电机及电动自行车的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种电机及电动自行车。


背景技术：

2.相关技术中，电动自行车的电机通常设置有减速机构，通过减速机构将电机转子的转速降低以及将电机转子的转矩放大，然后再输出以带动车轮转动。目前电动自行车的减速机构大多采用简单的行星排结构，行星排结构通常包括一个太阳轮、一组行星轮、一个行星架和一个齿圈，此时减速机构沿轴向并排于电机转子的一侧。还有部分减速机构为使用少齿差传动的减速机构，即包含一个摆动轮、一个中心轮和机架，其摆动轮在内部，减速机构轴向并排于电机转子的一侧。上述现有结构中，由于电机转子与减速机构沿轴向布置，造成电机的轴向尺寸很大，使得电机整体的体积过大，限制了电机的应用场景。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种电机，能够降低电机整体的轴向尺寸，减少电机占用的空间，实现电机的轻量化和小型化，使得电机能够适应更多的应用场景。
4.本实用新型另外还提供一种具有上述电机的电动自行车。
5.根据本实用新型第一方面实施例的电机，包括：
6.外壳；
7.定子，固定于所述外壳内；
8.转子，可转动安装于所述定子内，所述转子的中心位置具有沿轴向贯穿的中心孔；
9.减速机构，与所述转子连接，用于输出动力；
10.其中，沿所述转子的轴向，所述减速机构至少部分位于所述中心孔内。
11.根据本实用新型第一方面实施例的电机，至少具有如下有益效果：
12.该电机通过在转子的轴向上，将至少部分减速机构设于转子的中心孔内，从而能够减少电机整体的轴向尺寸，减少电机占用的空间，从而使得电机结构更为紧凑，实现电机的轻量化和小型化，使得电机能够适应更多的应用场景。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述减速机构包括摆动轮、中心轮和输出轴，所述摆动轮通过第一偏心轴承安装于所述中心孔内并具有内齿圈，所述中心轮与所述转子同轴设置并固定连接于所述外壳，且所述中心轮具有与所述内齿圈啮合连接的外齿部，所述内齿圈与所述外齿部具有齿差，所述输出轴安装于所述摆动轮沿轴向的一端，用于将所述摆动轮的自转作为动力向外输出。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述输出轴包括第一轴段和第二轴段，所述第一轴段连接于所述摆动轮并与所述摆动轮同轴设置，所述第二轴段连接于所述第一轴段远离所述摆动轮的一端，且所述第二轴段与所述中心轮同轴设置。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述第一轴段设有第一连接柱，所述摆动轮设有
第一连接孔，所述第一轴段通过所述第一连接柱与所述第一连接孔的配合而连接于所述摆动轮。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述电机还包括支架，所述支架安装于所述摆动轮沿轴向的另一端。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述支架设有第二连接柱，所述摆动轮设有第二连接孔，所述支架通过所述第二连接柱与所述第二连接孔的配合而连接于所述摆动轮。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述第一连接孔和所述第二连接孔同轴设置并相贯通。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述电机还包括固定轴，所述固定轴固定于所述外壳内，所述中心轮套接固定于所述固定轴。
20.根据本实用新型的一些实施例，所述外壳的内壁设有卡槽，所述固定轴的一端卡接固定于所述卡槽内。
21.根据本实用新型的一些实施例，所述输出轴通过第二偏心轴承安装于所述固定轴的一端，所述支架通过第三偏心轴承安装于所述固定轴的另一端，其中，所述第二偏心轴承的偏心距以及所述第三偏心轴承的偏心距，均等于所述摆动轮的轴线与所述中心轮的轴线的距离。
22.根据本实用新型第二方面实施例的电动自行车，包括本实用新型第一方面实施例的电机。
23.根据本实用新型第二方面实施例的电动自行车，至少具有如下有益效果：
24.电动自行车由于采用上述的电机，该电机通过在转子的轴向上，将至少部分减速机构设于转子的中心孔内，从而能够减少电机整体的轴向尺寸，减少电机占用的空间，从而有利于使得电机更为紧凑，实现电机的轻量化和小型化，减少电动自行车的体积。
25.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
26.图1是本实用新型一些实施例的电机的剖视结构示意图；
27.图2是本实用新型一些实施例的电机的减速机构的分解示意图；
28.图3是本实用新型一些实施例的摆动轮的立体结构示意图；
29.图4是本实用新型一些实施例的输出轴的立体结构示意图；
30.图5是本实用新型一些实施例的支架的立体结构示意图；
31.图6是本实用新型一些实施例的第一偏心轴承的立体结构示意图；
32.图7至图10是本实用新型的一些实施例的转子带动摆动轮转动的时序图；
33.附图标记：
34.外壳100；第一偏心轴承110；外圈111；内圈112；第二偏心轴承120；第三偏心轴承130；第四轴承140；
35.定子200；
36.转子300；中心孔310；
37.摆动轮400；内齿圈410；穿孔420；
38.中心轮500；外齿部510；
39.输出轴600；第一轴段610；第一连接柱611；第二轴段620；
40.支架700；第二连接柱710；
41.固定轴800。
具体实施方式
42.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
44.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
45.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接、装配、配合等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
46.相关技术中，电动自行车的电机通常设置有减速机构，通过减速机构将电机转子的转速降低以及将电机转子的转矩放大，然后再输出以带动车轮转动。目前电动自行车的减速机构大多采用简单的行星排结构，行星排结构通常包括一个太阳轮、一组行星轮、一个行星架和一个齿圈，此时减速机构沿轴向并排于电机转子的一侧。还有部分减速机构为使用少齿差传动的减速机构，即包含一个摆动轮、一个中心轮和机架，其摆动轮在内部，减速机构轴向并排于电机转子的一侧。上述现有结构中，由于电机转子与减速机构沿轴向布置，造成电机的轴向尺寸很大，使得电机整体的体积过大，限制了电机的应用场景。
47.为了解决上述的至少一个技术问题，本实用新型提出一种电机，能够减少电机的轴向尺寸，减少电机的体积，实现电机的轻量化和小型化，使得电机能够适应更多的应用场景。
48.参照图1，本实用新型第一方面实施例提供的一种电机，包括外壳100、定子200、转子300和减速机构。其中，外壳100可以由两块或者更多块的壳体围设而成，从而在外壳100的内部可以形成有用于安装其他部件的空腔。定子200设置于壳体的空腔内，并且壳体与空腔的内壁之间通过过盈安装或焊接等方式固定连接。定子200大致呈环形的结构，转子300可转动地安装于定子200的内侧，且转子300的中心位置具有沿轴向贯穿其的中心孔310。减速机构与转子300连接，并能够将转子300的转速经过减速后输出至外部以带动车轮转动，同时能够将转子300的转矩放大以能够更好的带动车轮转动。其中，沿转子300的轴向，减速机构的至少有部分设置于转子300的中心孔310内，从而避免减速机构占用电机过多的轴向
空间，因此能够减少电机整体的轴向尺寸。
49.参照图1，该电机通过在转子300的轴向上，将至少部分减速机构设于转子300的中心孔310内，从而能够降低电机整体的轴向尺寸，减少电机占用的空间，从而有利于使得电机更为紧凑，实现电机的轻量化和小型化，使得电机能够适应更多的应用场景。
50.参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，减速机构为少齿差减速机构，该少齿差减速机构包括摆动轮400、中心轮500和输出轴600。其中，摆动轮400作为减速机构的输入端，输出轴600作为减速机构的输出端，摆动轮400与转子300连接，中心轮500与摆动轮400啮合连接，输出轴600与摆动轮400连接。
51.参照图1，具体的，转子300的中心孔310内安装有第一偏心轴承110，第一偏心轴承110的外圈111与中心孔310的内壁固定，摆动轮400固定安装于第一偏心轴承110的内圈112，第一偏心轴承110的内圈112和外圈111的偏心距为r，因此摆动轮400的轴线与转子300的轴线的距离也为r。当然，第一偏心轴承110可以设置有多个，从而可以将摆动轮400更好的安装于转子300内。参照图6，第一偏心轴承110的内圈112可以为偏心结构，外圈111为圆环结构，当然，也可以内圈112为圆环结构，外圈111为偏心结构。摆动轮400呈环形结构，其内侧形成有内齿圈410。中心轮500与转子300同轴设置并固定安装于外壳100的空腔内，且中心轮500位于摆动轮400的内侧。中心轮500的外壁具有外齿部510，中心轮500通过外齿部510与摆动轮400的内齿圈410啮合连接。其中，摆动轮400的内齿圈410的齿数比中心轮500的外齿部510的齿数多1齿至4齿。输出轴600的一端与摆动轮400固定连接，另一端能够伸出于外壳100的外部与其他传动部件连接，从而使得输出轴600能够向外输送动力。
52.需要说明的是，内齿圈410的齿数z1，外齿部510的齿数z2，第一偏心轴承110的偏心距为r，三者满足以下关系：r＝(z
1-z2)/2*k，其中，k为内齿圈410和外齿部510的模数，其可以为任意的实数。通过如上设置，使得摆动轮400的轴线与中心轮500的轴线之间的距离，与第一偏心轴承110的内圈112和外圈111之间的偏心距相等，从而使得转子300通过第一偏心轴承110带动摆动轮400转动时，摆动轮400能够始终保持与中心轮500啮合连接。
53.图7至图10为转子300分别转动0
°
、90
°
、180
°
和270
°
的工作时序图。具体的，电机工作时，转子300通过第一偏心轴承110带动摆动轮400转动，由于中心轮500固定于外壳100内，因此摆动轮400绕着中心轮500转动，同时由于摆动轮400与中心轮500具有较小的齿差，因此摆动轮400还会缓慢自转，输出轴600能够将摆动轮400的自转作为动力向外输出，以带动电动自行车的车轮转动。
54.具体的，转子300的转速为n0，摆动轮400自转的转速为n1，内齿圈410的齿数为z1，中心轮500的外齿部510的齿数为z2，则根据少齿差传动原理，可知，n1＝n0*(z
1-z2)/z1。可见，内齿圈410与外齿部510的齿差越小，传动比越大。
55.在本实用新型的一个具体实施例中，z1＝100,z2＝99，此时齿差为1，少齿差减速机构的传动比n0/n1＝z1/(z
1-z2)＝100/(100-99)＝100。可见，通过采用上述的少齿差减速机构，一方面能够使得电机的结构比较紧凑，另一方面能够使得电机获得较高的传动比，从而使得电机能够同时满足高传动比和高紧凑性的要求。
56.参照图1和图4，为了更好地将摆动轮400的自转作为动力向外输出，在本实用新型的一些实施例中，输出轴600沿轴向分隔为第一轴段610和第二轴段620。
57.具体的，第一轴段610连接于摆动轮400沿轴向的一端，且第一轴段610与摆动轮
400同轴设置。第二轴段620连接于第一轴段610远离摆动轮400的一端，且第二轴段620与中心轮500同轴设置，从而使得摆动轮400绕着中心轮500转动并自转时，第二轴段620能够输出摆动轮400的自转并能够保持轴心线相对壳体固定，从而使得输出轴600能够将摆动轮400的自转更为平稳的向外输出。
58.参照图1、图3和图4，为了使得输出轴600与摆动轮400能够实现可靠的连接，在本实用新型的一些实施例中，可以通过在第一轴段610朝向摆动轮400的一端设置有第一连接柱611，同时摆动轮400朝向第一轴段610的一端设置有与第一连接柱611相匹配的第一连接孔，第一轴段610能够通过第一连接柱611插接于第一连接孔内，从而连接于摆动轮400沿轴向的一端。
59.参照图4，当然，第一连接柱611可以设置有多根，相应的，第一连接孔也设置有多个，第一连接柱611与第一连接孔一一对应设置，从而使得第一轴段610与摆动轮400之间具有更多的连接点，有利于提高第一轴段610与摆动轮400之间连接的可靠性。具体的，多根第一连接柱611沿着第一轴段610的周向均匀间隔布置，从而使得第一轴段610与摆动轮400之间的连接受力更为均衡。
60.参照图1、图2和图5，需要说明的是，由于摆动轮400沿轴向的一端安装有输出轴600，使得摆动轮400沿轴向的两端受力不平衡，容易造成摆动轮400转动时产生不必要的振动。为此，在本实用新型的一些实施例中，电机还包括支架700，支架700安装于摆动轮400沿轴向远离输出轴600的一端。通过如上设置，支架700可以起到平衡摆动轮400沿轴向两端的受力的作用，从而有利于提高摆动轮400转动的平稳性，减少摆动轮400不必要的振动，提高减速机构输出的稳定性。
61.参照图1和图5，可以理解的是，为了实现支架700与摆动轮400的可靠连接，在本实用新型的一些实施例，可以采用类似于输出轴600与摆动轮400之间的连接结构。
62.比如，支架700朝向摆动轮400的一端设置有第二连接柱710，同时摆动轮400朝向支架700的一端对应设置有第二连接孔。支架700能够通过第二连接柱710插接于第二连接孔内，从而能够连接于摆动轮400沿轴向的一端。
63.参照图5，当然，为了进一步提高支架700与摆动轮400之间连接的可靠性，第二连接柱710可以设置有多根，相应的，第二连接孔也设置有多个，第二连接柱710与第二连接孔一一对应设置，从而使得支架700与摆动轮400之间具有更多的连接点，有利于提高支架700与摆动轮400之间连接的可靠性。具体的，多根第二连接柱710可以沿着支架700的周向均匀间隔布置，从而使得支架700与摆动轮400之间的连接受力更为均衡。
64.参照图1和图3，需要说明的是，在本实用新型的一些实施例中，第一连接孔和第二连接孔采用同轴设置，且第一连接孔和第二连接孔相贯通。具体的，摆动轮400设置有穿孔420，穿孔420朝向输出轴600的一端构成第一连接孔，穿孔420朝向支架700的一端构成第二连接孔，第一连接孔和第二连接孔的孔径可以相同，此时穿孔420的加工更为方便。当然，第一连接孔和第二连接孔的孔径也可以不相同，本实用新型并不受限于此。通过将第一连接孔和第二连接孔同轴设置，使得摆动轮400和输出轴600之间的受力点，与摆动轮400和支架700之间的受力点，处于同一轴线位置，从而使得摆动轮400的受力稳定性更好，同时将第一连接孔和第二连接孔相贯通，有利于提高第一连接孔和第二连接孔加工的方便性。
65.参照图1和图2，可以理解的是，为了将中心轮500稳固地安装于外壳100的空腔内，
在本实用新型的一些实施例中，电机还包括有固定轴800，固定轴800固定安装于外壳100内，中心轮500套接固定于固定轴800的外周壁，从而使得中心轮500能够稳固地安装于外壳100内。
66.具体的，中心轮500可以通过过盈安装的方式套接固定于固定轴800上，也可以采用键连接的方式套接固定于固定轴800上，当然还可以采用其他的安装方式将中心轮500套接固定于固定轴800上，本实用新型并不受限于此，本领域技术人员可以根据需要选用合适的安装方式。
67.参照图1，为了将固定轴800固定于外壳100，可以理解的是，在本实用新型的一些实施例中，外壳100的内壁设置有卡槽，固定轴800的一端卡接固定于卡槽内，从而使得固定轴800受到卡槽的限位，防止固定轴800转动。
68.参照图1和图2，可以理解的是，为了使得输出轴600跟随摆动轮400转动时，输出轴600能够得到良好的支撑从而保持转动的平稳性。在本实用新型的一些实施例中，输出轴600可以通过第二偏心轴承120可转动地安装于固定轴800的端部，从而使得输出轴600能够得到第二偏心轴承120对其的支撑，有利于提高输出轴600转动的平稳性。
69.第二偏心轴承120和第一偏心轴承110的结构类似，且两者的偏心距相等，均等于摆动轮400的轴线与中心轮500的轴线之间的距离。
70.参照图1和图2，类似的，为了使得支架700跟随摆动轮400转动时，支架700能够得到良好的支撑从而保持转动的平稳性，在本实用新型的一些实施例中，支架700可以通过第三偏心轴承130可转动地安装于固定轴800远离输出轴600的端部，从而使得支架700能够得到第三偏心轴承130对其的支撑，有利于提高支架700转动的平稳性。
71.第三偏心轴承130和第一偏心轴承110的结构类似，且两者的偏心距相等，均等于摆动轮400的轴线与中心轮500的轴线之间的距离。
72.参照图1和图2，由于输出轴600的轴向尺寸相对支架700比较大，上述实施例中，输出轴600的第一轴段610套接固定于第二偏心轴承120的外圈111，同时为了使得第二轴段620也能够得到良好的支撑，还可以在外壳100内安装第四轴承140，第二轴段620安装于第四轴承140的内圈112并伸出于外壳100的外部，从而使得第二轴段620能够得到第四轴承140的支撑，使得第二轴段620与外部的传动部件连接时，其受力稳定性更好，从而使得输出轴600的动力输出更为稳定。
73.本实用新型第二方面实施例的电动自行车，包括本实用新型第一方面实施例的电机。电机通过减速机构带动车轮转动，从而对自行车的行驶进行助力。
74.电动自行车由于采用上述的电机，该电机通过在转子300的轴向上，将至少部分减速机构设于转子300的中心孔310内，从而能够减少电机整体的轴向尺寸，减少电机占用的空间，从而有利于使得电机更为紧凑，实现电机的轻量化和小型化，减少电动自行车的体积。
75.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。