专利名称：电动自行车用电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及自行车，属于一种自行车的电驱动装置。
电动自行车由于其具有不排放废气，有利于保护环境的特点，正越来越受到政府、生产厂家和广大使用者的热切关注。电动自行车产品的发展很快，式样较多，就电动机驱动系统而言一般有两种形式，一是定中驱动轴方式，二是轮鼓驱动方式，目前市场上的产品大多是轮鼓驱动方式。轮鼓驱动方案，由于直接驱动，省去了链条传动，故提高了系统的效率和可靠性，而且从整车装配角度来说，由于大部份零部件都可以采用原来普通自行车的方案，故可以采用标准件，不需投入很多的新模具，缩短了产品的开发和生产周期。但是现有轮鼓驱动方式的电动自行车，由于其驱动电动机的特点，大多是全电动的，电动自行车则完全作为一种代步工具，可是由于作为电动机能源的电池还有诸多技术问题没有解决，使自行车在全电动状态下行驶时，由于电力消耗较大而使电池寿命快速缩短，使得更换电池的周期加快，成本费用相当高，因此，电动自行车很难得到大量推广应用。另一方面，随着人们生活水平的提高，越来越多的人把自行车作为运动锻练器具，特别是中年以上的使用者，希望自行车既能作为一种较省力的代步工具，也能作为一种有益于健康的运动锻练器具。
本实用新型的目的是提供一种电动自行车用电动机，使自行车既能实现全电动行驶，也可实现人与电动机协同出力，使之一方面能节省电能，延长电池的使用寿命，同时也能进行健康运动，满足人们健身的需要。
实现上述目的的本实用新型，采用无刷直流电动机作为电动自行车的驱动电动机，故本实用新型与现有无刷直流电动机的基本结构相似，电动机为无刷结构，主要包含有电机转子和定子、构成电动机壳体的左右两端盖及一位置传感器和微电脑控制装置，两端盖与电机转子相固接并通过轴承系装置在自行车一车轴上，定子固置在该车轴上，本实用新型的特点是，在电动机的内部加装一脚力检测机构，可以检测出脚踏力的大小和自行车的速度，以控制电动机的输出力矩，使自行车在达到设定车速前，踏力越大则电动机的输出力矩也越大，反之就越小，具体结构是在电动机壳体内还设置有一主要由力矩传感器、拨叉、动套和弹簧构成的力矩检测装置，其中，力矩传感器与电脑控制装置相连接，弹簧装置在端盖上并使其一端与拨叉相连接，动套滑置在拨叉上。
本实用新型中的力矩传感器可以是一种主要由磁力探头和磁钢构成的电磁力矩传感器，其中磁力探头设置在定子架上，磁钢固置在靠近该磁力探头之动套的端部；也可是一种光电偶合式力矩传感器或磁电式传感器。
如上所述本实用新型，当骑车人用力踏自行车踏脚板时，链条带动链轮转动，使装在端盖上的弹簧压缩，拨叉随之转过一个角度，拨叉则将动套推动而作直线位移，这就改变了传感器磁钢与传感器磁力探头间的距离。踏的力越大，通过弹簧、拨叉及动套等零件的作用，使传感器得到的信号也越大。由位置传感器测到的转速信号和力矩传感器测到的踏力大小信号，传到微电脑控制装置，微电脑对两个信号进行分析后输出信号去控制电动机的输出力矩。
本实用新型的优点由于本实用新型电动机采用无刷结构，直接驱动自行车车轮，省去了传统的齿轮减速箱；特别是本实用新型在电动机壳体内装有一套力矩检测装置，即可实现人与电动机协同出力，可测出骑车人的踏力大小，并据此改变电动机的输出力矩。故本实用新型具有真正电力助动的功能，使得脚踏自行车时，电动机即输出力矩而助力，踏力越大，电动机的输出力矩也越大，反之越小，通过调整，可以使电动机辅助出力恰当，节省电能，若行驶速度超过设计值时，则电动机的输出力矩逐渐减小，以有效控制行驶速度，保障行车安全，同时，在需要的情况(如疲劳、乏力等)，可以进行全电力驱动运行。
图1为本实用新型的正向半剖示图。
图2为本实用新型的侧向局部剖视示图。
图3为本实用新型中的局部力矩传感机构的连接示意图。
本实用新型的实施例如附图所示。
以下结合附图所示实施例对本实用新型作具体说明。
本实用新型采用无刷直流电动机，电动机的左右端盖2、6与电动机转子3相固连后，经轴承系统1设置在车轴11上；电机定子4固置在该车轴11上。则两端盖2、6在电机转子3带动下同时转动。由图1、图2见，本实用新型在电动机内中心部位设置有一主要由力矩传感器7、拨叉9、动套8和弹簧14构成的力矩检测装置，其中，力矩传感器7与电脑控制装置相连接，弹簧14装置在端盖9上之弹簧座15上并使其一端与拨叉9相连接，动套8滑置在拨叉9上。本实施例中之拨叉9，在其前段设计有斜面，动套8支座在该斜面上，则当拨叉9在端盖6上之弹簧14压缩力的作用下转过一个角度时，拨叉9通过其前段的斜面将动套推动成直线位移(见图3所示)。本实施例采用由磁力探头13和磁钢12构成的电磁力矩传感器作为本实用新型的力矩传感器，其中，磁力探头13设置在定子架上，磁钢12固置在靠近该磁力探头13之动套8的端部，则当动套8在拨叉9的推动下作直线位移时，磁钢12与磁力探头13间的距离即发生变化。脚踏力越大，磁力探头得到的信号也越大，该信号输入到微电脑中，因同时输入到微电脑中的还有由位置传感器5测到的转速信号，则微电脑对这两个信号进行分析后，通过驱动器送出不同的脉宽信号，控制电动机的运转状态。
调整微电脑的程序可调整踏力与电机助动力的相对关系，比如速度在15公里/小时以下，电动机的助动功率与骑车人的脚踏功率相等；如速度在15公里/小时以上，则电动机的助动功率相应减少；如速度超过24公里/小时以上，电动机将不再提供动力。
本实用新型电动机中的力矩传感器，除上述实施例中所说的电磁力矩传感器外，还可采用光电偶合式力矩传感器或磙电式传感器等多种形式的力矩传感器。如在另外的实施例中采用光电偶合式力矩传感器时，光电器件(如光电管)的一部份设置在电动机定子架上，另一部份相对应地设置在动套11的端部，其它结构与上述实施例相同。
权利要求1，一种电动自行车用电动机，电动机为无刷结构，主要包含有电机转子和定子、构成电动机壳体的左右两端盖及一位置传感器和微电脑控制装置，两端盖与电机转子相固接并通过轴承系统装置在自行车一车轴上，定子固置在该车轴上，其特征在于在电动机壳体内还设置有一主要由力矩传感器、拨叉、动套和弹簧构成的力矩检测装置，其中，力矩传感器与电脑控制装置相连接，弹簧装置在端盖上并使其一端与拨叉相连接，动套滑置在拨叉上。
2，根据权利要求1所述电动自行车用电动机，其特征在于所说力矩传感器是一种主要由磁力探头和磁钢构成的电磁力矩传感器，其中磁力探头设置在定子架上，磁钢固置在靠近该磁力探头之动套的端部。
3，根据权利要求1所述电动自行车用电动机，其特征在于所说力矩传感器是一种光电偶合式力矩传感器或磁电式传感器。
专利摘要本实用新型是一种电动自行车用电动机,主要特点是电动机采用无刷结构,并在电动机内装有一套主要由力矩传感器、位置传感器及拨叉、动套和弹簧构成的力矩检测装置,因此,本实用新型可实现人与电动机协同出力,成为真正的电力助动,使得脚踏自行车时,电动机即输出力矩而助力,踏力越大,电动机的输出力矩也越大,反之越小,并且在需要的情况(如疲劳、乏力等),可以进行全电力驱动运行。本实用新型行车操作方便,节省电能,并可根据身体状况实施健康骑车运动。
文档编号H02K11/00GK2387660SQ98225219
公开日2000年7月12日 申请日期1998年9月29日 优先权日1998年9月29日
发明者陆国林, 贡俊, 袁志强, 吴文湛, 曹森 申请人:电子工业部第二十一研究所, 云南联信实业发展有限公司