專利名稱：混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬汽油、電池混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的汽油機(jī)作動(dòng)力摩托車(chē)，是由汽油機(jī)經(jīng)變速齒輪、離合器、傳動(dòng)裝置、機(jī)械磨擦剎車(chē)裝置實(shí)現(xiàn)行走和制動(dòng)剎車(chē)，在城區(qū)內(nèi)汽油機(jī)經(jīng)常處于怠速或低速行走工況，由于汽油機(jī)在怠速和低速工況下，汽油燃燒不充分，排放出大量有毒氣體，造成城區(qū)內(nèi)環(huán)境污染加劇，同時(shí)由于機(jī)械磨擦剎車(chē)會(huì)產(chǎn)生噪聲和粉塵污染，而單一電池能源的電動(dòng)摩托車(chē)，由于現(xiàn)有技術(shù)已商業(yè)化的鉛酸電池存在能量密度低、質(zhì)量重、循環(huán)使用壽命短，每充電一次連續(xù)行駛距離短，充電服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)未建立等缺陷。
本實(shí)用新型的目的是提供一種無(wú)機(jī)械傳動(dòng)系，無(wú)磨擦剎車(chē)裝置，不存在汽油機(jī)怠速和低速工況，并能消除單一電池動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)上述缺陷的混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，該車(chē)在城區(qū)內(nèi)由電池動(dòng)力低速行走，中速行車(chē)時(shí)汽油發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，對(duì)車(chē)輪電機(jī)供電行走，超車(chē)或高速行車(chē)時(shí)由汽油發(fā)電和電池動(dòng)力雙能源同時(shí)供電行駛，同時(shí)在變速行車(chē)時(shí)，可對(duì)電池浮充電，當(dāng)轉(zhuǎn)入低速行車(chē)時(shí)，汽油發(fā)電機(jī)能自動(dòng)關(guān)閉，既消除了汽油機(jī)的怠速和低速污染，又延長(zhǎng)了電池使用壽命，制動(dòng)剎車(chē)是由電機(jī)再生發(fā)電工況下實(shí)現(xiàn)的，必要時(shí)還可由控制器實(shí)現(xiàn)電機(jī)的能耗制動(dòng)來(lái)完成摩托車(chē)的制動(dòng)剎車(chē)，削除了磨擦剎車(chē)產(chǎn)生的噪聲和粉塵污染。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的整車(chē)結(jié)構(gòu)圖圖2是汽油機(jī)與發(fā)電機(jī)組合結(jié)構(gòu)圖圖3是三相永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖4是車(chē)輪電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖5本實(shí)用新型整車(chē)控制原理框圖在
圖1中汽油發(fā)電機(jī)(1)是在汽油發(fā)電機(jī)曲軸上安裝三相永磁同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子、三相繞組的定子與汽油機(jī)外殼組裝成一體；蓄電池(2)采用現(xiàn)有產(chǎn)品的免維護(hù)全密封型鉛酸電池；車(chē)輪電動(dòng)機(jī)(3)由外轉(zhuǎn)子盤(pán)形三相永磁電動(dòng)機(jī)與車(chē)輪轂構(gòu)成一體，組成電動(dòng)輪式電機(jī)結(jié)構(gòu)，兩輪摩托車(chē)配兩臺(tái)電機(jī)，三輪摩托車(chē)配三臺(tái)電機(jī)；控制器(4)選用現(xiàn)有技術(shù)的有觸點(diǎn)接觸式或無(wú)觸點(diǎn)電子功率器件構(gòu)成的開(kāi)關(guān)邏輯型；逆變器(5)配用現(xiàn)有技術(shù)的功率晶閘管、開(kāi)關(guān)管、場(chǎng)效應(yīng)管等及其驅(qū)動(dòng)器組成的逆變器，完成蓄電池供電工況下對(duì)車(chē)輪電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和低速行駛，它可以和控制器裝在同一殼體內(nèi)；整流器(6)可以利用現(xiàn)有硅整流元件組裝或選用已有三相橋式整流器產(chǎn)品，裝在蓄電池(2)同一塑殼的夾層中，并留有散熱孔在圖2中，汽油機(jī)曲軸(9)上安裝三相永磁同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(3)、三相定子鐵芯(1)繞組(2)與汽油機(jī)外殼(8)裝成一體，汽油機(jī)的缸體(7)及整機(jī)都裝在帶風(fēng)扇強(qiáng)迫風(fēng)冷的塑料殼體中。
在圖3中三相稀土永磁同步發(fā)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理。電機(jī)外定子由24槽和36槽兩種，24槽定子配合4極稀土永磁轉(zhuǎn)子，36槽定子配合6極稀土永磁轉(zhuǎn)子。圖3是24槽定子和4極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。外定子鐵芯(1)、定子繞組(2)、轉(zhuǎn)子外緊圈(3)、內(nèi)轉(zhuǎn)子切向結(jié)構(gòu)型永磁體(4)、內(nèi)圈軸套(5)和鐵芯(6)構(gòu)成。定子繞組為三相4極1-6槽跨距雙層疊繞嵌線，轉(zhuǎn)子外緊圈(3)和內(nèi)圈軸套(5)為非導(dǎo)磁性材料，如非磁性不銹鋼或黃銅。永磁體為稀土釹鐵硼(NdFeB)材料，兩寬側(cè)面充磁，并由導(dǎo)磁鐵芯(6)夾緊，形成圖3中轉(zhuǎn)子為4極。36槽6極電機(jī)結(jié)構(gòu)與4極相似。由于該發(fā)電機(jī)與汽油機(jī)曲軸緊固裝為一體，汽油機(jī)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)汽油機(jī)由摩托車(chē)把手上的“油門(mén)”開(kāi)關(guān)控制其轉(zhuǎn)速時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速同時(shí)被控制，即“油門(mén)”可直接控制發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，由三相永磁發(fā)電機(jī)原理可說(shuō)明“油門(mén)”開(kāi)大，汽油機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和電源頻率同時(shí)升高；反之，當(dāng)“油門(mén)”關(guān)小，汽油機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，發(fā)電機(jī)的輸出電壓和頻率同時(shí)降低?；蛘哒f(shuō)該裝置的發(fā)電機(jī)輸出三相交流電源的電壓和頻率是由摩托車(chē)把手上“油門(mén)”開(kāi)關(guān)控制的，“油門(mén)”開(kāi)關(guān)可實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速控制在圖4中，外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)永磁體和鐵塊(2)，永磁體是稀土釹鐵硼(NdFeB)材料，由20塊永磁體和20塊鐵塊相鄰在外轉(zhuǎn)子鐵芯(1)的內(nèi)園周上，并按一塊永磁體一塊鐵塊順序排滿外轉(zhuǎn)子內(nèi)園表面，形成表面40極。若由30塊永磁體和30塊鐵塊按上述相同方法，可以形成外轉(zhuǎn)子60極，必須使永磁體的同極性都向著園心放置。并與相鄰導(dǎo)磁鐵塊形成的異極性分別構(gòu)成40極和60極兩種電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子。內(nèi)定子36槽對(duì)應(yīng)外轉(zhuǎn)子40極，內(nèi)定子54槽對(duì)應(yīng)外轉(zhuǎn)子60極兩種電動(dòng)機(jī)。三相繞組分配方式；36槽繞36只線圈，每相12只，分4組，每組3只；54槽繞54只線圈，每相18只，分6組，每組3只。這兩種電動(dòng)機(jī)繞組嵌線方法相同，每只線圈兩條邊都嵌入相鄰兩個(gè)定子槽中，按雙層疊繞方法嵌制，每組都按A、B、C順序嵌繞。每相最后都引出2根引出線，三相共6根引出線?？梢园央妱?dòng)機(jī)6根引出線聯(lián)接成″Y″形或″△″形。
在圖5整車(chē)控制原理框圖中，汽油發(fā)電機(jī)(1)與車(chē)輪電動(dòng)機(jī)(2)已作了說(shuō)明，其它部分的工作要求說(shuō)明如下蓄電池(3)的作用是1、把汽油發(fā)電機(jī)的富余電量貯存?zhèn)溆?，?dāng)城區(qū)內(nèi)低速行車(chē)時(shí)向車(chē)輪電動(dòng)機(jī)供電；2、經(jīng)逆變器向汽油發(fā)電機(jī)提供啟動(dòng)電源；3、將摩托車(chē)再生制動(dòng)剎車(chē)時(shí)，整車(chē)慣性能量轉(zhuǎn)換輸出的電能貯存起來(lái)，起到能量回收作用；4、提供車(chē)用照明、信號(hào)、喇叭指示及控制用電源。逆變器(5)的作用是1、當(dāng)該摩托車(chē)低速行車(chē)時(shí)，把蓄電池的直流電源變換成三相方波電源供給車(chē)輪電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；2、當(dāng)汽油機(jī)啟動(dòng)時(shí)，把蓄電池的直流電源變換成三相方波給發(fā)電機(jī)，使其逆運(yùn)行在電動(dòng)機(jī)工況，作為啟動(dòng)電機(jī)使汽油機(jī)工作。整流器(6)的作用是把發(fā)電機(jī)輸出的三相交流和車(chē)輪電動(dòng)機(jī)再生發(fā)電電流變換成直流對(duì)蓄電池浮充電?？刂破?4)根據(jù)不同要求的混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，可以選用兩種控制器。一種是有觸點(diǎn)接觸型，如電氣控制中的小型主令控制器、它需要有5檔，即“停車(chē)”、“低速行車(chē)”、“啟動(dòng)汽油機(jī)”、“正常行車(chē)”和“剎車(chē)制動(dòng)”?！巴＼?chē)”工況指切斷車(chē)輪電動(dòng)機(jī)電源；“低速行車(chē)”為蓄電池經(jīng)逆變器供電工況；“啟動(dòng)汽油機(jī)”為發(fā)電機(jī)向車(chē)輪電動(dòng)機(jī)供電工況；“剎車(chē)制動(dòng)”在切斷車(chē)輪電動(dòng)機(jī)供電同時(shí)聯(lián)通整流器向蓄電池充電工況。另一種是無(wú)觸點(diǎn)電子元器件和功率器件構(gòu)成的控制驅(qū)動(dòng)器，可選用適應(yīng)控制型STC(自適應(yīng)控制)或MRAC(模變適應(yīng)控制)，將該控制系統(tǒng)裝于電動(dòng)摩托車(chē)上，能把各種行車(chē)參數(shù)加入控制和調(diào)節(jié)，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)變化的需要，實(shí)現(xiàn)整車(chē)的行車(chē)要求控制。
在
圖1所示的實(shí)施例中，整車(chē)選用踏板式，利用現(xiàn)有車(chē)上汽油機(jī)按圖2改造，把原發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部傳動(dòng)齒輪、輸出鏈輪、鏈輪軸、鏈條拆除，汽油機(jī)直接與車(chē)輪聯(lián)接處也拆除，按現(xiàn)有電動(dòng)摩托車(chē)結(jié)構(gòu)按裝后搖架、加裝避振器，把車(chē)輪電動(dòng)機(jī)嵌裝在前、后輪轂中，汽油機(jī)的輸出曲軸需要與發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子配裝。改裝后的汽油發(fā)電機(jī)由汽缸體、蓋、活塞、曲軸、化油器、排氣管、點(diǎn)火系統(tǒng)、火花塞構(gòu)成，加裝的發(fā)電機(jī)可以按現(xiàn)有三相稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)選用，車(chē)輪電動(dòng)機(jī)按現(xiàn)有三相稀土永磁外轉(zhuǎn)子盤(pán)式電機(jī)改制。該車(chē)輪電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4給出。由于該電機(jī)屬永磁無(wú)刷電機(jī)，需要配裝現(xiàn)有技術(shù)要求的無(wú)刷電機(jī)專用的位置傳感器(可選用南京中旭微電子有限公司生產(chǎn)的CS系列霍爾電流傳感器或美國(guó)UGN3000系列元件)和MC33000系列控制器(該類控制器還有LST200、UC3600、UDN等系列控制器)，完成電池供電工況的啟動(dòng)和低速行車(chē)控制，由于發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)為4極配用車(chē)輪電動(dòng)機(jī)為40極，或發(fā)電機(jī)為6極配用車(chē)輪電動(dòng)機(jī)為60極，它們的磁極數(shù)比均為10，即發(fā)電機(jī)供電工況下，當(dāng)汽油發(fā)電機(jī)從2000rpm上升至5000rpm，其輸出的三相交流電頻率從66Hz上升至200Hz(4極)或100Hz上升至300Hz(6極)，當(dāng)把發(fā)電機(jī)三相交流輸入車(chē)輪電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速應(yīng)降低10倍，即200至500rpm，利用發(fā)電機(jī)與車(chē)輪電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)的變化比實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有摩托車(chē)的齒輪變速比，而操縱方式都是由手把“油門(mén)”開(kāi)關(guān)來(lái)達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速控制目的。蓄電池可選用國(guó)產(chǎn)全封閉式免維護(hù)鉛酸電池，其串聯(lián)后的電壓為24伏或36伏，與車(chē)輪電動(dòng)機(jī)額定使用電壓相配合。
現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)或進(jìn)口踏板式摩托車(chē)均可以按本說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例要求，在電機(jī)廠與摩托車(chē)生產(chǎn)廠家協(xié)作下完成混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)的生產(chǎn)實(shí)施。
權(quán)利要求1.一種汽油發(fā)電和電池混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，它由汽油發(fā)電機(jī)(1)、蓄電池(2)、車(chē)輪電動(dòng)機(jī)(3)、控制器(4)、逆變器(5)、整流器(6)和車(chē)架組成，其特征是汽油發(fā)電機(jī)(1)由汽油機(jī)曲軸上安裝三相永磁同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子，三相繞組的定子與汽油機(jī)外殼組裝成一體，車(chē)輪電動(dòng)機(jī)(2)由外轉(zhuǎn)子盤(pán)形三相永磁電動(dòng)機(jī)與車(chē)輪轂構(gòu)成一體組成電動(dòng)輪式的電機(jī)結(jié)構(gòu)，兩輪摩托車(chē)配兩臺(tái)電機(jī)，三輪摩托車(chē)配三臺(tái)電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，其特征是三相永磁發(fā)電機(jī)為稀土永磁內(nèi)轉(zhuǎn)子切向磁化結(jié)構(gòu)型，構(gòu)成轉(zhuǎn)子4極定子24槽、轉(zhuǎn)子6極定子36槽。
3.如權(quán)利要求1所述混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，其特征是車(chē)輪電動(dòng)機(jī)外轉(zhuǎn)子為稀土永磁表面磁極結(jié)構(gòu)型，構(gòu)成外轉(zhuǎn)子40極，內(nèi)定子36槽；外轉(zhuǎn)子60極，內(nèi)定子54槽兩種結(jié)構(gòu)的車(chē)輪電動(dòng)機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，其特征是三相永磁發(fā)電機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)子切向永磁鐵內(nèi)的軸套和外緊圈為非導(dǎo)磁性材料構(gòu)成，稀土永磁體為釹鐵硼(NdFeB)材料。
5.如權(quán)利要求1所述混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，其特征是外轉(zhuǎn)子表面由20塊和30塊稀土釹鐵硼(NdFeB)永磁體和相鄰的鐵塊20和30塊，按一塊磁體一塊鐵塊順序排滿外轉(zhuǎn)子內(nèi)圓周表面，每塊磁體同極性向著圓心并與相鄰導(dǎo)磁鐵塊形成的異極性分別構(gòu)成40極和60極兩種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。
6.如權(quán)利要求1所述混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē)，其特征是電動(dòng)機(jī)內(nèi)定子鐵芯為36槽對(duì)應(yīng)外轉(zhuǎn)子40極和54槽對(duì)應(yīng)外轉(zhuǎn)子60極兩種電動(dòng)機(jī)，三相繞組分配方式，36槽繞36只線圈，每相12只，又分成4組、每組3只線圈；54槽繞54只線圈，每相18只，又分成6組、每組3只線圈，每只線圈都嵌入相鄰的兩槽中，并按雙層疊繞方法嵌制。
專利摘要一種汽油、電池混合動(dòng)力電動(dòng)摩托車(chē),由汽油發(fā)電機(jī),電池,車(chē)輪電動(dòng)機(jī),逆變、控制器及車(chē)架組成。發(fā)電機(jī)為三相4極高轉(zhuǎn)速永磁電機(jī)與車(chē)輪電動(dòng)機(jī)為三相40極低轉(zhuǎn)速永磁外轉(zhuǎn)子電機(jī)配合,得到1∶10無(wú)機(jī)械減速的無(wú)級(jí)變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系。方便地實(shí)現(xiàn)“油門(mén)”操縱長(zhǎng)距離行駛,在城市內(nèi)能自動(dòng)轉(zhuǎn)換由電池驅(qū)動(dòng)低速無(wú)污染安靜行車(chē),可以前輪或后輪或雙輪驅(qū)動(dòng),汽油機(jī)無(wú)怠速和低速工況,車(chē)輪電動(dòng)機(jī)可以再生發(fā)電制動(dòng),發(fā)電機(jī)可逆運(yùn)行在啟動(dòng)電機(jī)工況。
文檔編號(hào)B62K11/00GK2372176SQ99206228
公開(kāi)日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月18日
發(fā)明者萬(wàn)德鴻 申請(qǐng)人:萬(wàn)德鴻