[发明专利]用于电动自行车的轮毂电机和包括所述轮毂电机的电动自行车

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电动车辆，特别是用于踏板助力电动自行车的轮毂电机——即内部包括电机和相关的减速装置的轮毂。

本发明还涉及一种包括轮毂电机的电动自行车或踏板助力自行车。

本发明可以在电迁移率的技术领域中找到有用的应用。

背景技术

众所周知，一些年以来，随着人们对环境问题越来越重视，所谓的“零排放车辆(ZEV)”已变得更加普遍。实际上，这些车辆的特征在于：它们几乎释放零污染排放物到大气中。

特别地，最常见的零排放车辆是电力推进运输装置或电动车辆。

电动车辆的特有特征是它们具有用作能量源的电机，所述能量存储在一个或多个可充电电池中并由这些电池将其以电力的形式供应到电机。

尽管这种类型的车辆的广泛使用目前受限于电池尺寸和自主性的已知问题，但是它们实现用户操作成本的显著降低以及受追捧的零污染排放物。

考虑所有的电动电动车，受到与电池的使用相关的缺点影响最小并且由于它们在短距离上使用而因此它们的自主性是自行车的电动自行车，具有低重量且需要少量的电力。

要强调的是，在电动自行车中，电机通常用作辅助工具而不用作蹬踏动作的替代物。

这种自行车更准确地被称为“电动踏板助力自行车(EPAC)”，或还被称为“脚踏电动自行车”，即人为推进作用与电机的推进作用相结合的自行车。术语“电动自行车”也是经常使用的，但是它在含义上更广泛，因为它还包括其中电机独立于蹬踏动作而运行的自行车。

踏板助力自行车是非常安静的，因为它不具有任何污染排放物并借助于电机确保几十千米的自主性，并且在更复杂的模型的情况下甚至超过150km，尤其是带有锂电池的那些踏板助力自行车，其中电机和骑自行车的人之间的工作分配是可变的，并且通常可以由骑自行车的人进行选择。

迄今，对于消费者，获取电动自行车的主要障碍是它的购买价格；因此，这是防止电动自行车的广泛分布并基本上限制了潜在用户的数量的主要因素。

对于电动自行车的扩散同样是障碍的一个因素是它们特有的庞大和难以操纵，主要是由于电机和电池的定位以及一般来说它们的外观，这与传统的非电动自行车稍有不同。

根据上述观察，因此，重要的是将电机单元和驱动系统的总体体积和机械复杂性的程度限制到最小可能。

在这方面特别有效的技术解决方案是将电机单元结合在车辆的轮毂中的一个内，即设计一种避免使用带有相应的驱动链的外部电机的轮毂电机。

清楚这种结构设计如何在电机单元方面产生主要的质量和尺寸限制：电机和任何减速单元实际上必须完全容纳在小尺寸的毂壳中。

另一方面，生产成本的降低施加了不同种类的限制。实际上，如果永磁同步电机由于其高的转矩密度而无疑优选应用于本领域中，那么在近期，它们的使用已经由于稀土成本的显著增加而下降，在传统上所述稀土用于它们的生产。

为了维持具有竞争力的价格，制造商已经因此不得不求助于不利于电机单元的紧凑性的可选的更重和更大体积的解决方案(例如异步电机或受激转子同步电机)。

在轮毂电机要被安装在前轮上的情况下，上述限制更大；在这种情况下，实际上，过大的重量以不可接受的方式不利于车辆的机动性。

另一方面，准确地说，将轮毂电机结合在前轮中是可取的，因为它允许通过使坐在鞍座上的骑自行车的人平衡的电机的重量更好的控制牵引和质量的最佳平衡。

还要指出的是，结合到具有小尺寸和令人满意的传动比的减速单元的轮毂电机中被证明是困难的。特别地，迄今生产的轮毂电机最多具有一个传动比不能低于1:7的值的周转减速齿轮。针对用户的合成转矩数量级为20-25N·m，而更高的转矩将允许更好的控制牵引。

发明内容

本发明的技术问题是设计一种用于电动自行车的轮毂电机，所述电动自行车具有例如克服迄今影响根据现有技术生产的轮毂电机的限制和缺点的结构和功能特征，特别是具有特别紧凑且令人满意的内部减速比的配置，而不会过多增加其生产成本。