[发明专利]辅助动力电动机

说明书

本发明涉及一种辅助动力电动机的构造，尤指一种应用于车辆辅助动力结构，及兼具以一具三相绕组的定磁环配合以一转轴结合于车辆盖的定磁场转子盘，且以若干个HALL IC结合于定磁环的电机角度位置上，回授及产生定磁环换向讯号，而形成一无刷换向且极具改良及创作性的车辆辅助动力电动机结构。

自行车(即脚踏车)是大众广泛使用的交通代步工具之一，尤以近年来人们普遍重视环保及空气品质的趋势下，实为未来理想的交通工具之一，然而，自行车长久以来所存在的动力问题，一直未能有效地得到良好的解决，诸如自行车在长途行驶时，由于一直需仰赖人力(脚踏)运动方式，使自行车获得助力运转行驶，于长时间行驶后，将使驾驶人身心疲惫，因而局限其长途行驶的行程力、续行车及速度，而无法有效率地发挥自行车代步的效率，因此，通常自行车则多作为短程或休闲代步的交通工具，而无法如汽车及机车般实用于长途行驶代步的场合中。

有些人虽已致力于开发一种加装电动动力系统的电动自行车产品，但以一般业者所研制的电动自行车构造而言，则在控制系统、动力系统、引线设计及电动机换向四方面皆存在着实用上的问题，以下列出其存在的问题：

(一)控制系统：由于所设计的电动自行车构造，直接加装以电动机于自行车的轮轴上，以直接由启动开关控制启断接通电瓶与电动机间的线路，而使电动机供给自行车辅助的行驶动力前进，然而以此种单段式的开回路(OPEN LOOP)的辅助动力控制系统，将由于启动开关一旦接通，则电动机即以全转矩及动力加诸于自行车的轮轴上，而导致驾驶者控速不易，稍有疏失或人为操作不当，则极易失速而造成有意外灾害发生；此外，以此种定电流、定电压、定转速及定转矩的输出控制，不但使电动机无法自动依自行车行驶速度及状态予以适当调配输出动力，并使该电力系统(电瓶)长时间低效率地供应负载，而导致电力将很快耗尽，而影响其续行力与行程范围。

(二)动力系统：一般电动自行车，其电动机采用传统圆筒型式，整流子亦与矽钢片绕线组分离的结构，不但较为笨重，且体积过大及宽度太长，实难以适用于特别讲究操作轻巧敏捷的自行车轮轴动力系统上，诸如于1975年8月5日所申请的美国发明专利第3897843号案，因上述动力系统设计的缺点，而一直无法见到其可实用的专利产品公开上市销售。

(三)引线设计：一般电动自行车，该电动机的电源及控制引线是直接自电动机外壳穿出，而分别接至电源或启动开关上，但由于距中心轴过远，而难以设计较大的供轮圈外壳使用的中心培林座，以避免该引线与其混绞，而不具实用效果。

(四)电动机换向：一般电动自行车，是采用传统圆筒状的直流电动机居多，故一般而言，除了上述较占空间不易装设外，尚于电动机换向部分，亦是采用传统的电刷及换向片接触的换向方式，故于电动机换向结构于设计上则较为繁复，诸如：换向片数及绕组匝数间有着密不可分的关系，需加以精密计算及配合，且以电刷及换向片接触式的换向动作，使用某一段时间后，则存在有电刷磨损及换向片损坏，故其电动机的使用寿命甚短，而不实用。

由于上述的常用电动自行车构造所普遍存在的问题，可明显得知，目前所研制出来的电动自行车，尚限于实验改良阶段，而无法达到尽善完美的实用境界。

本发明的主要目的是提供一种辅助动力电动机的新型构造，是以薄矽钢片组成并具三相绕组的定磁环固设于电动机壳体内，并于该电动机壳体内再配合以一固定磁场的转子盘，由该转子盘枢合于车辆转轴上，并由该转子盘的转轴结合以一行星齿轮组以传动车轮盖，以令车轮得以受转子盘的传动，且该定磁环的电源线则经由车轮转轴一侧的预留孔洞穿出，以形成一体积轻巧，且适于自行车车轮应用装组，而不影响自行车的操作结构，并于结构组装上，达到实用及改良的功效。

本发明的再一目的是提供一种辅助动力电动机新型构造，尤以其中，该定磁环上的绕组线圈是呈三相星形(Y接线)接线结构，并在于该内侧特定电动机角度的部位则分别设有至少三个HALL(霍尔)IC，以侦测及提供该定磁环的电源换向时序，且该HALL IC的信号线及定磁环的电源线则连结至一电动机控制电路，由该电动机控制电路依HALL IC所提供的换向时序信号，分别送出如同交流三相电源时序时的直流脉波电源，以使该定磁环中的线圈亦产生如同三相Y接磁场，而令该转子盘中的定磁场受切割及磁通变化影响而作往复的旋转转动，并以由该转子盘间接地传动车轮，形成一直流无刷式换向的车辆动力辅助电动机结构，而无传统电动机中的电刷及换向片磨损，且于换向结构设计上，亦无传统直流电动机换向结构设计繁复的问题存在。