專利名稱：一種新型的自行車電動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型適用于各類電動(dòng)自行車的動(dòng)力控制。
目前，生產(chǎn)和研制的各類電動(dòng)自行車，都是用直流電機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)、變速機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。這種機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是機(jī)械磨損大、功率損耗高、傳動(dòng)效率低、使用壽命短。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種新型的自行車電動(dòng)裝置，這種電動(dòng)裝置沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)、變速和制動(dòng)裝置，具有機(jī)械磨損小、效率高、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型包括控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分，控制電路由脈沖發(fā)生器、控制器、脈沖分配器、控制門(mén)和功率驅(qū)動(dòng)器組成，其信號(hào)聯(lián)接關(guān)系是脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，一路到控制器觸發(fā)脈沖端，另一路到脈沖分配器的時(shí)鐘端，控制器輸出的控制信號(hào)到脈沖分配器的狀態(tài)控制端，脈沖分配器的輸出信號(hào)經(jīng)控制門(mén)、功率驅(qū)動(dòng)器到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包含有定子、在定子外圍安裝的轉(zhuǎn)子、與轉(zhuǎn)子的外部固定聯(lián)接在一起的執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼及執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼蓋，在定子的每一磁極上有定子線圈繞組，每一定子線圈繞組的兩端經(jīng)定子線圈繞組出線孔引出，接在功率驅(qū)動(dòng)器相應(yīng)的輸出端上，在定子每一磁極的極靴上和轉(zhuǎn)子的內(nèi)壁上有均勻分布的小齒，定子、轉(zhuǎn)子的齒寬和齒距相等，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼的圓周上安裝輻條座，輻條座與自行車后輪輻條聯(lián)接，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼的一側(cè)面上安裝自行車小飛輪。
本實(shí)用新型具有以下的特點(diǎn)1、可以方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)和制動(dòng)，具有良好的矩頻特性、調(diào)速特性和制動(dòng)特性。
2、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響，也不受環(huán)境條件的限制，只與脈沖頻率成正比。
3、具有起動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、離合滑動(dòng)和自鎖制動(dòng)的功能，動(dòng)作靈敏可靠，操作簡(jiǎn)便。
4、效率高、無(wú)噪聲、無(wú)廢氣污染。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)、工作原理和控制過(guò)程結(jié)合以下的附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。
附

圖1是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2是定子、轉(zhuǎn)子、線圈繞組結(jié)構(gòu)示意圖，附圖3是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的矩頻特性圖，附圖4是控制電路方框圖，附圖5是控制電路電原理圖，附圖6是本實(shí)用新型在自行車上的裝配位置圖，圖中，(1)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼，(2)為轉(zhuǎn)子，(3)為輻條座，(4)為定子，(5)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)端蓋，(6)為定子線圈繞組，(7)為軸承密封蓋，(8)為滾珠軸承，(9)為定子軸，(10)為定子線圈繞組出線孔，(11)為軸承密封蓋緊固螺絲，(12)為電源開(kāi)關(guān)，(13)為控制電路，(14)為蓄電池，(15)為調(diào)速手動(dòng)開(kāi)關(guān)RT，(16)為制動(dòng)按鈕K4，(17)為離合滑動(dòng)按鈕K3，(32)為復(fù)位按鈕K5，(18)為工作狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)K1，(19)為正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)K2，(20)為自行車小飛輪，(21)為自行車鏈條，(22)為自行車大牙輪，(23)為外胎，(24)為后輪輻條，(25)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，(26)為脈沖發(fā)生器，(27)為控制器，(28)為脈沖分配器，(29)為功率驅(qū)動(dòng)器，(30)為控制門(mén)。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)反裝在自行車后輪上的反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，為能在一定的體積和一定的定子線圈繞組電壓下，低速時(shí)能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子(2)長(zhǎng)度與直徑之比為0.2－0.5，根據(jù)反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理，轉(zhuǎn)子的齒數(shù)不能為任意數(shù)值。在同相的幾個(gè)磁極下，定子、轉(zhuǎn)子齒應(yīng)同時(shí)對(duì)齊或同時(shí)錯(cuò)開(kāi)，每項(xiàng)的磁極沿圓周均勻分布，要求轉(zhuǎn)子齒數(shù)為極數(shù)的倍數(shù)，即Zr＝2PK，式中2P為一相繞組通電時(shí)在氣隙圓周上形成的磁極數(shù)，Zr為轉(zhuǎn)子齒數(shù)，K＝1，2，3……；在不同相的磁極下，定子、轉(zhuǎn)子齒的相對(duì)位置應(yīng)依次錯(cuò)開(kāi)1／m齒距(m為相數(shù))，定子所有磁極沿圓周分布均勻，轉(zhuǎn)子齒數(shù)不能是2mp的倍數(shù)，即Zr≠2mpk，式中K＝1，2，3……，當(dāng)轉(zhuǎn)子齒數(shù)適合Zr／2mp＝K±1／m(K＝0，1，2，3……)關(guān)系式時(shí)，能滿足自動(dòng)“錯(cuò)位”要求，且相鄰的極就是相鄰的相。
附圖2給出的是轉(zhuǎn)子(2)齒數(shù)為40、定子(4)為三相六極的定子(4)、轉(zhuǎn)子(2)、線圈繞組(6)的結(jié)構(gòu)示意圖，即相數(shù)m＝3、轉(zhuǎn)子(2)齒數(shù)Zr＝40、一相繞組通電時(shí)在氣隙圓周上形成的磁極數(shù)2P＝2，附圖5是與附圖2相對(duì)應(yīng)的控制電路(13)電原理圖。附圖5中，脈沖發(fā)生器(26)由F8、F9、F10和R2、RT、C1構(gòu)成；脈沖分配器(28)由CD－3構(gòu)成；控制器(27)由CD－1、CD－2、F1－F7、K1、K2、K5、R1構(gòu)成；控制門(mén)(30)由G1－G3、Rx、K3構(gòu)成；功率驅(qū)動(dòng)器(29)由T1－T9、R3－R23、D1－D3、H1－H3構(gòu)成；定子線圈繞組(6)由L1、L2、L3構(gòu)成。
本實(shí)用新型的工作原理和控制過(guò)程是這樣的接通電源開(kāi)關(guān)K，脈沖發(fā)生器(26)開(kāi)始工作，輸出頻率為960HZ以下由C1、RT調(diào)整的連續(xù)可調(diào)的方波脈沖，到脈沖分配器(28)的En時(shí)鐘端和控制器(27)的CP觸發(fā)脈沖端，復(fù)位開(kāi)關(guān)K5在常開(kāi)位置，此時(shí)若工作狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)K1撥在A1位置，正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)K2撥在A3位置，控制器(27)的輸出端即脈沖分配器(28)的狀態(tài)控制輸入端J6i、J6r、J3i、J3r的信號(hào)狀態(tài)依次為0100，脈沖分配器(28)輸出端A、B、C輸出三項(xiàng)六拍正轉(zhuǎn)脈沖序列，即按A－AB－B－BC－C－CA－A的順序循環(huán)通電；若工作狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)K1撥在A2位置，正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)K2撥在A3位置，控制器(27)輸出端即脈沖分配器(28)的狀態(tài)控制輸入端J6i、J6r、J3i、J3r的信號(hào)狀態(tài)依次為0001，脈沖分配器(28)輸出端A、B、C輸出三相雙三拍正轉(zhuǎn)脈沖序列，即按AB－BC－CA－AB的順序循環(huán)通電，車速比三相六拍正轉(zhuǎn)脈沖序列提高一倍；在特殊情況下需要倒車，只要將正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)K2撥在A4位置，若此時(shí)的工作狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)K1在A2位置，控制器(27)輸出端即脈沖分配器(28)的狀態(tài)控制輸入端J6i、J6r、J3i、J3r的信號(hào)狀態(tài)依次為0010，脈沖分配器(28)輸出端A、B、C輸出三相雙三拍反轉(zhuǎn)脈沖序列，即按AC－CB－BA－AC的順序循環(huán)通電；若此時(shí)的工作狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)K1撥在A1位置，控制器(27)輸出端即脈沖分配器(28)的狀態(tài)控制輸入端J6i、J6r、J3i、J3r的信號(hào)狀態(tài)依次為1000，脈沖分配器(28)輸出端A、B、C輸出三項(xiàng)六拍反轉(zhuǎn)脈沖序列，即按A－AC－C－CB－B－BA－A的順序循環(huán)通電；按動(dòng)復(fù)位按鈕K5，RA＝1、RB＝0時(shí)，使脈沖分配器三相六拍復(fù)位，反之，RA＝0、RB＝1時(shí)，使脈沖分配器三相雙三拍復(fù)位。上述的四種脈沖序列經(jīng)控制門(mén)(30)和功率驅(qū)動(dòng)器(29)送入定子線圈繞組(6)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的工作狀態(tài)工作，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。每一定子線圈繞組(6)的兩端并接一發(fā)光二極管，用以顯示繞組的工作狀態(tài)。
在騎用時(shí)，接通電源開(kāi)關(guān)(12)，按動(dòng)一下復(fù)位按鈕K5，脈沖分配器(28)復(fù)位，將工作狀態(tài)選擇開(kāi)關(guān)K1撥在A1位置，正反轉(zhuǎn)選擇開(kāi)關(guān)K2撥在A3位置，按住離合滑動(dòng)按鈕K3，控制門(mén)(30)高阻輸出，定子線圈繞組(6)中無(wú)電流通過(guò)，后輪處于滑動(dòng)狀態(tài)，車輪可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，待坐穩(wěn)后，可松開(kāi)離合滑動(dòng)按鈕K3，右手向內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)車把改變RT，車子開(kāi)始低速穩(wěn)定起步，調(diào)整RT的數(shù)值，提高方波脈沖的頻率，使車速增加。在剎車時(shí)，右手調(diào)整RT復(fù)位，方波脈沖頻率迅速下降，產(chǎn)生緩沖制動(dòng)效果，也可在緩沖制動(dòng)的同時(shí)，按動(dòng)制動(dòng)按鈕K4，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)電磁自鎖，緊急制動(dòng)。下坡或車速較高時(shí)，為省電，可按住離合滑動(dòng)按鈕K3，使轉(zhuǎn)子(2)與定子(4)電磁離合，利用車的慣性滑動(dòng)行駛。如選車輪直徑為20英寸，最高時(shí)速可達(dá)30公里。在行駛途中如遇電力不足或其他意外情況，可利用自行車小飛輪(20)，自行車鏈條(21)、自行車大牙輪(22)腳踏行駛。
實(shí)施例選轉(zhuǎn)子(2)的齒數(shù)Zr＝40，轉(zhuǎn)子(2)的半徑是R1＝150mm、R2＝131.5mm，R3＝125.5mm，定子(4)半徑是r1＝125mm、r2＝119mm，轉(zhuǎn)子(2)與定子(4)選用導(dǎo)磁率較高的硅鋼片用專用模具沖壓成形，硅鋼片的疊厚50mm－60mm，線圈繞組選用φ0.8mm－φ1mm的高強(qiáng)度漆包線分別繞制250－320圈，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)的其余結(jié)構(gòu)件均選用優(yōu)質(zhì)金屬和輕質(zhì)鋁合金材料。蓄電池(14)選用兩組12V容量為30－40安時(shí)，脈沖發(fā)生器(26)、控制器(27)、脈沖分配器(28)、控制門(mén)(30)采用中小規(guī)模CMOS集成電路，其中CD－1、CD－2用CO43雙D觸發(fā)器；F1－F5、F8－F9用六反相器CO33；F6、F7、F10用三輸入端三與非門(mén)CO35，CD－3用CH250脈沖配器，G1－G3用CH4503六三態(tài)緩沖器，功率驅(qū)動(dòng)器(29)中T1、T4、T7選用3DG6，T2、T5、T8用3DK4，T3、T6、T9選用3DD15，發(fā)光二極管H1、H2、H3選用BT201。
本實(shí)用新型也適用于各類摩托車。
權(quán)利要求1.一種新型的自行車電動(dòng)裝置，適用于各類電動(dòng)自行車的動(dòng)力控制，其特征是包括控制電路(13)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)兩大部分，控制電路(13)由脈沖發(fā)生器(26)、控制器(27)、脈沖分配器(28)、控制門(mén)(30)和功率驅(qū)動(dòng)器(29)組成，其信號(hào)聯(lián)接關(guān)系是脈沖發(fā)生器(26)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，一路到控制器(27)的觸發(fā)脈沖端，另一路到脈沖分配器(28)的時(shí)鐘端，控制器(27)輸出的控制信號(hào)到脈沖分配器(28)的狀態(tài)控制輸入端，脈沖分配器(28)的輸出信號(hào)經(jīng)控制門(mén)(30)、功率驅(qū)動(dòng)器(29)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)(25)包含有定子(4)、在定子(4)的外圍安裝的轉(zhuǎn)子(2)、與轉(zhuǎn)子(2)的外部固定聯(lián)接在一起的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外殼(1)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外殼蓋(5)，在定子(4)的每一磁極上有定子線圈繞組(6)，每一定子線圈繞組(6)的兩端經(jīng)定子線圈繞組出線孔(10)引出，接在功率驅(qū)動(dòng)器(29)相應(yīng)的輸出端上，在定子(4)每一磁極的極靴上和轉(zhuǎn)子(2)的內(nèi)壁上有均勻分布的小齒，定子(4)、轉(zhuǎn)子(2)的齒寬和齒距相等，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(1)的圓周上安裝輻條座(3)，輻條座(3)與自行車后輪輻條(24)聯(lián)接，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)外殼(1)的一側(cè)面上安裝自行車小飛輪(20)。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的一種新型的自行車電動(dòng)裝置，其特征是所述的轉(zhuǎn)子(2)長(zhǎng)度與其直徑之比為0.2－0.5。
3.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的一種新型的自行車電動(dòng)裝置，其特征是所述的轉(zhuǎn)子(2)齒數(shù)為40。
4.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的一種新型的自行車電動(dòng)裝置，其特征是所述的定子(4)為三相六極。
5.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的一種新型的自行車電動(dòng)裝置，其特征是所述的脈沖發(fā)生器(26)電路中有C1、RT。
6.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的一種新型的自行車電動(dòng)裝置，其特征是所述的每一定子線圈繞組(6)的兩端并接一發(fā)光二極管。
專利摘要一種新型的自行車電動(dòng)裝置，適用于各類電動(dòng)自行車的動(dòng)力控制。本實(shí)用新型包括控制電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分，可以方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)和制動(dòng)，具有起動(dòng)、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、離合滑動(dòng)和自鎖的功能，動(dòng)作靈敏可靠，操作簡(jiǎn)便，無(wú)噪聲、無(wú)廢氣污染。本實(shí)用新型也適用于各類摩托車。
文檔編號(hào)H02K37/06GK2030774SQ8821072
公開(kāi)日1989年1月11日 申請(qǐng)日期1988年1月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月12日
發(fā)明者周少力, 孫向群 申請(qǐng)人:周少力