[发明专利]一种用于交通工具电动驱动轮毂系统以及一种包括有该电动驱动轮毂系统的交通工具

说明书

本发明提供一种具有电动驱动轮毂系统(30)的交通工具，且一种包含于交通工具中的轮毂系统，该轮毂系统具有由电动马达(31)驱动的轮毂(18)，该马达由具有定子(40)和转子(42)的无刷直流马达形成。电动马达被布置成驱动行星齿轮系统(32)，该行星齿轮系统(32)提供减速齿轮装置来驱动轮毂(18)。用于电动马达的电源电路和控制电路完全位于定子外围，电路设置在环形印刷电路板(70,71)上。

技术领域

本发明涉及一种具有电动驱动轮毂系统的交通工具和包含该电动驱动轮毂系统的交通工具。其还涉及一种用于这种交通工具的电驱动轮毂系统套件。

背景技术

现有技术公开了如下交通工具，例如具有电池、混合动力或燃料电池电驱动系统的汽车、摩托车、病人用车、小轮摩托车以及轮椅，并且还公开了具有电力的踏板自行车，其可以提供全部或部分辅助驱动。大多数电动辅助自行车需要骑行者为踏板提供动力，并且使用电动马达来提供补充的辅助动力来驱动自行车。这些自行车通常被称为电动自行车。

电动驱动轮毂系统是已知的，其中直接驱动电动机位于轮毂内，在美国专利552271中公开了早期的一个例子。这种早期系统需要刷换，但随着由逆变器或者脉冲宽度调制器(PWM)控制的无刷直流电动机的出现，获得了更高的效率。

WO2013/004409公开了一种直接驱动电动机，其具有适合于应用于货车、汽车或摩托车的电动交通工具的轮毂中的逆变器。电子换向通常由微控制器提供。

因此，为了控制电动机的速度和功率，每个脉冲的宽度增加或减小，并且相应地驱动马达的每个电相(可以是三相或五相)。这意味着包括供电、绕组温度和转速以及位置传感器在内的三相电动马达在控制单元、电池和逆变器之间至少需要十二个或十四个单独的连接。这导致大直径的庞大电缆，其必须通过车轮主轴并将定位螺母定位到电动机。

这种笨重的电缆提供了布线的损坏或故障的可能性，并且使用一或一点五米长度的电缆从电池或逆变器延伸到电动机是常见的，并且在这样长的长度上传输高频PWM开关电源可能会与其他部件产生电干扰，将高电压引入导体，反射波可能会引起高电流或电压，从而对控制逻辑电路造成损害或干扰。

此外，在自行车中，例如，前叉或后叉之间的空间限制了用于定位电动轮毂马达的可用空间。例如，标准尺寸的自行车轮毂通常为100mm宽，折叠自行车轮毂通常较小，为74mm，这严重限制了轮毂马达马达的应用。在许多情况下，这意味着轮毂马达安装在叉的非标准间距中，需要修改或转换的替换叉。叉的替换或修改成本高昂，从而形成并限制将现有自行车转换为电动驱动自行车的可接受性。此外，直接驱动轮毂马达倾向于较大并且笨重，从而尽管它们可以接受标准尺寸自行车的后轮中的位置，但是当它们位于自行车的前轮中时，是很不好看的。

直接驱动马达虽然功能强大，但由于车轮的尺寸和交通工具的最大速度受到转速的限制。这意味着这种电动马达通常在功率和电能效率的低效率下运行。给定功率输出的直接驱动马达的直径与等效的齿轮传动马达相比也显着更大。

发明内容

本发明的目的在于至少部分地克服上述缺陷。

根据第一方面，本发明提供了一种用于电动辅助交通工具的电驱动轮毂组件，其包括容纳电动马达的轮毂，所述轮毂包括定子和可围绕定子旋转的转子，其中用于电动马达的电源电路和控制电路位于定子的周边内。

电动马达可以包括无刷直流电动马达，并且轮毂组件可以包括行星减速齿轮组件，其布置成由所述无刷DC电动马达驱动以旋转所述轮毂。

行星齿轮箱可以包括固定到转子的太阳齿轮、一组行星齿轮和固定到轮毂的环形齿轮，从而将扭矩从转子传递到轮毂。

电源电路可以包括逆变器或脉冲宽度调制器(PWM)电路，其安装在围绕所述主轴并且完全在所述定子的范围内的安装机构上。

安装机构可以是环形的，且可以包括印刷电路板(PCB)。当然可以提供其他形状以适应可用空间。