用于电动自行车的横向和/或换向通量系统技术方案

一种电动机器，例如横向通量机器和/或换向通量机器，所述电动机器可被配置为耦合至电动自行车或其它轻型电动车辆。某些示例性的电动机器可被配置为具有高转矩密度和/或较低运转损耗，从而为电动自行车提供改善的运转特性。此外，某些示例性的电动机器可取代自行车上的齿轮箱，从而允许自行车从人力操作转换成电动操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电动系统，尤其是涉及横向通量机器和换向通量机器。
技术介绍
电动自行车(“e-bike”)以及其它轻型电动车(“LEV”)，例如电动小型摩托车、摩托车、高尔夫球车和/或类似电动车，日渐普及。这种装置尤其在拥挤的市区使运输便利。先前已经尝试过在电动自行车内装入电动马达和/或发电机的许多方案。不过这种马达、发电机和/或车辆的性能通常受到限制。因此，电动自行车的续航力、动力以及效率都可能低于所期望的。因此仍然需要在电动自行车中提供改进的电动马达，例如被配置为横向通量机器和/或换向通量机器的电动马达。
技术实现思路
本专利技术涉及用于轻型电动车辆(例如电动自行车)中的电动马达的系统和方法。在一个示例性实施例中披露了一种电动机器，包括转子、定子以及线圈，其中该转子或定子中的至少一个耦合至电动自行车的车轮。该电动机器为横向通量机器或换向通量机器中的至少一种。在另一个示例性实施例中披露了一种用于电动自行车的轮毂马达，包括线圈；至少部分地围绕该线圈的定子，其中该定子包括多个通量开关；和转子，所述转子包括与一组通量集中器交错的一组磁铁。该组磁铁中的至少其中一个磁铁在远离该线圈的方向上延伸一段距离，所述距离比该组通量集中器的与所述磁铁相邻的通量集中器在远离该线圈的方向上延伸的距离更大。该轮毂马达为横向通量机器或换向通量机器中的至少一种。在另一个示例性实施例中披露了一种用于电动机器的转子组件的制造方法，所述制造方法包括由粉末状金属形成其上具有齿的齿轮；在该齿轮的齿之间的空间内，以交替方式将多个磁铁耦合至该齿轮；通过从该齿轮上去除构成该齿轮的粉末状金属的至少一部分以将齿轮的齿彼此分开，从而形成转子环；和将该转子环耦合至结构部件，以便形成转子组件。在另一个示例性实施例中披露了一种用于电动自行车的箱式马达，包括线圈；至少部分地围绕该线圈的定子，其中该定子包括多个通量开关；和转子，所述转子包括与一组通量集中器交错的一组磁铁。该箱式马达能与齿轮箱互换。该箱式马达为横向通量机器或换向通量机器中的至少一种。在另一个示例性实施例中披露了一种使自行车转换为电动操作的方法，包括借助于箱式工具，从自行车上卸下齿轮箱，将箱式马达耦合至该自行车以替代该齿轮箱，以及将该箱式马达耦合至马达控制器。该
技术实现思路
部分的内容仅作为本专利技术的简介，并不用于限制所附权利要求的范围。附图说明请参阅下列说明书、所附权利要求书和附图图IA示出了依照示例性实施例的示例性横向通量机器；图IB示出了依照示例性实施例的示例性换向通量机器；图2A示出了依照示例性实施例的示例性轴向间隙配置；图2B示出了依照示例性实施例的示例性径向间隙配置；图3A示出了依照示例性实施例的示例性空腔接合配置；图3B示出了依照示例性实施例的示例性表面接合配置；图3C示出了依照示例性实施例的示例性表面接合横向通量配置；图4A示出了依照示例性实施例的示例性转子组件；图4B示出了依照示例性实施例的示例性转子组件的一部分的特写图；图4C示出了依照示例性实施例的在转子组件内耦合磁铁和通量集中器的方案；图5A示出了依照示例性实施例的示例性多相定子组件；图5B示出了依照示例性实施例的示例性定子部分；图5C示出了依照示例性实施例的耦合至线圈的图5B的定子部分；图示出了依照示例性实施例的经耦合而形成示例性单相定子组件的两个示例性定子部分；图5E示出了依照示例性实施例的稱合至定子轮毂的图的示例性单相定子组件；图5F示出了依照示例性实施例的图5A中示例性多相定子组件的另一视图；图6A示出了依照示例性实施例的耦合至刹车盘和齿轮箱的示例性横向通量机器；图6B示出了依照示例性实施例的耦合至示例性横向通量机器定子轮毂的传感器；图6C用剖视图示出了依照示例性实施例的耦合至刹车盘和齿轮箱的示例性横向通量机器；图6D用剖视图示出了依照示例性实施例的耦合至刹车盘和齿轮箱的示例性横向通量机器的特写图；图6E示出了依照示例性实施例的示例性轴配置；图7A示出了依照示例性实施例的箱式马达和齿轮箱；图7B示出了依照示例性实施例的箱式马达和自行车轮毂；图7C示出了依照示例性实施例的耦合至自行车轮毂的箱式马达；和图7D和7E用剖视图示出了依照示例性实施例的箱式马达。具体实施例方式以下只说明各种示例性实施例，并非以任何方式用于限制本专利技术的范围、应用或配置。更确切地说，下列描述用于提供适当的示例，以用于实施包括最佳方式的各种实施例。显而易见的是，在不背离所附权利要求范围的情况下，可以对这些实施例中所描述的元件的功能和布置进行各种改变。为了简洁起见，本说明书并不会详细说明电动系统构造、管理、操作、测量、优化和/或控制的传统技术以及电动自行车构造、配置与运用的传统技术以及磁通量的运用、集中、控制和/或管理。此外，这里包含的各附图中显示的连接线旨在表示各个元件之间的示例性功能关系和/或物理耦合。应该注意，在实际的电动系统(例如电动自行车中的电动马达)中，可能有许多替代或另外的功能关系或物理连接。先前的电动自行车马达，例如无刷直流(DC)马达、同步交流(AC)马达和/或类似马达，都受各种缺陷的困扰。例如，许多先前的电动马达及相关的马达控制器的组合效率最高只达大约80%。另外，随着转矩输出和/或每分钟转数(RPM)的提高，效率会急剧下降。由于动力损耗造成系统效率低，因此相关电动自行车的续航力减少。另外，为了维持效率，这种马达通常提供有限的动力输出，从而导致在诸如爬坡这类要求较高的负载情形下性能降低。此外，许多先前的电动自行车马达的齿槽效应转矩波形很差，其峰值幅度超过2牛顿一米。另外，许多先前的电动自行车马达的齿槽效应转矩波形很差，其峰值幅度超过电动自行车马达输出转矩的十分之一(1/10)。这样的配置常常造成不希望的运转噪音、振动和/或磨损。此外，许多先前的电动机马达提供有限的转矩密度(torquedensity)。在此所使用的“转矩密度”表示马达中每千克有效电和磁性材料所产生转矩的牛顿一米数。例如，许多先前的电动机被配置为具有介于每千克大约O. 5牛顿一米至每千克大约3牛顿一米之间的转矩密度。因此，例如当能产生足够转矩的马达尺寸太大而无法装入有限的空间内时，具有足够用于特定应用的转矩和/或动力的马达难以或甚至不可能安装在可用区域中。对于电动自行车的情况，相关的空间限制(例如自行车轮毂内可用的空间有限)，通常造成包括了动力相对不足和/或相对过重的马达，例如具有最大动力输出大约500瓦至大约900瓦的马达。相反，运用根据本专利技术原理配置的横向通量机器和/或换向通量机器，可实现适用于电动自行车及其它轻型电动车的高效、紧凑和/或高强度转矩的电动马达。在此所使用的“横向通量机器”和/或“换向通量机器”可以是其中磁通量路径具有通量大体上横向于机器的旋转面的部分的任何电动机器。在一个示例性实施例中，当磁铁和/或通量集中部件位于转子上和/或随电动机器的操作而运动时，该电动机器可以是纯“横向”通量机器。在另一个示例性实施例中，当磁铁和/或通量集中部件位于定子上和/或随电动机器操作而保持不动时，该电动机器可以是纯“换向”通量机器。显然，在某些配置中，“横向通量机器”可通过使转子固定并使定子运动而成为“换向通量机器”，反之亦然。此外，线圈可固定至定子；作为选择，线圈可固定至转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·G·卡利，D·S·科尔，J·M·戴尔，T·F·简塞克，J·S·雷诺兹，
申请(专利权)人：电扭矩机器股份有限公司，
类型：
国别省市：