[发明专利]电动车谐波减速中置电机

权利要求书

1.一种电动车谐波减速中置电机，包括电动车架、中轴支架、内置轮毂电机、外置谐波减速器、滑轮式谐波发生器、柔性齿圈、刚性齿圈、空心轴、中轴、联轴盘、大链齿盘、小链齿盘、助力霍尔传感器和智能控制器，其特征在于：所述电动车架包括直梁、前梁、后梁和中轴支架，中轴支架上端焊接直梁（1），中轴支架前端焊接前梁（2），中轴支架后端焊接后梁（3），所述电动车谐波减速中置电机安装在电动车架的中轴支架的内圆，所述中轴支架设有连接圈（4），连接圈左端设有环形端盖（5），环形端盖内圆右端设有定位圆台（6），连接圈、环形端盖和定位圆台一体化制造成中轴支架；电动车谐波减速中置电机中部设有内置轮毂电机，内置轮毂电机是一种两极外转子无刷永磁直流电机，内置轮毂电机设有空心轴（7），空心轴是一种台阶轴，左端是粗空心轴、右端是细空心轴，空心轴中间的台阶轴外圆设有定子铁芯（8），定子铁芯由多个硅钢片叠加成型，定子铁芯圆周设有3个等分的齿牙，齿牙之间形成3个等分的线圈槽，线圈槽内分别绕制3个线圈，3个线圈连接为Y形电路，组成3相线圈（9），3个线圈槽的槽口内均设有霍尔传感器（10），3相线圈之间的角度为120度，3个霍尔传感器之间的角度为120度，空心轴的左上端设有斜孔（11）、右上端设有直孔（12），3相线圈的输出线与3个霍尔传感器的输出线合并为一股电机线（13），电机线经过直孔和斜孔引出空心轴的左端，粗空心轴左端设有左挡台，左挡台右端圆周设有左轴承（14），左轴承外圆设有左端盖（15），左端盖圆周设有导磁圈（16），导磁圈右端内圆设有内螺丝，细空心轴左端设有右挡台，右挡台右端圆周设有右轴承（17），右轴承外圆设有右端盖（18），右端盖圆周设有螺圈（19），螺圈外圆设有外螺丝，右端盖的螺圈旋紧在导磁圈右端的内圆，组成轮毂外壳，导磁圈内圆的中部设有永磁圈（20），永磁圈由2块弧形永磁体组成，弧形永磁体是稀土材料制造的强磁体，弧形永磁体的磁极方向是径向的，2块弧形永磁体的极性互为相反，用AB胶粘接在导磁圈内圆，永磁圈内圆与定子铁芯外圆之间设有均匀气隙，上述电机构造组成内置轮毂电机，内置轮毂电机的外围设有外置谐波减速器；所述导磁圈的外圆设有左上滑轮架（21）、右上滑轮架(22)和左下滑轮架(23)、右下滑轮架(24)，左端盖、导磁圈和4个滑轮架一体化制造成型，4个滑轮架左、右对称，上、下对称，4个滑轮架均为弧形板架，左、右上滑轮架上端均设有3个轴孔，3个轴孔内均设有上轮轴(25)，3个上轮轴均设有上轴承(26)，3个上轮轴的左、右端均设有上螺帽(27)；左、右下滑轮架下端均设有3个轴孔，3个轴孔内均设有下轮轴(28)，3个下轮轴均设有下轴承(29)，3个下轮轴的左、右端均设有下螺帽(30)，3个上轴承和3个下轴承与导磁圈组成滑轮式谐波发生器，滑轮式谐波发生器的外圆设有柔性齿圈(31)，柔性齿圈是一种较簿的圆筒形金属圈，柔性齿圈具有弹性，不受外力时是圆形，在3个上轴承和3个下轴承的支撑下变成椭圆形，柔性齿圈外圆的中部圆圈设有多个外齿牙(32)，柔性齿圈左端圆周设有多个左方波形齿牙(33)，柔性齿圈右端圆周设有多个右方波形齿牙(34)，左、右方波形齿牙的大小和数量相同，左右对称；细空心轴右端设有花键轴(35)，花键轴圆周设有花键套(36)，花键套内圆的花键槽与花键轴圆周的花键槽吻合，花键套外圆设有右联轴盘(37)，右联轴盘外圆设有多个右方波形外齿牙(38)，所述多个右方波形齿牙与多个右方波形外齿牙啮合；粗空心轴左端焊接左联轴盘(39)，左联轴盘外圆设有多个左方波形外齿牙(40)，所述多个左方波形齿牙与多个左方波形外齿牙啮合，左联轴盘与右联轴盘对称于柔性齿圈左、右端，左方波形齿牙和左方波形外齿牙与右方波形齿牙和右方波形外齿牙，在规格上和数量上均一致；右花键套右端设有左齿圈轴承(41)和右齿圈轴承(42)，左、右齿圈轴承的外圆设有齿圈轴承架(43)，齿圈轴承架外圆设有齿圈端盖(44)，齿圈端盖外圆设有刚性齿圈(45)，刚性齿圈、齿圈端盖和齿圈轴承架一体化制造成型，细空心轴的右端设有外卡簧(46)，外卡簧挡拄右齿圈轴承，刚性齿圈内圆的中部圆圈设有多个内齿牙(47)，柔性齿圈的外齿牙圈与刚性齿圈的内齿牙圈对应，内、外齿牙模数相同，椭圆形的柔性齿圈外齿牙的数量少于刚性齿圈内齿牙的数量，静止状态下，椭圆形柔性齿圈上、下端的外齿牙分别与刚性齿圈上、下端的内齿牙啮合，椭圆形柔性齿圈左、右端的外齿牙分别与刚性齿圈左、右端的内齿牙分离；所述环形端盖内圆的定位圆台与空心轴左端的内圆吻合，环形端盖圆周设有4个等分的连接螺丝钉(48)，连接螺丝钉将左联轴盘固定在环形端盖的右端面，刚性齿圈的外圆与连接圈的内圆之间设有均匀气隙；所述空心轴的内圆设有中轴(49)，中轴是中间粗、两端细的台阶轴，两端细轴上设有左挡轴承(50)和右挡轴承(51)，空心轴的右端内圆设有内挡台(52)，右挡轴承外圆与空心轴右端的内圆吻合，左挡轴承外圆与空心轴左端的内圆吻合；空心轴上端设有传感器孔，传感器孔内安装传感器支架(53)，传感器支架下端设有助力霍尔传感器(54)，中轴设有磁孔，磁孔内设有永磁体颗粒(55)，永磁体颗粒跟随中轴旋转，当接近助力霍尔传感器时，永磁体颗粒与助力霍尔传感器对应；中轴右端细轴上设有小单向轴承(56)，小单向轴承外圆设有小轴承架(57)，小单向轴承外圆与小轴承架固定连接，小单向轴承内圆与中轴右端细轴之间为单向离合状态，小轴承架外圆设有小链齿盘(58)；齿圈轴承架外圆设有大单向轴承(59)，大单向轴承外圆设有大轴承架(60)，大单向轴承外圆与大轴承架固定连接，大单向轴承内圆与大轴承架外圆之间为单向离合状态，大轴承架外圆设有大链齿盘(61)，大轴承架右端连接在小链齿盘的左端，大轴承架、小轴承架、大链齿盘和小链齿盘一体化制造成型；所述环形端盖设有出线孔(62)，出线孔与斜孔对应，电机线和助力霍尔传感器的输出线都从出线孔引出机外；中轴的左、右端均设有锥体轴(63)，锥体轴均设有四方台，左锥体轴上安装左脚蹬拐臂(64)，右锥体轴上安装右脚蹬拐臂(65)，当左、右脚蹬拐臂逆时针带动中轴旋转时，中轴经过小单向轴承带动大、小链齿盘逆时针带动，大单向轴承跟随大、小链齿盘空转，刚性齿圈不转；当刚性齿圈逆时针带动齿圈轴承架旋转时，齿圈轴承架经过大单向轴承带动大、小链齿盘逆时针带动，小单向轴承跟随大、小链齿盘空转，左、右脚蹬拐臂不转；所述电动车谐波减速中置电机设有智能控制器，智能控制器的电源端连接蓄电池，智能控制器的输出端连接3相线圈的输出线，3个霍尔传感器的输出线连接智能控制器的输入端，助力霍尔传感器的输出线连接智能控制器的相关输入端；当内置轮毂电机通电后转动，带动滑轮式谐波发生器转动，滑轮式谐波发生器与柔性齿圈和刚性齿圈组成外置谐波减速器，所述柔性齿圈左、右两端的方波形齿牙与左、右联轴盘的方波形外齿牙互相啮合之间均设有由动间隙，属于活动连接，使柔性齿圈的旋转位置固定，又不影响柔性齿圈的变形，成为不旋转的活动定子，内置轮毂电机带动滑轮式谐波发生器旋转，使椭圆形柔性齿圈发生波动变形，柔性齿圈虽然不旋转，但是波动变形的椭圆形在旋转，柔性齿圈带动刚性齿圈在旋转，刚性齿圈经过大单向轴承带动大、小链齿盘逆时针旋转；因为3个上轴承和3个下轴承的直径比现有的柔性轴承的滚珠直径大，所以滑轮式谐波发生器的摩擦阻力比柔性轴承的摩擦阻力小，柔性齿圈是簿的圆筒形，使上、下轴承支撑柔性齿圈变形的压力减小，克服柔性齿圈波动变形时产生的阻力小，机械损耗小；柔性齿圈的外齿牙圈位于柔性齿圈的中间，柔性齿圈左、右端的变形是对称的、一致的，使椭圆形外齿圈与刚性内齿圈啮合平行、均匀，减少齿轮磨损，柔性齿圈左、右端的长度很短，有利于谐波减速中置电机的轴向尺度缩小；刚性齿圈是谐波减速器的外转子，当滑轮式谐波发生器旋转360度时，柔性齿圈驱动刚性齿圈旋转的角度，是刚性齿圈的内齿牙数与柔性齿圈的外齿牙数之差的角度，因此电动车谐波减速中置电机的减速比很大，使刚性齿圈的低速扭矩增大；内置轮毂电机在电动车谐波减速中置电机的中部，外置谐波减速器位于内置轮毂电机的外围，使电动车谐波减速中置电机的轴向尺度缩小，成为扁平状，有利于变速齿盘的安装；当电动车工作在助力控制模式时，左、右脚蹬拐臂转动一周，永磁体颗粒触发助力霍尔传感器一次，助力霍尔传感器输出一个脉冲信号，当助力霍尔传感器输出脉冲信号的频率达到设定值，智能控制器输出电压到电动车谐波减速中置电机驱动车轮转动，实现助力控制的功能。

2.根据权利要求1所述的电动车谐波减速中置电机，其特征在于：所述内置轮毂电机体积小、转速高、功率密度大，机电一体化的谐波减速中置电机体积小、重量轻、效率高、结构简单，整体零件数少，用于普通电动自行车时，谐波减速中置电机轴向尺寸小，可以按照自行车的中轴标准进行安装，能与自行车后轮的轴向尺寸匹配；用于山地变速自行车时，利用原有的变速系统，使电动车谐波减速中置电机具有变速功能，使山地变速自行车具有变速功能的电动助力功能，满足广大自行车爱好者的需求；用于电动摩托车时，利用自行车变速系统的方式对谐波减速中置电机进行多级变速，使电动摩托车的加速性、动力性和爬坡性增强。