電動自行車電機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展
涂翹甲(天津市數(shù)控及傳動技術(shù)應(yīng)用研究所300110)
摘 要 論述了國內(nèi)及國外電動自行車電機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀，并說明電動自行車電機(jī)的功率、效率、轉(zhuǎn)速間的某些內(nèi)在聯(lián)系。
敘 詞 電動自行車電機(jī)效率
我國電動自行車的研究與開發(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國際自行車展覽會上展出的電動自行車及驅(qū)動電機(jī)琳瑯滿目，僅1年多的時(shí)間里電動自行車的研究及生產(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)動方式及特點(diǎn)
電動自行車的驅(qū)動方式見表1。
目前國內(nèi)電動自行車的驅(qū)動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車型作大的改動即可裝車，比較容易在試制階段接受，且最初多為全電動型。近年，中軸式驅(qū)動發(fā)展迅速，但設(shè)計(jì)及制造水平還有待進(jìn)一步提高。
日本的電動自行車以中軸式驅(qū)動較為普遍，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)架位移來檢測力矩，傳感器運(yùn)行穩(wěn)定，可靠。三洋電機(jī)及自行車系統(tǒng)公司所采用的大輪轂結(jié)構(gòu)，三級同步齒形帶減速，內(nèi)裝位移式力矩傳感器，該公司稱此驅(qū)動裝置有高的效率和大的續(xù)程。
歐美的電動自行車制造商設(shè)計(jì)并制造了旁掛式及磨輪式電動自行車，以全電動型為主體，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
目前電動自行車驅(qū)動電機(jī)主要型式，按電氣原理分有以下幾種：
·永磁直流（有刷）電動機(jī)
·無刷直流電動機(jī)
·交流電動機(jī)（矢量控制）
永磁直流（有刷）電動機(jī)被廣泛應(yīng)用于電動自行車驅(qū)動，無論國內(nèi)國外均是如此，其主要原因?yàn)椋褐绷鳎ㄓ兴ⅲ╇妱訖C(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，極大的過載能力，******的控制方法，它完全能勝任電動自行車的運(yùn)行條件。應(yīng)該指出，筆者看到一些國內(nèi)設(shè)計(jì)、制造不夠精良的電動自行車電機(jī)，它將不屬于此列。
無刷直流電動機(jī)是近20年發(fā)展起來的一類電機(jī)，具有直流電機(jī)的調(diào)速性能，交流電機(jī)的可靠性，長壽命，免維護(hù)。國內(nèi)已經(jīng)有幾家制造商在輪轂式外轉(zhuǎn)子低速電機(jī)中采用無刷直流驅(qū)動。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，無刷直流電機(jī)與有刷直流電動機(jī)相比，沒有明顯的優(yōu)勢。因?yàn)榇藭r(shí)電刷的磨損極�。�5 000h免維護(hù)）。筆者曾經(jīng)對無刷直流電機(jī)與有刷直流電機(jī)在電氣性能上作過多方案對比，認(rèn)為無刷直流電機(jī)的功率密度可以比有刷直流電動機(jī)略高，主要原因是無刷直流電機(jī)沒有“無火花換向區(qū)”的限制，極弧系數(shù)可以取得較高。國外電動自行車電機(jī)應(yīng)用無刷直流電機(jī)較少，只見日本三菱重工及美國的一家公司采用，且均為高速電機(jī)。
交流電動機(jī)（矢量控制），國內(nèi)外多見用于電動汽車，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，他們在roadracs ex電動自行車電機(jī)中采用了該系統(tǒng)，但沒有更詳細(xì)的報(bào)道。
3電機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率
國內(nèi)電動自行車（電機(jī)）的制造商，所選用的電機(jī)可以歸為三類：
低速電機(jī)，174r／min（輪經(jīng)61cm），輪轂式（直接驅(qū)動）采用。
中速電機(jī)，800～1 800rlmin，輪轂式（齒輪減速）、旁褂式（1級減速）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、旁褂式（2級減速）、磨輪式采用。
國外電動自行車（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)于電動自行車電機(jī)的功率的討論，可以說是見仁見智。事實(shí)上，成品電動自行車電機(jī)的標(biāo)稱值功率 |
