一種電動助力車中置電機及其力矩檢測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種電動助力車中置電機及其力矩檢測裝置。
【背景技術】
[0002]電動助力車又稱助力式電動自行車，是通過電力輔助人力提供給自行車行進中所需要的動能，它節(jié)能、環(huán)保、輕便、安全；目前，電動助力車在國外市場，如歐洲、日本等國家比較流行。在我國，電動自行車仍占有主要市場，且大多數(shù)都采用的是輪轂式驅(qū)動，輪轂式驅(qū)動是將電機安置于電動車車體前輪或后輪，造成整車重心偏前或偏后，不符合人們的騎行方式。而且輪轂電機的安裝方式還使得檢修的難度增大，增加了使用成本。使用中置電機的電動助力車將會克服上述缺陷，更能滿足人們的出行需求。
[0003]電動助力車中置電機的核心部件是力矩檢測裝置。目前用于電動助力車中置電機的力矩檢測裝置多為霍爾轉速傳感器，這種傳感器用來檢測人腳蹬踏的速度信號，控制器根據(jù)此速度信號控制電機按照比例輸出功率。蹬踏的速度快，電機輸出功率大，蹬踏速度慢，電機輸出功率小；在平路上騎行能達到助力效果，但是在重載或者爬坡的情況下，由于蹬踏速度慢，電機輸出的功率小，就無法達到助力的目的。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種電動助力車中置電機及其力矩檢測裝置。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了如下的技術方案:
[0006]本實用新型一種電動助力車中置電機的力矩檢測裝置，其包括穿設在自行車五通管中的中軸，所述中軸上依次套設有滑環(huán)轉動部分、力矩信號發(fā)生介質(zhì)和單向軸承固定座；力矩信號發(fā)生介質(zhì)固定安裝在所述中軸上，所述的滑環(huán)轉動部分和單向軸承固定座均固定安裝在所述力矩信號發(fā)生介質(zhì)上；還包括用于檢測所述力矩信號發(fā)生介質(zhì)的變形量來輸出實時電壓信號的力矩信號感應器；所述中軸上還套設有與中置電機的控制器相連接的滑環(huán)固定部分，所述滑環(huán)固定部分固定在所述自行車五通管的殼體上。
[0007]進一步地，還包括用于檢測人力蹬踏的頻率以及中軸旋轉方向的速度感應霍爾模塊，所述速度感應霍爾模塊通過引線與中置電機的控制器相連接。
[0008]進一步地，所述速度感應霍爾模塊固定安裝在自行車五通管的殼體上。
[0009]進一步地，所述力矩信號發(fā)生介質(zhì)的材料為鋼材。
[0010]進一步地，所述鋼材為彈簧鋼。
[0011]—種電動助力車中置電機，包括安裝在所述單向軸承固定座上的第一單向軸承，所述第一單向軸承上安裝有二級傳遞大齒輪，所述二級傳遞大齒輪上固定安裝有齒盤，所述齒盤通過鏈條與電動助力車后輪轂連接。
[0012]進一步地，該中置電機還包括電機總成，所述電機總成包括轉子、定子和磁鋼，所述定子固定安裝在定子安裝腔內(nèi)，所述轉子固定安裝在轉子軸上，所述轉子軸兩端通過軸承安裝在所述自行車五通管的殼體上，所述磁鋼固定安裝在所述轉子上；所述轉子軸作為主動輪帶動一級傳遞大齒輪轉動；所述第二單向軸承外壁固定在所述一級傳遞大齒輪上，內(nèi)孔安裝有二級傳遞小齒輪。
[0013]進一步地，所述自行車五通管的殼體通過第一鎖緊螺母和第二鎖緊螺母固定在自行車車架上。
[0014]進一步地，所述控制器固定安裝在所述自行車五通管的殼體上。
[0015]進一步地，所述力矩信號感應器固定安裝在所述力矩信號發(fā)生介質(zhì)的腔體內(nèi)。
[0016]本實用新型的電機總成包括電機定子、電機轉子以及與轉子連接的轉子軸，傳動總成是二級傳動減速結構，在第一級傳動的大齒輪內(nèi)設有單向軸承，起到在人力踩踏時電機轉子不跟轉的目的；力矩檢測裝置是一種壓變式傳感器，利用鋼材受力變形的特性在其腔體內(nèi)安裝檢測此種變形量的傳感器來將人力蹬踏的力矩值轉化為電壓信號，再傳送到控制器，力矩檢測裝置還包含一組滑環(huán)，滑環(huán)的作用是將電壓信號實時的傳輸給控制器，力矩檢測裝置還包含速度霍爾檢測模塊，用來檢測人力蹬踏的頻率和中軸旋轉方向。
[0017]檢測踏頻的目的是彌補力矩信號模式下騎行時的頓挫感，因為助力自行車在騎行時，騎行者在地面水平方向±45°是能夠施加蹬踏力的，而在垂直地面方向時是無法施加蹬踏力的，如果控制器直接根據(jù)力矩信號控制電機輸出，在騎行者蹬踏到地面垂直方向時電機不輸出功率，騎行者蹬踏一圈就會有180°的區(qū)域電機不輸出功率，這樣在騎行時就會有時斷時續(xù)的騎行感覺，頓挫感很明顯，為了彌補這個180°區(qū)域空檔，控制器會根據(jù)檢測到的踏頻信號控制電機穩(wěn)定輸出一個功率，這樣在騎行者蹬踏一圈時就不會有電機輸出功率不連續(xù)的感覺了。
[0018]檢測中軸的旋轉方向目的是增加騎行的安全性，檢測到中軸正轉時，電機正常輸出，檢測到中軸反轉時控制系統(tǒng)立馬切斷電機輸出，增加騎行舒適度；控制器是安裝在電機殼體上的，完善了電機的功能，集成度也更高；齒盤是中置電機的輸出部件，通過鏈條與助力自行車的后輪連接，齒盤被固定在齒輪減速部分的第二級減速齒輪的大齒輪上。
[0019]工作原理:
[0020]人力蹬踏電動助力車時，中軸跟隨旋轉，力矩信號發(fā)生介質(zhì)是固定安裝在中軸上的，滑環(huán)轉動部分是固定安裝在力矩信號發(fā)生介質(zhì)上的，單向軸承固定座是固定安裝在力矩信號發(fā)生介質(zhì)上的，所以中軸、力矩信號發(fā)生介質(zhì)、滑環(huán)轉動部分、單向軸承固定座一體旋轉；。
[0021]單向軸承固定座上安裝有第一單向軸承，第一單向軸承上安裝有二級傳遞大齒輪，齒盤是固定安裝在二級傳遞大齒輪上的。單向軸承固定座正轉時，第一單向軸承單向傳遞力矩，單向軸承固定座反轉時第一單向軸承離合。所以中軸在正轉時，力矩信號發(fā)生介質(zhì)、滑環(huán)轉動部分、單向軸承固定座、第一單向軸承、二級傳遞大齒輪、齒盤一體旋轉，最后齒盤通過鏈條將蹬踏力矩傳遞到電動助力車后輪轂上。力矩信號發(fā)生介質(zhì)在傳遞力矩的同時，隨著傳遞力矩的大小發(fā)生相應的形變，此形變會根據(jù)施加力矩的大小線性變化，力矩信號感應器根據(jù)形變量實時輸出電壓信號，此信號值是隨力矩信號發(fā)生介質(zhì)形變量的大小線性變化的，根據(jù)兩者線性變化量的關系能夠準確的換算出人力蹬踏力矩的大小，然后再建立數(shù)學模型存儲到控制器中；電壓信號通過滑環(huán)轉動部分傳遞到滑環(huán)固定部分上，滑環(huán)固定部分上有信號引出線與控制器連接。
[0022]速度感應霍爾模塊是固定安裝在自行車五通管的殼體上的，速度感應霍爾模塊采集的信號直接通過引線傳輸?shù)娇刂破髦校刂破鲄R總力矩信號感應器和速度感應霍爾模塊的信號值，能判斷出人力蹬踏的力矩，然后控制電機按照人力蹬踏力矩:電機輸出功率=1:1或者1:1.5或者1:2輸出功率，實現(xiàn)助力效果。控制器控制電機輸出功率的過程:定子固定安裝在自行車五通管的殼體上，磁鋼被固定安裝在轉子上，轉子軸固定安裝在轉子上，轉子軸兩端通過軸承安裝在殼體上，控制器進入工作狀態(tài)后轉子、磁鋼、轉子軸轉動，轉子軸作為主動輪帶動一級傳遞大齒輪轉動，第二單向軸承內(nèi)孔安裝有二級傳遞小齒輪，第二單向軸承的外壁固定安裝在一級傳遞大齒輪上，轉子軸帶動一級傳遞大齒輪轉動時，第二單向軸承與二級傳遞小齒輪單向鎖死一體轉動，此時二級傳遞小齒輪作為主動輪帶動二級傳遞大齒輪轉動，齒盤與二級傳遞大齒輪一體轉動，齒盤通過鏈條與電動助力車后輪連接，至此電機輸出功率傳遞到電動助力車