[發明專利]電動自行車中置電機及其力矩傳感裝置

在審

• 申請號: 201410498758.2
• 申請日: 2014-09-25
• 公開（公告）號: CN104260818A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 馬慶一
• 申請（專利權）人: 蘇州工業園區同盛車業有限公司
• 主分類號: B62M6/50
• 分類號: B62M6/50;B62M6/45
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;程東輝

技術領域

本發明涉及一種電動自行車中置電機的力矩傳感裝置以及具有該力矩傳感裝置的電動自行車中置電機。

背景技術

為了讓電動自行車的驅動電機能夠根據人的腳踩力大小而調整輸出功率,一些高檔電動自行車上往往都設置有中軸力矩傳感裝置。現有的電動自行車中軸力矩傳感裝置普遍存在：結構復雜、體積大、信號弱、穩定性差；也有比較小巧的，但基本是單邊(即左腳出力，右腳不出力)，或者是所謂的雙邊也只是檢測鏈條的張緊力而已，他的準確性和可靠性與真正的矩力傳感器是無法相比的。

自行車中軸力矩傳感裝置的力矩信號引出方式也有多種，比如有：電感式、滑環式、光電式、也有用兩個開關霍爾引出并檢測兩者之間相位差的相位差式、甚至有用線性霍爾直接引出的，這些方案都有各自的優點和缺點，如：電感式的結構簡單，但信號很弱、零漂大、抗干擾性能較差；光電式的抗干擾和防水性能都較差；滑環式的結構簡單，但滑環和碳刷或其他觸點會產生摩擦，影響壽命和可靠性；相位差式的在車輛停止時無法輸出準確信號，做不到零啟動；用線性霍爾直接引出的傳感器對機構的要求則非常高，產品的一致性和穩定性都很難控制。

發明內容

本發明目的是：針對上述問題，提供一種結構簡單且性能穩定的電動自行車中軸力矩傳感裝置，同時還提供了一種具有該力矩傳感裝置的中置電機結構。

本發明的技術方案是：一種電動自行車中置電機的力矩傳感裝置，包括穿設在自行車五通管中的中軸、套在該中軸上且當其受到周向扭轉力時會產生周向形變的軸套、以及套設在所述軸套上的牙盤，所述軸套上設置有能夠感應該軸套所受周向扭轉力大小的力矩傳感組件，所述力矩傳感組件經一出線裝置與自行車的電機控制器相連，所述出線裝置由動磁芯、固定在所述動磁芯上的動線圈、靜磁芯、以及固定在所述靜磁芯上的靜線圈構成，且所述動磁芯、動線圈、靜磁芯和靜線圈均為圓環形結構，其中動磁芯與軸套固定，靜磁芯與自行車五通管相對固定，所述動磁芯與靜磁芯貼合接觸且能夠相對轉動，所述動線圈通過動線圈引出線與所述力矩傳感組件相連，所述靜線圈通過靜線圈引出線與所述電機控制器相連。

本發明這種力矩傳感裝置在上述技術方案的基礎上，還包括如下優選技術方案：

所述動磁芯和靜磁芯的軸向截面均呈U字型，二者相互貼合而構成一個具有口字型軸向截面的環形結構，所述動線圈和靜線圈被收容在由動磁芯和靜磁芯構成的具有口字型軸向截面的環形結構內。

所述動線圈是通過膠水粘接固定在所述動磁芯上的，所述靜線圈是通過膠水粘接固定在所述靜磁芯上的。

在所述動磁芯和靜磁芯的貼合接觸面上分別粘貼有不干膠。

所述動磁芯是通過動座板固定安裝在所述軸套上的。

所述力矩傳感器組件包括力矩傳感磁鋼以及與所述力矩傳感磁鋼相對應的霍爾力矩傳感器，所述軸套的管壁上沿圓周方向開設有非閉合切口，所述力矩傳感磁鋼固定在所述切口的一側，所述霍爾力矩傳感器固定在所述切口的另一側，所述力矩信號輸出線連接在所述霍爾力矩傳感器上。

所述霍爾力矩傳感器上的霍爾元件設置在霍爾力矩傳感器靠近所述力矩傳感磁鋼的那一側。

還包括速度感應磁鋼以及與所述速度感應磁鋼對應的霍爾速度傳感器，其中速度感應磁鋼固定在一環形磁鋼座上，所述環形磁鋼座與所述動磁芯(6a)相對固定，霍爾速度傳感器與自行車五通管相對固定。

一種具有上述力矩傳感裝置的電動自行車中置電機，包括固定穿設在自行車五通管中的電機連接管、以及與所述電機連接管連為一體的機殼和機座，所述機座上制有呈環形分布的三個定位孔，所述靜磁芯通過三個定位塊周向固定在所述機座上的三個定位孔中。

本發明這種電動自行車中置電機在上述技術方案的基礎上，還包括如下優選技術方案：

所述靜磁芯與機座之間夾設有呈環形分布的三根彈簧，所述彈簧對靜磁芯施加有朝向動磁芯方向的軸向彈力。

本發明的優點是：

1、本發明這種力矩傳感裝置借助安裝于中軸和牙盤間的軸套受力后而產生變形，進而使力矩傳感磁鋼和霍爾力矩傳感器的相對位置發生變化，進而感應出中軸所受力矩大小，力矩傳遞到位，因為是一體式的結構，所以不會存在力矩較弱時感應信號不穩的缺陷，而是始終能確保感應信號的高靈敏度和高精度。

2、本發明這種力矩傳感裝置中的出線裝置采用磁感式結構，其性能更加可靠，信號傳輸穩定，摩擦損耗也小。

3、本發明這種自行車中軸力矩傳感裝置能夠同時檢測中軸的力矩和速度，從而使電機控制器能夠綜合考慮中軸的轉速大小和力矩大小后，來控制電機的運行參數。