一种电动车用中置电机结构的制作方法

本实用新型涉及一种电动车，尤其涉及一种电动车用中置电机结构。

背景技术：

近些年，电动自行车越来越受到广大消费者的欢迎，目前市场上，电动自行车主要包括电动轮毂电机自行车和电动中置电机自行车，电动中置电机自行车目前市场上主流的设计是中置电机电控一体设计，这种设计使得中置电机在技术要求、零部件安全等级上都有相应提高，从而导致中置电机制造成本和售后成本都非常高，所以如何提高中置电机的性价比是本案要解决的问题之一。

目前市面上中置电机的单向离合器主要分为滚珠式离合器和单向轴承两种，单向离合器以安装方便、结构简单等优点而被普遍采用，但是单向离合器传递载荷能力较差，径移向位、偏角位移性能差等缺陷，在工况恶劣和大扭矩传递的时候存在安全隐患。中置电机一般采用霍尔传感，将霍尔传感安装在电机本体内，利用本体磁钢磁力线感应信号，成本较低，能够满足一般的性能要求，但在电机在工作过程中，这种结构会产生电磁谐波，干扰霍尔传感信号，产生电机噪音，对电机性能也有一定的影响，并且在电机工作过程中，电机本体内温度会升高，若温度超过一定数值，会增加霍尔故障率，售后成本将大幅提升，需要对此做出改进。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的干扰传感信号、单向离合器传递载荷能力差等缺陷，提供了一种新的电动车用中置电机结构。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种电动车用中置电机结构，包括壳体、电机轴，所述电机轴连接在所述壳体上，所述壳体内设置有电机定子、电机转子，所述电机转子位于所述电机定子中且与所述电机轴相连接，还包括中轴、传动组件、信号发射组件、力矩传感器、控制器，所述中轴连接在所述壳体上，所述电机轴通过所述传动组件带动所述中轴转动，所述信号发射组件设置在所述电机轴上，所述力矩传感器设置在所述中轴上，所述电机定子、信号发射组件、力矩传感器分别与所述控制器相连接。

壳体用于容纳电机轴、中轴、信号发射组件等其它部件，使各个部件能合理布局从而发挥其应有的功能，电机定子用于驱动电机转子转动，从而通过电机转子带动电机轴转动，传动组件用于连接电机轴和中轴，使得电机轴可以通过传动组件带动中轴转动，力矩传感器用于检测中轴的转动速度，并将中轴转速信号发送给控制器，信号发射组件用于发射信号至控制器，使得控制器能够判断电机定子、电机转子的位置，控制器用于接收并分析接收的电机定子、电机转子的位置信号及中轴转速信号，调整对电机相线输出脉宽电压的大小，以达到调整电机转子转速的效果。本实用新型由于将信号发射组件设置在电机轴上，位于电机定子、电机转子外部，可以有效减少磁场谐波干扰和温度干扰，并且能够提高信号处理能力和精度更高，因此检测到的数据稳定可靠、精度高，同时也降低了电机返修率。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述信号发射组件包括磁钢、编码器，所述磁钢设置在所述电机轴端部，所述编码器设置在所述壳体上并与所述磁钢位置相对，所述控制器与所述编码器相连接并用于接收所述编码器发出的信号。

将磁钢设置在电机轴的端部，位于电机定子、电机转子外部，通过编码器信号与控制器连接，有效的降低了电磁谐波的干扰，减小了电机噪音，延长了电机使用寿命，同时提高了编码器的信号处理能力及信号处理精度。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述电机轴端部设置有磁钢套，所述磁钢连接在所述磁钢套中。

磁钢套用于安装磁钢，能够保证磁钢安装位置的稳定性，也有利于后期磁钢的维修更换。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述磁钢上对称设置有N极、S极，所述编码器内设置有半导体感应块。

磁钢上对称设置有N极、S极用于在电机轴转动时，沿轴向旋转形成磁场交替，编码器内的半导体感应块用于受交替磁场影响产生感应电动势，从而输出两种方向不同大小不同的正弦波电流信号，然后通过编码器实现控制器对电机转子、电机定子位置的判断。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述磁钢套内设置有限位凸块，所述磁钢上设置有与所述限位凸块相配合的限位凹槽。

限位凸块和限位凹槽可以起到限位的作用，保证磁钢位置的稳定性，使得控制器接收编码器的信号更加精确，以达到性能最佳效果。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述传动组件包括斜齿、第一传动齿轮、第一单向离合器、传动轴、第二传动齿轮、第二单向离合器，所述斜齿设置在所述电机轴上，所述第一传动齿轮与所述斜齿啮合，所述第一单向离合器设置在所述第一传动齿轮与所述传动轴之间，所述传动轴与所述第二传动齿轮啮合，所述第二单向离合器设置在所述第二传动齿轮与所述中轴之间。

斜齿用于与第一传动齿轮相啮合，实电机轴对第一传动齿轮的驱动，第一传动齿轮用于通过第一单向离合器带动传动轴转动，传动轴用于带动第二传动齿轮转动，第二传动齿轮用于通过第二单向离合器带动中轴转动，上述结构具有体积小、结构紧凑、传动损失小的优点，第一单向离合器、第二单向离合器能够避免因中轴倒转而引起电机损伤。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述第一单向离合器、第二单向离合器为楔块式单向离合器。

楔块式单向离合器传递载荷能力强，径移向位、偏角位移性能好，在工况恶劣和大扭矩传递的时候依然有较好的表现。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，所述第二单向离合器包括花键内座圈、保持架、楔块、外座圈，所述花键内座圈套于所述中轴上，所述外座圈与所述第二传动齿轮连接，所述楔块设置在所述花键内座圈与所述外座圈之间，所述保持架连接于所述楔块上并对所述楔块进行限位。

外座圈和花键内座圈相互径向相距并同轴设置以相对转动，多个设置在外座圈和内座圈之间的楔块，用于传递转矩，保持架用于对楔块的位置进行限位，花键内座圈将楔块支承在其与保持架之间并沿一啮合方向偏压楔块，当楔块达到一定角度时，实现单向转动，达到另一角度是，楔块锁紧，停止转动。

作为优选，上述所述的一种电动车用中置电机结构，还包括控制器安装壳，所述控制器安装壳连接在所述壳体上，所述控制器连接在所述控制器安装壳上。

通过控制器安装壳实现控制器与壳体的分体式连接，能够降低零部件工艺要求，也便于售后维修、降低生产制作成本和售后维修成本。

附图说明

图1为本实用新型剖面图；

图2为图1中A部放大图；

图3为本实用新型中第二单向离合器自由状态和锁止状态结构示意图；

图4为本实用新型中磁钢套与磁钢连接状态下的剖面图；

图5为本实用新型中壳体和控制器安装壳结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-5和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述，但它们不是对本实用新型的限制：

实施例1

一种电动车用中置电机结构，包括壳体1、电机轴8，所述电机轴8连接在所述壳体1上，所述壳体1内设置有电机定子11、电机转子12，所述电机转子12位于所述电机定子11中且与所述电机轴8相连接，还包括中轴5、传动组件2、信号发射组件3、力矩传感器4、控制器6，所述中轴5连接在所述壳体1上，所述电机轴8通过所述传动组件2带动所述中轴5转动，所述信号发射组件3设置在所述电机轴8上，所述力矩传感器4设置在所述中轴5上，所述电机定子11、信号发射组件3、力矩传感器4分别与所述控制器6相连接。

使用时，首先电机定子11中通入电流，通过磁感应原理驱动电机转子12转动，电机转子12带动电机轴8转动，电机轴8通过传动组件2带动中轴5转动，在工作过程中力矩传感器4实时记录中轴5的转动速度并将其记录的数据信息发送至信号发射组件3，同时信号发射组件3检测电机定子11、电机定子11的位置信息并将两组数据发送至控制器6，经控制器6程序分析对电机定子11相线输出脉宽电压驱动电机转子12转动，同时控制器6通过对信号发射组件3、力矩传感器4数据的接收和分析，调整输出的电流大小，以到达调整电机轴8速度的效果。

作为优选，所述信号发射组件3包括磁钢32、编码器31，所述磁钢32设置在所述电机轴8端部，所述编码器31设置在所述壳体1上并与所述磁钢32位置相对，所述控制器6与所述编码器31相连接并用于接收所述编码器31发出的信号。

作为优选，所述电机轴8端部设置有磁钢套9，所述磁钢32连接在所述磁钢套9中。

作为优选，所述磁钢32上对称设置有N极、S极，所述编码器31内设置有半导体感应块。

作为优选，所述磁钢套9内设置有限位凸块91，所述磁钢32上设置有与所述限位凸块91相配合的限位凹槽321。

作为优选，所述传动组件2包括斜齿21、第一传动齿轮22、第一单向离合器24、传动轴23、第二传动齿轮25、第二单向离合器26，所述斜齿21设置在所述电机轴8上，所述第一传动齿轮22与所述斜齿21啮合，所述第一单向离合器24设置在所述第一传动齿轮22与所述传动轴23之间，所述传动轴23与所述第二传动齿轮25啮合，所述第二单向离合器26设置在所述第二传动齿轮25与所述中轴5之间。

作为优选，所述第一单向离合器24、第二单向离合器26为楔块式单向离合器。

作为优选，所述第二单向离合器26包括花键内座圈263、保持架264、楔块262、外座圈261，所述花键内座圈263套于所述中轴5上，所述外座圈261与所述第二传动齿轮25连接，所述楔块262设置在所述花键内座圈263与所述外座圈261之间，所述保持架264连接于所述楔块262上并对所述楔块262进行限位。

作为优选，所述壳体1内设置有电机定子11、电机转子12，所述电机定子11连接在所述壳体1上，所述电机转子12位于所述电机定子11中并与所述电机定子11转动连接，所述电机轴8与所述电机转子12转动连接。

作为优选，还包括控制器安装壳7，所述控制器安装壳7连接在所述壳体1上，所述控制器6连接在所述控制器安装壳7上。

具体的，通电后电机转子12在磁感应的作用下相对电机定子11转动，从而带动电机轴8发生转动，电机轴8上的斜齿21带动与之相啮合的第一传动齿轮22转动，第一传动齿轮22通过第一单向离合器24带动传动轴23单向转动，传动轴23带动与之相啮合的第二传动齿轮25转动，最后由第二传动齿轮25通过第二单向离合器26带动中轴5单向转动，通过上述步骤完成电机轴8对中轴5的传动。在工作过程中力矩传感器4实时记录中轴5的转动速度并将其记录的数据信息发送至控制器6，同时电机轴8转动带动磁钢32一起旋转，磁钢32的N极和S极两种磁场沿着轴向旋转形成磁场交替，编码器31内的半导体材料其受交替磁场影响产生感应电动势从而输出两种方向不同大小不同的正弦波电流信号，编码器31内的芯片接收该电流信号并将相应的信息传输给控制器6，在控制器6接收到编码器31传来的信息后，判断出电机定子11、电机转子12的位置，经控制器6程序分析对电机定子11和电机转子12的相线输出脉宽电压供其驱动，从达到到控制转速的效果。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。