[发明专利]自行车电传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动自行车或电子自行车由脚踏传动及辅助电传动装置驱动。该电传动装置通常包括位于前轮、后轮车轴上或底托架上的电机。为了容纳该电传动装置，电动自行车的设计与普通自行车的设计明显不同。因此，未经大幅变动，电传动装置无法添加到普通自行车上，如拓宽前叉宽度。相反，需特别设计车轮支架或底托架。进一步地，普通电传动装置为自行车施加大量重量。

背景技术

美国第3961678号专利示出了普通自行车的辅助电传递装置。该辅助电传动装置包括横向穿过后轮圆周的直流电机，其中所述电机驱动由摆臂支撑的滚轮。该滚轮与后轮圆周轮胎相接触。先前技术文献中所示的电传动装置需大量空间，以便于该传动装置只连接到额外支架构造上，如安装在后轮上的车架。进一步地，根据美国第3961678号专利的电传动装置固定连接到自行车上，并延伸至横向后轮上。考虑到尺寸和安装方式，该电传动装置的操控性能不佳。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有改进操控性能的电传动装置。

发明内容

采用根据权利要求1中的电传动装置可解决此问题。

本发明中的电传动装置集成配置传动和电机，以大大减小尺寸。进一步地，本发明中的电传动装置的复杂性和成本大大减少，同时效率明显改善。本发明中的电传动装置集成配置电机和输出激励装置。因此，本发明中的传动零件在横向上未延伸至传动装置以便于灵活安装，尤其是具有有限空间的自行车区域，如底托架上。进一步地，使用较为紧凑的电机可减小电机尺寸和重量。另外，根据本发明的电机磨损大大减少，并高速运行定子线圈磁极，而无需配备额外的减速传动装置，如齿轮。本发明中的传动电机为一种电动机。优选地，本发明中的传动电机为一种无电刷电动机，其中机械换向器未占用额外空间。或者，该电机包括一种带有电刷的机械换向器。进一步地，无电刷电动机的磨损问题较少，转速增加。无电刷电动机为一种电子换向电机，优选为同步电动机。优选地，本发明中的传动装置包括一种带有外转子（包括电机定子）的电机，也称作“外转子电机”，尤其是一种无电刷永磁电机。

本发明涉及一种自行车电传动装置。该辅助电传动装置包括电机（优选为无电刷电动机）和带有外接触面的接触滚轮。该外表面可用作自行车车轮的摩擦传动。该电机包括带有多个定子线圈的定子以及相应的磁转子元件。该磁转子元件沿定子四周周向配置。进一步地，该转子元件固定连接到所述接触滚轮的内表面。该接触滚轮（以及附带的转子元件）内装定子。

本发明中，机电电机组件位于滚轮内，其中所述滚轮以（旋转）外表面形式配有输出激励装置。该滚轮结合电机的电磁元件，如磁转子元件，和输出激励表面，如外接触面。因此，磁转子元件和外接触面存在直接连接。尤其，该磁转子元件和外接触面通过所述接触滚轮壁彼此直接连接。该滚轮壁延伸至接触滚轮内表面和外接触面。尤其，该滚轮壁周向密封和连续不断，并配有具有内表面和外接触面的单一同质空心体，或具有内表面的空心体，其中所述空心体由具有外接触面的套筒覆盖。该接触滚轮内装定子和磁转子元件。尤其，所述接触滚轮内装线圈，即：所述接触滚轮内装定子铁心，其中线圈放在所述铁心上。该线圈包括绕组和铁心，其中所述铁心与线圈进行磁性连接。

接触滚轮具有圆形横截面，并沿电机旋转轴延伸。滚轮纵向上的滚轮优选为凹形，尤其当曲率小于自行车轮胎运行面的互补曲率。或者，该滚轮可为圆筒状，具有恒定圆形横截面。该滚轮包括一个金属片，尤其是硬度增加的钢或铝合金。尤其，该滚轮包括一种磁性材料，其中所述材料具有高磁导率并提供磁回路连接，用于关闭电机磁性元件配备的磁路。所述线圈铁心与磁性材料进行磁性连接；尤其，该铁心包括部分磁性材料。该滚轮包括两种材料，一种具有高磁导率，另一种具有高硬度。具有高硬度的材料带有接触面。该滚轮的几何形状和（至少一种）滚轮材料具有很低的磁阻。

该接触滚轮包括由硬质材料制成的圆筒壁，如金属或合金，优选为钢，尤其为电工钢；优选地，根据DIN EN10106或10107标准要求。该圆筒壁形成导磁环。因此，根据本发明的另一个方面，该圆筒壁包括导磁材料或由导磁材料制成。该导磁材料优选为一种顺磁或铁磁材料，如钢，优选为电工钢，其中所述电工钢具有机械刚度和高磁导率（和低涡流和磁滞损耗）。因此，该圆筒壁具有机械刚度和导磁性。根据所提供的材料，通过选择适当的具有两种性能的材料，或至少选择两种材料和结构可实现这一点，其中至少两种材料包括至少一种顺磁或铁磁材料和具有高刚度的材料。该顺磁或铁磁材料的相对磁导率至少为50、200或400，优选为至少500、1000或2000。