CN2313840Y

CN2313840Y - 一种电力助动自行车的动力装置

Info

Publication number: CN2313840Y
Application number: CN97234564U
Authority: CN
Inventors: 府根寿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 1999-04-14
Anticipated expiration: 2007-05-16

Abstract

一种电力助动自行车的动力装置,包括蓄电池以及与蓄电池电连接的电动机,其特征在于:所述电动机为单相交流异步电动机,单相交流异步电动机经输出为单相正弦交变电流信号的调制器和驱动器与蓄电池连接,所述调制器输出的调制信号由若干个矩形方波构成单相正弦交变电流;所述调制器还与一个可控制单相正弦交变电流变化频率的控制器连接。本实用新型与直流电动机作为电力助动自行车的电动装置相比,经济、高效、性能良好以及使用维护方便等。

Description

一种电力助动自行车的动力装置

本实用新型涉及电力助动自行车(亦简称为电动自行车)上专用的动力装置，属特种自行车领域或动力装置领域。

现有技术中，电力助动自行车的动力装置，均由直流电动机和与直流电动机绕组电连接的蓄电池构成。无疑直流电动机作为电力助动自行车的电动装置，有其直流电源供给方便、电机调速性能好以及起动转矩较大等优点，因此，直流电动机作为一种比较理想的电动装置，被广泛应用在电力助动自行车中，并普遍被普通技术人员所接受。但长期以来，人们也发现直流电动机作为电力助动自行车的电动装置，在实践中有很多不足，如：<1>．直流电动机起动电流大，易损坏电瓶(即蓄电池)和烧坏直流电动机中的碳刷，如果减小起动电流，则导致电力助动自行车起步较困难；<2>．电力助动自行车爬坡时，因需要较大的转矩，直流电动机较长一段时间处于大电流工况，因此，也容易损坏电瓶和烧坏直流电动机中的碳刷；<3>．直流电动机因自身特性决定了其空载和负载时损耗大，一般空载电流在5安培左右，负载电流在10安培左右，而电力助动自行车自重和载重的设计要求又限制了携带电瓶体积和容量增加，因此一个18安时的电瓶只能供直流电动机正常工作2小时左右，以每小时24公里计算，每充电一次，只能行驶30～40公里，所以直流电动机作为电力助动自行车的电动装置，经济性较差，且充电频繁；<4>．直流电动机因自身特性决定了其能量转换效率低，大部分在29％以下，而磁性材料的直流电动机在工作中因运动颠波，磁力线紊乱，从而导致磁性降低，电动机效率下降；<5>．直流电动机因其结构复杂，常需清理碳刷上的碳粉，更换碳刷和换向器，维护和修理较繁琐。

本实用新型的目的是提供一种经济、高效、性能良好以及使用维护方便的电力助动自行车专用动力装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种电力助动自行车的动力装置，包括蓄电池以及与蓄电池电连接的电动机，所述电动机为单相交流异步电动机，单相交流异步电动机经输出为单相正弦交变电流信号的调制器和驱动器与蓄电池连接。

上述技术方案中，所述单相交流异步电动机为电容起动运行式单相交流异步电动机，该异步电动机为低压交流异步电动机，工作电压为36V或在36V以内；所述调制器输出的调制信号由若干个矩形方波构成单相正弦交变电流信号；所述调制器还与一个可控制单相正弦交变电流变化频率的控制器连接。所述电容起动运行式单相交流异步电动机的定子与转子之间的空气隙为0.1～0.3mm。

本实用新型的工作原理和工作过程是：用低压单相交流异步电动机取代现有技术中的直流电动机，并在蓄电池与单相交流异步电动机之间增加了将直流电变为正弦交变电流的调制器和驱动器，并通过控制器来控制正弦交变电流的变化频率，从而实现异步电动机的调速。当蓄电池(即电瓶)输出的直流电，在调制器的作用下，在其输出端产生一个由若干个矩形方波构成的具有一定频率的单相正弦交变电流信号，该电流信号经驱动器进行电流放大后，直接供单相交流异步电动机使用，并使其转动，而单相交流异步电动机的调速是通过变化单相正弦交变电流频率的方式来实现的，具体为控制器通过脉冲信号选定调制器中不同的矩形方波宽度，从而在调制器的输出端上获得不同频率的单相正弦交变电流信号，由于输入单相交流异步电动机的单相正弦交变电流的频率变化，使单相交流异步电动机的转速发生变化。单相正弦交变电流的变化频率越高，单相交流异步电动机的转速越快，反之转速则慢。本实用新型根据电力助动自行车行驶过程中的不同工况，在调制器中设定了各种相应的单相正弦交变电流的工作频率，如起动、爬坡、高速、低速等工作频率，各种工作频率均由控制器上的触发开关来控制。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1．本实用新型技术方案与现有技术相比，由于采用低压单相交流异步电动机取代了直流电动机，空载损耗小，一般在1安培以下，而电动机起动时，起动电流在7～8安培时起动转矩已很大，相对来说起动速度快，而此时电流对蓄电池的损害与现有技术相比又要小得多。在负载情况下，负载电流一般在4～5安培，与现有技术相比转矩大，而对蓄电池的损害小。在爬坡情况下，电动机爬坡转矩大，且不损伤蓄电池。

2．由于本实用新型根据电力助动自行车行驶过程中的不同工况，在调制器中设定了各种相应的单相正弦交变电流的工作频率，如起动、爬坡、高速、低速等工作频率，并通过控制器的指令控制电动机工作，这样既经济省电又有效的保护了蓄电池，从而使本实用新型处于最佳工作状态。

3．由于交流异步电动机的转换效率比直流电动机高(可达59％)，本实用新型技术方案与现有技术相比，同样采用18安培的蓄电池，充电一次可行驶4～5小时，行程在100公里以上。

4．由于交流异步电动机自身特性决定了它在运动颠波的状态下，不会因磁力线紊乱而导致电动机效率下降。

5．由于交流异步电动机的结构比直流电动机简单，因此减少了许多维护和修理的繁琐，同时提高了电动机工作的可靠性。

附图1为本实用新型所述动力装置的结构原理框图；

附图2为本实用新型实施例中的电容起动运行式单相交流异步电动机电路原理图。

附图3为本实用新型所述调制器输出端的电流波形图；

附图4为本实用新型所述驱动器输出端的电流波形图。

其中：[1]．电容起动运行式单相交流异步电动机；[2]．绕组B；[3]．绕组A[C]．电容。

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：参见附图1、图2、图3及图4，一种电力助动自行车的动力装置，包括蓄电池以及与蓄电池电连接的电动机，所述电动机为低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]，低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]的定子与转子之间的空气隙为0.1mm，其定子上设有绕组A[3]和绕组B[2]，绕组B[2]与电容[C]串联，绕组B[2]与绕组A[3]在空间相隔90度，低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]的工作电压为36V。所述低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]经调制器、驱动器以及控制器与蓄电池连接，所述调制器输出一个由若干个矩形方波构成的单相正弦交变电流信号，所述驱动器起电流信号放大作用，其输出端与电容起动运行式单相交流异步电动机[1]连接，所述控制器与调制器连接，其作用是通过控制正弦交变电流的变化频率来实现低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]的调速，当蓄电池(即电瓶)输出的直流电，在调制器的作用下，在其输出端产生一个由若干个矩形方波构成的具有一定频率的单相正弦交变电流，该电流经驱动器电流放大后，直接供低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]使用，并使其转动，而低压电容起动运行式单相交流异步电动机[1]的调速是通过变化单相正弦交变电流频率的方式来实现的，具体为控制器通过脉冲信号选定调制器中不同的矩形方波宽度，从而在调制器的输出端上获得相应频率的单相正弦交变电流信号，由于输入电容起动运行式单相交流异步电动机[1]的单相正弦交变电流的频率变化，使单相交流异步电动机的转速发生变化，单相正弦交变电流的变化频率越高，单相交流异步电动机的转速越快，反之转速则慢。本实用新型根据电力助动自行车行驶过程中的不同工况，在调制器中设定了各种相应的单相正弦交变电流的工作频率，如起动、爬坡、高速、低速等工作频率，各种工作频率均由控制器上的触发开关来控制。

Claims

1．一种电力助动自行车的动力装置，包括蓄电池以及与蓄电池电连接的电动机，其特征在于：所述电动机为单相交流异步电动机，单相交流异步电动机经输出为单相正弦交变电流信号的调制器和驱动器与蓄电池连接。

2．根据权利要求1所述的动力装置，其特征在于：所述单相交流异步电动机为电容起动运行式单相交流异步电动机[1]；所述调制器输出的调制信号由若干个矩形方波构成单相正弦交变电流；所述调制器还与一个可控制单相正弦交变电流变化频率的控制器连接。

3．根据权利要求2所述的动力装置，其特征在于：所述电容起动运行式单相交流异步电动机[1]的定子与转子之间的空气隙为0.1～0.3mm。