专利名称：混合动力电动摩托车的制作方法
技术领域：
本实用新型属汽油、电池混合动力电动摩托车领域。
现有的汽油机作动力摩托车，是由汽油机经变速齿轮、离合器、传动装置、机械磨擦刹车装置实现行走和制动刹车，在城区内汽油机经常处于怠速或低速行走工况，由于汽油机在怠速和低速工况下，汽油燃烧不充分，排放出大量有毒气体，造成城区内环境污染加剧，同时由于机械磨擦刹车会产生噪声和粉尘污染，而单一电池能源的电动摩托车，由于现有技术已商业化的铅酸电池存在能量密度低、质量重、循环使用寿命短，每充电一次连续行驶距离短，充电服务网点未建立等缺陷。
本实用新型的目的是提供一种无机械传动系，无磨擦刹车装置，不存在汽油机怠速和低速工况，并能消除单一电池动力电动摩托车上述缺陷的混合动力电动摩托车，该车在城区内由电池动力低速行走，中速行车时汽油发电机自动启动，对车轮电机供电行走，超车或高速行车时由汽油发电和电池动力双能源同时供电行驶，同时在变速行车时，可对电池浮充电，当转入低速行车时，汽油发电机能自动关闭，既消除了汽油机的怠速和低速污染，又延长了电池使用寿命，制动刹车是由电机再生发电工况下实现的，必要时还可由控制器实现电机的能耗制动来完成摩托车的制动刹车，削除了磨擦刹车产生的噪声和粉尘污染。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的整车结构图图2是汽油机与发电机组合结构图图3是三相永磁发电机内部结构图图4是车轮电动机内部结构图图5本实用新型整车控制原理框图在
图1中汽油发电机(1)是在汽油发电机曲轴上安装三相永磁同步发电机的内转子、三相绕组的定子与汽油机外壳组装成一体；蓄电池(2)采用现有产品的免维护全密封型铅酸电池；车轮电动机(3)由外转子盘形三相永磁电动机与车轮毂构成一体，组成电动轮式电机结构，两轮摩托车配两台电机，三轮摩托车配三台电机；控制器(4)选用现有技术的有触点接触式或无触点电子功率器件构成的开关逻辑型；逆变器(5)配用现有技术的功率晶闸管、开关管、场效应管等及其驱动器组成的逆变器，完成蓄电池供电工况下对车轮电动机的启动和低速行驶，它可以和控制器装在同一壳体内；整流器(6)可以利用现有硅整流元件组装或选用已有三相桥式整流器产品，装在蓄电池(2)同一塑壳的夹层中，并留有散热孔在图2中，汽油机曲轴(9)上安装三相永磁同步发电机的内转子(3)、三相定子铁芯(1)绕组(2)与汽油机外壳(8)装成一体，汽油机的缸体(7)及整机都装在带风扇强迫风冷的塑料壳体中。
在图3中三相稀土永磁同步发电机内部结构原理。电机外定子由24槽和36槽两种，24槽定子配合4极稀土永磁转子，36槽定子配合6极稀土永磁转子。图3是24槽定子和4极转子结构。外定子铁芯(1)、定子绕组(2)、转子外紧圈(3)、内转子切向结构型永磁体(4)、内圈轴套(5)和铁芯(6)构成。定子绕组为三相4极1-6槽跨距双层叠绕嵌线，转子外紧圈(3)和内圈轴套(5)为非导磁性材料，如非磁性不锈钢或黄铜。永磁体为稀土钕铁硼(NdFeB)材料，两宽侧面充磁，并由导磁铁芯(6)夹紧，形成图3中转子为4极。36槽6极电机结构与4极相似。由于该发电机与汽油机曲轴紧固装为一体，汽油机与发电机转速相同，当汽油机由摩托车把手上的“油门”开关控制其转速时，发电机转速同时被控制，即“油门”可直接控制发电机的转速，由三相永磁发电机原理可说明“油门”开大，汽油机和发电机转速升高，发电机的输出电压和电源频率同时升高；反之，当“油门”关小，汽油机和发电机转速降低，发电机的输出电压和频率同时降低。或者说该装置的发电机输出三相交流电源的电压和频率是由摩托车把手上“油门”开关控制的，“油门”开关可实现对车轮电动机的无级变频调速控制在图4中，外转子铁芯(1)永磁体和铁块(2)，永磁体是稀土钕铁硼(NdFeB)材料，由20块永磁体和20块铁块相邻在外转子铁芯(1)的内园周上，并按一块永磁体一块铁块顺序排满外转子内园表面，形成表面40极。若由30块永磁体和30块铁块按上述相同方法，可以形成外转子60极，必须使永磁体的同极性都向着园心放置。并与相邻导磁铁块形成的异极性分别构成40极和60极两种电动机的外转子。内定子36槽对应外转子40极，内定子54槽对应外转子60极两种电动机。三相绕组分配方式；36槽绕36只线圈，每相12只，分4组，每组3只；54槽绕54只线圈，每相18只，分6组，每组3只。这两种电动机绕组嵌线方法相同，每只线圈两条边都嵌入相邻两个定子槽中，按双层叠绕方法嵌制，每组都按A、B、C顺序嵌绕。每相最后都引出2根引出线，三相共6根引出线。可以把电动机6根引出线联接成″Y″形或″△″形。
在图5整车控制原理框图中，汽油发电机(1)与车轮电动机(2)已作了说明，其它部分的工作要求说明如下蓄电池(3)的作用是1、把汽油发电机的富余电量贮存备用，当城区内低速行车时向车轮电动机供电；2、经逆变器向汽油发电机提供启动电源；3、将摩托车再生制动刹车时，整车惯性能量转换输出的电能贮存起来，起到能量回收作用；4、提供车用照明、信号、喇叭指示及控制用电源。逆变器(5)的作用是1、当该摩托车低速行车时，把蓄电池的直流电源变换成三相方波电源供给车轮电动机运行；2、当汽油机启动时，把蓄电池的直流电源变换成三相方波给发电机，使其逆运行在电动机工况，作为启动电机使汽油机工作。整流器(6)的作用是把发电机输出的三相交流和车轮电动机再生发电电流变换成直流对蓄电池浮充电。控制器(4)根据不同要求的混合动力电动摩托车，可以选用两种控制器。一种是有触点接触型，如电气控制中的小型主令控制器、它需要有5档，即“停车”、“低速行车”、“启动汽油机”、“正常行车”和“刹车制动”。“停车”工况指切断车轮电动机电源；“低速行车”为蓄电池经逆变器供电工况；“启动汽油机”为发电机向车轮电动机供电工况；“刹车制动”在切断车轮电动机供电同时联通整流器向蓄电池充电工况。另一种是无触点电子元器件和功率器件构成的控制驱动器，可选用适应控制型STC(自适应控制)或MRAC(模变适应控制)，将该控制系统装于电动摩托车上，能把各种行车参数加入控制和调节，以适应现场参数变化的需要，实现整车的行车要求控制。
在
图1所示的实施例中，整车选用踏板式，利用现有车上汽油机按图2改造，把原发动机内部传动齿轮、输出链轮、链轮轴、链条拆除，汽油机直接与车轮联接处也拆除，按现有电动摩托车结构按装后摇架、加装避振器，把车轮电动机嵌装在前、后轮毂中，汽油机的输出曲轴需要与发电机内转子配装。改装后的汽油发电机由汽缸体、盖、活塞、曲轴、化油器、排气管、点火系统、火花塞构成，加装的发电机可以按现有三相稀土永磁同步电动机选用，车轮电动机按现有三相稀土永磁外转子盘式电机改制。该车轮电机内部结构图4给出。由于该电机属永磁无刷电机，需要配装现有技术要求的无刷电机专用的位置传感器(可选用南京中旭微电子有限公司生产的CS系列霍尔电流传感器或美国UGN3000系列元件)和MC33000系列控制器(该类控制器还有LST200、UC3600、UDN等系列控制器)，完成电池供电工况的启动和低速行车控制，由于发电机设计为4极配用车轮电动机为40极，或发电机为6极配用车轮电动机为60极，它们的磁极数比均为10，即发电机供电工况下，当汽油发电机从2000rpm上升至5000rpm，其输出的三相交流电频率从66Hz上升至200Hz(4极)或100Hz上升至300Hz(6极)，当把发电机三相交流输入车轮电动机，其转速应降低10倍，即200至500rpm，利用发电机与车轮电动机磁极数的变化比实现了现有摩托车的齿轮变速比，而操纵方式都是由手把“油门”开关来达到无级调速控制目的。蓄电池可选用国产全封闭式免维护铅酸电池，其串联后的电压为24伏或36伏，与车轮电动机额定使用电压相配合。
现有国产或进口踏板式摩托车均可以按本说明书和实施例要求，在电机厂与摩托车生产厂家协作下完成混合动力电动摩托车的生产实施。
权利要求1.一种汽油发电和电池混合动力电动摩托车，它由汽油发电机(1)、蓄电池(2)、车轮电动机(3)、控制器(4)、逆变器(5)、整流器(6)和车架组成，其特征是汽油发电机(1)由汽油机曲轴上安装三相永磁同步发电机的内转子，三相绕组的定子与汽油机外壳组装成一体，车轮电动机(2)由外转子盘形三相永磁电动机与车轮毂构成一体组成电动轮式的电机结构，两轮摩托车配两台电机，三轮摩托车配三台电机。
2.如权利要求1所述混合动力电动摩托车，其特征是三相永磁发电机为稀土永磁内转子切向磁化结构型，构成转子4极定子24槽、转子6极定子36槽。
3.如权利要求1所述混合动力电动摩托车，其特征是车轮电动机外转子为稀土永磁表面磁极结构型，构成外转子40极，内定子36槽；外转子60极，内定子54槽两种结构的车轮电动机。
4.如权利要求1所述混合动力电动摩托车，其特征是三相永磁发电机内转子切向永磁铁内的轴套和外紧圈为非导磁性材料构成，稀土永磁体为钕铁硼(NdFeB)材料。
5.如权利要求1所述混合动力电动摩托车，其特征是外转子表面由20块和30块稀土钕铁硼(NdFeB)永磁体和相邻的铁块20和30块，按一块磁体一块铁块顺序排满外转子内圆周表面，每块磁体同极性向着圆心并与相邻导磁铁块形成的异极性分别构成40极和60极两种电动机的转子。
6.如权利要求1所述混合动力电动摩托车，其特征是电动机内定子铁芯为36槽对应外转子40极和54槽对应外转子60极两种电动机，三相绕组分配方式，36槽绕36只线圈，每相12只，又分成4组、每组3只线圈；54槽绕54只线圈，每相18只，又分成6组、每组3只线圈，每只线圈都嵌入相邻的两槽中，并按双层叠绕方法嵌制。
专利摘要一种汽油、电池混合动力电动摩托车,由汽油发电机,电池,车轮电动机,逆变、控制器及车架组成。发电机为三相4极高转速永磁电机与车轮电动机为三相40极低转速永磁外转子电机配合,得到1∶10无机械减速的无级变频调速驱动系。方便地实现“油门”操纵长距离行驶,在城市内能自动转换由电池驱动低速无污染安静行车,可以前轮或后轮或双轮驱动,汽油机无怠速和低速工况,车轮电动机可以再生发电制动,发电机可逆运行在启动电机工况。
文档编号B62K11/00GK2372176SQ99206228
公开日2000年4月5日 申请日期1999年3月18日 优先权日1999年3月18日
发明者万德鸿 申请人:万德鸿