專利名稱：電磁助推自行車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種裝有附加電磁助推機構的自行車。
由于中國人口眾多，道路交通條件相對落后，自行車作為最普遍的交通代步工具將長期存在。為了解決自行車消耗體力較大的問題，已有許多人進行了自行車機動化的嘗試(例如國內專利87102101，86203980，86200885，美國專利2586，702等)。其方式大致有電動機帶動摩擦輪壓緊自行車外帶驅動，電動機通過機械傳動系統(tǒng)驅動，以及電動機直接驅動車輪等幾種。但是，這些方案一般存在以下問題1.結構復雜，往往需改變自行車本體結構，不利于在現(xiàn)有自行車上進行改造。
2.電－機轉換及機械傳動綜合效率不高，常導致蓄電池、電動機等附加設備體積、重量過大，使自行車車架的強度發(fā)生問題。如果改變車體，則實際成為電動摩托車，不能算作對自行車的改造了。
3.電力驅動和人力驅動不相匹配，多數(shù)方案實際是將自行車完全機動化從中國現(xiàn)有交通條件考慮，不宜大量推廣使用。
針對以上問題，本實用新型設計了一種裝有附加電磁助推機構的自行車，它具有完全不改變原有自行車結構，電力驅動綜合效率高，能耗小，附加助推系統(tǒng)體積重量小，以及不改變非機動車的速度，制動等基本行駛特性之優(yōu)點。
本實用新型的工作原理參照
如下圖1是助推機構在自行車上的總布置圖。
圖2是永磁體在輻條上安裝方式示意圖。
圖3是控制電路原理圖。
圖4是線圈電流方向與永磁體運動位置關系的示意圖。
如圖1所示，在自行車輻條外頂端沿車輪周向等距地按裝若干塊鐵硼(Ne－Fe－B)強力永磁體，同時，將一由鐵芯線圈構成的電磁裝置固定在自行車車架上，使得當車輪轉動時，固定在其上的永磁體依次穿過電磁機構的空氣隙。根據(jù)磁力相互作用原理，如果線圈中通有電流，在永磁體穿越空氣隙前后的一段范圍內，電磁機構的磁場與永磁體的磁場相互作用，會產(chǎn)生沿車輪周向的作用力。因此，只要適當控制線圈中的電流方向，就可使固定在車輪上的永磁體在穿越空氣隙時始終受到沿其轉動方向的作用力，從而在車輪上產(chǎn)生驅動力矩，達到助推的目的。
本實用新型可按以下方案實施如圖1所示，助推機構的鐵芯線圈［1］固定在自行車車架上，其中鐵芯由0.5mm厚的硅鋼片迭成。鐵芯的截面積不小于25×25mm。車輪兩側的鐵芯上各裝有一勵磁線圈［6］［7］，每一線圈由φ1.0的銅線繞制1200匝構成。永磁體［4］選用φ20×12的鐵硼(Ne－Fe－B)園柱體，其在自行車輻條上的安裝方式如圖2示。助推機構的電源［5］選用6V、8A／hr的蓄電池，其外形可按兩種方式考慮其一是按自行車后托架尺寸做成扁長方型，安裝在后托架上。其二是做成長園柱體，安裝在車座支架上圖1中［2］、［3］為電路原理圖3中［2］、［3］兩個干簧管的安裝位置。
助推機構控制電路的原理借助圖3說明如下圖中［2］、［3］為兩個干簧管繼電器，空心三角表示常開觸點，實心三角表示常閉觸點。［2］、［3］兩個干簧管的安裝位置應調試到與以下敘述的過程相符首先，當永磁體未進電磁機構氣隙且距氣隙較遠時，［2］、［3］的常開觸點均斷開，此時線圈中無電流流過。隨著車輪的轉動，永磁體向氣隙接近到開始進入磁場相互作用范圍的位置(可用靜態(tài)調試的方法確定)時，［2］的常開觸點閉合，線圈電流接通，其方向為圖4a所示。永磁體進一步向氣隙內運動時，［3］的常開觸點閉合。當永磁體中心線到達快與鐵芯磁極中心線重合的某一最佳位置(可通過試驗確定)時，［2］的常開觸點斷開、常閉觸點閉合，［3］的常開觸點仍保持閉合，此時線圈中的電流方向如圖4b所示。當永磁體再向前運動已基本脫離鐵芯磁場的有效作用范圍時，［3］的常開觸點斷開，線圈恢復到不加電狀態(tài)。以上過程循環(huán)進行，使車輪連續(xù)地受到推力的作用。
上述電路實際是一LR電路，由于車輪轉速升高時通電時間縮短，同時永磁體通過氣隙在線圈中產(chǎn)生的反向電動勢增強，為保證鐵芯線圈磁極產(chǎn)生足夠大的磁感應強度，自行車速度提高時，要求供電電壓作相應升高。為此在自行車右車把上安裝了一個電壓的選位開關，包括三個不同的電壓擋位和一個零電壓擋位，用以適應不同的自行車速度及作為加電和斷電的手控開關。與選位開關相對應，控制電路(圖3)中的調壓部分［8］根據(jù)選位開關所處的擋位實現(xiàn)電壓的調整。分擋電壓水平的選擇，遵循下述原則即保證在各擋電壓下，自行車于水平路面行駛時不用施加人力驅動即可穩(wěn)定在某一常用速度，加速時，需同時進行人力和電力驅動。為保證改造后的自行車不喪失非機動車的基本速度特性，電力單獨驅動的最大速度調整到20km／hr以下。此時整個助推機構的功耗不大于25W。另外，電源［5］與調壓電路［8］之間加入了一個與自行車后輪制動系統(tǒng)連動的電源開關，在對自行車后輪實施制動的同時，它將電源與助推機構的線圈自動斷開，以保證自行車具有良好的制動性。
由于本實用新型在原理及結構設計上充分考慮了產(chǎn)品化及中國現(xiàn)有交通條件的限制，特別是應用鐵硼強力永磁體提高了電－機轉換的效率，預計將有比較好的推廣前景。
權利要求1.一個在車架上裝有鐵芯線圈[1]，在車輪輻條外頂端裝有多塊永磁體[4]，及具有相應蓄電池[5]供電和調壓控制電路[8]的電磁助推自行車，其特征是以車輪園周上的永磁體磁場與鐵芯線圈在控制電路下所實現(xiàn)的磁場之相互作用為原理所形成的自行車電磁助推機構。
2.按權利要求1所述的電磁助推自行車，其特征是在車輪輻條外頂端裝有多塊永磁體［4］，包括將永磁體固定在車圈上及輻條其它部位。
3.按權利要求1所述的電磁助推自行車，其特征是具有一個，包括多個鐵芯線圈裝置［1］。
專利摘要本實用新型涉及一種裝有附加電磁助推機構的自行車，適用于現(xiàn)有自行車機動化改造及新型電動自行車的設計。它是在自行車輻條外頂端沿車輪周向等距地安裝若干塊鐵硼永磁體，在車架上安裝一鐵芯線圈構成電磁裝置。車輪轉動時，永磁體穿越鐵芯空氣隙期問，適當控制線圈電流方向即可使永磁體及車輪受到連續(xù)的脈動推力作用。本實用新型具有結構簡單，效率高及不影響現(xiàn)有自行車綜合性能的優(yōu)點。
文檔編號B62J99/00GK2042449SQ8822083
公開日1989年8月9日 申請日期1988年12月12日 優(yōu)先權日1988年12月12日
發(fā)明者馬衛(wèi)國, 馬興國 申請人:馬衛(wèi)國, 馬興國