率低，但电机速比可调节。设置在轮毂上的电机位于变速器后端，传动路径短，效率高，但电机速比不可调节。变速器在飞轮上设置有多级齿轮，通过拨叉拨动链条换档。变速器裸露在空气中，齿轮油与环境交叉污染，齿轮沾灰尘和泥沙后影响传动效率。
2、专利cn201410145608.3公开了电动自行车轮毂电机装置，其技术方案为将变速器和电机同时集成在轮毂，用行星机构(ww型)将电机、飞轮的动力耦合输出到车轮，实现助力和无级变速功能。参阅说明书附图1，电动自行车轮毂电机装置包括定子a1、转子a2、轮毂a3、行星轮一a4、行星轮二a5、行星架a6、飞轮一a7、太阳轮一a8、太阳轮二a9和主轴一a10。定子a1、转子a2、行星轮一a4、行星轮二a5、行星架a6、太阳轮一a8、太阳轮二a9、主轴一a10安装在轮毂a3内，飞轮一a7安装在轮毂a3外侧，轮毂a3与主轴一a10转动连接。
3、行星轮一a4和行星轮二a5为一体，并同轴安装在行星架a6上，行星架a6与轮毂a3连接并输出动力，定子a1固定在主轴一a10上，太阳轮一a8与转子a2连接并与行星轮一a4啮合，太阳轮二a9与飞轮一a7连接并与行星轮二a5啮合。该行星机构的传动关系通过下式确定：
4、
5、
6、其中，ns1、ns2分别是太阳轮一a
7、该技术方案的存在以下问题：1.太阳轮一a8和太阳轮二a9相对于行星架a6的转动方向相同，根据机械原理可知该技术方案的ww型行星机构为正号机构，整车工作过程传动效率低，各零部件的负荷增加，导致工作过程中摩擦和磨损加剧，影响零件寿命，增加维护成本；2.受行星排组之间的结构约束，一般根据式(1)和式(2)可得，k0≤5，且当ns2＝0时，即，电机到车轮的速比最大等于5，由于最大速比较小，因此电机转速低、扭矩大，根据公式电机总转矩式中：l为电机转子的长度；d为电机转子直径；a为单位宽度流过的电流；b为径向磁通密度；由此可见，d2l与电机转子的体积成正比，通过确定转子的体积和载荷(载荷与a、b相关)确定转矩，电机的总体积由转矩确定，因此电机转矩大，电机体积也相对增大，导致电动自行车轮毂电机装置的整体结构笨重，电机装置驱动负荷增加。因此需要一种能够解决现有问题的助力自行车的变速装置。
8、现有技术还存在以下问题：中轴电机只能单向输出动力，如果通过车轮驱动中轴电机转动，脚踏会脱离脚部，违反自行车的骑行习惯，引起安全问题。普通轮毂电机可实现滑行回馈发电，但不能变速，车辆性能不佳。中轴电机及普通轮毂电机系统配置的变速器裸露在空气中，齿轮油与环境交叉污染，齿轮沾灰尘和泥沙后影响传动效率。现有技术的轮毂电机内变速器在滑行回馈发电时，脚部需要施力保持飞轮转速为零，违反自行车的骑行习惯，容易引起安全问题。
技术实现思路
1、本技术针对现有技术缺陷，提出一种新型轮毂电机无级变速装置，采用的行星排组件将飞轮(飞轮为输入端)和电机的动力耦合，经轮毂(轮毂为输出端)输出到车轮，通过飞轮转速、电机转速共同决定车轮的转速，可以同时实现助力和无级变速功能，能够实现大速比，电机组件高转速、小扭矩，有利于机构轻量化。
2、为实现本技术的技术目的，本技术将采取以下的技术方案：
3、一种新型轮毂电机无级变速装置，包括主轴、电机组件、轮毂、行星排组件和飞轮；轮毂、行星排组件和飞轮依次套设在主轴上，电机组件套设在主轴上、且位于轮毂内部；
4、行星排组件沿其轴向至少包括相互连接的第一行星排和第二行星排，第一行星排和第二行星排均包括外齿圈、位于外齿圈中心的太阳轮、位于外齿圈和太阳轮之间的多个行星轮以及行星架；
5、第一行星排的太阳轮的一端伸入轮毂内部与电机组件连接；第一行星排的行星架穿过其内部的行星轮，第一行星排的行星架的一端与轮毂连接，另一端与第二行星排的太阳连接；第二行星排的行星架的一端与其内部的行星轮连接，另一端与飞轮连接；第一行星排的外齿圈和第二行星排的外齿圈固定连接。
6、进一步地，第一行星排的行星轮的中心孔设有轴承，第一行星排的行星架具有多个行星轮柱，多个行星轮柱采用圆柱杆，多个行星轮柱分别对应穿过第一行星排的行星轮的中心孔；
7、第二行星排的行星轮和行星架具有与第一行星排的行星轮和行星架相同的连接结构。
8、进一步地，还包括单向离合器一、单向离合器二和制动器；
9、单向离合器一分别连接第二行星排的太阳轮和第二行星排的行星架，单向离合器二分别连接飞轮和主轴，制动器同时与第一行星排的外齿圈和第二行星排的外齿圈连接；
10、单向离合器一用于新型轮毂电机无级变速装置的起步工况，单向离合器二用于新型轮毂电机无级变速装置的滑行回馈发电工况，制动器用于新型轮毂电机无级变速装置的高速纯人力骑行工况。
11、进一步地，新型轮毂电机无级变速装置的助力比λ通过下式确定：
12、
13、式中：λ表示助力比；pmg表示电机组件的输入功率；pfw表示飞轮的输入功率；tmg表示电机组件的扭矩；tfw表示飞轮的扭矩；nmg表示电机组件的转速；nfw表示飞轮的转速；k表示行星排组件的总速比。
14、进一步地，行星排组件的总速比k通过下式确定：
15、k＝k1+k1/k2
16、式中：k1表示第一行星排的速比；k2表示第二行星排的速比。
17、进一步地，新型轮毂电机无级变速装置的电机组件、轮毂和飞轮的转速关系通过下式确定：
18、nmg+k*nfw＝(1+k)nw
19、式中：nmg表示电机组件的转速；nfw表示飞轮的转速；nw表示轮毂的转速。
20、进一步地，新型轮毂电机无级变速装置的电机组件、轮毂和飞轮的扭矩关系通过下式确定：
21、tmg:tfw:tw＝1:k:(k+1)
22、式中：tmg表示电机组件的扭矩；tfw表示飞轮的扭矩；tw表示轮毂的扭矩。
23、进一步地，电机组件包括电机转子和电机定子；电机定子套设在主轴上固定，电机转子与第一行星排的太阳轮连接。
24、本技术的有益效果是：
25、第一、本技术的行星机构通过引入第二行星排，并与第一行星排特殊连接，耦合出比单行星排更大的速比，且行星排之间没有功率环；行星机构通过与电机、飞轮、轮毂的特殊连接，获得电机到车轮高速比，飞轮到车轮高速比的双重收益；根据公式n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型轮毂电机无级变速装置，包括主轴(1)、电机组件(2)、轮毂(3)、行星排组件和飞轮(6)；其特征在于，轮毂(3)、行星排组件和飞轮(6)依次套设在主轴(1)上，电机组件(2)套设在主轴(1)上、且位于轮毂(3)内部；
2.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，第一行星排(4)的行星轮的中心孔设有轴承，第一行星排(4)的行星架具有多个行星轮柱，多个行星轮柱采用圆柱杆，多个行星轮柱分别对应穿过第一行星排(4)的行星轮的中心孔；
3.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，还包括单向离合器一(7)、单向离合器二(8)和制动器(9)；
4.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，新型轮毂电机无级变速装置的助力比λ通过下式确定：
5.根据权利要求4所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，行星排组件的总速比k通过下式确定：
6.根据权利要求5所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，新型轮毂电机无级变速装置的电机组件(2)、轮毂(3)和飞轮(6)的转速关系通过
7.根据权利要求5所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，新型轮毂电机无级变速装置的电机组件(2)、轮毂(3)和飞轮(6)的扭矩关系通过下式确定：
8.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，电机组件(2)包括电机转子(20)和电机定子(21)；电机定子(21)套设在主轴(1)上固定，电机转子(20)与第一行星排(4)的太阳轮连接。
...【技术特征摘要】
1.一种新型轮毂电机无级变速装置，包括主轴(1)、电机组件(2)、轮毂(3)、行星排组件和飞轮(6)；其特征在于，轮毂(3)、行星排组件和飞轮(6)依次套设在主轴(1)上，电机组件(2)套设在主轴(1)上、且位于轮毂(3)内部；
2.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，第一行星排(4)的行星轮的中心孔设有轴承，第一行星排(4)的行星架具有多个行星轮柱，多个行星轮柱采用圆柱杆，多个行星轮柱分别对应穿过第一行星排(4)的行星轮的中心孔；
3.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，还包括单向离合器一(7)、单向离合器二(8)和制动器(9)；
4.根据权利要求1所述的新型轮毂电机无级变速装置，其特征在于，新型轮毂电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：张汝初，
申请(专利权)人：上海楚才斯盛科技合伙企业有限合伙，
类型：新型
国别省市：
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