ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
Предложение относится к малым транспортным средствам, приводимым в движение мускульной силой человека, например, к велосипедам, в которых в качестве дополнительного источника силы используется электропривод.
Известно транспортное средство, приводимое в движение мускульной силой человека, содержащее смонтированный на раме ножной привод, воздействующий посредством педалей через цепную передачу на обод заднего колеса, и вспомогательный электропривод, содержащий автономный источник питания, электродвигатель и вентильный коммутатор, подключенный своими силовыми входами к автономному источнику питания, а управляющими входами - к выходу системы управления, вход которой соединен с датчиком положения ротора электродвигателя, при этом ось статора электродвигателя совпадает с осью вращения заднего или переднего колеса, ротор электродвигателя жестко соединен с ободом заднего или переднего колеса, обмотка статора электродвигателя выполнена распределенной и размещена в пазах, а на внещнем роторе электродвигателя по его внутренней поверхности размещены пластины постоянных магнитов 1.
Используемый в этом транспортном средстве вспомогательный электропривод сложен и дорог в изготовлении, поскольку двигатель имеет постоянные магниты на роторе, датчик положения ротора, а также в процессе изготовления требует укладки распределенной обмотки в пазы статора. Это повыщает стоимость и всего транспортного средства. Во время эксплуатации возможно нарущение прочности соединения постоянных магнитов с корпусом двигателя, поскольку они располагаются в ограниченном пространстве и в процессе изготовления устанавливаются на клей. Кроме того, в этом электроприводе вентильный коммутатор должен обеспечивать на выходе двухлолярное напряжение (прямоугольные импульсы напряжения или синусоида), что приводит к опасности возникновения сквозных токов.
В то же время, вспомогательный электропривод выполнен безредукторным, поэтому является тихоходным. Это позволяет снизить стоимость электропривода, но КПД такого электропривода обычно не превыщает 50%, что суще2002120133
«MllilijnUill
г & t 3 s
B62M 1/00
ственно снижает пробег между зарядками аккумулятора.
Второй из указанных недостатков устранен в транспортном средстве, приводимом в движение мускульной силой человека, содержащем ножной привод, состоящий из педалей, жестко соединенных с ведущей звездочкой (шестерней) цепной передачи, ведомая шестерня которой размещена на заднем (ведущем) колесе, и вспомогательный электропривод, содержащий автономный источник питания, электродвигатель и вентильный коммутатор, подключенный своими силовыми входами к автономному источнику питания, а управляющими входами - к выходу системы управления, при этом вал электродвигателя жестко соединен с быстроходным валом волнового редуктора, тихоходный вал которого жестко связан с ведущей звездочкой цепной передачи ножного привода, при этом обмотка статора электродвигателя выполнена распределенной и размещена в пазах, а на внешнем роторе электродвигателя по его внутренней поверхности размещены пластины постоянных магнитов 2.
Это транспортное средство, как уже указывалось, оборудовано вспомогательным электроприводом, который сложен и дорог в изготовлении, поскольку двигатель имеет постоянные магниты на роторе, датчик положения ротора, а также в процессе изготовления требует укладки распределенной обмотки в пазы статора.
Полезная модель решает задачу упрощения и удещевления транспортного средства.
Поставленная задача решается за счет того, что в транспортном средстве, приводимом в движение мускульной силой человека, содержащем ножной привод, состоящий из педалей, жестко соединенных с ведущей звездочкой (шестерней) цепной передачи, ведомая шестерня которой размещена на заднем (ведущем) колесе, и вспомогательный электропривод, содержащий автономный источник питания, электродвигатель и вентильный коммутатор, подключенный своими силовыми входами к автономному источнику питания, а управляющими входами - к выходу системы управления, при этом вал электродвигателя жестко соединен с быстроходным валом волнового редуктора, тихоходный вал которого жестко связан с ведущей звездочкой цепной передачи ножного привода, согласно полезной модели магнитные системы статора и безобмоточного ротора
электродвигателя выполнены зубчатыми с разным числом зубцов, на зубцах статора размещена т-фазная обмотка, выводы которой подключены к силовым выходам вентильного коммутатора, а система управления содержит узел управления коммутацией вентилей и узел формирования момента электродвигателя, соединенный входом с задатчиком момента или усилия на ведущем валу, при этом вал двигателя и валы редуктора выполнены полыми и внутри них размещен вал ножного привода.
Предложение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показаны элементы ножного привода, передачи и вспомогательного электропривода транспортного средства, на фиг. 2 -механические характеристики вспомогательного электропривода.
Транспортное средство (фиг. 1), приводимое в движение мускульной силой человека, содержит ножной привод, состоящий из педалей 1, жестко соединенных с ведущей звездочкой (шестерней) 2 цепной передачи 3, ведомая шестерня которой размещена на заднем (ведущем) колесе, и вспомогательный электропривод, содержащий автономный источник питания 4, электродвигатель 5 и вентильный коммутатор 6, подключенный своими силовыми входами к автономному источнику питания 4, а управляющими входами - к выходу системы управления 7, при этом вал 8 электродвигателя жестко соединен с быстроходным валом 9 волнового редуктора, тихоходный вал 10 которого жестко связан с ведущей звездочкой 2 ножного привода, магнитные системы статора 11 и безобмоточного ротора 12 электродвигателя выполнены зубчатыми с разным числом зубцов, на зубцах статора 11 размещена т-фазная обмотка 13, выводы которой подключены к силовым выходам вентильного коммутатора 6, а система управления 7 содержит узел 14 управления коммутацией вентилей и узел 15 формирования момента электродвигателя, соединенный входом с задатчиком 16 момента на ведущем валу, при этом вал 8 электродвигателя и валы 9 и 10 волнового редуктора выполнены полыми и внутри них расположен вал 17 ножного привода. На рис. 1 показаны выводы только двух катушек обмотки, расположенных на противолежащих зубцах статора. Другие катушки обмотки статора подключены к выходам вентильного коммутатора аналогичным образом.
как обычный регулятор момента, т.е. в виде усилителя, на вход которого подаются сигналы задания и обратной связи. Система управления 7, в том числе и входящий в нее узел 15 формирования момента, могут быть реализованы на базе микропроцессорной техники, с использованием микроконтроллера, т.е. при помощи организованного программно токового коридора.
В предлагаемом к использованию вспомогательном электроприводе отсутствует датчик положения ротора. Информация о положении ротора может быть получена не прямым его измерением, а косвенно, по сигналам тока и напряжения, с последующей их обработкой требуемым образом в микроконтроллере (в узле 18 косвенного определения положения ротора).
Приведенные на фиг. 2 механические характеристики показывают характер изменения момента, создаваемого вспомогательным электроприводом. Уровень дополнительного момента определяется задатчиком 16 момента и может изменяться дискретно, как это показано на фиг. 2, или плавно.
Работает транспортное средство следующим образом.
Начало движения транспортного средства осуществляется за счет основного (ножного) привода. Этот привод задает скорость движения. Вспомогательный электропривод выполняет функции «помогающего, т.е. во время движения при вращении педалей пассажир транспортного средства имеет возможность включить вспомогательный электропривод, задав задатчиком 16 момента, расположенным на пульте управления, уровень этой «помощи. Сигнал заданного значения момента посредством системы управления 7 преобразуется в управляющие сигналы, подаваемые на управляющий вход вентильного коммутатора 6. Изменением уровня токоограничения регулятора момента осуществляется изменение среднего значения тока и, следовательно, момента электродвигателя.
Характеристики, приведенные на фиг. 2, показывают один из вариантов задания «помогающего момента - четыре уровня: отсутствие момента ( при движении под уклон), уровни малой и средней помощи (при движении по ровной поверхности), уровень больщой помощи (при движении в гору). Естественно, что дискретность уровней задания помогающего момента может быть различной, в том числе возможно и плавное изменение задания момента поворотом рукоятки, связанной с задатчиком момента. Обратная связь по моменту или усилию обеспечивает вертикальность механических характеристик. Система управления вспомогательного привода ограничивает развиваемую вспомогательным электроприводом скорость на уровне допустимой для конкретного транспортного средства. На приведенной характеристике этот уровень соответствует 25 км/ч - более высокая скорость будет некомфортной для пассажира. В принципе этот уровень может быть любым. На механической характеристике (рис.2) показана область, в которой осуществляется подзарядка источника (акк ту улятора). Этот режим не является обязательным, он усложняет схему, поэтому здесь отмечается только возможность этого режима. При его отсутствии механическая характеристика будет располагаться только в одном квадранте.
Использование волнового редуктора позволяет обеспечить более высокий КПД вспомогательного электропривода, увеличить дальность поездки без подзарядки автономного источника питания (аккумулятора).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Neupert Н. Das Powerbike: Fahnadeimit elektriscliem Zusatzantrieb. - Kiel: Moby Dick Verlag, 1997, c. 82-88.
2.Electric Bikes and Power System Drive. - информация из файла http ://www. ctkmhd. com/e-bike .htm