專利名稱：一種中軸式電動車電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動車電機，特別是涉及一種以電動車的中軸作為驅動軸的 中置電機。
背景技術：
日常生活中，我們常見的電動自行車或電動三輪車，其所用的電機通常為輪轂電 機或者為中置電機。其中，輪轂電機一般由前輪或后輪驅動，電機安裝在電動自行車或三輪 車的前輪或后輪的軸芯處，前后輪需采用整體輪圈或輻條編制，整體車輪在安裝電機后易 變形，輻條易斷，因為輪轂電機直接安裝在前輪或后輪中軸，電機的傳動扭矩小，效率低，而 且，輪轂電機的配置重心不在車輛的中心處，使得車輛的穩定性差；中置電機一般安裝在電 動自行車中間位置，從結構和技術上比輪轂電機具有更好的性能，但是，中置電機為非輪轂 式，相對于輪轂式電機不易安裝，而且，現有的中置電機不是直接安裝在中軸(即電動車的 腳踏軸)上，中置電機的電機軸不能代替中軸，電機軸需要通過傳動裝置(如鏈條+飛輪) 傳動給后輪，使得電機整體結構復雜、體積和重量大，傳動可靠性和傳動效率受傳動機械結 構的限制。針對上述存在的問題，為了提高電機性能，人們對現有的電動車電機結構進行了 改進，特別是針對中置電機，將電動車的中軸直接作為中置電機的電機軸，簡化了中置電機 的結構。如有專利號為ZL200520097957. 9的中國實用新型《電動車用共中軸式中置電機》 就公開了一種電動車用共中軸式中置電機，該電機包括機殼，還有機殼內電機的轉子，行星 齒輪的組件的中心輪，牙盤組件的棘爪輪都裝在中置軸上。但是，該專利的電機采用的是外 轉子結構，并通過棘爪和壓盤座的離合來實現電機扭矩的傳遞和分離，裝配結構不夠緊湊、 整機體積較大，而且，棘爪和壓盤座組成的離合裝置在電機處于電動運行狀態時，腳踏的動 力脫離，車輛完全依靠電力驅動，腳踏無法同時工作，而當采用人力腳踏驅動車輛前進時， 電機的電力驅動脫離，車輛則完全依靠人力踏板驅動，因此，該專利的電動車電機只能在電 動或腳踏的其中一種狀態下工作，無法在電動和腳踏同時工作的狀態實現動力疊加，使得 電動電源的能耗較高，電源續行里程受到限制。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種電動和腳 踏可以同時驅動的中軸式電動車電機，該電機能夠降低電動能耗，有效地增加電動車的續 行里程。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為該中軸式電動車電機，包括 有機殼；轉子，設置在電動車中軸上，該中軸的兩端分別通過曲柄固定連接有腳踏；定子，套設在所述轉子之外，該定子和轉子同時容置于所述機殼內，并且，所述定子與所述機殼固定相連；離合器，設置在所述中軸上且能在該中軸的驅動下實現接合連接，該離合器的輸 出端連接有鏈輪；以及減速機構，包括有可隨所述轉子一起轉動的輸入端和驅動所述離合器實現接合連 接的輸出端；其特征在于所述離合器為一包括有第一離合器和第二離合器的組合式雙向離合 器，其中，所述的第一離合器包括有第一外圈、第一內圈、彈簧和滾柱，所述第一內圈和所述 中軸固定相連，該第一內圈沿周向形成楔形的開口槽，所述第一外圈套設在所述第一內圈 之外，并且，所述第一內圈能相對于該第一外圈做和所述腳踏方向相反的單向轉動，該第一 外圈的外周連接有所述鏈輪，所述滾柱和彈簧容置在所述開口槽中，所述彈簧和所述滾柱 的一端相抵并使得該滾柱具有始終向所述開口槽的小端移動的趨勢；所述的第二離合器包括有第二內圈、第二外圈和滾子，所述第二外圈和所述減速 機構的輸出端相連，所述第二內圈沿周向開設有通孔，所述通孔內設置有滾子，所述第二外 圈的內壁沿周向設置有能和所述通孔相對應并擠壓該通孔內相應所述滾子的楔形斜面，所 述第二外圈套設在所述第二內圈之外，該第二內圈的端面沿周向還設置有棘齒，該棘齒和 所述楔形斜面配合而使得所述第二外圈只能相對于所述第二內圈做和所述轉子旋轉方向 相反的單向轉動，所述第二內圈套設在所述第一外圈之外，并且，所述滾子在所述楔形斜面 的擠壓下能實現所述第二內圈和所述第一外圈的緊配合。為了保證第一內圈在中軸上的軸向限位，防止第一內圈相對于第一外圈軸向滑 移，所述第一外圈和所述中軸之間還設置有實現所述第一內圈軸向限位的第一軸承，該第 一軸承的端面和所述第一內圈的端面之間設置有墊片。為了保證第二內圈相對于第一外圈的軸向限位，防止第二內圈的滑移，所述第一 外圈和所述機殼之間設置有實現所述第二內圈軸向限位的第二軸承，該第二軸承的端面和 所述第二內圈的其中一端面相抵，并且，位于所述第二內圈的另一端面還具有由所述第一 外圈和第二外圈之間的間隙形成的滾道，該滾道內設置有滾動體，所述滾動體通過一設置 在所述第二外圈端面上的軸承保持架均布在所述滾道內。為了增大速比，提高輸出扭矩，所述的減速機構可以采用二級行星減速，包括有一 級星輪架、設置在一級星輪架上的一級行星輪、二級行星輪和內齒圈，其中，所述的一級星 輪架通過軸承設置在所述中軸上，所述轉子的一端設置有一級太陽輪，所述一級星輪架的 輸出端設置有二級太陽輪，所述的一級行星輪能分別與所述一級太陽輪和所述內齒圈相嚙 合，所述二級行星輪能分別與所述二級太陽輪和所述內齒圈相嚙合，所述二級行星輪即為 所述減速機構的輸出端而固定設置在所述第二外圈的端面上。于是，一級太陽輪、一級行星 輪和內齒圈相互嚙合組成一級行星輪組件，而二級太陽輪、二級行星輪和內齒圈相互嚙合 組成二級行星輪組件，通過二級行星減速可提高電機轉速，使得在同等功率輸出情況下電 機的體積大大縮小，更易用于整車安裝。所述一級太陽輪和所述轉子為一體成型，所述二級太陽輪和所述一級星輪架為一 體成型。一體成型的結構設計，能夠提高減速機構的傳動精度，并減小了電機的整體體積， 使得電機的安裝結構更為緊湊。與現有技術相比，本實用新型的優點在于采用了組合式雙向離合器，該雙向離合器由兩個滾柱式離合器組合而成并能夠從兩端分別輸入動力實現離合連接，不僅能單獨實 現電動或腳踏功能，還能夠實現電動和腳踏同時工作，而在電動和腳踏同時工作時，能實現 輸出功率疊加，使得電動車在運行過程中省電助力，降低電動能耗，續行里程加長；另外，本 專利中采用了二級行星減速實現大速比，輸出扭矩很大，可提高電機的轉速，使得在同等功 率輸出情況下電機的體積大大縮小，整機結構更為緊湊。
圖1為本實用新型實施例的電機總裝剖視圖。圖2為本實用新型實施例的離合器的立體結構示意圖之一。圖3為本實用新型實施例的離合器的立體結構示意圖之二。圖4為本實用新型實施例的離合器的立體分解圖。圖5為本實用新型實施例的離合器的正面視圖。圖6為圖5所示的A-A向剖視圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。如圖1 圖6所示，為本實施例的電動車電機結構示意圖，該電動車電機以電動車 中軸3為電機軸，為采用內轉子結構的高速無刷電機，可使電機批量生產時實現機器嵌線， 適合于大批量生產；其中，電動車電機包括有機殼1，機殼1的兩端設置有和該機殼1形成一封閉腔體的前端蓋11和后端蓋 12。轉子2，可轉動地設置在電動車中軸3上并通過軸承定位，中軸3的兩端還分別通 過曲柄11'固定連接有可供人力踩蹬的腳踏1'。定子4，套設在轉子2之外，該定子4和轉子2同時容置于由機殼1、前端蓋11和 后端蓋12形成的腔體內，并且，定子4與機殼1固定相連，定子4上繞設有線圈并設置有硅 鋼片，轉子2上設置有磁鋼21。離合器，該離合器為一由第一離合器和第二離合器組合而成的組合式雙向離合 器，其中，第一離合器為一滾柱式單向離合器，包括有第一外圈51、第一內圈52、彈簧53和 滾柱54，第一內圈52和中軸3固定相連，第一外圈51為離合器的輸出端，第一內圈52沿 周向形成有楔形的開口槽521，第一外圈51套設在第一內圈52之外，并且，第一內圈52能 相對于第一外圈51做和腳踏Γ方向相反的單向轉動，第一外圈51的頭部設置有外螺紋 513，第一外圈51在外螺紋部位相對而設的兩側各切去一塊而形成兩對稱設置的平面511， 每一側的平面511和第一外圈51的外徑之間形成擋肩512，第一外圈51的頭部還螺紋連接 有圓螺母3'，鏈輪2'套接在第一外圈51具有外螺紋513的頭部上，鏈輪2'的一端面和 擋肩512相抵，該鏈輪2'的另一端面和螺紋連接在第一外圈51頭部的圓螺母3'相抵，滾 柱54和彈簧53容置在開口槽521中，彈簧53和滾柱54的一端相抵并使得該滾柱54具有 始終向開口槽521的小端移動的趨勢；第一外圈51和中軸3之間還設置有可實現第一內圈 52軸向限位的第一軸承61，該第一軸承61的其中一端面通過設置在中間位置的墊片7和 第一內圈52的端面相抵，該第一軸承61的另一端面設置有第一蓋板611而實現該第一軸
6承61沿軸向的限位；第二離合器也為一滾柱式單向離合器，包括有第二內圈55、第二外圈56和滾子 57，第二外圈56和減速機構的輸出端相連，第二外圈56的內壁沿周向形成有楔形斜面562， 第二內圈55沿周向分布有和楔形斜面一一對應的通孔551，通孔551內容置有能受楔形斜 面562擠壓的滾子57，第二內圈55的外周還具有可與楔形斜面562配合而只能相對于第二 外圈56做單向轉動的棘齒552，第二外圈56套設在第二內圈55之外，第二內圈55套設在 第一外圈51之外，當滾子57在第二外圈56的楔形斜面562擠壓狀態下，第二外圈56只能 相對于第二內圈55做和轉子2旋轉方向相反的單向轉動，第二內圈55套與第一外圈51之 間實現緊配合；第一外圈51和后端蓋12之間設置有可實現第二內圈55軸向限位的第二軸 承62，第二軸承62的其中一端面和第二內圈55的其中一端面相抵，第二軸承62的另一端 面設置有第二蓋板621而實現該第二軸承62沿軸向的限位，第二內圈55的另一端面則設 置有由第一外圈51和第二外圈56之間的間隙形成的滾道81，滾道81內設置有滾動體82， 并且，滾動體82通過設置在第二外圈56端面上的軸承保持架8均布在滾道81內。減速機構，包括有可隨轉子2 —起轉動的輸入端和驅動離合器實現接合連接的輸 出端，為了提高轉速，減速機構采用二級行星輪組件實現減速，具體地，包括有一級星輪架 91、設置在一級星輪架91上且均布的三個一級行星輪92、固定在第二外圈56端面上且均布 的三個二級行星輪93以及套設在一級行星輪92和二級行星輪93之外的內齒圈94，其中， 轉子2的一端一體成型有一級太陽輪22，一級星輪架91通過軸承設置在中軸3上，一級星 輪架91在輸出端一體成型有二級太陽輪911，一級行星輪92分別與一級太陽輪22和內齒 圈94相嚙合，二級行星輪93分別與二級太陽輪911和內齒圈94相嚙合，這里，二級行星輪 93即為減速機構的輸出端，第二外圈56的端面上具有三個凸柱561，二級行星輪93分別以 第二外圈56端面上的凸柱561為齒輪軸而固定連接在第二外圈56的端面上。本實施例的工作原理為1、完全電動時通電后，轉子2轉動，經減速機構實現二級減速后將動力傳遞給離 合器，此時，第二離合器處于工作狀態，即第二外圈56在二級行星輪93的帶動下旋轉并和 第二內圈55進行接合，第二內圈55上的滾子57壓緊第一外圈51并帶動第一外圈51轉動 輸出動力，從而帶動鏈輪轉動，進而使電動車向前運動。由于第一外圈51轉動時，第一內圈 52相對于第一外圈51正好做單向轉動，于是，腳踏不動，電動機處于完全電動狀態。2、腳踏騎行時電機斷電，腳踏通過曲柄帶動中軸3轉動，此時，第一離合器處于 工作狀態，即第一內圈52和第一外圈51接合，從而使第一外圈51帶動鏈輪旋轉并輸出動 力，電動車通過腳蹬實現向前運動。腳踏狀態下，第二外圈56相對于第二內圈55不轉動， 第二內圈55上的滾子57對第一外圈51無壓緊力，于是，第二離合器處于超越狀態。3、電動、腳踏同步工作通電后，同時踩蹬腳踏，此時，第一離合器和第二離合器分 別接合，轉子2經減速機構和第一離合器將動力傳輸給電動車，腳踏經曲柄和第二離合器 也將動力傳遞給電動車，電動車在電動和腳踏的同時作用下實現輸出功率疊加，省電助力， 續行里程加長。但是，當電動轉速大于腳蹬速度時，此時，腳蹬失效，電動車又處于完全電動 狀態。本實施例的電動車電機以中軸作為驅動元件，單片鏈輪傳動達到雙驅動的目的， 電機的整體體積小、重量輕、整車重心合理，行星減速器能使電機輸出的扭矩力倍增，使之起動速度快，爬坡能力強，由于可以通過電動或腳踏實現輸出動力疊加，使得電動車在行駛 中助力省電，續行里程大幅增加。
權利要求一種中軸式電動車電機，包括有機殼(1)；轉子(2)，設置在電動車中軸(3)上，該中軸(3)的兩端分別通過曲柄(11′)固定連接有腳踏(1′)；定子(4)，套設在所述轉子(2)之外，該定子(4)和轉子(2)同時容置于所述機殼(1)內，并且，所述定子(4)與所述機殼(1)固定相連；離合器，設置在所述中軸(3)上且能在該中軸(3)的驅動下實現接合連接，該離合器的輸出端連接有鏈輪(2′)；以及減速機構，包括有可隨所述轉子(2)一起轉動的輸入端和驅動所述離合器實現接合連接的輸出端；其特征在于所述離合器為一包括有第一離合器和第二離合器的組合式雙向離合器，其中，所述的第一離合器包括有第一外圈(51)、第一內圈(52)、彈簧(53)和滾柱(54)，所述第一內圈(52)和所述中軸(3)固定相連，該第一內圈(52)沿周向形成楔形的開口槽(521)，所述第一外圈(51)套設在所述第一內圈(52)之外，并且，所述第一內圈(52)能相對于該第一外圈(51)做和所述腳踏(1′)方向相反的單向轉動，該第一外圈(51)的外周連接有所述鏈輪(2′)，所述滾柱(54)和彈簧(53)容置在所述開口槽(521)中，所述彈簧(53)和所述滾柱(54)的一端相抵并使得該滾柱(54)具有始終向所述開口槽(521)的小端移動的趨勢；所述的第二離合器包括有第二內圈(55)、第二外圈(56)和滾子(57)，所述第二外圈(56)和所述減速機構的輸出端相連，所述第二內圈(55)沿周向開設有通孔(551)，所述通孔(551)內設置有滾子(57)，所述第二外圈(56)的內壁沿周向設置有能和所述通孔(551)相對應并擠壓該通孔內相應所述滾子(57)的楔形斜面(562)，所述第二外圈(56)套設在所述第二內圈(55)之外，該第二內圈(55)的端面沿周向還設置有棘齒(552)，該棘齒(552)和所述楔形斜面(562)配合而使得所述第二外圈(56)只能相對于所述第二內圈(55)做和所述轉子(2)旋轉方向相反的單向轉動，所述第二內圈(55)套設在所述第一外圈(51)之外，并且，所述滾子(57)在所述楔形斜面(562)的擠壓下能實現所述第二內圈(55)和所述第一外圈(51)的緊配合。
2.根據權利要求1所述的中軸式電動車電機，其特征在于所述第一外圈(51)和所 述中軸(3)之間還設置有實現所述第一內圈(52)軸向限位的第一軸承(61)，該第一軸承 (61)的端面和所述第一內圈(52)的端面之間設置有墊片(7)。
3.根據權利要求1所述的中軸式電動車電機，其特征在于所述第一外圈(51)和所述 機殼(1)之間設置有實現所述第二內圈(55)軸向限位的第二軸承(62)，該第二軸承(62) 的端面和所述第二內圈(55)的其中一端面相抵，并且，位于所述第二內圈(55)的另一端面 還具有由所述第一外圈(51)和第二外圈(56)之間的間隙形成的滾道(81)，該滾道(81)內 設置有滾動體(82)，所述滾動體(82)通過一設置在所述第二外圈(56)端面上的軸承保持 架(8)均布在所述滾道(81)內。
4.根據權利要求1或2或3所述的中軸式電動車電機，其特征在于所述的減速機構包 括有一級星輪架(91)、設置在一級星輪架(91)上的一級行星輪(92)、二級行星輪(93)和 內齒圈(94)，其中，所述的一級星輪架(91)通過軸承設置在所述中軸(3)上，所述轉子(2)的一端設置有一級太陽輪(22)，所述一級星輪架(91)的輸出端設置有二級太陽輪(911)， 所述的一級行星輪(92)能分別與所述一級太陽輪(22)和所述內齒圈(94)相嚙合，所述二 級行星輪(93)能分別與所述二級太陽輪(911)和所述內齒圈(94)相嚙合，所述二級行星 輪(93)即為所述減速機構的輸出端而固定設置在所述第二外圈(56)的端面上。
5.根據權利要求4所述的中軸式電動車電機，其特征在于所述一級太陽輪(22)和所 述轉子(2)為一體成型，所述二級太陽輪(911)和所述一級星輪架(91)為一體成型。
專利摘要一種中軸式電動車電機，包括機殼、轉子、定子、減速機構和離合器；其特征在于第一離合器的第一內圈和中軸固定相連，第一內圈能相對于該第一外圈做和腳踏方向相反的單向轉動，第一外圈連接鏈輪，彈簧和滾柱的一端相抵使得滾柱具有始終向開口槽的小端移動的趨勢；第二離合器的第二外圈和減速機構輸出端相連，第二外圈內壁沿周向有楔形斜面，第二內圈的端面沿周向還設置棘齒，棘齒和楔形斜面配合使得第二外圈只能相對于第二內圈做和轉子旋轉方向相反的單向轉動。與現有技術相比，本實用新型采用了組合式雙向離合器，不僅能單獨實現電動或腳踏功能，還能夠實現電動和腳踏同時工作，實現輸出功率疊加，使得電動車在運行過程中省電助力。
文檔編號H02K7/112GK201750281SQ20102012409
公開日2011年2月16日 申請日期2010年3月4日 優先權日2010年3月4日
發明者戴愛國, 羅大鋮 申請人:寧波北斗科技有限公司