電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展
涂翹甲(天津市數(shù)控及傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用研究所300110)
摘 要 論述了國(guó)內(nèi)及國(guó)外電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀，并說(shuō)明電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)的功率、效率、轉(zhuǎn)速間的某些內(nèi)在聯(lián)系。
敘 詞 電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)效率
我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)的研究與開(kāi)發(fā)已進(jìn)入一個(gè)新的高潮，不久前，在北京舉辦的第八屆中國(guó)國(guó)際自行車(chē)展覽會(huì)上展出的電動(dòng)自行車(chē)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)琳瑯滿(mǎn)目，僅1年多的時(shí)間里電動(dòng)自行車(chē)的研究及生產(chǎn)單位增加了幾倍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，具備一定規(guī)模的已有50家以上，其中投資較大的商企近30家[1]。
1 驅(qū)動(dòng)方式及特點(diǎn)
電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式見(jiàn)表1。
目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)的驅(qū)動(dòng)方式仍以輪軸式為主導(dǎo)，主要原因是早期的配套廠商可以不對(duì)車(chē)型作大的改動(dòng)即可裝車(chē)，比較容易在試制階段接受，且最初多為全電動(dòng)型。近年，中軸式驅(qū)動(dòng)發(fā)展迅速，但設(shè)計(jì)及制造水平還有待進(jìn)一步提高。
日本的電動(dòng)自行車(chē)以中軸式驅(qū)動(dòng)較為普遍，典型設(shè)計(jì)體現(xiàn)在yamaha公司的pas系列[2]，設(shè)計(jì)十分精巧，制造精度高。利用行星輪旋轉(zhuǎn)架位移來(lái)檢測(cè)力矩，傳感器運(yùn)行穩(wěn)定，可靠。三洋電機(jī)及自行車(chē)系統(tǒng)公司所采用的大輪轂結(jié)構(gòu)，三級(jí)同步齒形帶減速，內(nèi)裝位移式力矩傳感器，該公司稱(chēng)此驅(qū)動(dòng)裝置有高的效率和大的續(xù)程。
歐美的電動(dòng)自行車(chē)制造商設(shè)計(jì)并制造了旁?huà)焓郊澳ポ喪诫妱?dòng)自行車(chē)，以全電動(dòng)型為主體，不帶力矩傳感器，控制系統(tǒng)制造精良，smd(表面安裝器件)被廣泛采用。
2電機(jī)的型式
目前電動(dòng)自行車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要型式，按電氣原理分有以下幾種：
·永磁直流（有刷）電動(dòng)機(jī)
·無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)
·交流電動(dòng)機(jī)（矢量控制）
永磁直流（有刷）電動(dòng)機(jī)被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)自行車(chē)驅(qū)動(dòng)，無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外均是如此，其主要原因?yàn)椋褐绷鳎ㄓ兴ⅲ╇妱?dòng)機(jī)是發(fā)展歷吏最悠久的電機(jī)，它的制造水平早已達(dá)到了成熟階段。工業(yè)應(yīng)用表明，它具有高的運(yùn)行可靠性，極好的調(diào)速性能，極大的過(guò)載能力，******的控制方法，它完全能勝任電動(dòng)自行車(chē)的運(yùn)行條件。應(yīng)該指出，筆者看到一些國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、制造不夠精良的電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)，它將不屬于此列。
無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是近20年發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)電機(jī)，具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，交流電機(jī)的可靠性，長(zhǎng)壽命，免維護(hù)。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾家制造商在輪轂式外轉(zhuǎn)子低速電機(jī)中采用無(wú)刷直流驅(qū)動(dòng)。優(yōu)秀的電機(jī)設(shè)計(jì)只有與優(yōu)秀的電路設(shè)計(jì)結(jié)合才可能產(chǎn)生綜合性能優(yōu)良的電機(jī)。在低速運(yùn)行條件下，無(wú)刷直流電機(jī)與有刷直流電動(dòng)機(jī)相比，沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榇藭r(shí)電刷的磨損極小（5 000h免維護(hù)）。筆者曾經(jīng)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)在電氣性能上作過(guò)多方案對(duì)比，認(rèn)為無(wú)刷直流電機(jī)的功率密度可以比有刷直流電動(dòng)機(jī)略高，主要原因是無(wú)刷直流電機(jī)沒(méi)有“無(wú)火花換向區(qū)”的限制，極弧系數(shù)可以取得較高。國(guó)外電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)應(yīng)用無(wú)刷直流電機(jī)較少，只見(jiàn)日本三菱重工及美國(guó)的一家公司采用，且均為高速電機(jī)。
交流電動(dòng)機(jī)（矢量控制），國(guó)內(nèi)外多見(jiàn)用于電動(dòng)汽車(chē)，主要因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)要用16位以上微處理機(jī)，電路復(fù)雜，在小功率電機(jī)中極少采用，日本的atorax公司稱(chēng)，他們?cè)趓oadracs ex電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)中采用了該系統(tǒng)，但沒(méi)有更詳細(xì)的報(bào)道。
3電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率
國(guó)內(nèi)電動(dòng)自行車(chē)（電機(jī)）的制造商，所選用的電機(jī)可以歸為三類(lèi)：
低速電機(jī)，174r／min（輪經(jīng)61cm），輪轂式（直接驅(qū)動(dòng)）采用。
中速電機(jī)，800～1 800rlmin，輪轂式（齒輪減速）、旁褂式（1級(jí)減速）采用。
高速電機(jī)，2 400---4 500r／min，輪轂式（同步帶減速或齒輪減速）、中軸驅(qū)動(dòng)、旁褂式（2級(jí)減速）、磨輪式采用。
國(guó)外電動(dòng)自行車(chē)（電機(jī)）制造商生產(chǎn)的幾乎全部為高速電機(jī)，體積小、重量輕，多為鐵氧體永磁，制造成本較低。
關(guān)于電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)的功率的討論，可以說(shuō)是見(jiàn)仁見(jiàn)智。事實(shí)上，成品電動(dòng)自行車(chē)電機(jī)的標(biāo)稱(chēng)值功率 |
