电力驱动车轮的传动机构以及单轮平衡车和双轮平衡车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于动力运载工具技术领域，具体地说，涉及一种电力驱动车轮的传动机 构以及单轮平衡车和双轮平衡车。
【背景技术】
[0002] 在电动车辆上，现有广泛使用的动力传动机构包括减速电机传动方案和直驱电机 传动方案。
[0003] 图15为现有技术总减速电机传动的结构示意图；如图15所示，在减速电机传动方 案中，传动机构主要包括：电机1501、联轴器1502、1503、减速器1505、轮毂或称轮辋1506、 轮胎1507、1508,电机1501的输出轴通过联轴器1502、1503连接到减速器1505的输入轴 上，减速器1505固定到轮架（图中未明示）上，减速器1505的输出轴固定到轮毂1506上， 带动轮毂1506旋转；轮胎（可能包含外胎1508和内胎1508)固定到轮毂1506上。
[0004] 减速电机传动结构的工作过程如下：
[0005] 电机工作时输出轴旋转并输出转矩。转矩通过联轴器输出到减速器输入轴上，并 经过减速器改变转速和转矩，最后通过减速器输出轴输出到轮毂上，轮毂带动轮胎转动。
[0006] 如上所述，在减速电机传动机构中，由于电机往往与减速器、轮毂串联，其轴向尺 寸往往较大，并且减速器由于同时承受扭矩和弯矩，通常需要高强度的壳体和轴承支撑，造 成其成本较高，重量较大。尤其是需要低速/大扭矩输出的电机驱动系统，减速比往往较 大，需要多级齿轮或皮带减速器，进一步提高了重量和成本。
[0007] 现有大量外转子结构的永磁直驱电机（俗称直驱轮毂电机，以下同）传动方案，图 16为现有技术中直驱电机传动机构示意图；如图16所示，其电机轴即轮轴1601，固定在轮 架（未在图中显示）上；定子硅钢片1607和绕组1608通过定子骨架1606固定在轮轴1601 上；而电机的转子主体为轮辋1610,以及固定在轮辋上的轮胎1611、1612,轮辋内侧沿圆周 设置多个永磁体1609,包括固连在一起的轮辋、两侧轮毂罩、永磁体与轮胎的转子通过轴承 可相对转动地与固连在一起的轮轴、定子绕组和定子磁钢、定子骨架的定子0耦合。如图 2所示，以下称直驱电机传动机构。
[0008] 上述直驱电机传动方案还包括螺栓1602、电机端盖1603、密封圈1604、滚动轴承 1605,其位置和与其他连接关系在此不再赘述。
[0009] 上述直驱电机传动机构的工作过程如下：
[0010] 定子上的绕组按一定规律通电，则固连在转子上的永磁体被驱动转动，带动固连 在转子上的轮辋和轮胎围绕轮轴旋转，此方案不存在变速机构，实现了电机直接驱动。
[0011] 直驱电机的传动机构中不存在减速器，消除了减速器成本和重量，且消除了齿轮 啮合噪音。但是，直驱电机为了实现低转速/大扭矩，必须采用增加绕组极对数、增加磁钢 极数的方法，因而大大增加了铜线和稀土磁钢的用量；同时，由于其绕组极对数较多，定子 绕组直径较大，因此其硅钢片的用量和重量也会大得多，从容导致了整个传动机构的重量 大，成本尚。
[0012] 单轮或双轮平衡车产品往往需要非常紧凑的结构和较小的轴向尺寸，因此希望平 衡车的相关控制电路和电池等能够装在轮子内部空间，或者希望平衡车动力轮系传动机构 轴向尺寸紧凑。
[0013] 上述减速电机传动机构中，轴向尺寸较大，且减速机重量较大和成本较高，因而限 制了所述减速电机传动机构在在单轮或双轮平衡车上的应用。
[0014] 上述直驱电机传动机构中，轮毂内部有大量空间，但由于所述硅钢片和绕组需要 定子骨架支撑，导致很难将相关控制电路装到轮子内部空间。或者安装后导致轮子轴向尺 寸增加；并且与减速电机相比，直驱电机传动机构的电机硅钢片、绕组导线和永磁体的用量 多，重量大，成本较高，限制了所述直驱电机传动机构在单轮或双轮平衡车上的应用。
[0015] 名称为"Electric wheel motor assembly"，专利号为US7, 445, 067 的美国专利公 开了一种轮毂电机组合，如其0021段记载，包括一个行星齿轮组合28,该组合包括一个太 阳轮32, 一个齿圈34以及若干个行星轮36,太阳轮32可以有电机26驱动，太阳轮32通过 行星轮36驱动行星架38,行星轮36与齿圈34的齿轮互相嗤合，驱动轮轴30旋转，减速比 可达到1:2. 64。虽然该专利公开了通过齿轮组合实现减速比的调节且实现了紧凑的轴向尺 寸，但其仍然是一传统意义上的电机和齿轮箱串联结构，其齿轮箱虽然通过复杂的结构内 藏在电机绕组内侧从而缩短了轴向尺寸，但其复杂的结构为了达到高强度，仍然存在体积 较大和重量较重的问题。
[0016] 名称为"自平衡车的轮毂电机驱动结构"，专利号为CN201020207416. 8的中国专 利公开了一种驱动结构，包括电机、行星齿轮减速机构、与轮毂固装在一起的支架以及内齿 圈，在电机与支架之间同轴安装有一行星齿轮减速机构，该行星齿轮减速机构的太阳轮同 轴固装电机的输出轴，太阳轮啮合径向均布的四个行星轮，该四个行星轮共同啮合同径的 内齿圈，四个行星轮的行星轮轴均固装在支架上。但是，由于其采用多个行星轮，与内齿圈 啮合，重量和体积减小有限。
[0017] 名称为"无轴轮毂电机"、申请号为201410006411. 1的中国专利申请公开了一种 具有中空结构的轮毂电机方案。该方案通过环状空心的定子和环状空心的轮毂实现了中空 结构，定子端盖承担轮架的作用，定子通过轴承结构与转子相对旋转。但是该专利仍然需要 采用直径较大的定子硅钢片、绕组和较多的磁钢，成本较高，且轴承结构重量也比较大。
[0018] 以上专利均为从根本上脱离减速电机传动方案和直驱电机传动方案。以上专利所 提出的技术，均存在功率重量比（功率密度）较低、或者重量较大、成本较高的问题。
【发明内容】
[0019] 本发明所要解决的技术问题是提供一种电力驱动车轮的传动机构以及单轮平衡 车和双轮平衡车，用以解决或者缓解现有技术中的上述技术问题。
[0020] 为了解或缓解决上述技术问题，本发明提供了一种电力驱动的传动机构包括：轮 架，在轮架的内壁上固定有电机；所述电机的输出轴固连有第一齿轮，以带动第一齿轮转 动；所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮可转动地耦合在所述轮架上；所述轮架 的外围套设有轮毂，所述轮毂可转动地耦合在所述轮架上，所述轮毂的内壁上固定有一齿 圈，所述齿圈与所述第二齿轮啮合，以在第二齿轮的驱动下，带动固定在轮毂上的轮胎转 动，而所述轮架不发生转动。为了解决或缓解上述技术问题，本发明提供了一种电力驱动的 传动机构包括：轮架，在轮架的内壁上固定有电机；所述电机的输出轴固连有第一齿轮，以 带动第一齿轮转动；所述轮架的外围套设有轮毂，所述轮毂可转动地耦合在所述轮架上，所 述轮毂的内壁上固定有一齿圈，所述齿圈与所述第一齿轮啮合，以在第一齿轮的驱动下，带 动固定在轮毂上的轮胎转动，而所述轮架不发生转动。
[0021] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种单轮平衡车，其包括：
[0022] 一轮架、一传动机构、一轮毂、轮罩以及脚踏板；
[0023] 所述传动机构包括：
[0024] 电机，固定在所述轮架的内壁上；
[0025] 第一齿轮，与所述电机的输出轴连接；
[0026] 第二齿轮，可转动地耦合在所述轮架上，所述第一齿轮与第二齿轮啮合；
[0027] 轮毂，套设在所述轮架的外围，所述轮毂可转动地耦合在所述轮架上，所述轮毂的 内壁上固定有一齿圈，所述轮毂外壁上固定有轮胎，所述齿圈与所述第二齿轮啮合，以在第 二齿轮的驱动下，带动固定在轮毂上的轮胎转动，而所述轮架不发生转动；
[0028] 轮罩，设置所述轮架的左右两侧，用于罩住所述传动机构以及所述轮架；
[0029] 脚踏板，设置在所述轮架或者所述轮罩上且位于所述轮架的两侧低于轮子轴心的 位置，用于驾驶者进行驾驶时双脚踩踏站立。
[0030] 优选地，在单轮平衡车的一实施例中，所述轮架或者所述轮罩左右各设置有一凸 缘支架，所述凸缘支架和所述脚踏板上设置相互对应的贯穿孔，以通过一刚性轴穿过所述 凸缘支架和所述脚踏板上相互对应的贯穿孔，使所述脚踏板可围绕所述刚性轴转动，以实 现所述脚踏板的折叠。
[0031] 优选地，在单轮平衡车的一实施例中，在操作者双腿可能与所述轮罩接触的位置 处设置有缓冲垫，以降低操作者双腿可能受到轮罩的压力而造成的不适。
[0032] 优选地，在单轮平衡车的一实施例中，在操作者双腿与所述轮罩接触的位置处设 置有一带有锁定装置的滑轨或者滑槽及锁紧机构，所述滑轨或者所述滑槽中设置有所述缓 冲垫，以使所述缓冲垫的位于轮罩上的上下位置可调，使所述缓冲垫相对于轮罩的上下位 置可调，并可在调节后通过锁紧机构锁紧。
[0033] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双轮平衡车，其主要包括：一控制转向 的操纵杆、两个轮架、与两个轮架对应的两个传动机构、与