ЭЛЕКТРОВЕЛОСИПЕД

Полезная модель относится области колесных транспортных средств, приводимых в действие как мускульной силой человека, так и посредством использования источника электрической энергии. Полезная модель может быть использована в машиностроении, в частности в производстве велосипедов, имеющих кроме мускульного привода дополнительный электрический привод.,
В настоящее время известен электровелосипед, содержащий раму, руль, ведомое рулевое колесо, ведущее колесо, соединенное цепной передачей с мускульным приводом, электропривод, включающий в себя горизонтальный электродвигатель и аккумулятор, см. заявку на изобретение №2008150634/11, класс В62К 1/00, опубликованную 27.06.2010. В нем горизонтальный электродвигатель соединен системой зубчатых колес с ведущим зубчатым колесом. Наличие механической зубчатой передачи от электродвигателя к ведущему зубчатому колесу в случае попадания грязи, пыли, песка, влаги приводит к абразивному износу зубчатых колес и снижает надежность электровелосипеда.
Известен также электровелосипед, содержащий раму, руль, ведомое рулевое колесо, ведущее колесо, соединенное цепной передачей с мускульным приводом, электрический привод, включающий в себя обратимую электрическую машину и аккумулятор, см. патент на изобретение РФ №2100239, класс В62К 11/00, опубликованный 27.12.1997. В нем ротор обратимой электрической машины кинематически связан цепной передачей с ведущим колесом. Применяемая обратимая электрическая машина имеет коллектор со щетками для переключения электрических обмоток, создающих вращающий момент. Недостатком известного электровелосипеда является низкая надежность работы, обусловленная наличием механической передачи крутящего момента от ротора обратимой электрической машины к ведущему колесу и использования коллектора в обратимой электрической машине для подключения к источнику электрической энергии. В случае попадания влаги и грязи на коллектор обратимой электрической машины происходит короткое замыкание электрических пластин коллектора и перегорание обмоток обратимой электрической машины. Все это снижает надежность работы и удобство эксплуатации электровелосипеда.
В данной полезной модели ставится техническая задача создания такого электровелосипсда, в котором в обратимой электрической машине была бы исключена механическая передача от обратимой электрической машины к ведущему колесу, кроме того был бы исключен коллектор со щетками, а переключение обмоток производилось бы бесконтактным способом. Это позволит повысить надежность работы и удобство эксплуатации электровелосипеда.
Решение технической задачи достигается за счет того, что электровелосипсд, содержащий раму, руль, ведомое рулевое колесо, ведущее колесо, соединенное цепной передачей с мускульным приводом, электрический привод, включающий в себя обратимую электрическую машину и аккумулятор, дополнительно содержит блок управления с дисплеем, блок электроники, датчик оборотов колеса, а в обратимой электрической машине статор с обмотками жестко закреплен на раме и является одновременно осью ведущего колеса, а ротор обратимой электрической машины служит опорой для закрепления спиц, удерживающих обод и является одновременно ступицей ведущего колеса, на роторе обратимой электрической машины жестко закреплена ведомая звездочка цепной передачи мускульного привода, датчик оборотов колеса закреплен на статоре обратимой электрической машины, обмотки статора обратимой электрической машины и датчик оборотов колеса подключены к блоку электроники, электрически соединенного с блоком управления и аккумулятором, при этом блок управления с дисплеем имеет переключатели режимов работы обратимой электрической машины и режимов заряда аккумулятора, а блок электроники имеет схему бесконтактного переключения обмоток статора обратимой электрической машины, синхронизированного с сигналами датчика оборотов колеса.
Заявленный электровелосипед обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Полезная модель поясняется с помощью прилагаемых чертежей. На фиг.1 чертежа изображен общий вид электровелосипеда, на фиг.2 - разрез обратимой электрической машины, на фиг.3 - функциональная электрическая схема.
Устройство полезной модели заключается в следующем. Электровелосипед содержит раму 1, руль 2, ведомое рулевое колесо 3, ведущее колесо 4, соединенное цепной передачей 5 с мускульным приводом 6, электрический привод, включающий в себя обратимую электрическую машину 7 и аккумулятор 8. Электровелосипед дополнительно содержит блок управления 9 с дисплеем 10, блок электроники 11, датчик 12 оборотов колеса. В обратимой электрической машине 7 статор с обмотками жестко закреплен на раме 1 и является одновременно осью ведущего колеса 4, а ротор обратимой электрической машины 7 служит опорой для закрепления спиц 13, удерживающих обод 14 и является одновременно ступицей ведущего колеса 4. На роторе обратимой электрической машины 7 жестко закреплена ведомая звездочка 15 цепной передачи 5 мускульного привода 6, датчик оборотов колеса 12 закреплен на статоре обратимой электрической машины 7. Обмотки статора обратимой электрической машины 7 и датчик 12 оборотов колеса подключены к блоку электроники 11, электрически соединенного с блоком управления 9 и аккумулятором 8. При этом блок управления 9 с дисплеем 10 имеет переключатели 16 режимов работы обратимой электрической машины 7 и режимов заряда аккумулятора 8.
Обратимая электрическая машина (см. фиг.2) состоит из статора 17 с обмотками 18 и ротора 19 с постоянными магнитами 20. На статоре закреплен датчик оборотов 12. Выводы обмоток 18 и датчика оборотов 12 выходят через полость статора из одного его торца. На статоре закреплены подшипники 21, в которых закреплен с возможностью вращения ротор 19 так, что между статором 17 и ротором 19 имеется зазор. Статор 17 с противоположных концов имеет резьбовые участки, которыми статор вставляется в пазы рамы 1 и закрепляется гайками 22 с шайбами 23. Выводы обмоток 18 и датчика оборотов 12 соединяются с помощью проводов 24 с блоком электроники 11.
Блок электроники 11 (см. фиг.3) имеет схему 25 бесконтактного переключения обмоток 18 статора 17, синхронизированного с сигналами датчиками оборотов 12, и преобразователь 26, преобразующий сигналы датчика оборотов 12 в сигналы информации о пройденном пути и скорости движения электровелосипеда, поступающих на дисплей 10. Блок управления 9 и дисплей 10 расположены в едином корпусе, закрепленном на руле 2. Блок управления 9 имеет схему 27 переключения режимов работы обратимой электрической машины 7 и режимов заряда аккумулятора 8, снабженную переключателями 16. Переключатель режимов работы обратимой электрической машины имеет четыре положения, соответствующие различной мощности обратимой электрической машины и соответственно различной величине крутящего момента, создаваемого электроприводом, а переключатель режимов заряда аккумулятора так же имеет четыре положения, соответствующие различным временам заряда аккумулятора. Схема 27 блока управления 9 электрически соединена с аккумулятором 8 и со схемой 25 блока электроники 11. Аккумулятор электровелосипеда выполнен съемным и может заряжаться как с помощью мускульного привода, так и путем подключения к электросети. Мускульный привод состоит из педалей и трансмиссии, соединяющей ведущую звездочку мускульного привода с ведомой звездочкой ведущего колеса. При работе электровелосипеда используется как мускульный, так и электропривод. При движении в гору с помощью переключателя режимов работы обратимой электрической машины устанавливается необходимая мощность работы обратимой электрической машины в режиме двигателя, при этом происходит автоматическое переключение обмоток статора обратимой электрической машины, синхронизированное в соответствии с сигналами датчика оборотов и происходит разрядка аккумулятора. При движении с горы с помощью переключателя режимов зарядки аккумулятора обратимая электрическая машина переводится в режим генератора и происходит зарядка аккумулятора, в соответствии с выбранным режимом зарядки.
Предлагаемая полезная модель может быть неоднократно изготовлена из выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью элементов и материалов и узлов и может быть использована в машиностроении для производства колесных транспортных средств с электроприводом, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «промышленная применимость».
Предложенный электровелосипед изготовлен, испытан и показал высокую надежность работы и удобство эксплуатации и рекомендован к широкому внедрению в промышленность.