專利名稱：電動輪圈馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動自行車的電力驅(qū)動的電動輪圈馬達(dá)。
一般常用電動自行車均采用行星齒輪減速以帶動外殼轉(zhuǎn)動，馬達(dá)采用傳統(tǒng)的圓筒形，其體積及重量甚大，難以與講求輕巧的輪圈相適配，并且它是采用一般的開關(guān)，電源一開立即全速行走，具有容易造成意外傷害的危險性。如一九七五年八月五日公告的美國第3897843號專利案中，所公開的電動馬達(dá)電樞上的整流子是與轉(zhuǎn)軸平行設(shè)置，因此馬達(dá)體積及寬度太大，而這種馬達(dá)直接裝在車輪上時，它所產(chǎn)生的扭力不足，必須使用行星齒輪組來提供足夠的轉(zhuǎn)矩，以致使得體積及重量無法縮小，難以在講求輕巧的輪圈上使用;此外，其電源線從馬達(dá)固定殼體穿出，距中心軸太遠(yuǎn)，必須設(shè)計甚大的輪圈外殼用的中心軸承來配合，使得在構(gòu)造上較為困難和不便，以致在實用上不甚理想。另外，申請人曾經(jīng)以麥納膠片(myler)或云母片(nica)的繞線組構(gòu)成電樞，而場磁鐵設(shè)在電樞線圈的兩側(cè)，但這種裝置所產(chǎn)生的扭力也稍嫌不足，因此要借助行星齒輪組來增加轉(zhuǎn)矩，在構(gòu)造上仍需加以改進(jìn)。
基于上述公知技術(shù)所存在的各種缺點，本發(fā)明的目的，乃是為電動自行車提供一種扭力大、體積小、重量輕且安全實用的電動輪圈馬達(dá)。
下面結(jié)合附圖和較佳的實施例對本發(fā)明加以詳細(xì)說明。


圖1為本發(fā)明的立體分解示意圖;
圖2為本發(fā)明的剖面示意圖;
圖3為本發(fā)明的控制系統(tǒng)示意圖;
圖4為本發(fā)明的速度控制示意圖;
圖5為本發(fā)明的實施例示意圖;
圖6為本發(fā)明的另一實施例示意圖。
參見附圖所示，本發(fā)明是一種電動輪圈馬達(dá)，主要包括外殼1、外殼2、馬達(dá)殼體3、殼板31、電樞5、扁平型整流子52、場磁鐵57、筒軸6、軸承61、軸承62、軸承32、軸承36、軸承15、殼座33、電池箱9及控制箱10等構(gòu)成。
其中，本發(fā)明主要是用多層的薄矽鋼片56加以疊置，并在其上繞設(shè)適當(dāng)線圈51以構(gòu)成電樞5，該電樞5的中心嵌設(shè)有與其成一體的扁平型整流子52，并在馬達(dá)殼體3的對應(yīng)位置上設(shè)孔531以裝設(shè)兩電刷53，該兩電刷53與整流子52垂直接觸并用導(dǎo)線54與電源連通。場磁鐵57呈一封閉園環(huán)形，環(huán)繞在電樞5的外圍。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可有收縮短馬達(dá)寬度，不占空間，并用程序控制電路板裝置(參見圖3)，可有效控制并發(fā)揮馬達(dá)效率，不必使用行星齒輪來減速或增加扭力。
本發(fā)明的車輪中心軸7兩端穿設(shè)在自行車前輪腳架8的圓孔81中，并用C型環(huán)75、76及螺帽82鎖固。該中心軸7不會轉(zhuǎn)動，而在中心軸7的一邊向內(nèi)設(shè)有中空通道71，該通道71在外殼1內(nèi)的適當(dāng)位置向外開設(shè)有一穿孔72，電源導(dǎo)線54即可由中心軸7的外側(cè)進(jìn)入通道71內(nèi)并由穿孔72處穿出而與電刷53連接，這種引線構(gòu)造無須在外殼1或外殼2上裝設(shè)大尺寸軸承，在設(shè)計及制造上較為方便經(jīng)濟(jì)。
此外，中心軸7兩端與前輪腳架8之間也可裝設(shè)防震彈簧以減低振動，且該防震彈簧也可裝設(shè)在自行車后輪部位，既緩沖電動輪圈馬達(dá)在行駛中所遭受的沖擊力，同時也可使騎乘者感覺較為舒適。
電樞5是固定裝設(shè)在固定座63上，整個固定座63則固定在筒軸6上。扁平型整流子52是由若干個分離的整流片單元521所組合構(gòu)成，該整流片單元521的數(shù)目是配合電樞5的極數(shù)而設(shè)，整個整流子52是呈扁平圓環(huán)形，它與筒軸6成垂直而平貼嵌設(shè)在電樞5的中心成為一體，以減少馬達(dá)寬度及體積;兩電刷53則呈與筒軸6平行裝設(shè)在馬達(dá)殼體3上，電刷53前端系與整流子52呈垂直適當(dāng)接觸。
筒軸6內(nèi)部兩端固設(shè)有軸承61及軸承62，該兩軸承61、62系套在車輪中心軸7之外而可自由轉(zhuǎn)動。筒軸6的右端外面固接一離合器27，該離合器27也同時與外殼2固接，該離合器系一種單向離合器。而車輪18可用鋼絲17或鋁板16與外殼1及外殼2固接在一起。
該離合器27可用梢釘271等方式與外殼2固接在一起，而外殼1與外殼2邊緣分別設(shè)有環(huán)緣11、21，在各環(huán)緣11、21上分別開設(shè)有孔12、22。用螺絲可將外殼1及外殼2鎖接成一體，而外殼1、2并與輪圈的鋼絲17或鋁板16連接以與車輪18連成一體。在外殼1的中心部位設(shè)有向外的突部14，該突部14內(nèi)固接一軸承15，該軸承15也套在車輪中心軸7之外而可動。因此，馬達(dá)的電樞5是與固定座63、筒軸6、軸承61、軸承62、離合器27、外殼2、外殼1、軸承15、鋼絲17及車輪18等固接成一體。使電樞5的扭力可以傳達(dá)到車輪18，并用軸承15、軸承61及軸承62套在固定不動的中心軸7上以承受載荷重量并進(jìn)行轉(zhuǎn)動。
馬達(dá)殼體3是與中心軸7固接在一起并不轉(zhuǎn)動，該馬達(dá)殼體3一側(cè)設(shè)有環(huán)緣301，其上設(shè)有孔302，而殼板31上也設(shè)有對應(yīng)的孔311，使馬達(dá)殼體3可與殼板31固接，以形成一容置空間，該容置空間內(nèi)為容納電樞5之用。場磁鐵57是固設(shè)在馬達(dá)殼體3的環(huán)形內(nèi)壁上，在殼板31的中孔圓環(huán)37內(nèi)固接有一較大軸承32;馬達(dá)殼體3的中心設(shè)有一圓形開口38，該圓形開口38連設(shè)有一環(huán)狀凸緣381，在該環(huán)狀凸緣381內(nèi)也固設(shè)一較大軸承36。一圓形殼座33與馬達(dá)殼體3的環(huán)形凸緣381處結(jié)合，并用梢釘35穿過孔34及孔39將兩者固接在一起，該殼座33可用榫塊332而與中心軸7固接，在中心軸7上設(shè)有對應(yīng)配合的凹槽333以容接榫塊332。而軸承32及軸承36系套置在筒軸6外面(參見圖2)，并可使筒軸6自由轉(zhuǎn)動。
而外殼2的內(nèi)壁表面設(shè)有若干小葉片23，可擾動氣流而具有散熱及除塵作用，在外殼1、2周圍適當(dāng)位置上也開設(shè)有若干通孔112，這些通孔可供通氣及排水之用，而開孔222則是供固定鋼絲17之用。
本發(fā)明雖在殼體內(nèi)不裝設(shè)行星齒輪即可提供足夠扭力，但若有需要時，也可裝設(shè)常用的行星齒輪。
本發(fā)明在自行車架體上適當(dāng)位置可裝設(shè)一電池箱9，而控制箱10可與電池箱9裝設(shè)在一起(參見圖5)，也可分別裝設(shè)在本身上任何適當(dāng)位置。在控制箱10內(nèi)裝有程序控制電路(NPU)，紅外線反射板A1可裝設(shè)在可轉(zhuǎn)動的外殼1的內(nèi)壁上，而紅外線發(fā)射器A2裝設(shè)在固定在轉(zhuǎn)的馬達(dá)殼體3的對應(yīng)位置上，該紅外線反射板A1及紅外線發(fā)射器A2即構(gòu)成一紅外線發(fā)射接收器A，該紅外線發(fā)射接收器A與程序控制器B連接，該程序控制器B再與電源C連接(參見圖3)。該程序控制器B內(nèi)設(shè)有程序控制電路(NPU)，可進(jìn)行紅外線偵測計速，計算所接收的信號來測定速度以控制電源的輸出電壓，電源C可由電池箱9內(nèi)的蓄電池組構(gòu)成。由于紅外線反射板A1、紅外線發(fā)射器A2及程序控電路(NPV)的結(jié)構(gòu)與電路組成皆系公知的技術(shù)，故在圖3中僅只繪出它們的方框圖而未繪出具體的電路連接關(guān)系。
此外，前述的紅外線反射板A1及紅外線發(fā)射器A2所構(gòu)成的紅外線發(fā)射接收器A也可以用一組磁簧開關(guān)來代替，該磁簧開關(guān)也可發(fā)出信號進(jìn)入程序控制器B內(nèi)以進(jìn)行偵測計速。
參見圖4，本發(fā)明在開關(guān)啟動后，先利用人力輔助踩踏使自行車車輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)車輪速度達(dá)到時速8公里以上時，所投入的電源才能有效驅(qū)動馬達(dá)，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速低于時速6公里時，則自動切斷電源。如果再啟動電源時，則須再行以人力輔助使車輪達(dá)到定速(如8KN/H以上)投入電源方能有效驅(qū)動馬達(dá)。如此可避免小孩或使用者不小心碰觸電源而容易往前沖所發(fā)生的意外傷害，這種定速起動及斷電裝置可確保安全。
其中，馬達(dá)起動速度設(shè)在時速8公里左右，而切斷電源速度設(shè)在時速6公里左右，兩者不設(shè)定在同速，是要避免馬達(dá)產(chǎn)生共振并符合實用上的需要;否則，兩者若設(shè)定在同速時，馬達(dá)會抖動并容易損壞。而本發(fā)明的速度控制裝置可裝設(shè)在自行車控制方向的把手85上(參見圖5及圖6)，使電源的投入方式可為一斷式啟動或無段式啟動，而該把手85可制成轉(zhuǎn)動方式，以便能無段式調(diào)節(jié)電壓和電流來控制馬達(dá)速度的快慢。
綜上所述，本發(fā)明的整體裝置構(gòu)造確與目前一般常用技術(shù)不同，它能改進(jìn)常用電動自行車車輪馬達(dá)的各種缺點，在使用上能增進(jìn)功效。它結(jié)構(gòu)新穎合理，有效地縮小了馬達(dá)體積和重量，不需行星齒輪配合，馬達(dá)即可產(chǎn)生足夠的扭力;紅外線發(fā)射接收器和程序控制電路的采用，可計算所接收的信號來測定速度以控制電源輸出電壓，從而實現(xiàn)只有在車輪速度到達(dá)定速以上時電源才能驅(qū)動馬達(dá)，而當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速低于某一定速時，則自動切斷電源而避免意外的危險。這樣，使得本發(fā)明整體裝置構(gòu)造達(dá)到了體積小、重量輕，同時具有簡易、經(jīng)濟(jì)、安全和實用的良好功效。
權(quán)利要求
1.一種用于電動自行車的電力驅(qū)動的電動輪圈馬達(dá)，主要包括外殼、馬達(dá)殼體、電樞、扁平型整流子、場磁鐵、筒軸、軸承、殼座、控制箱及電池箱等構(gòu)成，其特征在于，由多層的薄矽鋼片疊置以構(gòu)成電樞，而扁平型整流子與筒軸呈垂直并平貼嵌設(shè)在電樞中心而成為一體，以縮減馬達(dá)寬度及體積；該電樞裝設(shè)于馬達(dá)殼體內(nèi)，該馬達(dá)殼體位于外殼內(nèi)；車輪中心軸的一邊設(shè)有中空通道，該通道在適當(dāng)位置向外開設(shè)一穿孔以供電源導(dǎo)線通過；一控制箱與馬達(dá)連接，該控制箱內(nèi)設(shè)有程序控制電路，該程序控制電路分別與電源及紅外線發(fā)射接收器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電動輪圈馬達(dá)，其特征在于，其中的外殼在一側(cè)裝設(shè)有一單向式離合器，該離合器也同時與筒軸一端連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電動輪圈馬達(dá)，其特征在于，其中的紅外發(fā)射接收器是分別由紅外線反射板和紅外線發(fā)射器所組成，其中的紅外線反射板可裝設(shè)于轉(zhuǎn)動的外殼上，而紅外線發(fā)射器裝設(shè)在馬達(dá)殼體的對應(yīng)位置上;當(dāng)開關(guān)啟動后，先以人力輔助踩踏使車輪轉(zhuǎn)動，在車輪轉(zhuǎn)動達(dá)到紅外線偵測計速所設(shè)定的定速以上時，投入電源方能有效驅(qū)動馬達(dá)，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)速低于設(shè)定速度以下時，則自動切斷電源。
4.如權(quán)利要求1所述的電動輪圈馬達(dá)，其特征在于，其電源的投入系采用一段式或無段式，其中的無段式是將自行車把手制成轉(zhuǎn)動方式以調(diào)節(jié)電壓和電流來控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
5.如權(quán)利要求1所述的電動輪圈馬達(dá)，其特征在于，其中的外殼內(nèi)壁上可設(shè)有小葉片，在外殼周圍適當(dāng)位置上開設(shè)有通孔。
6.如權(quán)利要求1所述的電動輪圈馬達(dá)，其特征在于，其中的車輪中心軸兩端也可裝設(shè)防震彈簧，該防震彈簧的另一端可與車輪腳架連接。
7.如權(quán)利要求1所述的電動輪圈馬達(dá)，其特征在于，其中的紅外線發(fā)射接收器也可以用磁簧開關(guān)代替。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于電動自行車的電動輪圈馬達(dá)，主要由多層的扁平型薄矽鋼片疊置并在其上繞設(shè)線圈以構(gòu)成電樞，用扁平型整流子嵌設(shè)于電樞中心成為一體，在車輪中心軸內(nèi)設(shè)有通道并開孔以穿設(shè)電源線；馬達(dá)與一程序控制電路連接，該程序控制電路分別與電源及紅外線發(fā)射接收器連接。它可有效縮減馬達(dá)寬度及體積，不需行星齒輪即可產(chǎn)生足夠扭力；且只在車輪速度達(dá)到定速以上時，電源才能驅(qū)動馬達(dá)，以避免因誤觸電壓而突然起動所發(fā)生的危險。
文檔編號H02K23/54GK1101767SQ9311564
公開日1995年4月19日 申請日期1993年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月21日
發(fā)明者李宜和 申請人:李宜和