一种电动助力车中置电机及其力矩检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电动助力车中置电机及其力矩检测装置。
【背景技术】
[0002]电动助力车又称助力式电动自行车，是通过电力辅助人力提供给自行车行进中所需要的动能，它节能、环保、轻便、安全；目前，电动助力车在国外市场，如欧洲、日本等国家比较流行。在我国，电动自行车仍占有主要市场，且大多数都采用的是轮毂式驱动，轮毂式驱动是将电机安置于电动车车体前轮或后轮，造成整车重心偏前或偏后，不符合人们的骑行方式。而且轮毂电机的安装方式还使得检修的难度增大，增加了使用成本。使用中置电机的电动助力车将会克服上述缺陷，更能满足人们的出行需求。
[0003]电动助力车中置电机的核心部件是力矩检测装置。目前用于电动助力车中置电机的力矩检测装置多为霍尔转速传感器，这种传感器用来检测人脚蹬踏的速度信号，控制器根据此速度信号控制电机按照比例输出功率。蹬踏的速度快，电机输出功率大，蹬踏速度慢，电机输出功率小；在平路上骑行能达到助力效果，但是在重载或者爬坡的情况下，由于蹬踏速度慢，电机输出的功率小，就无法达到助力的目的。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电动助力车中置电机及其力矩检测装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案:
[0006]本实用新型一种电动助力车中置电机的力矩检测装置，其包括穿设在自行车五通管中的中轴，所述中轴上依次套设有滑环转动部分、力矩信号发生介质和单向轴承固定座；力矩信号发生介质固定安装在所述中轴上，所述的滑环转动部分和单向轴承固定座均固定安装在所述力矩信号发生介质上；还包括用于检测所述力矩信号发生介质的变形量来输出实时电压信号的力矩信号感应器；所述中轴上还套设有与中置电机的控制器相连接的滑环固定部分，所述滑环固定部分固定在所述自行车五通管的壳体上。
[0007]进一步地，还包括用于检测人力蹬踏的频率以及中轴旋转方向的速度感应霍尔模块，所述速度感应霍尔模块通过引线与中置电机的控制器相连接。
[0008]进一步地，所述速度感应霍尔模块固定安装在自行车五通管的壳体上。
[0009]进一步地，所述力矩信号发生介质的材料为钢材。
[0010]进一步地，所述钢材为弹簧钢。
[0011]—种电动助力车中置电机，包括安装在所述单向轴承固定座上的第一单向轴承，所述第一单向轴承上安装有二级传递大齿轮，所述二级传递大齿轮上固定安装有齿盘，所述齿盘通过链条与电动助力车后轮毂连接。
[0012]进一步地，该中置电机还包括电机总成，所述电机总成包括转子、定子和磁钢，所述定子固定安装在定子安装腔内，所述转子固定安装在转子轴上，所述转子轴两端通过轴承安装在所述自行车五通管的壳体上，所述磁钢固定安装在所述转子上；所述转子轴作为主动轮带动一级传递大齿轮转动；所述第二单向轴承外壁固定在所述一级传递大齿轮上，内孔安装有二级传递小齿轮。
[0013]进一步地，所述自行车五通管的壳体通过第一锁紧螺母和第二锁紧螺母固定在自行车车架上。
[0014]进一步地，所述控制器固定安装在所述自行车五通管的壳体上。
[0015]进一步地，所述力矩信号感应器固定安装在所述力矩信号发生介质的腔体内。
[0016]本实用新型的电机总成包括电机定子、电机转子以及与转子连接的转子轴，传动总成是二级传动减速结构，在第一级传动的大齿轮内设有单向轴承，起到在人力踩踏时电机转子不跟转的目的；力矩检测装置是一种压变式传感器，利用钢材受力变形的特性在其腔体内安装检测此种变形量的传感器来将人力蹬踏的力矩值转化为电压信号，再传送到控制器，力矩检测装置还包含一组滑环，滑环的作用是将电压信号实时的传输给控制器，力矩检测装置还包含速度霍尔检测模块，用来检测人力蹬踏的频率和中轴旋转方向。
[0017]检测踏频的目的是弥补力矩信号模式下骑行时的顿挫感，因为助力自行车在骑行时，骑行者在地面水平方向±45°是能够施加蹬踏力的，而在垂直地面方向时是无法施加蹬踏力的，如果控制器直接根据力矩信号控制电机输出，在骑行者蹬踏到地面垂直方向时电机不输出功率，骑行者蹬踏一圈就会有180°的区域电机不输出功率，这样在骑行时就会有时断时续的骑行感觉，顿挫感很明显，为了弥补这个180°区域空档，控制器会根据检测到的踏频信号控制电机稳定输出一个功率，这样在骑行者蹬踏一圈时就不会有电机输出功率不连续的感觉了。
[0018]检测中轴的旋转方向目的是增加骑行的安全性，检测到中轴正转时，电机正常输出，检测到中轴反转时控制系统立马切断电机输出，增加骑行舒适度；控制器是安装在电机壳体上的，完善了电机的功能，集成度也更高；齿盘是中置电机的输出部件，通过链条与助力自行车的后轮连接，齿盘被固定在齿轮减速部分的第二级减速齿轮的大齿轮上。
[0019]工作原理:
[0020]人力蹬踏电动助力车时，中轴跟随旋转，力矩信号发生介质是固定安装在中轴上的，滑环转动部分是固定安装在力矩信号发生介质上的，单向轴承固定座是固定安装在力矩信号发生介质上的，所以中轴、力矩信号发生介质、滑环转动部分、单向轴承固定座一体旋转；。
[0021]单向轴承固定座上安装有第一单向轴承，第一单向轴承上安装有二级传递大齿轮，齿盘是固定安装在二级传递大齿轮上的。单向轴承固定座正转时，第一单向轴承单向传递力矩，单向轴承固定座反转时第一单向轴承离合。所以中轴在正转时，力矩信号发生介质、滑环转动部分、单向轴承固定座、第一单向轴承、二级传递大齿轮、齿盘一体旋转，最后齿盘通过链条将蹬踏力矩传递到电动助力车后轮毂上。力矩信号发生介质在传递力矩的同时，随着传递力矩的大小发生相应的形变，此形变会根据施加力矩的大小线性变化，力矩信号感应器根据形变量实时输出电压信号，此信号值是随力矩信号发生介质形变量的大小线性变化的，根据两者线性变化量的关系能够准确的换算出人力蹬踏力矩的大小，然后再建立数学模型存储到控制器中；电压信号通过滑环转动部分传递到滑环固定部分上，滑环固定部分上有信号引出线与控制器连接。
[0022]速度感应霍尔模块是固定安装在自行车五通管的壳体上的，速度感应霍尔模块采集的信号直接通过引线传输到控制器中，控制器汇总力矩信号感应器和速度感应霍尔模块的信号值，能判断出人力蹬踏的力矩，然后控制电机按照人力蹬踏力矩:电机输出功率=1:1或者1:1.5或者1:2输出功率，实现助力效果。控制器控制电机输出功率的过程:定子固定安装在自行车五通管的壳体上，磁钢被固定安装在转子上，转子轴固定安装在转子上，转子轴两端通过轴承安装在壳体上，控制器进入工作状态后转子、磁钢、转子轴转动，转子轴作为主动轮带动一级传递大齿轮转动，第二单向轴承内孔安装有二级传递小齿轮，第二单向轴承的外壁固定安装在一级传递大齿轮上，转子轴带动一级传递大齿轮转动时，第二单向轴承与二级传递小齿轮单向锁死一体转动，此时二级传递小齿轮作为主动轮带动二级传递大齿轮转动，齿盘与二级传递大齿轮一体转动，齿盘通过链条与电动助力车后轮连接，至此电机输出功率传递到电动助力车