一種電動自行車用的中軸力矩傳感電機驅動系統技術方案

一種電動自行車用的中軸力矩傳感電機驅動系統，包括機殼（3），電機（25），減速機構（24），離合裝置（22），力矩傳感器組件（21），鏈輪盤（20）以及控制器（23），控制器分別與電源、力矩傳感器組件以及電機電連接，力矩傳感器組件安裝在中軸（9）的外圓周表面。力矩傳感器組件、減速機構、離合裝置、鏈輪盤在中軸的軸線方向并列布置。人力通過對自行車腳踏曲柄的踩踏使與力矩傳感器相對應中軸發生扭曲形變，力矩傳感器把該扭曲形變轉換為與踩踏力成線性關系的電壓信號，并反饋給控制器作處理，控制器經過處理后確定電機的輸出扭矩大小，從而實現電機助力的功能，使騎行者省力、舒適。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種電機驅動裝置，尤其涉及一種電動助力自行車用的中軸力矩傳感電機驅動系統。
技術介紹
隨著低碳、環保的意識逐漸增強，很多城市淘汰了摩托車和以燃油發動機提供動力的助動車，取而代之采用電動自行車。現有技術中，電動自行車通常是以輪轂直接驅動后(或前)輪，由于電機直接驅動后(前)輪，其啟動電流大，耗電量大，導致電動車的電池使用壽命縮短；此外，在無電人力騎行時電機也會跟轉，電機線圈會產生與車體前進方向相反的較大的電磁阻力，造成騎車者在騎行時較為費力，并且在助力行駛時，電機的輸出功率不能隨人力騎踏力度的大小而發生變化。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種結構緊湊、效率高、騎行省力的電動自行車中軸力矩傳感電機驅動系統。為實現上述目的，本技術提供了以下技術方案一種電動自行車用的中軸力矩傳感電機驅動系統，包括機殼、電機，減速機構，離合裝置，前、后端蓋以及鏈輪盤，電機由外轉子組件和定子組件構成，其特征在于該驅動系統還包括力矩傳感器組件和控制器，控制器分別與電源、力矩傳感器組件以及電機電連接，力矩傳感器組件安裝在中軸的外圓周表面上，所述力矩傳感器組件、減速機構、離合裝置、鏈輪盤在中軸的軸線方向并列布置。所述力矩傳感器組件由軸式力矩感應器和速度感應傳感器組合而成。所述的減速機構具有一級行星輪系和二級行星輪系，一級行星輪系包括有一級中心外齒輪、一級行星輪、一級內齒輪，所述一級中心外齒輪的一端固定在電機轉子支架上成為一體，一級中心外齒輪空套在中軸上，一級行星輪同時與一級中心外齒輪以及設在機殼的一級內齒輪嚙合；二級行星輪系包括二級中心外齒輪、二級行星齒輪和二級內齒輪，一級行星輪通過軸銷可轉動地安裝在一級行星架上，一級行星架空套在中軸上，一級行星架的外圓周表面設有齒輪形成二級中心外齒輪，二級中心外齒輪與固定在機殼上可轉動的二級行星輪嚙合，二級行星輪同時又與固定在離合器裝置外圈的二級內齒輪相嚙合，二級行星輪通過軸銷可轉動地固定在機殼上。所述離合裝置由單向離合器和與該單向離合器止動方向相反的單向軸承組成，所述單向軸承內圈固定在中軸上，單向軸承的內圈可帶動單向軸承的外圈單向轉動，但軸承的外圈不能帶動其內圈轉動。所述單向離合器的內圈固定安裝在單向軸承的外圈上，單向離合器的外圈與二級內齒輪固定為一體，單向軸承的外圈及其單向離合器的內圈與鏈輪盤固定連接，鏈輪盤固定有電動自行車的前鏈輪。由于本技術采用力矩傳感器組件和控制器，人力通過對自行車腳踏曲柄的踩踏使與力矩傳感器相對應中軸發生扭曲形變，力矩傳感器把該扭曲形變轉換為與踩踏力成線性關系的電壓信號，并反饋給控制器作處理；力矩傳感器感測的腳踏力量大小，速度傳感器感測腳踏速度快慢，兩種傳感器產生的信號經過通訊接口傳給控制器，控制器經過處理后確定電機的輸出扭矩大小，從而實現電機助力的功能，使騎行者省力、舒適。附圖說明附圖I是本技術的系統結構框圖；附圖2是本技術的結構示意具體實施方式以下結合附圖給出的實施例對本技術作出進一步描述本技術包括機殼3，電機25，減速機構24，離合裝置22，力矩傳感器組件21，鏈輪盤20以及控制器23。電機25包括定子組件7和外轉子組件11，電機定子組件7固定在機殼3內，電機轉子組件11通過轉子支架6以及軸承固定在中軸9上。前端蓋I和后端蓋8與殼體3相連接。控制器23分別與電源DC、力矩傳感器組件21以及電機25電連接，力矩傳感器組件21安裝在中軸9的外圓周表面。如圖2所示，力矩傳感器組件、減速機構、離合裝置、鏈輪盤在中軸的軸線方向并列布置。所述的減速機構24包括一級行星輪系和二級行星輪系，一級行星輪系包括有一級中心外齒輪10、一級行星輪12、一級內齒輪4，所述一級中心外齒輪10的一端固定在電機轉子支架6上成為一體，一級中心外齒輪10空套在力矩傳感器21的外圓周上，可相對于力矩傳感器旋轉。一級行星輪12同時與一級中心外齒輪10以及設在機殼的一級內齒輪4哨合。二級行星輪系包括二級中心外齒輪14、二級行星齒輪15和二級內齒輪2，一級行星輪12通過軸銷5可轉動地安裝在一級行星架14上,一級行星架14空套在中軸9上。一級行星架14的外圓周表面設有齒輪形成二級中心外齒輪，因此，二級中心外齒輪即一級行星架14。二級中心外齒輪14與固定在機殼上可轉動的二級行星輪15嚙合，二級行星輪15同時又與固定在離合器裝置22外圈的二級內齒輪2相嚙合。二級行星輪15通過軸銷16可轉動地固定在機殼3上。所述離合裝置22由單向離合器18和與單向離合器止動方向相反的單向軸承19組成。所述單向軸承的內圈固定在中軸9上，單向軸承的內圈可帶動單向軸承的外圈單向轉動，但軸承的外圈不能帶動其內圈轉動。所述單向離合器的內圈與單向軸承的外圈固定為一體，單向離合器的外圈與二級內齒輪2固定連接，單向離合器的內圈與鏈輪盤20固定連接，鏈輪盤固定有電動自行車的前鏈輪。所述的單向離合器最好采用單向棘輪離合器。力矩傳感器組件21、減速機構、離合裝置、鏈輪盤20在中軸的軸線方向并列布置。采用本技術的電動自行車可以在三種不同模式下驅動電機驅動模式、人力驅動模式和助力驅動模式。電機驅動模式當電機通電時，轉子組件11繞中軸9作順時針轉動，通過轉子支架6帶動一級中心外齒輪10作順時針轉動，一級中心外齒輪10帶動與之嚙合的2-4個一級行星齒輪12作逆時針轉動。由于二級中心外齒輪14即一級行星架，因此一級行星齒輪12作逆時針轉動時二級中心外齒輪14也作逆時針轉動，與之嚙合的若干二級行星齒輪15作順時針轉動，與二級行星齒輪15嚙合的二級內齒輪2作順時針轉動。由于二級內齒輪2可轉動地固定在單向棘輪離合器18的外圈上，因此單向棘輪離合器18的外圈也作順時針轉動，進而帶動單向棘輪離合器18的內圈作順時針轉動，驅動鏈輪盤20以及與之相連接的鏈輪，使電動自行車車輪轉動，實現了由電機驅動電動自行車前進。此時，單向軸承19和中軸9不作轉動。人力驅動模式當駕駛者腳踏電動自行車踏腳騎行時，中軸9繞軸線作順時針轉動，從而帶動與其緊配合的單向軸承19的內圈轉動，此時，單向軸承19設計成內、外圈為鎖緊狀態，即單向軸承的內圈帶動外圈同時旋轉。由于單向軸承19的外圈是與單向棘輪離合器18的內圈緊密配合，進而帶動單向棘輪離合器的內圈順時針轉動。此時，固定在單向棘輪離合器內圈上的鏈輪盤20順時針轉動，驅動電動自行車車輪轉動，實現了由人力驅動電動自行車前進。助力驅動模式此種模式為前述兩種模式的疊加，即在電機通電的同時，駕駛者也用腳踏電動自行車騎行。人力通過自行車腳踏曲柄的踩踏，使中軸9發生扭曲形變并帶動單向軸承19的內圈作順時針轉動，并通過單向軸承的外圈帶動單向棘輪離合器18的內圈以及固定在該內圈上的鏈輪盤20作順時針轉動；同時力矩傳感器21把中軸的扭曲形變轉換為電壓信號，再反饋給控制器23進行處理，控制器通過采集的電壓幅值信號的大小來改變控制器脈沖寬度輸出的大小，從而改變電機相線電流的大小，以達到控制電機輸出扭矩的大小。此時，電機25通過減速機構24帶動單向棘輪離合器18的外圈作順時針轉動，并帶動其內圈作順時針轉動，進而驅動固定在單向棘輪離合器18的內圈的鏈輪盤20，通過鏈條同時驅動電動自行車后車輪轉動。這樣，使用力矩傳感器組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動自行車用的中軸力矩傳感電機驅動系統，包括機殼（3），電機（25），減速機構（24），離合裝置（22），前端蓋（1），后端蓋（8）以及鏈輪盤（20），電機由外轉子組件（11）和定子組件（7）構成，其特征在于：還包括力矩傳感器組件（21）和控制器（23），控制器分別與電源、力矩傳感器組件以及電機電連接，力矩傳感器組件安裝在中軸（9）的外圓周表面上，所述力矩傳感器組件、減速機構、離合裝置、鏈輪盤在中軸的軸線方向并列布置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：卓達，趙瑞寬，仲建華，
申請(專利權)人：新安乃達驅動技術上海有限公司，
類型：實用新型
國別省市：