电磁助推自行车制造技术

本实用新型专利技术涉及一种装有附加电磁助推机构的自行车，适用于现有自行车机动化改造及新型电动自行车的设计。它是在自行车辐条外顶端沿车轮周向等距地安装若干块铁硼永磁体，在车架上安装一铁芯线圈构成电磁装置。车轮转动时，永磁体穿越铁芯空气隙期间，适当控制线圈电流方向即可使永磁体及车轮受到连续的脉动推力作用。本实用新型专利技术具有结构简单，效率高及不影响现有自行车综合性能的优点。（*该技术在1998年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种装有附加电磁助推机构的自行车。由于中国人口众多，道路交通条件相对落后，自行车作为最普遍的交通代步工具将长期存在。为了解决自行车消耗体力较大的问题，已有许多人进行了自行车机动化的尝试(例如国内专利87102101，86203980，86200885，美国专利2586，702等)。其方式大致有电动机带动摩擦轮压紧自行车外带驱动，电动机通过机械传动系统驱动，以及电动机直接驱动车轮等几种。但是，这些方案一般存在以下问题1.结构复杂，往往需改变自行车本体结构，不利于在现有自行车上进行改造。2.电－机转换及机械传动综合效率不高，常导致蓄电池、电动机等附加设备体积、重量过大，使自行车车架的强度发生问题。如果改变车体，则实际成为电动摩托车，不能算作对自行车的改造了。3.电力驱动和人力驱动不相匹配，多数方案实际是将自行车完全机动化从中国现有交通条件考虑，不宜大量推广使用。针对以上问题，本技术设计了一种装有附加电磁助推机构的自行车，它具有完全不改变原有自行车结构，电力驱动综合效率高，能耗小，附加助推系统体积重量小，以及不改变非机动车的速度，制动等基本行驶特性之优点。本技术的工作原理参照附图说明如下图1是助推机构在自行车上的总布置图。图2是永磁体在辐条上安装方式示意图。图3是控制电路原理图。图4是线圈电流方向与永磁体运动位置关系的示意图。如图1所示，在自行车辐条外顶端沿车轮周向等距地按装若干块铁硼(Ne－Fe－B)强力永磁体，同时，将一由铁芯线圈构成的电磁装置固定在自行车车架上，使得当车轮转动时，固定在其上的永磁体依次穿过电磁机构的空气隙。根据磁力相互作用原理，如果线圈中通有电流，在永磁体穿越空气隙前后的一段范围内，电磁机构的磁场与永磁体的磁场相互作用，会产生沿车轮周向的作用力。因此，只要适当控制线圈中的电流方向，就可使固定在车轮上的永磁体在穿越空气隙时始终受到沿其转动方向的作用力，从而在车轮上产生驱动力矩，达到助推的目的。本技术可按以下方案实施如图1所示，助推机构的铁芯线圈［1］固定在自行车车架上，其中铁芯由0.5mm厚的硅钢片迭成。铁芯的截面积不小于25×25mm。车轮两侧的铁芯上各装有一励磁线圈［6］［7］，每一线圈由φ1.0的铜线绕制1200匝构成。永磁体［4］选用φ20×12的铁硼(Ne－Fe－B)园柱体，其在自行车辐条上的安装方式如图2示。助推机构的电源［5］选用6V、8A／hr的蓄电池，其外形可按两种方式考虑其一是按自行车后托架尺寸做成扁长方型，安装在后托架上。其二是做成长园柱体，安装在车座支架上图1中［2］、［3］为电路原理图3中［2］、［3］两个干簧管的安装位置。助推机构控制电路的原理借助图3说明如下图中［2］、［3］为两个干簧管继电器，空心三角表示常开触点，实心三角表示常闭触点。［2］、［3］两个干簧管的安装位置应调试到与以下叙述的过程相符首先，当永磁体未进电磁机构气隙且距气隙较远时，［2］、［3］的常开触点均断开，此时线圈中无电流流过。随着车轮的转动，永磁体向气隙接近到开始进入磁场相互作用范围的位置(可用静态调试的方法确定)时，［2］的常开触点闭合，线圈电流接通，其方向为图4a所示。永磁体进一步向气隙内运动时，［3］的常开触点闭合。当永磁体中心线到达快与铁芯磁极中心线重合的某一最佳位置(可通过试验确定)时，［2］的常开触点断开、常闭触点闭合，［3］的常开触点仍保持闭合，此时线圈中的电流方向如图4b所示。当永磁体再向前运动已基本脱离铁芯磁场的有效作用范围时，［3］的常开触点断开，线圈恢复到不加电状态。以上过程循环进行，使车轮连续地受到推力的作用。上述电路实际是一LR电路，由于车轮转速升高时通电时间缩短，同时永磁体通过气隙在线圈中产生的反向电动势增强，为保证铁芯线圈磁极产生足够大的磁感应强度，自行车速度提高时，要求供电电压作相应升高。为此在自行车右车把上安装了一个电压的选位开关，包括三个不同的电压挡位和一个零电压挡位，用以适应不同的自行车速度及作为加电和断电的手控开关。与选位开关相对应，控制电路(图3)中的调压部分［8］根据选位开关所处的挡位实现电压的调整。分挡电压水平的选择，遵循下述原则即保证在各挡电压下，自行车于水平路面行驶时不用施加人力驱动即可稳定在某一常用速度，加速时，需同时进行人力和电力驱动。为保证改造后的自行车不丧失非机动车的基本速度特性，电力单独驱动的最大速度调整到20km／hr以下。此时整个助推机构的功耗不大于25W。另外，电源［5］与调压电路［8］之间加入了一个与自行车后轮制动系统连动的电源开关，在对自行车后轮实施制动的同时，它将电源与助推机构的线圈自动断开，以保证自行车具有良好的制动性。由于本技术在原理及结构设计上充分考虑了产品化及中国现有交通条件的限制，特别是应用铁硼强力永磁体提高了电－机转换的效率，预计将有比较好的推广前景。权利要求1.一个在车架上装有铁芯线圈，在车轮辐条外顶端装有多块永磁体，及具有相应蓄电池供电和调压控制电路的电磁助推自行车，其特征是以车轮园周上的永磁体磁场与铁芯线圈在控制电路下所实现的磁场之相互作用为原理所形成的自行车电磁助推机构。2.按权利要求1所述的电磁助推自行车，其特征是在车轮辐条外顶端装有多块永磁体［4］，包括将永磁体固定在车圈上及辐条其它部位。3.按权利要求1所述的电磁助推自行车，其特征是具有一个，包括多个铁芯线圈装置［1］。专利摘要本技术涉及一种装有附加电磁助推机构的自行车，适用于现有自行车机动化改造及新型电动自行车的设计。它是在自行车辐条外顶端沿车轮周向等距地安装若干块铁硼永磁体，在车架上安装一铁芯线圈构成电磁装置。车轮转动时，永磁体穿越铁芯空气隙期问，适当控制线圈电流方向即可使永磁体及车轮受到连续的脉动推力作用。本技术具有结构简单，效率高及不影响现有自行车综合性能的优点。文档编号B62J99/00GK2042449SQ8822083公开日1989年8月9日 申请日期1988年12月12日 优先权日1988年12月12日专利技术者马卫国, 马兴国 申请人:马卫国, 马兴国本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个在车架上装有铁芯线圈［１］，在车轮辐条外顶端装有多块永磁体［４］，及具有相应蓄电池［５］供电和调压控制电路［８］的电磁助推自行车，其特征是以车轮园周上的永磁体磁场与铁芯线圈在控制电路下所实现的磁场之相互作用为原理所形成的自行车电磁助推机构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马卫国，马兴国，
申请(专利权)人：马卫国，马兴国，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]