本发明专利技术提供了一种电动助力自行车及其中置电机驱动系统和控制方法，包括中轴组件、力矩传感器组件(109)和/或离合器组件(108)；中轴组件(107)包括中轴(22)；力矩传感器组件(109)包括连接中轴(22)的斜齿轮套(17)；离合器组件(108)连接中轴(22)。本发明专利技术采用力矩传感器和控制器相结合的智能控制系统，并采用棘轮棘爪式和楔块式相结合的双向离合机构，且将楔块式单向离合器与输出齿轮相结合，具有体积紧凑、爬坡能力强劲、效率高、带力矩/速度传感器智能调节动力等优点。能够实现电机助力和人力踩踏共同驱动的目的，使骑行过程省力且节能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机驱动装置，尤其涉及一种带轴向位移检测式力矩传感器并内置控制器的电动助力自行车用中置电机驱动系统及电动助力自行车。
技术介绍
传统的中置电机驱动系统采用应变片式力矩传感器或者磁感应式力矩传感器，力矩传感器的稳定性较差且成本高昂，另外力矩传感器的体积较大最终导致电机体积大、重量重。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种电动助力自行车及其中置电机驱动系统和控制方法。根据本专利技术提供的一种中置电机驱动系统，包括中轴组件107，还包括力矩传感器组件109和/或离合器组件108；中轴组件107包括中轴22；力矩传感器组件109包括斜齿轮套17；中轴22具有斜齿结构，斜齿轮套17具有斜齿花键结构；通过相匹配的斜齿花键结构、斜齿结构，斜齿轮套17与中轴22连接；离合器组件108连接中轴22。优选地，力矩传感器组件109还包括速度检测组件和/或位移检测组件；-速度检测组件包括速度磁环18、速度检测元件28；速度磁环18安装在斜齿轮套17上以随斜齿轮套17旋转，速度检测元件28与速度磁环18匹配，以检测速度磁环18的旋转速度；-位移检测组件包括止推轴承19、蝶形弹簧20、位移检测元件26、磁性元件27；止推轴承19的一端连接斜齿轮套17，止推轴承19的另一端连接蝶形弹簧20，止推轴承19能够带动位移检测元件26相对于磁性元件27发生轴向移动。优选地，离合器组件108包括棘轮离合器、楔块式单向离合器；其中，以输出轴14作为棘轮离合器外圈，并作为楔块式单向离合器内圈，输出轴14具有棘齿结构；棘轮离合器内圈16随中轴22旋转；中轴22通过轴承连接输出轴14；当楔块式单向离合器外圈15的旋转速度大于输出轴14的旋转速度时，楔块式单向离合器外圈15与输出轴14啮合以带动输出轴14旋转，棘轮离合器内圈16与输出轴14脱离；当棘轮离合器内圈16的旋转速度大于输出轴14的旋转速度时，棘轮离合器内圈16与输出轴14啮合以带动输出轴14旋转，楔块式单向离合器外圈15与输出轴14脱离。优选地，还包括电机组件102、减速机构组件104、行星减速机构106；电机组件102通过减速机构组件104连接中轴组件107；中轴组件107通过离合器组件108连接行星减速机构106。优选地，还包括减速机构组件104；减速机构组件包括输入齿轮6、一级双联齿轮7、二级双联齿轮8、输出齿轮29；电机组件102驱动输入齿轮6，输入齿轮6依次通过一级双联齿轮7、二级双联齿轮8驱动输出齿轮29，输出齿轮29安装在离合器组件108中的楔块式单向离合器外圈15。优选地，还包括后端盖组件101、前端盖组件105、隔板组件103；后端盖组件101、隔板组件103、前端盖组件105依次连接形成壳体；力矩传感器组件109和/或离合器组件108安装于壳体。优选地，还包括电极组件102；电机组件102包括电机定子组件1021以及电机转子组件1022；电机定子组件1021连接于后端盖组件101，电机转子组件1022连接于前端盖组件105和隔板组件103。优选地，还包括控制器组件110；力矩传感器组件109将中轴22受到的踩踏力矩转换为轴向位移变形，控制器组件110将轴向位移变形转换为与电信号，并根据电信号控制电机组件102的输出扭矩和转速。根据本专利技术提供的一种电动助力自行车，包括上述的中置电机驱动系统。根据本专利技术提供的一种电机的控制方法，利用上述的中置电机驱动系统，通过力矩传感器组件109将中轴22受到的踩踏力矩转换为轴向位移变形，通过控制器组件110将轴向位移变形转换为与电信号，并根据电信号控制电机组件102的输出扭矩和转速。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术采用力矩传感器和控制器相结合的智能控制系统，人力踩踏脚踏曲柄对中轴造成的扭曲变形，力矩传感器将踩踏力矩转换为轴向位移变形，通过控制器将变形量转换为与电信号线性相关的电压信号。力矩传感器检测踩踏力大小，速度传感器检测踩踏速度大小，两种信号经过通讯接口传给控制器，控制器对两种信号进行分析处理后确定电机的输出扭矩和转速，最终实现电机助力和人力踩踏共同驱动的目的，使骑行过程省力且节能。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术提供的中置电机驱动系统的结构示意图。图2为本专利技术提供的中置电机驱动系统的爆炸图。图3为本专利技术提供的中置电机驱动系统中力矩传感器和双向离合机构的示意图。图4为本专利技术提供的中置电机驱动系统中减速机构的示意图。图中：101为后端盖组件；102为电机组件；1021为电机定子组件；1022为电机转子组件103为隔板组件；104为减速机构组件；105为前端盖组件；106为行星减速机构；107为中轴组件；108为离合器组件；109为力矩传感器组件；110为控制器组件；1为电机定子铁芯；2为电机转子铁芯；3为电机前端盖；4为电机隔板；5为电机后端盖；6为输入齿轮；7为一级双联齿轮；8为二级双联齿轮；9为牙盘；10为牙盘支架；11为输出轴的端部；12为第三轴承；13为第二轴承；14为输出轴；15为楔块式单向离合器外圈；16为棘轮离合器内圈；17为斜齿轮套；18为速度磁环；19为止推轴承；20为蝶形弹簧；21为第一轴承；22为中轴；23为第八轴承；24为电机轴；25为第九轴承；26为位移检测元件；27为磁性元件；28为速度检测元件；29为输出齿轮；30为第四轴承；31为第五轴承；32为第六轴承；33为第七轴承。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术所述的中置电机驱动系统通过力矩传感器组件109检测人力踩踏产生的扭矩及踏频，根据踩踏力大小及踩踏速度控制电机按比例输出驱动扭矩，从而实现人力踩踏力矩越高，电机按照程序设定的比例输出扭矩越大，实现电机助力驱动的功能，且人力与电机助力共同驱动可以保证电机一直在高效区运行，达到节能的目的。下面结合具体附图给出的实施例对本专利技术作出进一步描述：所述中置电机驱动系统包括后端盖组件101、电机组件102、隔板组件103、减速机构组件104、前端盖组件105、行星减速机构106、中轴组件107、离合器组件108、力矩传感器组件109以及控制器组件110；电机组件102的类型为内转子永磁无刷直流电机。后端盖组件101、前端盖组件105、隔板组件103相互连接构成驱动系统壳体；电机组件102、减速机构组件104、中轴组件107、离合器组件108、力矩传感器组件109以及控制器组件110安装在所述驱动系统壳体内。力矩传感器组件109连接于中轴组件107和离合器组件108，力矩传感器组件109用于检测人力产生的扭矩；电机组件102包括电机定子组件1021以及电机转子组件1022；电机定子组件1021连接于后端盖组件101，电机转子组件1022连接于后端盖组件101和隔板组件103；减速机构组件104，输入端与电机转子组件1022相连，输出端与离合器组件108相连；本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中置电机驱动系统，包括中轴组件(107)，其特征在于，还包括力矩传感器组件(109)和/或离合器组件(108)；中轴组件(107)包括中轴(22)；力矩传感器组件(109)包括斜齿轮套(17)；中轴(22)具有斜齿结构，斜齿轮套(17)具有斜齿花键结构；通过相匹配的斜齿花键结构、斜齿结构，斜齿轮套(17)与中轴(22)连接；离合器组件(108)连接中轴(22)。
【技术特征摘要】
1.一种中置电机驱动系统，包括中轴组件(107)，其特征在于，还包括力矩传感器组件(109)和/或离合器组件(108)；中轴组件(107)包括中轴(22)；力矩传感器组件(109)包括斜齿轮套(17)；中轴(22)具有斜齿结构，斜齿轮套(17)具有斜齿花键结构；通过相匹配的斜齿花键结构、斜齿结构，斜齿轮套(17)与中轴(22)连接；离合器组件(108)连接中轴(22)。2.根据权利要求1所述的中置电机驱动系统，其特征在于，力矩传感器组件(109)还包括速度检测组件和/或位移检测组件；-速度检测组件包括速度磁环(18)、速度检测元件(28)；速度磁环(18)安装在斜齿轮套(17)上以随斜齿轮套(17)旋转，速度检测元件(28)与速度磁环(18)匹配，以检测速度磁环(18)的旋转速度；-位移检测组件包括止推轴承(19)、蝶形弹簧(20)、位移检测元件(26)、磁性元件(27)；止推轴承(19)的一端连接斜齿轮套(17)，止推轴承(19)的另一端连接蝶形弹簧(20)，止推轴承(19)能够带动位移检测元件(26)相对于磁性元件(27)发生轴向移动。3.根据权利要求1所述的中置电机驱动系统，其特征在于，离合器组件(108)包括棘轮离合器、楔块式单向离合器；其中，以输出轴(14)作为棘轮离合器外圈，并作为楔块式单向离合器内圈，输出轴(14)具有棘齿结构；棘轮离合器内圈(16)随中轴(22)旋转；中轴(22)通过轴承连接输出轴(14)；当楔块式单向离合器外圈(15)的旋转速度大于输出轴(14)的旋转速度时，楔块式单向离合器外圈(15)与输出轴(14)啮合以带动输出轴(14)旋转，棘轮离合器内圈(16)与输出轴(14)脱离；当棘轮离合器内圈(16)的旋转速度大于输出轴(14)的旋转速度时，棘轮离合器内圈(16)与输出轴(14)啮合以带动输出轴(14)旋转，楔块式单向离合器外圈(15)与输出轴(14)脱离。4.根据权利要求1所述的中置电机驱动系统，其特征在于，还包括电机组件(102)、减速机构...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄洪岳，徐建，舒伟方，
申请(专利权)人：新安乃达驱动技术上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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