[发明专利]助力与健身一体自行车之可锁死离合器的轮毂电机和组件

说明书

本发明公开了两种可以将轮毂电机内单向离合器锁死的结构,以及采用低压白炽灯泡与电机绕组线圈另建封闭回路，还有电池组件和滚轮组件的安装方式，使得电动助力自行车也有功率自行车的健身功能。该轮毂电机的左外侧设置锁死操作的旋钮或手柄，在电机轴和电机左轴承间设置相应的双叉套筒或三叉套筒，可将电机里相应的滚柱式或棘爪式离合器锁死，轮毂带动电机外转子转动，通过九脚船型开关将轮毂电机的三相线从驱动器上切换到低压白炽灯上，轮毂电机变作磁力发电机，体能转换成电能存在电池里或通过白炽灯再转成光和热。

技术领域

本发明涉及自行车与健身车技术领域，具体的说是涉及电动自行车的轮毂电机，电机的单向离合器被锁死后，电机绕组线圈与低压白炽灯泡另建回路, 使该轮毂电机即作通勤车的电动机也作健身车的磁力发电机。

背景技术

作为健身工具的动感单车、健身车、椭圆机，骑行台等只应用于室内，多采用磁控飞轮提供阻力。电动助力自行车用的轮毂电机多为无刷有齿永磁电机，也可当作磁力发电机提供阻力应用于健身车上，将永磁无刷电机绕组线圈串联电阻，使每相绕组线圈构成一个封闭回路，线圈切割磁力线有感应电压，回路上产生感应电流，回路电阻值越小感应电流越大，磁阻制动力越大。

基于在室外和室内都能提供有阻力的骑行锻炼以及资源和空间的最大利用，应将电动自行车设计成既能通勤也能在室内室外健身的功率自行车，如在小区内有强度的慢速骑行。公知的电动车无刷有齿轮毂电机必须设置单向离合器，以消除滑行时因齿槽效应导致的磁阻制动，这与功率健身需要磁阻相矛盾，故单向离合器要设计为可控可被锁死。

上述健身工具体积或重量都不小，锻炼强度与感知互动不紧密。而配置中轴扭矩传感器的助力自行车适用小容量电池使得全尺寸整车小于25公斤，采用后轮电机轴支撑架适合学生和长者，如置于滚筒骑行台上可作为车手的训练用车，既训练踩踏能力、爆发力、体力又训练身体协调性和平衡感，是滚筒和直驱固定骑行台的完美结合。

基于磁力发电机特性，感应电压与转速成正比，回路电阻不变，转速越快感应电压越高，感应电流越大，阻力越大，消耗功率越大，锻炼热身更易循序渐进，慢踩轻松快踩阻力大，而其他健身车的阻力与踏频无关，体感不变。

采用规模化量产的低压白炽灯泡作电机线圈的回路电阻，其市场价比水泥电阻还低。人体动能转换成光和热，人体输出功率与光强呈正比使锻炼强度更具可视性，逐光本性使锻炼易持久，脚停灯灭无惯性，人机互动更优。

发明内容

为实现电动助力自行车也可在室内外有强度的健身，本发明要解决的问题在于：轮毂电机的单向离合器必须被锁死和提供一种低成本、大功率、易更换的电机线圈回路电阻，使电动机变作磁力发电机，体能转换成电能储存或消耗掉，且电池组件易装卸，电气线路短以及用于室内健身的支撑件。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案实现。

助力与健身一体自行车，该车包括：可锁死离合器的轮毂电机、中轴扭矩传感器、驱动器、码表、滚轮组件、电池组件、白炽灯组件、整流滤波充电组件，该轮毂电机采用外转子行星减速永磁无刷电机，单向离合器设置在行星架上，作电动助力的通勤车时,单向离合器工作, 驱动器根据中轴扭矩传感器的扭矩和踏频控制轮毂电机输出功率，作室内外健身车时，可用两种方式锁死单向离合器, 电机轮毂带动电机外转子转动,通过九脚船型开关或MOS管将轮毂电机的三相线从驱动器上切换到白炽灯组件上或整流滤波充电组件上，使轮毂电机变作磁力发电机, 体能转换成电能消耗在白炽灯上变成光和热，或储存在电池里，自行车后轮置于滚轮组件上就可用于室内健身。