中置电机的制作方法

本申请涉及一种中置电机，主要用于电动自行车。

背景技术：

用于驱动电动自行车行走的中置电机一般都包括电机壳、旋转贯穿于电机壳中的中轴、布置于电机壳内的转子和定子。实际应用时，将中置电机安装于电动自行车上且将电机壳与自行车车架紧固，并借助齿轮传动结构将电机的转子与自行车中部位置的牙盘传动连接，以将转子的转动传递给牙盘，再由牙盘通过链条带动自行车后轮转动，使车辆行走。同时在中轴两端连接带脚踏的区别，并将中轴与前述牙盘传动连接，以借助骑行者对曲柄脚踏的踩踏力带动中轴转动，进而通过中轴带动牙盘转动，使车辆前行。

有些中置电机为了能够检测骑行者对中轴的踩踏力大小，进而调整电机的输出参数，还会在中轴上套设力矩变形套管。实际应用时，将力矩变形套管与牙盘安装套管固定连接，牙盘装配于牙盘安装套管上，骑行时中轴受到的扭转力矩通过力矩变形套管传递给牙盘。

然而，在传统结构中，因力矩变形套管与牙盘安装套管固定连接，若电动模式电机转子带动牙盘安装套管和牙盘转动，则力矩变形套管、中轴以及中轴两端的曲柄会跟转打脚，非常不便。

技术实现要素：

本申请目的是：针对上述问题，提出一种新型结构的中置电机，以消除电动模式下出现的中轴跟转打脚的问题。

本申请的技术方案是：

一种中置电机，包括：

电机壳，

旋转布置于所述电机壳中、且两端伸出所述电机壳外的中轴，以及

同轴套设于所述中轴上的牙盘安装套管和力矩变形套管；

所述牙盘安装套管和所述力矩变形套管沿着所述中轴的轴线方向一左一右布置，而且所述牙盘安装套管的左端部与所述中轴固定；

所述牙盘安装套管与所述中轴通过一单向离合器相连，所述单向离合器包括单向啮合的离合器内圈和离合器外圈，所述离合器内圈套于所述中轴外且与所述力矩变形套管周向固定连接，所述离合器外圈与所述牙盘安装套管固定。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述力矩变形套管的右端面固定设置若干个沿着圆周方向间隔排布且轴向向外凸出的凸块，所述离合器内圈的左端面设置若干个沿着圆周方向间隔排布且轴向向内凹陷的凹槽，各个所述凸块分别嵌入各个所述凹槽中。

每个所述凸块的右端面均为平面，而且各个所述凸块的右端面处于同一平面上；每个所述凹槽的槽底面也均为平面，而且各个所述凹槽的槽底面全部处于另一平面上。

每个所述凸块均为长方体块，每个所述凹槽均为长方体槽。

每个所述凹槽均为在径向方向贯通所述离合器内圈的通槽结构。

所述电机壳内布置有定子和转子，所述转子与所述牙盘安装套管传动连接。

所述转子与所述牙盘安装套管的传动路径上设有单向离合器。

所述中置电机还包括用于检测所述力矩变形套管变形量大小且与该中置电机的电机控制器电路连接的变形量检测组件。

所述变形量检测组件包括环绕固定于所述力矩变形套管外围的一圈导磁薄片，所述导磁薄片上开设若干个沿圆周方向均匀间隔排布的孔洞，所述导磁薄片外围同轴套设相互耦合的励磁线圈和感应线圈，而且所述励磁线圈和感应线圈均与所述电机壳相对固定。

本申请的优点是：

1、本申请这种中置电机在中轴和牙盘安装套管的传动路径上设置的单向离合器，可避免电动模式下中轴跟转打脚。

2、上述单向离合器具体连接在力矩变形套管和牙盘安装套管之间，而且力矩变形套管与离合器内圈采用“平面花键”结构相互连接，使得力矩变形套管和离合器内圈在圆周方向相互固定，而在轴线方向允许二者具有一定的配合公差，如此方便了力矩变形套管、单向离合器及牙盘安装套管在中轴上的安装。

3、离合器内圈上的连接槽(凹槽)采用通槽结构，进一步方便了离合器内圈与力矩变形套管的对接。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例中轴电机的整体剖视图；

图2为本申请实施例中力矩变形套管的立体结构示意图；

图3为申请实施例中力矩变形套管的主视图；

图4为本申请实施例中离合器内圈的立体结构示意图；

图5为申请实施例中离合器内圈的主视图；

其中：1-电机壳，2-中轴，3-牙盘安装套管，4-第一齿轮，5-定子，6-转子，7-转子轴，8-第二齿轮，9-第一转轴，10-第二转轴，11-第三齿轮，12-第四齿轮，13-第五齿轮，14-第六齿轮，15-单向离合器，1501-离合器内圈，1501a-凹槽，1502-离合器外圈，16-力矩变形套管，16a-凸块，17-第一支撑体，18-第二支撑体，19-第二支撑体，20-牙盘。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行进一步的详细描述。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本说明书的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解。例如，“连接”可以使固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以使直接相连，也可以是通过中介媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本申请的限制。

图1至图4示出了本申请这种中置电机的一个优选实施例，该中置电机主要用于电动自行车上，以用于驱动电动自行车行走。与一些传统中置电机相同的是，该中置电机也包括：电机壳1，旋转布置于电机壳中且两端伸出电机壳外的中轴2，同轴套设于中轴上且与中轴传动连接的牙盘安装套管3，同轴固定于牙盘安装套管上的第一齿轮4，固定于电机壳内的定子5，旋转布置于电机壳内的转子6，与转子同轴固定的转子轴7，同轴固定于转子轴上的第二齿轮8，连接第一齿轮4和第二齿轮8的齿轮传动机构。

实际应用时，将该中置电机安装于电动自行车上，电机壳1与车架相对固定。在中轴2的两端均固定连接带脚踏的曲柄，在牙盘安装套管3上安装牙盘20，牙盘20与后轮轴上的链轮通过链条相连接。骑行或助力模式下，骑行者踩踏曲柄上的脚踏而带动中轴2转动时，中轴2借助中轴-牙盘传动机构(下文有详细介绍)带动牙盘安装套管3和牙盘20转动，牙盘20通过链条带动自行车后轮转动，使自行车前行。电动模式下，转子6转动而带动转子轴7和固定于转子轴上的第二齿轮8转动，第二齿轮8通过上述齿轮传动机构带动第一齿轮4转动，与第一齿轮4固定的牙盘安装套管3同步转动，牙盘安装套管3上的牙盘20通过链条带动自行车后轮转动，使自行车前行。

为避免电动模式下中轴2跟转(跟随牙盘安装套管转动)打脚，本实施例在牙盘安装套管3与中轴2的传动路径上设置了单向离合器15，即中轴-牙盘传动机构包括一单向离合器15。骑行模式，前述单向离合器15处于锁紧状态，中轴2的转动可传递至牙盘安装套管3。而电动模式下，单向离合器15处于分离状态，牙盘安装套管3的转动不会传递给中轴2。具体地：

参照图1所示，上述单向离合器15包括(在圆周方向)单向啮合的离合器内圈1501和离合器外圈1502，离合器内圈1501套于中轴2外。中轴2外同轴套设一力矩变形套管16，力矩变形套管16的左端与中轴2固定，右端与离合器内圈1501周向固定，离合器外圈1502与牙盘安装套管3同轴固定。骑行或助力模式下，骑行者踩踏曲柄时产生的周向扭转力矩首先传递至中轴2，再由中轴2依次传递至力矩变形套管16的左端部、力矩变形套管16的右端部、离合器内圈1501、离合器外圈1502和牙盘安装套管3，中轴2和力矩变形套管16在图1的右视方向顺时针转动，离合器内圈1501跟随力矩变形套管16转动，此时在图1的右视方向顺时针主动转动的离合器内圈1501会带动离合器外圈1502转动，离合器内圈1501和离合器外圈1502处于锁紧状态。在前述周向扭转力矩由转变形套16的左端部传递至力矩变形套管16的右端部过程中，力矩变形套管16因受到扭转力而发生周向的扭转变形——其右端部和左端部沿周向错开一定角度，这时配置于该中置电机中的变形量检测组件会检测出力矩变形套管16的变形量大小，进而间接获知骑行者对中轴踩踏力矩的大小，变形量检测组件与该中置电机的电机控制器电路连接，从而根据力矩变形套管的变形量大小控制该中置电机的输出参数。在纯电动模式下，转子3带动牙盘安装套管3转动时，牙盘安装套管3在图1的右视方向顺时针转动，离合器外圈1502跟随牙盘安装套管3同步转动，此时在图1的右视方向顺时针主动转动的离合器外圈1502并不会带动离合器内圈1501转动，离合器内圈1501与离合器外圈1502处于分离状态，从而避免“打脚”。

上述用于检测力矩变形套管16的变形量检测组件可以采用现有技术中的各种结构形式，比如磁体+霍尔、磁体+线圈等等。具体在本实施例中，该变形量检测组件包括环绕固定于力矩变形套管16外围的一圈导磁薄片，导磁薄片上开设多个沿圆周方向均匀间隔排布的孔洞，导磁薄片外围同轴套设相互耦合的励磁线圈和感应线圈，而且励磁线圈和感应线圈均与电机壳相对固定。

实际应用时，将励磁线圈连接励磁电压(交变电源)，将感应线圈与该中置电机的电机控制器电路连接——感应线圈信号经过电路处理后得出的电压信号通过can输送至该中置电机的电机控制器。根据电磁效应，励磁线圈在励磁电压作用下产生交变电流，进而在其周围产生交变电磁场。受前述交变电磁场的作用，感应线圈上产生交变的感应电压。一般情况下，因励磁电压的大小(和频率)固定，故感应线圈上产生的交变的感应电压大小也不变。而当骑行者踩踏曲柄而使得上述力矩变形套管发生扭转变形时，固定于力矩变形套管外围的导磁薄片也发生扭转变形，从而导致其上的孔洞发生变形。导磁薄片的这种变形会改变前述励磁线圈产生的电磁场大小，进而导致感应线圈上感应电压的大小发生变化，该感应电压的变化量越大说明力矩变形套管的机械变形量越大，中轴受到的骑行者施加的踩踏力矩越大。感应线圈将其产生的感应电压信号实时传送至电机控制器，电机控制器根据该信号变化量的大小调整电机的输出参数。

为了避免骑行模式下转子6跟转(跟随牙盘安装套管转动)打脚，本实施例在转子6与牙盘安装套管3的传动路径上设置了第二个单向离合器。电动模式下，前述第二个单向离合器处于锁紧状态；骑行模式下，前述第二个单向离合器处于分离状态。

本实施例中，上述力矩变形套管16右端部与离合器内圈1501的周向固定结构具体为：力矩变形套管16的右端面固定设置有多个沿着圆周方向间隔排布且轴向向外凸出的凸块16a，离合器内圈1501的左端面设置有多个沿着圆周方向间隔排布且轴向向内凹陷的凹槽1501a，前述各个凸块16a分别嵌入前述各个凹槽1501中。

进一步地，上述各个凸块16a的右端面均为平面，而且各个凸块16a的平面右端面处于同一平面上。上述各个凹槽1501a的槽底面也为平面，而且各个凹槽1501a的平面槽底面全部处于另一平面上。

进一步地，每个凸块16a均为长方体块，每个凹槽1501a均为长方体槽。而且各个凹槽1501a在径向方向贯通离合器内圈1501a设置，即凹槽1501a是在径向方向贯通离合器内圈1501a的通槽结构。

力矩变形套管16和离合器内圈1501采用上述相互嵌合的凸块和凹槽(业内俗称平面花键)相互配合，使得力矩变形套管16和离合器内圈1501在圆周方向相互固定(抗扭连接)，而在轴线方向允许二者具有一定的配合公差，如此方便了力矩变形套管、单向离合器及牙盘安装套管在中轴上的安装。

本实施例中，上述用于连接第一齿轮和第二齿轮的齿轮传动机构具体包括：旋转装配于电机壳内且与转子轴平行布置的第一转轴9和第二转轴10，同轴固定于第一转轴上且与第二齿轮啮合连接的第三齿轮11，同轴固定于第一转轴上的第四齿轮12，同轴固定于第二转轴10上且与第四齿轮12啮合连接的第五齿轮13，同轴固定于第二转轴10上且与第一齿轮4啮合连接的第六齿轮14。

工作时，第二齿轮8带动与之啮合的第三齿轮11转动，第三齿轮11带动第一转轴9和第四齿轮12同步转动，第四齿轮12带动与之啮合的第五齿轮13转动，第五齿轮13带动第二转轴10和第六齿轮14转动，第六齿轮14带动与之啮合的第一齿轮4转动。

而且，为了减小第一转轴9及其上第三齿轮11和第四齿轮12(尤其是第四齿轮)转动时的晃动量(提升转动平稳性)，本实施例在第一转轴9与电机壳1之间支撑有套在第一转轴上且为环套形结构的第一支撑体17、第二支撑体18和第二支撑体19，第一支撑体17、第二支撑体18和第二支撑体19的内周面与第一转轴9(的外周面)贴靠布置，第一支撑体17、第二支撑体18和第二支撑体19的外周面与电机壳1贴靠布置，并且第一支撑体17、第三齿轮11、第二支撑体18、第四齿轮12和第二支撑体19沿着第一转轴9的轴线方向在图1中自左而右依次布置。

本实施例中，上述第一支撑体17、第二支撑体18和第二支撑体19为轴承，这三个轴承的轴承内圈与第一转轴9固定，轴承外圈与电机壳1固定。

上述的第一支撑体17、第二支撑体18和第二支撑体19可以采用非轴承结构，比如滑动套，滑动套的内周面与第一转轴9滑动贴靠布置，滑动套的外周面与电机壳1滑动贴靠布置。滑动套可补偿第一转轴9与电机壳1的配合间隙，同时具有很强的耐磨性能。

当然，上述第一支撑体17、第二支撑体18和第二支撑体19中的一部分可以选用轴承，而另一部分选用滑动套。

在本实施例中，上述第二齿轮8、第四齿轮12和第六齿轮14并非分体装配与相应转轴或转子轴上独立齿轮，具体地：第二齿轮8是一体形成于转子轴7上的一圈轴齿，即第二齿轮8和转子轴7为一体式结构，二者共同构成一轴齿轮，转子轴7为该轴齿轮的轴部，第二齿轮8为该轴齿轮的齿轮部。第四齿轮12为一体形成于第一转轴9上的一圈轴齿，第四齿轮12和第一转轴9为一体结构。第六齿轮14为一体形成于第二转轴10上的轴齿，第六齿轮14和第二转轴10为一体结构。

上述第二转轴10与电机壳1之间也支撑布置两个支撑轴承，并且这两个支撑轴承分别位于第二转轴10的两端。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。