一種分體式電力驅動裝置的製作方法
2024-03-23 08:24:05
本發明涉及電機領域，特別涉及一種分體式電力驅動裝置。
背景技術：
自行車是常見的交通工具之一，隨著經濟和技術發展，電動自行車也越來越多，現有的電動自行車，通常採用輪轂電機驅動，對於中置電機驅動的自行車，通常需要更換車架，使得五通能安裝固定電機，部分電機雖然不需要更換五通，但安裝固定相對複雜，且電機直驅時的扭力小，助力不理想，對於傳統的自行車的電動改造，通常也採用輪轂電機的方式，缺乏一種方便固定又比較廉價的電機驅動系統。
技術實現要素：
針對以上現有技術存在的缺陷，本發明的主要目的在於克服現有技術的不足之處，公開了一種分體式電力驅動裝置，包括驅動電機、齒輪組、力矩中軸和用於固定上述組件的五通管，其中，所述驅動電機固定在所述五通管的一端，所述五通管另一端設置有所述齒輪組，所述驅動電機與所述齒輪組連接並且將動力傳送給所述齒輪組，所述力矩中軸穿過驅動電機和所述齒輪組並設置在所述五通管內，所述力矩中軸的兩端分別從所述驅動電機中心和所述齒輪組的中心伸出，所述力矩中軸與所述齒輪組的輸出相連，所述驅動電機、所述齒輪組、所述力矩中軸與所述五通管同軸設置布置。
進一步地，所述驅動電機為無刷內轉子電機、無刷外轉子電機、有刷內轉子電機或有刷外轉子電機中的一種。
進一步地，所述驅動電機包括轉子，定子、輸出軸和殼體，所述殼體包括本體和蓋體，本體與蓋體通過螺紋固定連接，所述轉子與定子同軸套接，所述轉子還設置有輸出軸，所述輸出軸與轉子同軸連接，輸出軸中央還設置有力矩軸孔，所述轉子內側貼合有永磁體。
進一步地，所述定子固定在本體上，所述殼體的所述本體部分設置有固定軸，所述固定軸為空心圓柱體，所述固定軸中央設置有輸出軸孔，所述固定軸與所述五通管螺紋配合。
進一步地，所述定子固定在所述蓋體上，所述轉子同軸套接在所述定子外側，所述驅動電機的所述輸出軸固定在所述轉子上，所述輸出軸內側設置有力矩軸孔，所述蓋體的螺紋旋入方向與所述轉子旋轉方向相反。
進一步地，所述齒輪組包括太陽輪、行星輪、齒圈、輸出架和支撐架，所述齒圈固定在輸出架上，所述太陽輪與齒圈同軸設置，所述行星輪圍繞太陽輪成等距環繞分布，太陽輪依靠行星輪與齒圈連接，所述太陽輪固定在電機的輸出軸上或直接在電機的輸出軸制齒，所述行星輪旋轉固定在支撐架上，所述支撐架通過螺紋與所述五通管連接固定。
進一步地，所述支撐架與輸出架同軸設置並可相對旋轉，所述支撐架與輸出架構成齒輪組的殼體，所述支撐架與輸出架依靠軸承連接，所述輸出架外側設置有輪齒或者鏈齒。
進一步地，所述力矩中軸為貼有傳感器的單軸或套軸，所述套軸包括對插的內接軸和外套軸，所述內接軸設置有內花鍵和外花鍵，所述外套軸設置有內花鍵和外花鍵，所述內接軸的內花鍵與外套軸的內花鍵連接固定，內接軸的外花鍵與外套軸的外花鍵配合連接，構成一個加長的整體花鍵，該整體花鍵依靠單向旋轉機構與齒輪組的輸出架連接。
進一步地，所述力矩中軸設置有線路板，所述線路板通過螺絲鎖定在力矩中軸一側，或者力矩中軸內側設置有線路板安裝位，並在該線路板安裝位內設置線路板。
進一步地，所述傳感器使用的是金屬絲傳感器、應變片、霍爾永磁體磁鋼組合中的一種。
本發明取得的有益效果：
1、五通管兩側對頂設置有電機和齒輪組，通過外掛方式與車架五通連接，無需更換車架，即可實現對現有自行車進行動力改裝。
2、通過使用與電機和齒輪組同心同軸設置的力矩中軸，實現對踩踏力的採集和傳輸，外形美觀，集成度高
3、設置有齒輪組並利用齒輪組直接驅動與齒圈和輪齒一體設計的輸出架，實現電機動力的減速輸出，同時簡化結構降低重量，有效控制成本。
4、通過設置可旋轉的輸出架，並讓輸出架與支撐架組合成殼體，在保證齒輪組驅動輸出功能的同時，實現了對齒輪組的有效保護。
5、通過設置單向旋轉機構，保證了人力和電機動力的合力輸出，共同驅動車輪運轉，同時在人力停止輸出時能使得人力與電機輸出分離，避免曲柄更轉，保證了者的人身安全。
附圖說明
圖1為本發明一種分體式電力驅動裝置的第一實施例結構示意圖；
圖2為本發明一種分體式電力驅動裝置力矩中軸和傳感器的結構示意圖；
圖3為本發明一種分體式電力驅動裝置力矩中軸的線路板另一種安裝方式的結構示意圖；
圖4為本發明一種分體式電力驅動裝置驅動裝置另一種安裝方式結構示意圖；
附圖標記如下：
1、驅動電機，2、齒輪組，3、力矩中軸，4、五通管，5、單向轉動機構，6、傳感器，7、線路板安裝位，8、線路板，11、轉子，12、定子，13、輸出軸，14、殼體，141、本體，142，蓋體，143、固定軸，15、永磁體磁鋼，21、太陽輪，22、行星輪，23、齒圈，24、輸出架，25、支撐架，26、輪齒。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
如圖1-3所示，本發明的一種分體式電力驅動裝置，包括驅動電機1、齒輪組2、力矩中軸3和用於固定上述組件的五通管4，其中，驅動電機1固定在五通管4的一端，五通管4另一端設置有齒輪組2，驅動電機1與齒輪組2連接並且將動力傳送給齒輪組2，力矩中軸3穿過驅動電機1和齒輪組2並設置在五通管4內，力矩中軸3的兩端分別從驅動電機1中心和齒輪組2的中心伸出，力矩中軸3與齒輪組2的輸出相連，驅動電機1、齒輪組2、力矩中軸3與五通管4同軸設置布置。具體為：
車架設置有五通管4，五通管4兩側對頂布置有驅動電機1和齒輪組2，力矩中軸3設置在五通管4中間，力矩中軸3的兩端分別伸出於驅動電機1和齒輪組2外，力矩中軸3一端與齒輪組的輸出連接。
驅動電機1為外轉子電機，包括轉子11、定子12、輸出軸13和殼體14，其中，殼體14為由本體141和蓋體142組成的空心圓柱形結構，本體141和蓋體142依靠螺紋旋接固定，殼體內側同軸設置有轉子11和定子12，轉子11中央同軸固定設置有輸出軸13，輸出軸13同軸設置有力矩軸孔，轉子11與輸出軸13構成「山」字形結構，該輸出軸13穿過電機定子12，並可相對定子12自由轉動，轉子11內側貼合有永磁體磁鋼15，電機定子12固定在本體141上，該殼體14的本體部分設置有固定軸143，固定軸143為空心圓柱體，固定軸143中央設置有輸出軸孔，固定軸143與五通管4螺紋配合，實現驅動電機1的固定。
為降低電機運行阻力並實現對各個組件的支撐，驅動電機1的蓋體141中央設置有軸承，力矩中軸3穿過該軸承內側，實現對力矩中軸3的支撐固定，本體141的固定軸143內側設置有軸承，輸出軸13穿過軸承內圈並實現對輸出軸13的支撐。
如圖4上述驅動電機1的結構還可以為，定子12設置在蓋體142上，並與蓋體142固定。轉子11同軸套接在定子12外側，驅動電機1輸出軸13設置在轉子11正面，即，與「山」字形的電機轉子11的輸出軸13方向相反，電機輸出軸13內側設置有力矩軸孔，蓋體142通過螺紋與本體141連接實現固定，進而實現對定子12的固定連接。在該種方式下，蓋體142的螺紋旋入方向應與轉子11旋轉方向相反，以保證電機在驅動過程中，可通過反作用力實現本體141與蓋體142的自緊。
上述的驅動電機1也可採用內轉子電機，但是，不論採用有刷電機或無刷電機，內轉子電機或外轉子電機，電機的輸出軸13都應該同軸開設軸孔以供力矩中軸3穿入。
所述齒輪組2包括太陽輪21、行星輪22、齒圈23、輸出架24和支撐架25，其中，太陽輪21與齒圈23同軸同層設置，數個行星輪22圍繞太陽輪21呈環形等距分布，太陽輪21依靠行星輪22與齒圈23連接，其中行星輪22的旋轉軸固定在支撐架25上，該支撐架25通過螺紋與五通管4連接固定，中央設置有輸出軸孔，驅動電機1的輸出軸穿過輸出軸孔，通過軸承連接，並使得輸出軸13可自由轉動。齒圈23與輸出架24連接，齒圈23設置在輸出架24內側，輸出架24外側設置有鏈齒或輪齒26用於連接鏈輪或齒輪並進一步傳動車輪輸出，輸出架24與支撐架25同軸布置並依靠軸承連接，輸出架24與支撐架25構成齒輪組殼體，輸出架24與支撐架25可相互自由轉動。
上述齒輪組2也可替換成普通雙層傳動齒輪組的組合傳動結構，僅需保證電機能驅動外側齒圈23運轉即可。
其中太陽輪21可套接在電機的輸出軸13上，當然也可直接在電機的輸出軸13上制齒。
上述的齒輪可使用直齒輪、斜齒輪、人字齒輪等，在此不加以限制。
特別的，輸出架24中心部分設置有花鍵，該花鍵用於和力矩中軸的花鍵連接，實現電機與人力同時驅動，花鍵外側套接有單向轉動機構5，該單向轉動機構5可使用單向軸承、超越離合器或棘輪，使得電機動力可以和人力斷開，避免了軸跟轉導致危險。
如圖1-2所示，力矩中軸3為兩段式套接的中軸，該力矩中軸3包括內接軸31和外套軸32，內接軸31為階梯式，內接軸31在較細一側設置有第一花鍵，內接軸31在較大一側設置有第二花鍵，外套軸32內部設置有第三花鍵套，外套軸32的外側設置有第四花鍵，其中，內接軸31的第一花鍵與外套軸32的第三花件套緊密配合，內接軸31的第二花鍵與外套軸32的第四花鍵構成整體，外套軸32的外側表面，貼布有傳感器6。該傳感器6用於感測軸形變，實現力矩測量，特別的是，內接軸31的第二花鍵寬度小於外套軸32的第四花鍵寬度，保證在踩踏時，均能有力矩輸出並使得內花鍵的扭動形變能被控制在合適範圍內，避免傳感器6損壞失效或軸斷裂。
當然，上述的力矩中軸也可以是整根軸，此時只具有單邊力矩輸出。上述的傳感器6使用的是金屬絲傳感器、應變片、霍爾永磁體磁鋼組合等。
此外，在軸的一端內側還設置有線路板安裝位7，線路板安裝位7內設置有傳感器6控制線路板8。該線路板8採用有線傳輸或無線發射方式傳輸力矩中軸的輸出信號。
請參閱圖3，作為另一種安裝方式，控制板還可設置在軸的端部通過外掛方式與軸連接，此時，無需在軸內側設置線路板安裝位7，並可將線路板8與曲柄的鎖定螺絲做成一體。
本發明一種分體式電力驅動裝置的有益效果為：
1、五通管兩側對頂設置有電機和齒輪組，通過外掛方式與車架五通連接，無需更換車架，即可實現對現有自行車進行動力改裝。
2、通過使用與電機和齒輪組同心同軸設置的力矩中軸，實現對踩踏力的採集和傳輸，外形美觀，集成度高
3、設置有齒輪組並利用齒輪組直接驅動與齒圈和輪齒一體設計的輸出架，實現電機動力的減速輸出，同時簡化結構降低重量，有效控制成本。
4、通過設置可旋轉的輸出架，並讓輸出架與支撐架組合成殼體，在保證齒輪組驅動輸出功能的同時，實現了對齒輪組的有效保護。
5、通過設置單向旋轉機構，保證了人力和電機動力的合力輸出，共同驅動車輪運轉，同時在人力停止輸出時能使得人力與電機輸出分離，避免曲柄更轉，保證了者的人身安全。
以上僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍；如果不脫離本發明的精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護範圍當中。