無碳刷式電動自行車直流馬達的製作方法
2023-12-09 10:20:51 3
專利名稱：無碳刷式電動自行車直流馬達的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動自行車助力馬達，尤指一種無碳刷式電動自行車(腳踏車)直流馬達。
按，自行車從早期作為代步工具，逐漸被省力而快速的機動車輛所取代。惟近代則又因自行車具有健身以及作為無汙染交通工具的特性，而再次被廣泛使用。
不論使用何種優異的傳動機構，自行車均需藉助於人力踩踏。但在長途騎車或在上坡路段時，騎士常會有力氣耗盡或體力不勝負荷的狀況發生。所以乃有人在自行車上加裝不需使用燃料的電動助力馬達，供騎士疲累或自行車爬坡時，可啟動該助力馬達驅使自行車在無需人力踩踏下自動前進。
而在現有使用於自行車的電動馬達中，大都必需使用到複雜的傳動機構，其中尤以齒輪組的傳動方式不僅使得整個自行車電動馬達顯得笨重而繁雜，其製作成本亦相對昂貴而不經濟。在電動自行車均被要求速度限制(一般為每小時的時速不得超過25公裡)下，現有以齒接傳動機構的自行車電動馬達不僅增加整體自行車的重量及非電動操控狀態的人力踩踏負荷，而且其製造成本亦較高，且易出故障、產生機械磨擦損失和噪音。
再者，常用自行車助力馬達大都為碳刷式結構，其不僅常磨損而需加以保養及更換清理碳刷，同時噪音亦較高且輸出效率低，電池使用期限亦較短。
於是，本實用新型的目的即在提供一種能以無齒輪、低成本、可充電的無碳刷結構所製成的無碳刷式電動自行車直流馬達。
為實現上述的目的，本實用新型可採取下述方式實現一種無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該馬達本體是由一殼體及一由殼體側面組合的側蓋構成內部容納空間；一心軸則穿設於上述殼體及側蓋中心孔，該心軸兩端外露組接自行車的前叉端；該心軸的在馬達本體內部的軸身則套設通電用的矽鋼片線圈，而在與此線圈相對處的殼體內周面則於預設凹階面組合金屬層，且在該金屬層內表面貼設由多數個別磁鐵片所組成的磁鐵環層，使其與上述矽鋼片線圈外周保持一段間隙。
上述馬達可連接一以開關控制啟閉的電池，其間並連接一馬達驅動電路，該電路進一步設有一電壓調整器，使助力馬達作為電池關閉時的電池回充用發電機。
亦可採用下述另一種方式實現一種無碳刷式電動自行車直流馬達，該馬達本體是由一殼體及一由殼體側面組合的側蓋構成內部容納空間，一心軸則穿設於上述殼體及側蓋中心孔，該心軸兩端外露組接自行車的前叉端；該心軸的在馬達本體內部的軸身則套設通電用的矽鋼片線圈，且在此矽鋼片線圈外周一段間隙設有磁鐵環層；上述線圈是連接一以開關控制啟閉的電池，其間並連接一馬達驅動電路，此電路進一步設有一電壓調整器使馬達主體作為不通電踩踏時的電池回充用發電機。
該磁鐵環層是設於與上述線圈相對處的殼體內周面金屬層。
本實用新型還可下述方案進一步實施該殼體與側蓋組合面是設為開放面，並以一側突環形成壓合組接側蓋的第一凹階面，並由此第一凹階面再向內凹入具適當橫向寬度的第二凹階面組合所述金屬層。
所述的殼體第一凹階面是設有多個等角度間隔的內螺孔，而側蓋則於相對位置預設通孔，由螺栓穿過殼體的內螺孔及側蓋通孔將兩者結合。
該殼體設有兩平行突圈，該突圈含有供組接輪圈鋼絲的相對通孔。
殼體及側蓋的中心孔均鄰設階狀孔配合心軸預設的插接杆套設軸承，此心軸的內部軸身並設擋靠肩部壓套矽鋼片線圈。
綜上所述，本實用新型的本體是由殼體及側蓋所構成，並於其中心穿設一兩端外露的心軸，並於上述本體內部的心軸上套設矽鋼片線圈，而在殼體內周面的預設凹階面供套設金屬層，使該金屬層可貼設由個別不同磁極相鄰間隔並列的多數磁級所構成的磁鐵環層使其與上述內部線圈保持一段間隙；藉此而形成一種對線圈通電即可自動前進的無刷式無齒輪自行車電動直流馬達，其具有輕質、無齒輪、無碳刷結構、低噪音、低成本及結構簡化並能減少故障率和機械磨擦損失的優點，且更可因人力踩踏時的機械能轉換為電能回充電池，而延長電池使用壽命及能量，使自行車具有更遠的電動行程。
本實用新型的新穎性及其他特點將於配合以下附圖實施例的詳細說明而趨於明了，如圖所示
圖1是本實用新型實施例立體圖；圖2是圖1的元件分解圖；圖3是圖1的縱斷面剖視圖；圖4是圖1的橫斷面剖視圖；圖5是本實用新型裝設於自行車示意圖；圖6是本實用新型可行實施例電路圖。
請參閱圖1、2所示，本實用新型的馬達主體1是以一殼體10及一裝設於該殼體10側表面的側蓋20構成內部容納空間，而可於其內部由中心逐漸向外依序設有心軸30、矽鋼片線圈40、磁鐵環層50及金屬層60等主要元件。
如圖2、3所示，殼體10於外周表面設有兩平行突圈11、12，這些突圈11、12分別設有相對孔13、14，分別組接自行車輪圈鋼絲(SPOKES)91、92。整個殼體10的一側呈開放狀態，而在其另側封閉面15則設有一中心孔16，以及鄰設於此中心孔的階狀孔17、18。而在其開放側則預設一側突環19而形成第一凹階面191，並由第一凹階面191再向內凹入適當橫向寬度的第二凹階面192。該第一凹階面191並可預設多數等角度間隔的內螺孔193。
而側蓋20的直徑則設為略小於突環19並可壓合於第一凹階面191，其與殼體10相對位置亦設有一中心孔21，以及鄰設於此中心孔的階狀孔22、23，而其在與殼體預設內螺孔193相對位置亦設有相對通孔24，以螺栓25穿過通孔24與內螺孔193將兩者組合。
而一心軸30則設為適當長度，並能使其兩端分別穿過上述殼體10及側蓋20的中心孔16、21。該心軸兩側分別設螺接段31、32供鎖接於自行車的前叉端(fork tip)。沿螺接段31、32向內則分別含有適當長度及直徑的插接桿身33、34，使桿身33、34可分別配合殼體10及側蓋20的階狀孔17、18、22、23套設相對的兩組軸承71、72及油封73、74。在此心軸30的軸身適當位置則可預設一擋靠肩部35。
現請參閱圖2、3、4所示，在殼體10第二凹階面192可配合組接一空心金屬圈60，而在此金屬圈60表面則可貼設由多數個別磁鐵片51相鄰間隔排列所構成的磁鐵環層50。而多數併合成適當寬度的矽鋼片41則可預設多個徑向孔49供纏繞線圈42(參閱圖4)，使其中心孔43套設於心軸30的軸身上並壓靠肩部35。該等矽鋼片線圈40的外周緣與磁鐵環層50保持一段所需的間隙。
如圖5所示，依上述的整個助力馬達可裝設於自行車的前輪90，並於尾架上預設電池900，除了使其殼體10的突圈11、12預設孔13、14組接輪圈鋼絲91、92之外，其心軸30兩端外露的螺接段31、32則可供架設組合於前叉端93。整個助力馬達在矽鋼片線圈40通電時即能因電磁感應，自動驅使整部自行車前行。
如圖6所示，本實用新型在可行實施例中，除使電池900能以一開關901控制啟動或關閉外，其並以一馬達驅動電路902(為現有常用結構)連接馬達主體1，其間可預設一電壓調整器903。整個電路在電池900開(ON)時，提供自行車電動助力，電池900關(OFF)時，腳踏動力將使馬達主體1作為發電機經電壓調整器903而回充至電池900，藉此而可延長電池900使用時間。
本實用新型整個助力馬達在無需使用複雜與高成本、大重量的齒輪傳動機構下，提供了一種製作簡易方便，且更經濟及質輕的非齒輪無碳刷自行車電動馬達，達到結構簡化、低故障率、低噪音及減少磨擦損失的自行車改良型助力馬達，具有產業上利用價值，於是依法具文提出專利申請。
權利要求1.一種無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該馬達本體是由一殼體及一由殼體側面組合的側蓋構成內部容納空間；一心軸則穿設於上述殼體及側蓋中心孔，該心軸兩端外露組接自行車的前叉端；該心軸的在馬達本體內部的軸身則套設通電用的矽鋼片線圈，而在與此線圈相對處的殼體內周面則於預設凹階面組合金屬層，且在該金屬層內表面貼設由多數個別磁鐵片所組成的磁鐵環層，使其與上述矽鋼片線圈外周保持一段間隙。
2.如權利要求1所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該殼體與側蓋組合面是設為開放面，並以一側突環形成壓合組接側蓋的第一凹階面，並由此第一凹階面再向內凹入具適當橫向寬度的第二凹階面組合所述金屬層。
3.如權利要求2所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於所述的殼體第一凹階面是設有多個等角度間隔的內螺孔，而側蓋則於相對位置預設通孔，由螺栓穿過殼體的內螺孔及側蓋通孔將兩者結合。
4.如權利要求1所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該殼體設有兩平行突圈，該突圈含有供組接輪圈鋼絲的相對通孔。
5.如權利要求1所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於殼體及側蓋的中心孔均鄰設階狀孔配合心軸預設的插接杆套設軸承，此心軸的內部軸身並設擋靠肩部壓套矽鋼片線圈。
6.如權利要求1所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該馬達連接一以開關控制啟閉的電池，其間並連接一馬達驅動電路，該電路進一步設有一電壓調整器，使助力馬達作為電池關閉時的電池回充用發電機。
7.一種無碳刷式電動自行車直流馬達，該馬達本體是由一殼體及一由殼體側面組合的側蓋構成內部容納空間，一心軸則穿設於上述殼體及側蓋中心孔，該心軸兩端外露組接自行車的前叉端；該心軸的在馬達本體內部的軸身則套設通電用的矽鋼片線圈，且在此矽鋼片線圈外周一段間隙設有磁鐵環層；上述線圈是連接一以開關控制啟閉的電池，其間並連接一馬達驅動電路，此電路進一步設有一電壓調整器使馬達主體作為不通電踩踏時的電池回充用發電機。
8.如權利要求7所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該磁鐵環層是設於與上述線圈相對處的殼體內周面金屬層。
9.如權利要求7所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該殼體與側蓋組合面是設為開放面，並以一側突環形成壓合組接側蓋的第一凹階面，並由此第一凹階面再向內凹入具適當橫向寬度的第二凹階面組合上述金屬層。
10.如權利要求9所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於所述的殼體第一凹階面是設有多個等角度間隔的內螺孔，而側蓋則於相對位置預設通孔，由螺栓穿過殼體的內螺孔及側蓋通孔將兩者結合。
11.如權利要求7所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於該殼體設有兩平行突圈，該突圈含有供組接輪圈鋼絲的相對通孔。
12.如權利要求7所述的無碳刷式電動自行車直流馬達，其特徵在於殼體及側蓋的中心孔均鄰設階狀孔配合心軸預設的插接杆套設軸承，此心軸的內部軸身並設擋靠肩部壓套矽鋼片線圈。
專利摘要一種無碳刷式電動自行車直流馬達,是由一殼體及由殼體側面組合的側蓋構成內部容納空間;一心軸則穿設於殼體及側蓋中心孔,使心軸兩端外露供組接自行車的前叉端;心軸在本體內部的軸身則可套設通電用的矽鋼片線圈,與此線圈相對處的殼體內周面則於預設凹階面組合金屬層,金屬層內表面貼設由多數個別磁鐵片所組成的磁鐵環層磁場,其與矽鋼片線圈外周保持一段間隙,從而提供無齒輪、低成本、可充電的無碳刷式電動自行車助力直流馬達。
文檔編號H02K7/14GK2372820SQ99207708
公開日2000年4月5日 申請日期1999年4月9日 優先權日1999年4月9日
發明者陳墩毅 申請人:陳墩毅