本發(fā)明申請要求申請?zhí)枮?017100548503，申請日為2017年1月24日，名稱為雙向集成式力矩感應電機的中國發(fā)明專利申請的優(yōu)先權，該項在先申請公開的全部技術內容納入此處作為參考。

本發(fā)明屬于自行車配件，涉及一種雙向集成式力矩感應電機。

背景技術：

近年來隨著我國汽車數(shù)量急劇增長，目前全國有40個城市的汽車保有量超過百萬輛，其中北京、成都、深圳、上海、重慶、天津、蘇州、鄭州、杭州、廣州、西安11個城市汽車保有量甚至超過200萬輛。因為交通擁堵的緣故，也因為現(xiàn)代人對健康、環(huán)保出行的追求，越來越多的人選擇以自行車作為出行工具。調查顯示，世界主要國家中，德國家庭自行車保有率最高，每百戶家庭擁有80輛；中國以每百戶家庭保有65輛位居世界第三。根據(jù)2010年第六次全國人口普查主要數(shù)據(jù)公報，中國共有家庭戶401517330戶，可以推算出我國自行車社會保有量大約為2.6億輛。2015年我國自行車出口量為5781萬輛。而2015年法國、德國、意大利、荷蘭和西班牙的電動助力自行車進口量比2014年增長了46.8％，并且這個趨勢還在加速。伴隨中國的城市化以及消費升級，電動助力自行車的發(fā)展以及潛在市場同樣被廣為期待。

現(xiàn)有的自行車行業(yè)輪轂電機都只作為驅動部件內部只裝有定子轉子以及磁鐵軸承齒輪等零件，控制器，電池，助力傳感器，等還是處于外置狀態(tài)。

電機是電驅動系統(tǒng)的一個部件,其所需要的控制系統(tǒng)，電池系統(tǒng)都處于外置狀態(tài)，外置的電機控制器和電池需要獨立的安裝空間和一系列連接線路，所以電動自行車的生產(chǎn)必須整車組裝和生產(chǎn)，因此電助力自行車的生產(chǎn)成本居高不下。電助力自行車有一定的技術門檻能制造的工廠并不多，這就導致了市面上的電助力自行車銷售價很高。而已經(jīng)售出的自行車很難改造成電助力自行車。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術的至少一個不足，提供一種集成式輪轂電機，以實現(xiàn)解決了電動自行車安裝電機之后還要在外安置，電池，控制器，力矩傳感器以及連接線等，以實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本，也方便用戶改造普通自行車為力矩感應電動自行車的目的。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

本發(fā)明提供一種雙向集成式力矩感應電機，所述電機內部安裝有電機控制器和電池，并在電機的一端設置彈性體，將彈性體的變形經(jīng)過杠桿作用改變方向，然后通過傳感器檢測并輸出至控制器，由控制器控制電機實現(xiàn)自動控制。

進一步，將彈性體變形經(jīng)過杠桿作用改變方向的結構為擺桿，滑動結構或推拉結構中的一種。

進一步，所述電機還設有爪盤，爪盤與自行車傳動端相連。

進一步，所述電機兩端分別為電機外殼和端蓋，端蓋蓋在電機外殼上，共同構成電機的整體外殼；電機外殼和端蓋均套設在電機的中軸上。

端蓋外側設有凹陷位，所述彈性體安裝在凹陷位內；爪盤卡入凹陷位內，并可徑向擠壓彈性體。

進一步，所述凹陷位設有多個凹陷孔，彈性體設有多個彈性齒，所述彈性齒卡入凹陷孔中；爪盤設有多個突出體，所述突出體從相鄰兩個彈性齒的間隙中卡入，使得彈性齒緊密安裝在凹陷孔中。

進一步，所述彈性體每兩個彈性齒位于一個凹陷孔中，每個突出體卡入彈性體位于同一凹陷孔內的兩個彈性齒之間。

進一步，所述電機包括電機外殼，轉子，定子，中軸，控制器，電池，內骨架，感應控制電路，擺桿，端蓋，彈性體和爪盤；定子固定在中軸上，定子外側設有轉子；內骨架固定在中軸上并貼近于定子一側，電池組和控制器安裝在內骨架上；所述彈性體安裝在端蓋的凹陷位內；爪盤也卡入凹陷位內，并可徑向擠壓彈性體；所述擺桿活動連接在端蓋上，并且與爪盤活動連接；彈性體壓縮，爪盤和端蓋會繞軸產(chǎn)生向內角度位移，此位移會傳遞給擺桿；所述感應控制電路位于內骨架上，通過檢測擺桿的位移，傳遞給控制器。

進一步，端蓋上設有固定柱，擺桿一端套設在固定柱上，另一端為自由端；擺桿的自由端上固定有磁鐵，感應控制電路上設有至少一個霍爾感應器。

進一步，所述控制器上集成無線芯片，用以連接手機和進行遙控調節(jié)。

進一步，所述電機還包括行星齒輪和太陽輪，轉子與太陽輪連接，所述行星輪與中軸連接并齒嚙合于太陽輪。

本發(fā)明還提供一種助力行進裝置，所述助力行進裝置設有上述的雙向集成式力矩感應電機。本發(fā)明的助力行進裝置可以為助力自行車、輪椅等。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明雙向集成式力矩感應電機通過改變電機結構并在電機定子一端增加固定盤來安置電機控制器和電池，并在端蓋外側增加彈性體把變形經(jīng)過杠桿作用改變方向，然后通過傳感器檢測并輸出至控制器，由控制器控制電機實現(xiàn)全自動控制，這樣會大大減少電助力自行車生產(chǎn)復雜程度和裝配難度。

具體的，本發(fā)明的此種集成式電機取消了外置電池，控制器，力矩傳感器等部件，集中安裝在電機內，使得裝配此電機即可讓大多數(shù)自行車轉變成力矩感應電助力自行車。并且內置的力矩傳感機構可以讓電機依據(jù)鏈條的拉力自動輸出功率而無需外接任何感應器和控制系統(tǒng)，解決了電動自行車安裝電機之后還要在外安置，電池，控制器，力矩傳感器以及連接線等，降低了生產(chǎn)成本。也方便用戶改造普通自行車為力矩感應電動自行車。

附圖說明

圖1為實施例1中雙向集成式力矩感應電機的爆炸圖。

圖2為圖1中力矩感應機構的爆炸圖。

圖3為圖1中彈性體和端蓋的位置示意圖。

圖4為圖1中彈性體和爪盤的位置示意圖。

圖5是圖1中擺桿的位置示意圖。

圖6是圖1中擺桿和霍爾感應器的位置示意圖。

其中：

1—電機外殼；2—第一軸承；3—內齒圈；4—行星輪；5—太陽輪；6—轉子；7—定子；8—中軸；9—第二軸承；10—端蓋；11—電池組；12—感應控制電路；13—內骨架；14—擺桿；15—彈性體；16—第三軸承；17—爪盤；18—螺絲；19—磁鐵；20—活動柱；30—控制器。

具體實施方式

為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

實施例1

圖1為實施例中雙向集成式力矩感應電機的爆炸圖。如圖1所示，一種集成式扭矩感應電機，包括電機外殼1和第一軸承2、內齒圈3、行星齒輪4、太陽輪5、轉子6、定子7、中軸8、第二軸承9、端蓋10、電池組11、感應控制電路12、內骨架13、擺桿14、彈性體15、第三軸承16、爪盤17、控制器30。

本發(fā)明集成式扭矩感應電機安裝在自行車輪的輪轂中間，在電機外殼上安裝自行車輪輻條即可實現(xiàn)電力助動，其中控制器30上集成無線芯片用以連接手機和進行遙控調節(jié)，可實現(xiàn)全自動控制。

定子7固定在中軸8上，定子7外側設有轉子6，轉子6與太陽輪5連接。所述行星輪4與所述中軸8連接并齒嚙合于太陽輪5。所述內骨架13固定在中軸8上并貼近于定子7一側。

電池組11和控制器30固定在內骨架13上。本發(fā)明將電池組11和控制器30均集成在電機中，從而無需外接電源和控制器。

端蓋10外側設有凹陷位，所述彈性體15安裝在凹陷位內；爪盤17卡入凹陷位內，并可徑向擠壓彈性體15。

本發(fā)明的彈性體15為彈性材料制成，包括pu或橡膠等。

凹陷位設有多個凹陷孔，彈性體15設有多個彈性齒151，所述彈性齒151卡入凹陷孔中。

爪盤17設有多個突出體171，所述突出體171從相鄰兩個彈性齒151的間隙中卡入，使得彈性齒151緊密安裝在凹陷孔中。

本實施例中，所述彈性體15設有6個彈性齒151，端蓋10設有3個扇形凹陷孔；爪盤17設有三個突出體。每兩個彈性齒151位于一個凹陷孔中，每個突出體卡入同一凹陷孔內的兩個彈性齒151之間。

擺桿14與端蓋10活動連接。第二軸承9壓入端蓋10內，彈性體15裝入端蓋10外殼凹陷處。所述軸承16壓入爪盤17。爪盤17壓入端蓋10內并徑向擠壓彈性體15且與擺桿14進行活動連接。第一軸承2和內齒圈3壓入電機外殼1。

電機外殼1與端蓋10套在中軸8上并與內骨架13避空(不接觸)，且內齒圈3與行星齒輪5嚙合。

圖2為圖1中力矩感應機構的爆炸圖。圖3為圖1中彈性體和端蓋的位置示意圖。圖4為圖1中彈性體和爪盤的位置示意圖。圖5是圖1中一個擺桿的位置示意圖。圖6是圖1中擺桿和霍爾感應器的位置示意圖。結合圖1-6可知，本實施例總的力矩感應機構包括擺桿14、磁鐵19、端蓋10、彈性體15、軸承16、爪盤17、活動柱20。

本實施例的擺桿14為l形，設置有兩個。每個擺桿14的一端套在端蓋10的固定柱上，并由螺絲18活壓在端蓋10的固定柱上。另一端為自由端，可軸向擺動。其中磁鐵19固定在擺桿14的自由端上。

彈性體15裝入端蓋10的凹陷處，彈性齒151的外邊緣與凹陷處的內邊緣吻合接觸。第三軸承16壓入爪盤17，活動柱20固定在爪盤17上，爪盤17壓入端蓋10，爪盤17的突出體171的外邊緣也與凹陷處的外邊緣吻合接觸。突出體171的兩側面分別于相鄰的彈性齒15的內側面接觸。

活動柱20穿過端蓋10，與擺桿14活動連接。擺桿14的自由端以活動柱20為圓心，周向左右擺動。

如圖2所示，所述感應控制電路12固定在內骨架13外側。感應控制電路12上有數(shù)顆霍爾傳感器40，所述霍爾感應器40位于內骨架13上的通孔內。當擺桿14與端蓋10組合體繞軸順逆時針旋轉時，每次經(jīng)過一顆霍爾傳感器40便讀取一次磁力數(shù)據(jù)，并控制電機給出適當?shù)闹蛘邉x車力，即可以實現(xiàn)前進方向或者后退方向雙向的助力。

本發(fā)明的霍爾傳感器可以替換、光柵傳感器和其它位移傳感器等等。只要能實現(xiàn)本發(fā)明的基本原理即轉換徑向旋轉力和徑向旋轉阻力被內置傳感器采集并輸送給內置電機。

本實例的工作過程：電機外殼1與自行車的輪圈通過鋼絲連接，爪盤17與自行車的傳動端連接(包括飛輪、齒輪或皮帶)。處于安裝狀態(tài)的雙向集成式力矩感應電機的爪盤17在接受到順時針旋轉力時會繞中軸順時針運動。

此時電機外殼1和自行車輪子連接，輪子受到地面阻力，彈性體15會根據(jù)順時針旋轉力和地面阻力的力差被壓縮產(chǎn)生形變，而這種形變會在彈性體15受力和地面阻力達成平衡時驅動輪子前進。

爪盤17收到的為輸入的力，電機外殼1接收的為阻力，彈性體15的變形量取決于兩者力差的大??；由于彈性體15的壓縮，爪盤17和端蓋10會繞軸產(chǎn)生向內角度位移，此位移會通過活動柱20傳遞給擺桿14。當擺桿14受爪盤17牽引力時，會繞著端蓋10的固定柱產(chǎn)生角度位移；從而增加擺桿14上磁鐵19與霍爾傳感器40的距離。

進一步，當雙向集成式力矩感應電機的爪盤17在接受到逆時針旋轉力時，會繞中軸8運動，但此時電機外殼1和輪子連接，輪子帶載荷處于運動狀態(tài)；此時彈性體15會根據(jù)逆時針旋轉力和慣性力的力差被壓縮產(chǎn)生形變，彈性體的變形量取決于兩者力差的大小，此時由于彈性體15的壓縮爪盤17和端蓋10會繞中軸8產(chǎn)生角度位移，此位移會通過活動柱20傳遞給擺,14，當擺桿14受爪盤17牽引力時，會繞著端蓋10固定柱產(chǎn)生向外角度位移，從而減少磁鐵19與霍爾傳感器40的距離。

而感應控制電路12上有數(shù)顆霍爾傳感器當擺桿與端蓋組合體繞軸順逆時針旋轉時每次經(jīng)過一顆傳感器便讀取一次磁力數(shù)據(jù)并控制電機給出適當?shù)闹蛘邉x車力。

實施例2

本實施例為一種助力輪椅，所述助力輪椅設有實施例1中的雙向集成式力矩感應電機。所述電機安裝在輪椅的一個輪轂中間或者輪椅下方，可以實現(xiàn)輪椅的助力。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術鄰域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。