一种直线电机驱动车轮的驱动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及助力自行车领域，具体涉及一种直线电机驱动车轮的驱动系统。
【背景技术】
[0002]旋转电机在电动自行车，和电动汽车领域广泛应用。而往往使用这些电机的车辆车圈半径很大，为了克服杠杆作用。必需通过减速装置提高扭矩，才能使车辆正常行驶，这样的设计不仅增加了车辆重量，还有了更多的机械摩擦，使机械效率变差。不过近几年开始流行一种无齿轮轮毂电机，这种轮毂电机使用外转子永磁无刷同步电机，电机定子固定于车轴不能转动，磁钢固定在车圈上，使电机转子与车圈合二为一，即是转子也是车圈，这种助力装置虽然省去了减速装置，提高了机械效率。但这种设计也导致驱动轮体积庞大，重量非常大。
【实用新型内容】
[0003]为了解决上述传统电动车助力装置效率低，重量大，体积大的问题，而提供一种直线电机驱动车轮的驱动系统。
[0004]本实用新型包括直线电机定子组件、直线电机动子组件和直线电机控制模块，直线电机动子组件由车圈和磁铁组成，直线电机定子组件由直线电机定子绕组和定子绕组支架组成，直线电机控模块由磁极位置传感器和控制器组成，磁铁环形均布在车圈表面，直线电机定子绕组通过定子绕组支架固定安装在车架上，并覆磁铁一部分，且不与磁铁接触，磁极位置传感器用来监测感应磁铁磁极位置，同时将磁极换向信息发送给控制器，控制器控制直线电机定子组件的直线电机定子绕组。
[0005]所述直线电机定子组件还装有用于防止车圈发生偏移的导轮组件。
[0006]所述磁铁和直线电机定子组件是一组或多组。
[0007]所述直线电机定子绕组是无铁芯绕组。
[0008]所述直线电机定子绕组是有铁芯式绕组。
[0009]本实用新型优点是:直线电机定子组件与车圈1无接触，使得这套系统属于无磨损运行，降低了故障率，无噪音，机械效率高。由于车圈1半径十分接近车轮半径，使得这套系统不需要减速装置就能获得强大的驱动力，使得结构简单，减少了体积和重量。这套系统可以在传统人力自行车的基础上安装，并最大限度的减小对原车结构的修改，既保持传统自行车轻便漂亮的优点，又能利用成熟的传统自行车生产技术，使装有这种驱动系统的电动自行车生产成本大大降低。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型人力自行车实施方式的结构示意图。
[0011]图2是本实用新型纯电力驱动自行车实施方式的结构示意图。
[0012]图3是本实用新型独轮电动平衡车实施方式的结构示意图。
[0013]图4是图1的直线电机定子组件结构示意图。
[0014]图5是图2的直线电机定子组件结构示意图。
[0015]图6是图3的直线电机定子组件结构示意图。
[0016]图7是图1或图2的直线电机动子组件结构示意图。
[0017]图8是图3的直线电机动子组件结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]如图1、2、3、4、5、6、7、8所示，本实用新型包括直线电机定子组件、直线电机动子组件和直线电机控制模块，直线电机动子组件由车圈1和磁铁2组成，直线电机定子组件由直线电机定子绕组3和定子绕组支架4组成，直线电机控模块由磁极位置传感器5和控制器组成，磁铁2环形均布在车圈1表面，直线电机定子绕组3通过定子绕组支架4固定安装在车架上，并覆磁铁2 —部分，且不与磁铁2接触，磁极位置传感器5用来监测感应磁铁2磁极位置，同时将磁极换向信息发送给控制器，控制器控制直线电机定子组件的直线电机定子绕组3。
[0019]所述直线电机定子组件还装有用于防止车圈1发生偏移的导轮组件6。
[0020]所述磁铁2和直线电机定子组件是一组或多组。
[0021]所述直线电机定子绕组3是无铁芯绕组。
[0022]所述直线电机定子绕组3是有铁芯式绕组。
[0023]工作方式及原理:本直线电机驱动车轮的驱动系统可以应用在各种轮式电动车上，由于不同类型的车辆使用范围与功能不同，本系统可以灵活的组合出各种解决方案。下面分别以人力自行车，纯电力驱动自行车，独轮电动平衡车为例提出三种有代表性的【具体实施方式】:
[0024]实施方式一:用于人力自行车，人力自行车主要用来通勤和健身，现代自行车十分讲究轻量化设计，并要求最大限度的减小骑行时的阻力。所以本实施方式只是起一个助力的效果，我们选择了功率小但重量轻的无铁芯绕组，这种绕组没有齿槽效应，能保证自行车滑行时的顺畅，我们以后轮为例，人力自行车后轮的链条传动装置限制了直线电机定子组件的安装位置，使得直线电机定子组件高出车架一部分，不得不通过一个叉状支架7来加强结构的稳定性，本实施例直线电机驱动车轮的驱动系统包括直线电机动子组件、直线电机定子组件和直线电机控模块，直线电机定子组件由2个无铁芯直线电机定子绕组3、定子绕组支架4和叉状支架7组成，直线电机动子组件由车圈1和2组磁铁2组成，直线电机控模块由磁极位置传感器5和控制器组成，2组磁铁2环形均布在车圈1左右两侧面，直线电机定子绕组3通过定子绕组支架4固定在车架，并覆磁铁2 —部分，与磁铁2保持1.5mm的气隙。叉状支架7连接两个定子绕组，防止直线电机定子组件晃动，导轮组件6安装在叉状支架7上，距离车圈11mm，防止车圈1偏移而刮到定子绕组。磁极位置传感器5采用霍尔传感器，并安装在导轮组件6下方靠近车圈1的一面用来监测感应磁铁2磁极位置，同时将磁极换向信息发送给控制器，控制器根据收到的换向信号通过不断改变2个无铁芯直线电机定子绕组3磁场变化频率来驱动车圈1旋转。
[0025]实施方式二:用于纯电力驱动自行车，纯电力驱动自行车没有人力驱动装置，动力完全依赖电力。所以采用功率大但重量大的有铁芯绕组。用于纯电动自行车的直线电机驱动车轮的驱动系统包括直线电机动子组件、直线电机定子组件和直线电机控模块，直线电机定子组件由2个有铁芯直线电机定子绕组3和定子绕组支架4组成，直线电机动子组件由车圈1和2组磁铁2组成，直线电机控模块由磁极位置传感器5和控制器组成，2组磁铁2环形均布在车圈1左右两侧面，直线电机定子绕组3通过定子绕组支架4固定在车架，并覆磁铁2 —部分，与磁铁2保持1.5mm的气隙。导轮组件6安装在定子绕组支架4上，距离车圈11mm (导轮组件6也可以直接装到有铁芯绕组的硅钢片上)，防止车圈1偏移而刮到定子绕组。磁极位置传感器5采用霍尔传感器，并安装在导轮组件6下方靠近车圈1的一面用来监测感应磁铁2磁极位置，同时将磁极换向信息发送给控制器，控制器根据收到的换向信号通过不断改变2个有铁芯直线电机定子绕组3磁场变化频率来驱动车圈1旋转。
[0026]实施方式三:用于独轮电动平衡车，电动平衡车完全靠电力驱动，因为只有一个轮子，不仅对动力要求高，体积也不能大。所以采用一组磁铁2，一组有铁芯绕组的实施方案。用于电动平衡车的直线电机驱动车轮的驱动系统包括直线电机定子组件、直线电机动子组件和直线电机控模块，直线电机定子组件由1个有铁芯直线电机定子绕组3、定子绕组支架4和3对导轮组件6组成，直线电机动子组件由车圈1和1组磁铁2组成，直线电机控模块由磁极位置传感器5和控制器组成，其中1组磁铁2环形均布在车圈1内侧，直线电机定子绕组3通过定子绕组支架4固定安装在车架上，并覆盖磁铁2 —部分，与磁铁2保持1_的气隙，导轮组件6与车圈1接触，上面2对防止车圈1偏移，下面1对导轮组件6起支撑作用，承担除直线电机动子组件以外的全部重量。磁极位置传感器5安装在直线电机定子组件靠近车圈1的一面用来监控感应磁极位置。同时将磁极换向信息发送给控制器，控制器根据收到的换向信号通过不断改变有铁芯直线电机定子绕组3磁场变化频率来驱动车圈1旋转。
【主权项】
1.一种直线电机驱动车轮的驱动系统，其特征在于它包括直线电机定子组件、直线电机动子组件和直线电机控制模块，直线电机动子组件由车圈(1)和磁铁(2)组成，直线电机定子组件由直线电机定子绕组(3)和定子绕组支架(4)组成，直线电机控模块由磁极位置传感器(5)和控制器组成，磁铁(2)环形均布在车圈(1)表面，直线电机定子绕组(3)通过定子绕组支架(4)固定安装在车架上，并覆磁铁(2)—部分，且不与磁铁(2)接触，磁极位置传感器(5)用来监测感应磁铁(2)磁极位置，同时将磁极换向信息发送给控制器，控制器控制直线电机定子组件的直线电机定子绕组(3 )。2.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动车轮的驱动系统，所述直线电机定子组件还装有用于防止车圈(1)发生偏移的导轮组件(6 )。3.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动车轮的驱动系统，其特征在于所述磁铁(2)和直线电机定子组件是一组或多组。4.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动车轮的驱动系统，其特征在于所述直线电机定子绕组(3)是无铁芯绕组。5.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动车轮的驱动系统，其特征在于所述直线电机定子绕组(3)是有铁芯式绕组。
【专利摘要】一种直线电机驱动车轮的驱动系统，它包括直线电机定子组件、直线电机动子组件和直线电机控制模块，直线电机动子组件由车圈（1）和磁铁（2）组成，直线电机定子组件由直线电机定子绕组（3）和定子绕组支架（4）组成，直线电机控模块由磁极位置传感器（5）和控制器组成，磁铁（2）环形均布在车圈（1）表面，直线电机定子绕组（3）通过定子绕组支架（4）固定安装在车架上，并覆磁铁（2）一部分；这套系统属于无磨损运行，降低了故障率，无噪音，机械效率高，不需要减速装置就能获得强大的驱动力，使得结构简单，减少了体积和重量。
【IPC分类】B62M6/40, H02K41/02
【公开号】CN204956838
【申请号】CN201520550894
【发明人】彭佳
【申请人】彭佳
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年7月24日