專利名稱：變頻發(fā)電電動(dòng)助力車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變頻發(fā)電電動(dòng)助力車，用于電動(dòng)兼腳踏行駛有助力裝置的自行車。
已有助力自行車的小型汽油機(jī)是通過多個(gè)減速齒輪、離合器、傳動(dòng)齒輪或鏈條來驅(qū)動(dòng)自行車后輪行駛，其剎車裝置普遍采用摩擦方式，如中國(guó)專利93206339.X號(hào)，美國(guó)專利US595·817號(hào)，以上方案都存在變速齒輪、機(jī)械傳動(dòng)裝置帶來的噪音和振動(dòng)，離合器、摩擦剎車帶來的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操縱不便和安全性差，汽油機(jī)啟動(dòng)不便，在市區(qū)內(nèi)慢速或怠速暫停時(shí)排氣污染大。
本發(fā)明的目的是提供一種無變速齒輪、傳動(dòng)鏈條、摩擦剎車的變頻發(fā)電電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置助力自行車，它具有無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)、電機(jī)啟動(dòng)和電氣制動(dòng)剎車、操縱方便、駕駛平穩(wěn)、有可靠的安全性和實(shí)用性。
為實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的汽油發(fā)電機(jī)(1)是由小型汽油機(jī)的汽缸體、汽缸蓋、活塞、活塞環(huán)、活塞桿及點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)部分，發(fā)電機(jī)部分由三相爪極發(fā)電機(jī)及轉(zhuǎn)子上的偏心軸組成，發(fā)動(dòng)機(jī)中不需要變速齒輪和離合器，只需把活塞桿與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏心軸聯(lián)在一起，當(dāng)活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)通過活塞桿和偏心軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成汽油發(fā)電機(jī)的整體。已有技術(shù)汽油機(jī)中的慣性輪，可由三相爪極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子替代。三相爪極發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，根據(jù)汽油機(jī)轉(zhuǎn)速高低和輸出功率大小來選用已有產(chǎn)品，如100千瓦以上的柴油發(fā)電機(jī)的整流用爪極式發(fā)電機(jī)，重載汽車上的整流用爪極式發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率高低由汽油機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，轉(zhuǎn)速由油門大小控制，所以只需控制助力自行車把手上的油門大小就可以控制汽油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出交流電源是通過導(dǎo)線輸給三相力矩異步電動(dòng)機(jī)，而電動(dòng)機(jī)的外部轉(zhuǎn)子與車輪構(gòu)成一體，所以汽油發(fā)電機(jī)輸出的電壓和頻率高低變化直接控制了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化，即控制了助力自行車的行駛車速。已有技術(shù)的小型汽油機(jī)助力自行車上，汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)高于車輪轉(zhuǎn)速，一般是通過四級(jí)或兩級(jí)變速齒輪來實(shí)現(xiàn)速比的要求；本發(fā)明中速比的變化是通過改變汽油發(fā)電機(jī)和三相力矩電動(dòng)機(jī)的繞組磁極數(shù)不同來實(shí)現(xiàn)。汽油發(fā)電機(jī)為高轉(zhuǎn)速具有少磁極數(shù)；三相力矩電動(dòng)機(jī)為低轉(zhuǎn)速具有多個(gè)磁極數(shù)。采用電機(jī)中磁極數(shù)不同達(dá)到變速較多級(jí)齒輪變速，在助力自行車的驅(qū)動(dòng)行駛時(shí)，既平穩(wěn)又無齒輪傳動(dòng)帶來的噪音和振動(dòng)。
三相電動(dòng)機(jī)(2)采用已有技術(shù)的三相力矩異步電動(dòng)機(jī)。其結(jié)構(gòu)特征是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子為無槽鋼管實(shí)心結(jié)構(gòu)型，轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)外部，繞線定子在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，轉(zhuǎn)子通過復(fù)板與自行車輪鋼圈構(gòu)成一體，電機(jī)定子與自行車輪的軸緊固聯(lián)接。這樣的聯(lián)接使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速即為自行車車輪轉(zhuǎn)速。為適合助力自行車行駛時(shí)速要求，三相力矩電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)不同自行車車輪直徑大小來改變電動(dòng)機(jī)繞組磁極數(shù)，一般較已有產(chǎn)品的電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)要多，使轉(zhuǎn)速降低才能適合。
逆變器(3)是把蓄電池(6)的直流電源逆變?yōu)榭烧{(diào)頻率的三相交流電。已有技術(shù)的三相并聯(lián)逆變器或三相串聯(lián)逆變器均可實(shí)現(xiàn)上述目的。本發(fā)明設(shè)計(jì)逆變器(3)的目的有兩個(gè)，其一是在市區(qū)內(nèi)助力自行車慢速行駛或遇紅燈時(shí)，不必使汽油發(fā)電機(jī)工作，這樣可減少市區(qū)內(nèi)汽油機(jī)排放廢氣帶來的環(huán)境污染。在關(guān)閉汽油發(fā)電機(jī)情況下，可由備用蓄電池(6)經(jīng)逆變器(3)向三相電動(dòng)機(jī)供電使助力自行車能繼續(xù)行駛；其二是當(dāng)汽油發(fā)電機(jī)要重新啟動(dòng)工作時(shí)，可由備用蓄電池(6)經(jīng)逆變器(3)向發(fā)電機(jī)提供三相交流電源，使發(fā)電機(jī)逆運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)啟動(dòng)汽油發(fā)電機(jī)工作。
上述的工作過程共有三種狀態(tài)一、汽油發(fā)電機(jī)向三相電動(dòng)機(jī)供電狀態(tài)；二、備用蓄電池逆變器向三相電動(dòng)機(jī)供電狀態(tài)；三、備用蓄電池經(jīng)逆變器向汽油發(fā)電機(jī)供電狀態(tài)。第一種工作狀態(tài)是助力自行車經(jīng)濟(jì)油耗的快速行駛狀態(tài)；第二種是助力自行車慢速行駛狀態(tài)(不存在已有技術(shù)中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速工作狀態(tài)，如在市區(qū)內(nèi)當(dāng)遇紅燈暫停車時(shí)，不會(huì)關(guān)閉汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在怠速狀態(tài)，這種工作狀態(tài)既費(fèi)汽油又增加了排氣污染和噪音)；第三種工作狀態(tài)是助力自行車采用備用電源行駛后，需要轉(zhuǎn)入高速行駛或啟動(dòng)行車時(shí)，備用蓄電池經(jīng)逆變器向汽油發(fā)電機(jī)供電的啟動(dòng)工作狀態(tài)。上述三種工作狀態(tài)的控制，是通過轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)來實(shí)現(xiàn)。它有四個(gè)工作位置，即“停止”、“快速”、“慢速”和“啟動(dòng)”。轉(zhuǎn)換開關(guān)可選用已有產(chǎn)品的小型主令控制開關(guān)。
在變頻發(fā)電電動(dòng)助力自行車上、沒有已有自行車上的磨擦剎車機(jī)械裝置，而采用三相力矩電動(dòng)機(jī)自身的能耗制動(dòng)或反接制動(dòng)剎車方法。能耗制動(dòng)是把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子貯存的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子電阻上的一種制動(dòng)方法；反接制動(dòng)是在切斷三相力矩電動(dòng)機(jī)電源時(shí)，通入改變了電源相序而使電動(dòng)機(jī)反方向運(yùn)轉(zhuǎn)，迫使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速下降而達(dá)到助力自行車制動(dòng)剎車目的。能耗制動(dòng)和反接制動(dòng)是已有電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)方法，用于助力自行車上就只需在自行車把手上裝置控制按鈕，由按鈕通過繼電器來實(shí)現(xiàn)，采用電動(dòng)機(jī)的電氣制動(dòng)剎車較磨擦制動(dòng)剎車減少故障，提高可靠性、安全性和操作控制方便。
本發(fā)明設(shè)計(jì)中汽油發(fā)電機(jī)(1)是安裝在自行車主車架座管(7)與后輪(8)之間的橫架(9)上。由實(shí)施例附圖
給出。
附圖中的橫架(9)不限于是固定焊接在自行車主車架座管(7)上，也可以是橫架(9)與座管(7)的連接處另設(shè)一個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)(10)，使橫架(9)可隨后輪與避振器一起上下擺動(dòng)的搖架。這種把汽油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)安裝在主車架與后輪之間的方案，其優(yōu)點(diǎn)是一、汽油發(fā)電機(jī)散熱良好，整車重心位置適中；二、汽油發(fā)電機(jī)防濺泥水，維修方便；三、汽油發(fā)電機(jī)離地距離高，道路的通過性好。
本發(fā)明變頻發(fā)電電動(dòng)助力車與已有上述專利車型及其驅(qū)動(dòng)裝置相比，其優(yōu)點(diǎn)是一、無變速齒輪、鏈條和離合器帶來的噪音和振動(dòng)；二、節(jié)省機(jī)械加工材料、工時(shí)及裝配維修復(fù)雜性；三、操縱駕駛平穩(wěn)安全；四、可延長(zhǎng)使用壽命、降低成本；五、減少市區(qū)內(nèi)排放廢氣的污染；六、易實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)或自動(dòng)剎車。
權(quán)利要求1.一種變頻發(fā)電電動(dòng)助力車，用于電動(dòng)兼腳踏行駛有助力驅(qū)動(dòng)裝置的自行車，該車由汽油發(fā)電機(jī)(1)、三相電動(dòng)機(jī)(2)、逆變器(3)、整流器(4)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)和蓄電池(6)組成，本發(fā)明的特征是汽油發(fā)電機(jī)(1)由汽油機(jī)和三相交源發(fā)電機(jī)構(gòu)成一體安裝在自行車主車架座管(7)與后輪(8)之間的橫架(9)上，三相電動(dòng)機(jī)(2)轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)外部并與車輪鋼圈構(gòu)成一體，定子在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部與車軸緊固。
2.如權(quán)利要求1所述的變頻發(fā)電電動(dòng)助力車，其特征是汽油發(fā)電機(jī)(1)由汽缸體、活塞、點(diǎn)火系統(tǒng)與三相爪極式發(fā)電機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上有一個(gè)偏心軸與汽缸的活塞桿相連接，當(dāng)活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)通過活塞桿和偏心軸帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的變頻發(fā)電電動(dòng)助力車，其特征是三相電動(dòng)機(jī)(2)為三相力矩異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為無槽鋼管型，定子為三相繞線型。
4.如權(quán)利要求1所述的變頻發(fā)電電動(dòng)助力車，其特征是安裝汽油發(fā)電機(jī)(1)的橫架(9)不限于固定焊接在自行車主車架座管(7)上，也可以是橫架(9)與座管(7)的連接處設(shè)一個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)(10)，使橫架可隨后輪與避振器一起上下擺動(dòng)的搖架。
專利摘要一種變頻發(fā)電電動(dòng)助力車，用于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兼腳踏行駛有助力裝置的自行車。該車由汽油發(fā)電機(jī)(1)、三相電動(dòng)機(jī)(2)、逆變器(3)、整流器(4)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(5)和蓄電池(6)組成，本發(fā)明的特征是汽油發(fā)電機(jī)(1)由汽油機(jī)和三相交源發(fā)電機(jī)構(gòu)成一體安裝在自行車主車架座管(7)與后輪(8)之間的橫架(9)上，三相電動(dòng)機(jī)(2)轉(zhuǎn)子在電動(dòng)機(jī)外部并與車輪鋼圈構(gòu)成一體，定子在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部與車軸緊固。該車振動(dòng)小、噪音低、故障少、駕駛方便平穩(wěn)、制動(dòng)剎車安全可靠。
文檔編號(hào)B62D5/04GK2195486SQ9420612
公開日1995年4月26日 申請(qǐng)日期1994年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月11日
發(fā)明者萬德鴻 申請(qǐng)人:萬德鴻