自行自供电清扫机的制作方法

本发明属于清洁设备技术领域，具体涉及一种能够拖地和除尘的自发电式清洁设备。其主要采用单片机pic16f系列可编程控制系统，促使步进电机驱动做功与旋转臂完成对旋转盘的运转与停止。此设备为自行骑行驾驶式清扫机，它能够自发电，是一种在传统清扫机上再创新的自行自供电清扫机。

背景技术：

目前在公共场所、道路等需要经常进行地面清洁的地方，传统的清洁工人清扫方式费时费力，且造成尘土飞扬不环保，为此，专用的清洁机械应用而生。市场上相继出现手推式清扫机、驾驶式清扫机。但是现有的驾驶式清扫机设计结构相对复杂，经常需要通过电源充电，充电后使用过程时间短，有抛锚的尴尬。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自行自供电清扫机，具有结构简单，便于维护和清扫效果好的特点。

本发明包括主体车厢，旋转臂吸尘动力电机，车架，旋转臂，旋转刷盘，刷盘刷，车轮支架，永磁车轮电机，拖布，拖布固定板，拖布支架，支撑架，固定板，主车轮脚踏传动器，脚踏板，驾乘椅，工具箱，垃圾箱，48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组，仪表台，方向盘，主车轮，吸尘机，吸尘管，轴承，太阳轮，输出轴，行星轮，行星轮轴，轴承压盖，锥形齿轮，行程轴，脚蹬臂，脚蹬轴。48v电动自行车控制器、48v/12a充电器用于具有拖地清扫自行供电双重功能的自行自供电清扫机，能够通过人力骑行自发电，48v/12a充电器ac/dc转换充电于电池组，可通过编程控制系统控制达到储存能量标定值85%，控制永磁电机由发电功能转换为驱动功能，达到能源再生和锻炼身体的双重功能的自行自供电清扫机。所采用的技术解决方案在于：以主体车厢、支撑架、主车轮、车轮支架、固定板、主车轮脚踏传动器、脚踏板、驾乘椅为人力自行车整体载体结构，人力骑行时，由主车轮转动推动永磁车轮电机旋转，其直接做功于磁钢转子转动，磁钢转子随着永磁车轮电机磁悬浮转动，其与不旋转固定轴上的定子绕组，其自然产生磁力切割而产生电流，即成为发电状态，磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁场，当永磁电机车轮在人力骑行驱动下旋转时，即磁场同步旋转发电。以48v/12a充电器ac/dc整流滤波变压整流为直流充电于电池组，当蓄电池达到85%的容量时即可变换为电动自行车，使用48v电动自行车控制器，其控制蓄电池供电输出至永磁车轮电机作为驱动轮完成人力自行车和电动自行车的变换。

所采用的技术解决方案在于：以车架、旋转臂、旋转刷盘、吸尘机、吸尘管道、刷盘刷、拖布、拖布固定板、拖布支架、垃圾箱为清扫主体结构。由48v电动自行车控制器供电和控制旋转臂吸尘动力电机定速变速直驱旋转臂，旋转臂做功带动旋转刷盘旋转，旋转刷盘安装可换的刷盘刷转动达到清扫目的，旋转刷盘中的旋转臂内设置吸尘管道直通垃圾箱，由拖布支架和拖布固定板安装的可换拖布做后续二次清扫工作。

所采用的技术解决方案在于：工具箱是整车维修必备工具储藏箱；48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组是旋转臂吸尘动力电机和永磁车轮电机的动力源和控制系统；仪表台是整体自行自供电清扫机仪表显示器的部件；方向盘是行驶的导向部件。

所采用的技术解决方案在于：主车轮脚踏传动器是由轴承，太阳轮，输出轴，行星轮，行星轮轴，轴承压盖，锥形齿轮，行程轴，脚蹬臂，脚蹬轴，脚踏板组成。所述主车轮脚踏传动器的结构由脚踏板安装于脚蹬轴上；脚蹬轴固定于脚蹬臂链接于行程轴，行程轴与锥形齿轮链接在一起固定于两侧的轴承上；锥形齿轮与行星轮啮合，行星轮与行星轮轴链接固定在一起固定于两侧的轴承上；行星轮再与太阳轮啮合，太阳轮与输出轴链接在一起固定于两侧的轴承上。传动比为：锥形齿轮比行星轮比太阳轮三者之间比例为3:1:2；骑行舒适不乏力，具有反向自锁功能。

采用倒三轮车方式，前面两个永磁车轮电机，后面一个骑行的独轮也是主动轮。前车轮为从动的永磁车轮电机，脚踏主车轮转动推动前两个永磁车轮电机转动可达到充电回收再生能量于电池组的目的。运用整体的机械结构，配备目前市场48v电动自行车控制器、48v/12a充电器，对其进行数字化编程控制，实现清扫机旋转刷盘的抬起落下和旋转清扫吸尘做功等有效控制开启与关闭过程。

所采用的技术解决方案在于：人力骑行时，脚踏脚踏板做360°主车轮全圆运行，带动前从动轮永磁车轮电机车轮转动，永磁车轮电机定子绕组与转子永磁钢切割产生电流发电，由48v/12a充电器执行ac/dc转换回收电能充电于电池组中，达到编程标定数值85%时，由48v电动自行车控制器执行指令供电与从动轮永磁车轮电机由发电功能转换为驱动功能，达到重复循环的行驶供给旋转臂吸尘动力电机，控制旋转臂旋转刷盘转动作为吸尘通道的清扫吸尘做功运行的全过程。

本发明的有益效果在于：通过上述这样一种整体设置，所构成的设备在使用时，可通过与普通清扫机相比，它能够人力骑行自供电，也可以通过能量再生电源驱动自行自供电清扫机，大大减轻了清洁工人的劳作负担，提高了工作兴致，同时也达到了清洁能源的再生目的。采用倒三轮车方式，前面两个永磁车轮电机，后面一个骑行的独轮也是主动轮。前车轮为从动的永磁车轮电机，脚踏后轮转动推动前两个永磁车轮电机转动可达到充电回收再生能量于电池组的目的。运用整体的机械结构，对其进行数字化编程控制，实现清扫机旋转刷盘的抬起落下和旋转清扫吸尘做功等有效控制开启与关闭过程。其最大特点和优点就是随时随地的人力骑行达到再生能源的利用，自行自供电清扫机毫无疑问是清洁工人最需要的，而自行自供电清扫机不会造成电池组无电使用的尴尬，自行自供电清扫机符合未来的发展趋势，也符合清洁工人们的需求。本发明具有较广的适用性，较强的可靠性，具有推广价值和前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

图1为本发明结构示图；

图2为本发明主车轮脚踏传动器结构示图；

图3为本发明充电器原理框架图；

图4为本发明控制器原理框架图。

图中：主体车厢1，旋转臂吸尘动力电机2，车架3，旋转臂4，旋转刷盘5，刷盘刷6，车轮支架7，永磁车轮电机8，拖布9，拖布固定板10，拖布支架11，支撑架12，固定板13，主车轮脚踏传动器14，脚踏板15，驾乘椅16，工具箱17，垃圾箱18，48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19，仪表台20，方向盘21，主车轮22，吸尘机23，吸尘管24，轴承25，太阳轮26，输出轴27，行星轮28，行星轮轴29，轴承压盖30，锥形齿轮31，行程轴32，脚蹬臂33，脚蹬轴34。

具体实施方式

图1、2、3、4所示：用于配备48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组，所述以主体车厢1、支撑架12、主车轮22、车轮支架7、固定板13、主车轮脚踏传动器14、脚踏板15、驾乘椅16为人力自行车整体载体结构，人力骑行时，由主车轮22转动推动永磁车轮电机8旋转，其直接做功于磁钢转子转动，磁钢转子随着永磁车轮电机8磁悬浮转动，其与不旋转固定轴上的定子绕组，其自然产生磁力切割而产生电流，即成为发电状态，磁场绕组中就有电流通过，并产生轴向磁场，当永磁车轮电机8，在人力骑行主车轮驱动下旋转时，即磁场同步旋转发电。以48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的48v/12a充电器ac/dc整流滤波变压整流为直流充电于48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的电池组，其电池组达到85%的容量时即可变换为电动自行车，使用48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的48v电动自行车控制器，控制其中的电池组供电输出至永磁车轮电机8作为驱动轮完成人力自行车和电动自行车的变换。

所述以车架3、旋转臂4、旋转刷盘5、吸尘机23、吸尘管道24、刷盘刷6、拖布9、拖布固定板10、拖布支架11、垃圾箱18为清扫主体结构。由48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的48v电动自行车控制器执行其中的电池组供电和控制旋转臂吸尘动力电机2定速变速直驱旋转臂4，旋转臂4做功带动旋转刷盘5旋转，旋转刷盘5安装可换的刷盘刷6转动达到清扫目的，旋转刷盘5为一体的旋转臂4内设置吸尘管道24直通垃圾箱18，由拖布支架11和拖布固定板10安装的可换拖布9做后续二次清扫工作。

所述的工具箱17是整车维修必备工具储藏箱；48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19是旋转臂吸尘动力电机2和永磁车轮电机8的动力源和控制系统；仪表台20是整体自行自供电清扫机仪表显示器的部件；方向盘21是行驶的导向部件。

所述主车轮脚踏传动器14的结构由脚踏板15安装于脚蹬轴34上；脚蹬轴34固定于脚蹬臂33链接于行程轴32，行程轴32与锥形齿轮31链接在一起固定于两侧的轴承25上；锥形齿轮31与行星轮28啮合，行星轮28与行星轮轴29链接固定在一起固定于两侧的轴承25上；行星轮28再与太阳轮26啮合，太阳轮26与输出轴27链接在一起固定于两侧的轴承25上，全部轴承25由轴承压盖30封盖由螺栓紧固。主车轮脚踏传动器14传动比为：锥形齿轮比行星轮比太阳轮三者之间比例为3:1:2；骑行舒适不乏力，具有反向自锁功能。

所采用的技术解决方案在于：采用倒三轮车方式，前面两个永磁车轮电机8，后面一个骑行的独轮也是主动轮22。前车轮为从动的永磁车轮电机8，脚踏主车轮转动推动前两个永磁车轮电机8转动可达到充电回收再生能量于48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中电池组的目的。运用整体的机械结构，配备目前市场48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的48v电动自行车控制器和48v/12a充电器，对其进行数字化编程控制，实现清扫机旋转刷盘5的抬起落下和旋转清扫吸尘做功等有效控制开启与关闭过程。

所采用的技术解决方案在于：人力骑行时，脚踏脚踏板15做360°主车轮运行，带动前从动轮永磁车轮电机8车轮转动，永磁车轮电机8中的定子绕组与转子永磁钢切割产生电流发电，由48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的48v/12a充电器执行ac/dc转换回收电能充电于其中的电池组中，达到编程标定数值85%时，由48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的48v电动自行车控制器执行指令供电与从动轮永磁车轮电机8由发电功能转换为驱动功能，达到重复循环的行驶供给旋转臂吸尘动力电机2，控制旋转臂4旋转刷盘5转动作为吸尘通道24输送垃圾至垃圾箱18的清扫吸尘做功运行的全过程。

本发明的工作原理如下：首先以脚踩主车轮脚踏传动器14脚踏板15自行自供电清扫机运行，带动前轮永磁车轮电机8也滚动，从而促使前车轮的永磁车轮电机8发电将电储存在48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中的电池组中，储电情况可以通过仪表显示，达到可编程控制系统的标定数值85%，48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中48v电动自行车控制器通过其中的电池组供电启动永磁车轮电机8，达到人力和机械驱动并用的目的。

主车轮脚踏传动器工作原理：其结构由脚踏板15安装于脚蹬轴34上；脚蹬轴34固定于脚蹬臂33链接于行程轴32，行程轴32与锥形齿轮31链接在一起固定于两侧的轴承25上，骑行时用力于脚踏板15圆周做功传递于锥形齿轮31其与行星轮28啮合传递做功于太阳轮26，太阳轮26与输出轴27链接在一起固定于两侧的轴承25上，将做功直接传递于主车轮22行进。主车轮脚踏传动器14传动比为：锥形齿轮比行星轮比太阳轮三者之间比例为3:1:2；骑行舒适不乏力，具有反向自锁功能。

48v/12a充电器充电工作原理：额定从动车轮永磁车轮电机8交流发电48v电压输入，经二极管整流电解电容滤波，从而变成平稳的直流电压输入至变压器进行变压。在此同时开关管产生开关振荡，由正反馈电路提供振荡能源维持持续开关工作，依据稳压电路反馈数据送至调整电路，开关管通过调整电路进行控制自身的占控比或频率来实现变压器输出稳定的电压。经变压器变换成安全的适合用电器所需的高频率交流电压经过整流、滤波电路出而输出稳定的平稳的直流电压为蓄电池充电。

48v电动自行车控制器工作原理：主处理芯片根据从动车轮永磁车轮电机8的霍耳信号对上三路和下三路的mos管驱动电路给出有选择性的打开与关闭信号，以完成对电机的换向。同时，根据开关控制的输入电压大小将相应脉冲宽度的载波信号与下三路mos管导通信号混合，以达到控制从动车轮永磁车轮电机8速度的目的。mos管驱动电路将pwm信号整形放大，提供给mos。上三路三个mos管的驱动电平要求高于电池供电电压，因此mos驱动电路具有升压功能，将上三路的mos管导通信号变成高于电池电压的超高方波信号。mos管导通时间与关闭时间，受导通信号与pwm信号合成的混合信号控制。欠压保护电路是当电池电压降低到控制器设定值以下时，pwm芯片停止了pwm信号的输出，以保护电池不至于在低电压情况下放电，并立即关停复位。限流保护（或过流保护）电路是对控制器输出的最大电流进行限制，以保护48v电动自行车控制器、48v/12a充电器和电池组19中电池组和48v电动自行车控制器及永磁车轮电机8等不会出现允许范围以上的大电流。

本发明与市场上现有同类设备具有明显不同，其中：现有设备无可对比，所使用的普通车轮相比，本方案有效的利用自行车人力骑行再生电能能源，达到了发电再生电能，控制标定值的85%储存能量，就可以利用所发的电量供给自行车发电与驱动两用永磁车轮电机8达到清扫地面和再生能量锻炼身体的双重功能。在不影响它原有功能的前提下，加上再生能源和驱动附加功能，可以提高其使用价值。保证了自行自供电清扫机人力骑行再生电能，再由电能转化为驱动机械能的循环性全过程。

本发明自行自供电清扫机的定义用途：为小型清扫车。