專利名稱：電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)及使用該電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)才幾及^f吏用該電動(dòng)機(jī) 的電動(dòng)自行車。
背景技術(shù)：
電動(dòng)自行車有僅利用蓄電池產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)的自 行式自行車、將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力用作踏板踏力的輔助轉(zhuǎn)矩的助力(assist)自行車等，由于無論哪種自行車都不產(chǎn)生噪音、 廢氣等，對(duì)環(huán)境有益，因此，它們作為輕便的交通工具已廣泛普及。雖然提出了在這樣的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)上使用減速 機(jī)構(gòu)等各種方式，但主要還是采用未使用減速機(jī)構(gòu)的內(nèi)輪轂(inhub)型直接傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)(參照專利文獻(xiàn)l)。下面對(duì)以往的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)才幾的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。 這些電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)由被NS多極磁化成環(huán)狀的 外轉(zhuǎn)子磁體、定子線圏、和作為換向用轉(zhuǎn)子磁體的磁極位置檢 測(cè)部件的霍爾IC等的磁傳感器構(gòu)成，如圖8所示，作為霍爾IC 的具體安裝方法，基本上是用粘接劑等將SIP ( Single Inline Package)型霍爾IC固定于定子鐵芯的缺口部，對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行錫 焊，集束導(dǎo)線使其與定子一體化?；魻朓C相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸中心以規(guī)定間隔配置成同 心圓狀，以轉(zhuǎn)子磁體與定子線圏的、主磁通所相對(duì)的位置檢測(cè) 主磁通。專利文獻(xiàn)l:中國實(shí)用#斤型97240985,8 ( CN2303788Y) 但是，上述那種結(jié)構(gòu)的以往的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，在與錫焊一起集束導(dǎo)線時(shí)，在磁傳感器的導(dǎo)線上作用有應(yīng)力， 產(chǎn)生封裝裂紋，甚至導(dǎo)線脫落。因此，存在工序內(nèi)的合格率惡化，并且通過了裂紋等工序 內(nèi)的電氣一全查的電動(dòng)機(jī)，在由顧客組入到機(jī)組之后，也存在由 于振動(dòng)等而產(chǎn)生斷線狀態(tài)等問題，存在電動(dòng)機(jī)可靠性不足這樣 的問題。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是鑒于這樣的問題而作成的，其目的在于提供 不發(fā)生導(dǎo)線斷線等問題的、可靠性高的電動(dòng)自行車用電動(dòng)機(jī)及 電動(dòng)自行車。本實(shí)用新型為了達(dá)到這樣的目的，技術(shù)方案l為電動(dòng)自行 車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子磁體、定子線 圈和換向用轉(zhuǎn)子》茲體的萬茲極位置檢測(cè)部件構(gòu)成。上述》茲極位置檢測(cè)部件是單一安裝基板和設(shè)于上述單一安裝基板上的3個(gè)表 面安裝型磁傳感器，上述3個(gè)磁傳感器檢測(cè)磁極位置作為電角 60°相移的信號(hào)。采用本實(shí)用新型，通過將上述3個(gè)表面安裝型磁傳感器設(shè) 置于較小的單一安裝基板上，使其檢測(cè)磁極位置作為電角60° 相移的信號(hào)，可使布線等結(jié)構(gòu)簡單、可降低成本，并且可以防 止斷線等問題，從而可顯著提高電動(dòng)機(jī)的可靠性。表面安裝型磁傳感器為所謂DIP ( Dual Inline Package) 型磁傳感器。另外，根據(jù)技術(shù)方案l所述的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)， 技術(shù)方案2的發(fā)明的特征在于，上述3個(gè)磁傳感器配置于轉(zhuǎn)子磁 體和定子線圏的、主磁通所面對(duì)的位置，用于4企測(cè)上述主磁通。采用本實(shí)用新型，通過使用較小的單一安裝基板，可將其配置于轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈的、主》茲通所相對(duì)的位置?！菲潅鞲?器不像以往那樣相對(duì)于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸中心配置成同心圓狀， 而是直線配置于圓的切線上。另外，根據(jù)技術(shù)方案l所述的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)， 技術(shù)方案3的發(fā)明的特征在于，上述3個(gè)磁傳感器配置于轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈的、主》茲通所相對(duì)的位置的側(cè)面，用于^r測(cè)上述 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方向的漏f茲通。釆用本實(shí)用新型，由于上述3個(gè)磁傳感器配置于轉(zhuǎn)子磁體 與定子線圏的、與主磁通所相對(duì)的位置的側(cè)面，因此，可以使 布線等結(jié)構(gòu)更簡單，進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)的可靠性。另外，根據(jù)技術(shù)方案3所述的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，技術(shù)方案4的發(fā)明的特征在于，上述定子鐵芯的用于配置上述單 一 安裝基板的部分在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方向形成為缺口 。采用本實(shí)用新型，由于上述定子鐵芯的用于配置上述單一安裝基板的部分在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方向形成為缺口 ，因此，可以減小定子鐵芯的f茲路對(duì)漏i茲通^r測(cè)的影響，可以使漏萬茲通的檢測(cè)穩(wěn)定化，同時(shí)可使檢測(cè)漏磁通的磁路具有自由度。另外，根據(jù)技術(shù)方案1至4所述的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng) 機(jī)，技術(shù)方案5的發(fā)明的特征在于，上述3個(gè)磁傳感器為霍爾IC。采用本實(shí)用新型，磁傳感器若是霍爾元件、霍爾IC、磁阻 元件(MR元件)、MRIC等磁傳感器，則均可使用，但從與后 階段信號(hào)處理的組合看，霍爾IC最適合。另外，技術(shù)方案6的發(fā)明為電動(dòng)自行車，其特征在于，該 電動(dòng)自行車裝有技術(shù)方案1至5所述的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng) 機(jī)。采用本實(shí)用新型，通過裝設(shè)上述電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)， 可以實(shí)現(xiàn)行駛可靠性高的電動(dòng)自行車。采用本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)沖幾，通過將表面 安裝型磁傳感器設(shè)置于較小的單一安裝基板上，可以使布線等 結(jié)構(gòu)簡單、可降低成本，同時(shí)可以防止斷線等問題，從而可顯 著提高電動(dòng)機(jī)的可靠性。另外，由于可以消除電動(dòng)機(jī)的磁傳感 器安裝時(shí)的問題，大幅度提高工程質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性， 因此，可以實(shí)現(xiàn)行駛可靠性高的電動(dòng)自行車。


圖l是說明本實(shí)用新型第l實(shí)施方式的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁體、定子鐵芯和霍爾IC的位置關(guān)系的圖。圖2是說明本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的、在霍爾IC位置的轉(zhuǎn)子磁場的磁通密度變化的圖。圖3是表示本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的霍爾IC輸出的圖。圖4是表示磁極位置檢測(cè)部件部的電路圖的 一 個(gè)例子的圖。圖5是表示本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 的圖。圖6是說明本實(shí)用新型第2實(shí)施方式的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁體、定子鐵芯和霍爾IC的位置關(guān)系的圖。圖7是表示裝有本實(shí)用新型第3實(shí)施方式的電動(dòng)自行車驅(qū) 動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車的圖。圖8是說明以往的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的霍爾IC安裝 結(jié)構(gòu)的圖。附圖標(biāo)記說明11定子鐵芯12轉(zhuǎn)子磁體13霍爾IC 14安裝基板 15磁輒 16線圈17內(nèi)輪轂型電動(dòng)機(jī) 18輪胎 19輻條 20纜線具體實(shí)施方式
(第l實(shí)施方式)下面，根據(jù)圖l詳細(xì)說明本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用 電動(dòng)機(jī)的實(shí)施方式。圖1為俯視圖及側(cè)4見圖，表示由將本實(shí)用 新型應(yīng)用于以往廣泛普及的外形4) 220mm的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng) 用電動(dòng)機(jī)的例子構(gòu)成的第l實(shí)施方式。表示一皮NS多極磁化成環(huán) 狀的外轉(zhuǎn)子磁體、定子鐵芯、作為換向用轉(zhuǎn)子磁體的磁極位置 檢測(cè)部件的霍爾IC的位置關(guān)系。霍爾IC不像以往那樣相對(duì)于電 動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸中心配置成同心圓狀，而是直線配置于圓的切線 上。在定子鐵芯上巻繞繞線，形成定子線圈(未圖示)。3個(gè)表面安裝型霍爾IC安裝于單一安裝基板上，且配置于 轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈的、主磁通所相對(duì)的位置，用于檢測(cè)上述 轉(zhuǎn)子》茲體的主；茲通，從而， 一企測(cè)上述轉(zhuǎn)子；茲體的》茲極位置作為 電角60°相移的信號(hào)。如圖1的例子所示，轉(zhuǎn)子磁體與定子線圈之間的空隙的磁 通較強(qiáng)，從而特別優(yōu)選將霍爾IC配置于轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈 的、主磁通所相對(duì)的位置，但實(shí)際上，若與主磁通相對(duì)，也可 以不配置于轉(zhuǎn)子磁體與定子線圏之間，而是配置在其周邊部分。圖l的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)為46極轉(zhuǎn)子磁體、51槽定 子鐵芯的結(jié)構(gòu)。為了將本實(shí)用新型應(yīng)用于上述電動(dòng)機(jī)上，準(zhǔn)備 安裝基板，在其上安裝表面安裝型霍爾IC (ASAHI KASEI EMDCORP制，型號(hào)EW—632S)，如圖1所示，將上述安裝 基板配置于轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈之間的空隙內(nèi)。圖2是使上述本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而檢測(cè)在霍爾IC位 置的轉(zhuǎn)子磁場的磁通密度的變化而得的圖。得到在Bpp處40mT 左右的充分大的磁通密度的變化。圖3表示使上述本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)而得到的霍爾IC 的輸出?？梢缘玫角逦碾娊?0。相移的三相信號(hào)。圖4是表 示磁極位置檢測(cè)部件部的電路圖的一個(gè)例子。較佳是使用用于 減小電氣噪音的電容器、二極管。上述三相信號(hào)利用由后階段 的公知開關(guān)元件(FET等)構(gòu)成的電子整流機(jī)構(gòu)(未圖示)，不 發(fā)生換向，使定子線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。圖5 表示本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。在本實(shí)施方式中，使用了霍爾IC作為磁極位置檢測(cè)部件、 即磁傳感器，但不言而喻，磁傳感器不限于霍爾IC，霍爾元件、 磁阻元件(MR元件)、MRIC等磁傳感器均可使用。從與后階 段信號(hào)處理的組合看，霍爾IC是最適合的。在本實(shí)施方式中，使用Nd磁體作為轉(zhuǎn)子萬茲體，但不言而喻， 并不限于此，釤鈷磁體、鐵氧體磁體、鋁鐵鎳鈷磁合金、塑料 磁體(日文7°， 7夕')等磁體均可使用。從磁體的小型輕重 量化的觀點(diǎn)看，較佳是使用Nd磁體等稀土類磁體。作為本實(shí)用新型所使用的安裝基板，玻璃環(huán)氧(日文力' ，工求)基板、紙環(huán)氧基板、紙苯酚基板等均可，但從耐熱性 的方面考慮，多使用玻璃環(huán)氧基板。另外，安裝基板的固定方 法只要能緊固固定則用什么方法都可以，但粘接劑為簡易的方法，也可以在安裝基板上設(shè)置螺釘固定用的孔來進(jìn)行螺釘固定， 也可以并用該兩種方法。在本實(shí)施方式中，使用硅鋼板作為鐵芯材料，但并不限于 此，優(yōu)選使用導(dǎo)磁率較高、導(dǎo)熱系數(shù)較大的磁性材料。另外，磁軛使用的是鐵，磁軛優(yōu)選與鐵芯材料相同，使用 導(dǎo)磁率較高、導(dǎo)熱系數(shù)較大的磁性材料。從散去電動(dòng)機(jī)發(fā)出的熱量的方面考慮，殼體、軸心及其他 部件的構(gòu)成材料盡量優(yōu)選導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料，從兼顧強(qiáng)度設(shè) 計(jì)的角度適當(dāng)選擇。從散熱的觀點(diǎn)考慮，特別優(yōu)選殼體、軸心 使用鋁等。不言而喻，根據(jù)需要，向定子線圈供電的電線、來自安裝 基板的信號(hào)線都從軸心統(tǒng)一引出到電動(dòng)機(jī)外部。各線被實(shí)施適 當(dāng)?shù)姆浪幚?。如以上說明，采用本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，通過將表面安裝型霍爾IC設(shè)置于較小的單一安裝基板上，可使布線等結(jié)構(gòu)簡單、降低成本，并可以防止斷線等問題、顯著提 高電動(dòng)機(jī)的可靠性。(第2實(shí)施方式)圖6與圖l相同為俯視圖及側(cè)視圖，表示本實(shí)用新型的電動(dòng) 自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的第2實(shí)施方式。表示被N S多極磁化成環(huán)狀的外轉(zhuǎn)子磁體、定子鐵芯和作為 換向用轉(zhuǎn)子磁體的磁極位置檢測(cè)部件的霍爾IC的位置關(guān)系。在 定子鐵芯上巻繞繞線來形成定子線圏(未圖示)。3個(gè)表面安裝型霍爾IC安裝于單一安裝基板上，配置于轉(zhuǎn) 子磁體和定子線圏的、主磁通所相對(duì)的位置的側(cè)面，檢測(cè)上述 轉(zhuǎn)子磁體的電動(dòng)才幾旋轉(zhuǎn)軸方向的漏/磁通，乂人而，4企測(cè)上述轉(zhuǎn)子 磁體的磁極位置作為電角60°相移的信號(hào)。另外，在本實(shí)用新型中，上述定子鐵芯的用于配置上述單一安裝基板的部分被沿電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方向上形成為缺口 。如 圖6所示，在本實(shí)施方式中，上述單一安裝基板正下部的定子鐵芯沿電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方向設(shè)置有5mm深度的開口 。將上述定子鐵芯的用于配置上述單一安裝基板的部分沿電 動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方向上形成為缺口 ，利用定子鐵芯的形狀，在旋 轉(zhuǎn)軸方向的漏磁通顯著微小的情況下，有切斷流向定子鐵芯的 磁通、增大旋轉(zhuǎn)軸方向的漏磁通的效果。可以減小定子鐵芯的 f茲3各對(duì)漏/磁通4全測(cè)的影響，可以-使漏石茲通的#全測(cè)穩(wěn)定化，同時(shí) 可使檢測(cè)漏磁通的磁路具有自由度。在本實(shí)施方式中，除了霍爾IC的感磁方向、即單一安裝基 板的配置方向之外，都與第l實(shí)施方式基本相同，省略詳細(xì)說 明。在本實(shí)施方式中，使本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，也可以得 到清晰的電角60。相移的三相信號(hào)。如以上說明，采用本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)， 由于表面安裝型霍爾IC配置于轉(zhuǎn)子磁體和定子線圈的、主磁通 所相對(duì)的位置的側(cè)面，因此，可以使布線等結(jié)構(gòu)更簡單、可降 低成本，并且可以防止斷線等問題、顯著提高電動(dòng)機(jī)的可靠性。 (第3實(shí)施方式)圖7表示裝有本實(shí)用新型的電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)的電 動(dòng)自行車，示出了將本實(shí)用新型的內(nèi)輪穀型電動(dòng)機(jī)搭載于前叉 上的例子。并不一定要搭載于前輪上，也可以搭載于后輪上， 也可以搭載于前后輪上。在圖6中，省略了公知的電動(dòng)自行車的結(jié)構(gòu)，但蓄電池(未 圖示)和控制部是必須設(shè)置的，要適當(dāng)?shù)嘏渲?。蓄電池使用鉛 酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等均可，但特別優(yōu) 選鋰離子電池。以蓄電池耐用為目的，優(yōu)選使蓄電池進(jìn)行再生工作，除了 蓄電池以外，也可以并用大容量、高速應(yīng)答的電偶極子層電容 器等。采用本實(shí)用新型，可以消除電動(dòng)機(jī)的安裝磁傳感器時(shí)的問 題，大幅度地提高了工程質(zhì)量、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，因此，通 過裝設(shè)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)行駛可靠性高的電動(dòng)自 行車。以上，在第1至第3實(shí)施方式中舉例說明了本實(shí)用新型的電 動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)及使用該電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車，但不言 而喻，本實(shí)用新型并不限定于此。工業(yè)實(shí)用性本實(shí)用新型為在實(shí)現(xiàn)動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)所要求的節(jié) 能、小型化、高轉(zhuǎn)矩化、高可靠性化方面的重要技術(shù)，適用于 電動(dòng)自行車。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，其特征在于，該電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子磁體、定子線圈和換向用轉(zhuǎn)子磁體的磁極位置檢測(cè)部件構(gòu)成；上述磁極位置檢測(cè)部件為單一安裝基板和設(shè)于上述單一安裝基板上的3個(gè)表面安裝型磁傳感器，上述3個(gè)磁傳感器檢測(cè)磁極位置作為電角60°相移的信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述3個(gè)磁 傳感器配置于轉(zhuǎn)子磁體與定子線圏的、主磁通所相對(duì)的位置， 用于檢測(cè)上述主》茲通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述3個(gè)磁 傳感器配置于轉(zhuǎn)子磁體與定子線圈的、主磁通所相對(duì)的位置的 側(cè)面，用于一企測(cè)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸方向的漏》茲通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述定子 鐵芯的用于配置上述單一安裝基板的部分沿電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸方 向上形成為缺口 。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在 于，上述3個(gè)磁傳感器為霍爾IC。
6. —種電動(dòng)自行車，其特征在于，該電動(dòng)自行車裝設(shè)有權(quán) 利要求1 5所述的電動(dòng)機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型提供電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)及使用該電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車，該電動(dòng)機(jī)不會(huì)發(fā)生導(dǎo)線斷線等問題、可靠性較高。電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)由轉(zhuǎn)子磁體、定子線圈和換向用轉(zhuǎn)子磁體的磁極位置檢測(cè)部件構(gòu)成，上述磁極位置檢測(cè)部件為單一安裝基板和設(shè)于上述單一安裝基板上的3個(gè)表面安裝型磁傳感器，上述3個(gè)磁傳感器檢測(cè)磁極位置作為電角60°相移的信號(hào)。
文檔編號(hào)H02K29/06GK201167278SQ200820005448
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者伊藤隆, 巖渕達(dá)郎, 稀代昌 申請(qǐng)人:旭化成電子材料元件株式會(huì)社