專利名稱：一種電力助動(dòng)自行車的動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力助動(dòng)自行車(亦簡(jiǎn)稱為電動(dòng)自行車)上專用的動(dòng)力裝置，屬特種自行車領(lǐng)域或動(dòng)力裝置領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中，電力助動(dòng)自行車的動(dòng)力裝置，均由直流電動(dòng)機(jī)和與直流電動(dòng)機(jī)繞組電連接的蓄電池構(gòu)成。無(wú)疑直流電動(dòng)機(jī)作為電力助動(dòng)自行車的電動(dòng)裝置，有其直流電源供給方便、電機(jī)調(diào)速性能好以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大等優(yōu)點(diǎn)，因此，直流電動(dòng)機(jī)作為一種比較理想的電動(dòng)裝置，被廣泛應(yīng)用在電力助動(dòng)自行車中，并普遍被普通技術(shù)人員所接受。但長(zhǎng)期以來(lái)，人們也發(fā)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)作為電力助動(dòng)自行車的電動(dòng)裝置，在實(shí)踐中有很多不足，如<1>．直流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大，易損壞電瓶(即蓄電池)和燒壞直流電動(dòng)機(jī)中的碳刷，如果減小起動(dòng)電流，則導(dǎo)致電力助動(dòng)自行車起步較困難；<2>．電力助動(dòng)自行車爬坡時(shí)，因需要較大的轉(zhuǎn)矩，直流電動(dòng)機(jī)較長(zhǎng)一段時(shí)間處于大電流工況，因此，也容易損壞電瓶和燒壞直流電動(dòng)機(jī)中的碳刷；<3>．直流電動(dòng)機(jī)因自身特性決定了其空載和負(fù)載時(shí)損耗大，一般空載電流在5安培左右，負(fù)載電流在10安培左右，而電力助動(dòng)自行車自重和載重的設(shè)計(jì)要求又限制了攜帶電瓶體積和容量增加，因此一個(gè)18安時(shí)的電瓶只能供直流電動(dòng)機(jī)正常工作2小時(shí)左右，以每小時(shí)24公里計(jì)算，每充電一次，只能行駛30～40公里，所以直流電動(dòng)機(jī)作為電力助動(dòng)自行車的電動(dòng)裝置，經(jīng)濟(jì)性較差，且充電頻繁；<4>．直流電動(dòng)機(jī)因自身特性決定了其能量轉(zhuǎn)換效率低，大部分在29％以下，而磁性材料的直流電動(dòng)機(jī)在工作中因運(yùn)動(dòng)顛波，磁力線紊亂，從而導(dǎo)致磁性降低，電動(dòng)機(jī)效率下降；<5>．直流電動(dòng)機(jī)因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常需清理碳刷上的碳粉，更換碳刷和換向器，維護(hù)和修理較繁瑣。
本實(shí)用新型的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)、高效、性能良好以及使用維護(hù)方便的電力助動(dòng)自行車專用動(dòng)力裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種電力助動(dòng)自行車的動(dòng)力裝置，包括蓄電池以及與蓄電池電連接的電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)為單相交流異步電動(dòng)機(jī)，單相交流異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)輸出為單相正弦交變電流信號(hào)的調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器與蓄電池連接。
上述技術(shù)方案中，所述單相交流異步電動(dòng)機(jī)為電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)，該異步電動(dòng)機(jī)為低壓交流異步電動(dòng)機(jī)，工作電壓為36V或在36V以內(nèi)；所述調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)由若干個(gè)矩形方波構(gòu)成單相正弦交變電流信號(hào)；所述調(diào)制器還與一個(gè)可控制單相正弦交變電流變化頻率的控制器連接。所述電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙為0.1～0.3mm。
本實(shí)用新型的工作原理和工作過(guò)程是用低壓?jiǎn)蜗嘟涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)取代現(xiàn)有技術(shù)中的直流電動(dòng)機(jī)，并在蓄電池與單相交流異步電動(dòng)機(jī)之間增加了將直流電變?yōu)檎医蛔冸娏鞯恼{(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器，并通過(guò)控制器來(lái)控制正弦交變電流的變化頻率，從而實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。當(dāng)蓄電池(即電瓶)輸出的直流電，在調(diào)制器的作用下，在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)由若干個(gè)矩形方波構(gòu)成的具有一定頻率的單相正弦交變電流信號(hào)，該電流信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行電流放大后，直接供單相交流異步電動(dòng)機(jī)使用，并使其轉(zhuǎn)動(dòng)，而單相交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速是通過(guò)變化單相正弦交變電流頻率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體為控制器通過(guò)脈沖信號(hào)選定調(diào)制器中不同的矩形方波寬度，從而在調(diào)制器的輸出端上獲得不同頻率的單相正弦交變電流信號(hào)，由于輸入單相交流異步電動(dòng)機(jī)的單相正弦交變電流的頻率變化，使單相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。單相正弦交變電流的變化頻率越高，單相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，反之轉(zhuǎn)速則慢。本實(shí)用新型根據(jù)電力助動(dòng)自行車行駛過(guò)程中的不同工況，在調(diào)制器中設(shè)定了各種相應(yīng)的單相正弦交變電流的工作頻率，如起動(dòng)、爬坡、高速、低速等工作頻率，各種工作頻率均由控制器上的觸發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)控制。
由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)1．本實(shí)用新型技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用低壓?jiǎn)蜗嘟涣鳟惒诫妱?dòng)機(jī)取代了直流電動(dòng)機(jī)，空載損耗小，一般在1安培以下，而電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流在7～8安培時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩已很大，相對(duì)來(lái)說(shuō)起動(dòng)速度快，而此時(shí)電流對(duì)蓄電池的損害與現(xiàn)有技術(shù)相比又要小得多。在負(fù)載情況下，負(fù)載電流一般在4～5安培，與現(xiàn)有技術(shù)相比轉(zhuǎn)矩大，而對(duì)蓄電池的損害小。在爬坡情況下，電動(dòng)機(jī)爬坡轉(zhuǎn)矩大，且不損傷蓄電池。
2．由于本實(shí)用新型根據(jù)電力助動(dòng)自行車行駛過(guò)程中的不同工況，在調(diào)制器中設(shè)定了各種相應(yīng)的單相正弦交變電流的工作頻率，如起動(dòng)、爬坡、高速、低速等工作頻率，并通過(guò)控制器的指令控制電動(dòng)機(jī)工作，這樣既經(jīng)濟(jì)省電又有效的保護(hù)了蓄電池，從而使本實(shí)用新型處于最佳工作狀態(tài)。
3．由于交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換效率比直流電動(dòng)機(jī)高(可達(dá)59％)，本實(shí)用新型技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，同樣采用18安培的蓄電池，充電一次可行駛4～5小時(shí)，行程在100公里以上。
4．由于交流異步電動(dòng)機(jī)自身特性決定了它在運(yùn)動(dòng)顛波的狀態(tài)下，不會(huì)因磁力線紊亂而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)效率下降。
5．由于交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比直流電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單，因此減少了許多維護(hù)和修理的繁瑣，同時(shí)提高了電動(dòng)機(jī)工作的可靠性。
附


圖1為本實(shí)用新型所述動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；附圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中的電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)電路原理圖。
附圖3為本實(shí)用新型所述調(diào)制器輸出端的電流波形附圖4為本實(shí)用新型所述驅(qū)動(dòng)器輸出端的電流波形圖。
其中[1]．電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)；[2]．繞組B；[3]．繞組A[C]．電容。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例參見(jiàn)附
圖1、圖2、圖3及圖4，一種電力助動(dòng)自行車的動(dòng)力裝置，包括蓄電池以及與蓄電池電連接的電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)為低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]，低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙為0.1mm，其定子上設(shè)有繞組A[3]和繞組B[2]，繞組B[2]與電容[C]串聯(lián)，繞組B[2]與繞組A[3]在空間相隔90度，低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]的工作電壓為36V。所述低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]經(jīng)調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)器以及控制器與蓄電池連接，所述調(diào)制器輸出一個(gè)由若干個(gè)矩形方波構(gòu)成的單相正弦交變電流信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)器起電流信號(hào)放大作用，其輸出端與電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]連接，所述控制器與調(diào)制器連接，其作用是通過(guò)控制正弦交變電流的變化頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]的調(diào)速，當(dāng)蓄電池(即電瓶)輸出的直流電，在調(diào)制器的作用下，在其輸出端產(chǎn)生一個(gè)由若干個(gè)矩形方波構(gòu)成的具有一定頻率的單相正弦交變電流，該電流經(jīng)驅(qū)動(dòng)器電流放大后，直接供低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]使用，并使其轉(zhuǎn)動(dòng)，而低壓電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]的調(diào)速是通過(guò)變化單相正弦交變電流頻率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體為控制器通過(guò)脈沖信號(hào)選定調(diào)制器中不同的矩形方波寬度，從而在調(diào)制器的輸出端上獲得相應(yīng)頻率的單相正弦交變電流信號(hào)，由于輸入電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]的單相正弦交變電流的頻率變化，使單相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，單相正弦交變電流的變化頻率越高，單相交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越快，反之轉(zhuǎn)速則慢。本實(shí)用新型根據(jù)電力助動(dòng)自行車行駛過(guò)程中的不同工況，在調(diào)制器中設(shè)定了各種相應(yīng)的單相正弦交變電流的工作頻率，如起動(dòng)、爬坡、高速、低速等工作頻率，各種工作頻率均由控制器上的觸發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)控制。
權(quán)利要求1．一種電力助動(dòng)自行車的動(dòng)力裝置，包括蓄電池以及與蓄電池電連接的電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)為單相交流異步電動(dòng)機(jī)，單相交流異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)輸出為單相正弦交變電流信號(hào)的調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器與蓄電池連接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力裝置，其特征在于所述單相交流異步電動(dòng)機(jī)為電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]；所述調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)由若干個(gè)矩形方波構(gòu)成單相正弦交變電流；所述調(diào)制器還與一個(gè)可控制單相正弦交變電流變化頻率的控制器連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力裝置，其特征在于所述電容起動(dòng)運(yùn)行式單相交流異步電動(dòng)機(jī)[1]的定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙為0.1～0.3mm。
專利摘要一種電力助動(dòng)自行車的動(dòng)力裝置,包括蓄電池以及與蓄電池電連接的電動(dòng)機(jī),其特征在于:所述電動(dòng)機(jī)為單相交流異步電動(dòng)機(jī),單相交流異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)輸出為單相正弦交變電流信號(hào)的調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器與蓄電池連接,所述調(diào)制器輸出的調(diào)制信號(hào)由若干個(gè)矩形方波構(gòu)成單相正弦交變電流;所述調(diào)制器還與一個(gè)可控制單相正弦交變電流變化頻率的控制器連接。本實(shí)用新型與直流電動(dòng)機(jī)作為電力助動(dòng)自行車的電動(dòng)裝置相比,經(jīng)濟(jì)、高效、性能良好以及使用維護(hù)方便等。
文檔編號(hào)B62M23/02GK2313840SQ9723456
公開(kāi)日1999年4月14日 申請(qǐng)日期1997年5月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月16日
發(fā)明者府根壽 申請(qǐng)人:府根壽