专利名称：脚踏发电车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种用于健身的脚踏发电车。
背景技术：
脚踏发电车是ー种自行车运动健身器材，采用类似自行车的传动结构和外形，使人们可以足不出户的进行自行车健身训练。脚踏发电车本身具有直流发电机和蓄电池，脚踏发电车的运动输入部分传动连接直流发电机输入轴，直流发电机输出为蓄电池充电，能够将运动者提供的能量存储在蓄电池中以进行照明、音响等二次利用。现有的有些脚踏发电车还带有阻力改变功能，比如通过加入摩擦皮套方式増加阻力的方式设定不同的档位，不同的档位对应不同的阻力，人们在训练时可以选择适合自己 力量的档位。另外，还可以采用外接阻カ发生装置的方式以调节阻力。上述两种方式，用于改变阻力的摩擦皮套将一部分运动者提供的能够转化为摩擦的热能，白白消耗掉了。阻カ发生装置，如电扭矩发生装置由蓄电池供电，本身也会产生能量的消耗，使发电车的发电效率大大降低，而且还会増加成本。另外，脚踏发电车采用摩擦制动，同样将车轮的动能消耗在摩擦热上，并不能很好地被发电机利用。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于健身的脚踏发电车，用以解决现有脚踏发电车在改变阻力和制动方面能量损失大的问题。为实现上述目的，本实用新型的方案是一种脚踏发电车，包括运动输入部分、直流发电机和蓄电池，运动输入部分与发电机输入轴传动连接，直流发电机通过充电电路连接蓄电池，所述蓄电池通过ー个励磁电流调节电路连接所述直流发电机的励磁线圈，所述励磁电流调节电路包括调压电路和放电电阻(R)。所述调压电路为Boost升压电路，Boost升压电路输出连接所述放电电阻；脚踏发电车还包括控制电路，控制电路通过PWM方式控制所述Boost升压电路中的升压开关管(VT22)。所述充电电路为Buck降压电路，所述控制电路通过PWM方式控制所述Buck降压电路中的降压开关管(VT11)。所述充电电路中设有ー个用于投切充电电路的充电投切开关管(VT1)，所述励磁电流调节电路中设有ー个用于控制该电路通断的励磁调节投切开关管(VT2)。所述控制电路包括CPU，CPU通过驱动及电平转换电路为所述升压开关管(VT22)和降压开关管(VTll)提供触发脉沖，CPU通过驱动及隔离电路连接所述充电投切开关管(VTI)和励磁调节投切开关管(VT2 );CPU输入连接直流发电机充电电压信号、直流发电机输出电流信号、蓄电池电压信号、蓄电池充电电流信号、蓄电池放电电流信号、Boost升压电路输出电压信号、励磁电流信号；CPU通过输入设备连接外部输入的用于设定阻力的模拟坡度信号。[0011]所述脚踏发电车的运动输入部分包括脚踏板(6)，脚踏板(6)通过ニ级链传动系统和超越离合器(5)与直流发电机的输入轴传动连接。本实用新型的脚踏发电车，通过改变直流发电机励磁的方式改变电磁转矩以调节脚踏车的阻力，没有摩擦和其他设备的能量浪费和消耗，能量利用率大大提高。而且，这种调节方式不仅能够提供固定的档位，还能够实现无极调节，使阻カ实现连续变化，健身的适应性和舒适性大大提高。本实用新型具有健身和发电储能再利用的双重价值，市场前景广阔。
图I是本实用新型的使用示意图；图2是脚踏发电车机械传动部分结构图；图3是脚踏发电车电气部分框图； 图4是脚踏发电车电气部分原理图；图5是脚踏发电车控制电路输入输出信号框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进ー步详细的说明。如图I所示为本实用新型的健身脚踏发电车，包括运动输入部分、直流发电机和蓄电池，运动输入部分与发电机输入轴传动连接，直流发电机通过充电电路连接蓄电池。如图3，本实用新型的主要实用新型点在于，蓄电池通过ー个励磁电流调节电路连接直流发电机的励磁线圈，励磁电流调节电路包括调压电路和放电电阻R，其作用是通过调压电路改变直流发电机励磁，从而改变电磁转矩以调节脚踏车的阻力。调压电路可以采用多种形式，本实用新型提供了ー种Boost升压电路作为调压电路，Boost升压电路如图4所示，Boost升压电路输出连接放电电阻和励磁线圈。脚踏发电车还包括控制电路，控制电路通过PWM方式控制Boost升压电路中的升压开关管VT22。通过控制Boost升压电路中开关管的导通和关断，从而控制输入直流电机的励磁电流，控制其产生的感应电动势以及电磁转矩，在电机相同转速下，励磁电流増大，气隙磁通变大，电磁转矩増大，根据直流电机的转速平衡方程式，其制动转矩也増大，迫使运动者増大出力，产生上坡的效果；反之，使励磁电流减小，运动者可以减小出力，产生下坡的效果。Boost电路调压效果好、谐波量少、控制可靠稳定。另外，通过励磁调节进行制动，能够进ー步节约能量。进ー步的，为了优化性能，完整的电气部分电路和控制电路如图4、图5所示，充电电路为Buck降压电路，控制电路通过PWM方式控制Buck降压电路中的降压开关管VTlI。采用Buck充电电路，充电控制效果好，利于蓄电池寿命提高。充电电路中设有ー个用于投切充电电路的充电投切开关管VT1，励磁电流调节电路中设有ー个用于控制该电路通断的励磁调节投切开关管VT2。控制电路包括CPU，CPU通过驱动及电平转换电路为升压开关管VT22和降压开关管VTll提供触发脉沖，CPU通过驱动及隔离电路连接充电投切开关管VTl和励磁调节投切开关管VT2 ；CPU输入连接直流发电机充电电压信号UdcI、直流发电机输出电流信号II、蓄电池电压信号Udc2、蓄电池充电电流信号12、Boost升压电路输出电压信号Udc3、蓄电池放电电流信号13、励磁电流信号14 ;CPU通过输入设备连接外部输入的用于设定阻力的模拟坡度信号，如图5中第一坡度信号XI、第二坡度信号X2、第三坡度信号X3、第四坡度信号X4，能够提供四档阻力，使运动者体验阻カ在四档之间的变化，当由阻力小的档位调至阻力较大的档位时运动者会有爬坡感觉，反之，则会有下坡感觉。作为其他实施方式，模拟坡度信号也可以采用连续调节输入的方式，例如用电位器产生连续输入信号，CPU控制PWM脉冲使励磁电流连续变化，产生逐渐变化的阻力。本实施例中DSP采用DSP芯片TMS320F28027。如图1、2为ー种脚踏发电车的，其运动输入部分包括脚踏板6，脚踏板6通过ニ级链传动系统和超越离合器5与发电机I的输入轴传动连接。ニ级链传动系统包括一级主动轮2、ニ级主动轮3、ニ级从动轮4、一级链条11、ニ级链条12、ー级从动轮13。脚踏发电车还包括电控箱7、把手8、控制面板9、电缆10、座椅14等。脚踏发电车由人力驱动，人力作用脚踏板6，带动ー级和ニ级传动机构转动，增速后带动发电机发电。发出的电通过封装在电控箱内的充电电路，在DSP控制电路的控制下，储存到蓄电池中。当人停止运动，脚踏板停转时，由于超越离合器的作用，ー级主动轮2仍继续运动，将自身惯性能量全部输送给蓄电池，保证能量的充分利用也避免使用刹车阻カ装置，降低了成本。本实施例中，脚踏健身车发电机I为直流电机，额定电压48V，额定转速480r/min，输出功率750W，额定电流21A，绝缘等级F，防护等级IP33 ;采用它励方式，其励磁电流从蓄电池侧引入，由DSP控制。主动轮的半径为226. 5mm,从动轮的小轮半经为93. 6mm,大轮半径为226. 5mm,从动轮4的半径为93. 6mm,主动轮和从动轮的半径比为2. 4 :1，大从动轮和小从动轮的半径比为2. 4 :1，最后，主动轮和直流发电机转速比为I :5. 76，可以看出两级传动系统可将较低的脚踏车驱动转速升至普通直流发电机的额定转速，避免了使用特制的低速发电机，降低了成本；同时可充分利用脚踏车自身的机械结构特点，将发电机置于后座，结构更紧凑，所占空间更小，适合家庭使用。锻炼者的运动转速达到每分钟48至83圈时，发电机就可达到额定转速 280r/min-480r/min。以上所述为本实用新型的实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的结构原理范围内进行的修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范畴。
权利要求1.一种脚踏发电车，包括运动输入部分、直流发电机和蓄电池，运动输入部分与发电机输入轴传动连接，直流发电机通过充电电路连接蓄电池，其特征在于，所述蓄电池通过ー个励磁电流调节电路连接所述直流发电机的励磁线圈，所述励磁电流调节电路包括调压电路和放电电阻(R)。
2.根据权利要求I所述的脚踏发电车，其特征在于，所述调压电路为Boost升压电路，Boost升压电路输出连接所述放电电阻；脚踏发电车还包括控制电路，控制电路通过PWM方式控制所述Boost升压电路中的升压开关管(VT22)。
3.根据权利要求2所述的脚踏发电车，其特征在于，所述充电电路为Buck降压电路，所述控制电路通过PWM方式控制所述Buck降压电路中的降压开关管(VTlI)。
4.根据权利要求3所述的脚踏发电车，其特征在于，所述充电电路中设有ー个用于投切充电电路的充电投切开关管(VT1)，所述励磁电流调节电路中设有ー个用于控制该电路通断的励磁调节投切开关管(VT2 )。
5.根据权利要求4所述的脚踏发电车，其特征在于，所述控制电路包括CPU，CPU通过驱动及电平转换电路为所述升压开关管(VT22 )和降压开关管(VT11)提供触发脉冲，CPU通过驱动及隔离电路连接所述充电投切开关管(VTl)和励磁调节投切开关管(VT2) ;CPU输入连接直流发电机充电电压信号、直流发电机输出电流信号、蓄电池电压信号、蓄电池充电电流信号、蓄电池放电电流信号、Boost升压电路输出电压信号、励磁电流信号；CPU通过输入设备连接外部输入的用于设定阻力的模拟坡度信号。
6.根据权利要求I所述的脚踏发电车，其特征在于，所述脚踏发电车的运动输入部分包括脚踏板(6)，脚踏板(6)通过ニ级链传动系统和超越离合器(5)与直流发电机的输入轴传动连接。
专利摘要本实用新型涉及一种脚踏发电车，用以解决现有脚踏发电车在改变阻力和制动方面能量损失大的问题。本实用新型的脚踏发电车，包括运动输入部分、直流发电机和蓄电池，运动输入部分与发电机输入轴传动连接，直流发电机通过充电电路连接蓄电池，蓄电池通过一个励磁电流调节电路连接所述直流发电机的励磁线圈，励磁电流调节电路包括调压电路和放电电阻。本实用新型的脚踏发电车能量利用率高。而且能够实现无极调节，使阻力实现连续变化，健身的适应性和舒适性大大提高。本实用新型具有健身和发电储能再利用的双重价值，市场前景广阔。
文档编号H02J7/14GK202663174SQ20122053433
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者邓乔, 寇薇, 成航 申请人:寇薇, 邓乔, 成航