專利名稱：新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法
1.新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法2.新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法屬于一種高效電磁轉(zhuǎn)換方法。且由于控制系統(tǒng)的不同模式，其適用范圍可延伸至電機(jī)(交、直流電機(jī))驅(qū)動源、電力驅(qū)動車輛、工業(yè)自動控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、家用電器等。
3.常用的電機(jī)(交、直流電機(jī))的工作方式和結(jié)構(gòu)形式是決定其工作效率的重要因素。例如交流電機(jī)通電時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子做功，其通電線圈內(nèi)電流強(qiáng)度、方向不斷變化，按電磁學(xué)基本定律，感性元件自身的感生電動勢、電流方向與原方向相反且瞬時增加，其物理現(xiàn)象為無功耗能、工作溫度上升等不利因素，使之效率降低。直流電機(jī)亦然，區(qū)別僅為輸入電源形式及接線端子，工作時線圈內(nèi)電流方向也是不斷切換的。永磁、無刷、串激等類型也只是形式上的變化，并沒有質(zhì)的區(qū)別。另一方面普遍的軸輸出功率的結(jié)構(gòu)形式在實際中很少直接采用，多為減速、力矩變換，傳動、轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為直線、曲線運(yùn)動等。其目的是所需的轉(zhuǎn)速、力矩、運(yùn)動形式等等。由此得到結(jié)論，傳統(tǒng)的電磁轉(zhuǎn)換技術(shù)的效率問題，關(guān)鍵在于電機(jī)的工作方式、結(jié)構(gòu)形式、力矩作用位置、傳輸動力的切換及速度特性等。
4.提出新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的目的，是為了解決能量轉(zhuǎn)換、提高效率問題。合理的結(jié)構(gòu)形式及控制系統(tǒng)在提高工作效率的同時還將擴(kuò)大其實用范圍。例如適用于電動車的驅(qū)動、制動、裝置“二合一”形式。在滿足設(shè)計中的轉(zhuǎn)速、力矩、做功形式等性能要求時，原則上無需傳動系統(tǒng)、減速系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法適用于改善、取代生產(chǎn)實際中普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)形式電機(jī)驅(qū)動源(交、直流電機(jī))，電力驅(qū)動車輛、工業(yè)自動化控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、家用電器等等。
5.新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法由電磁能單元及組合，通斷時序合成，控制系統(tǒng)組成。
a.電磁能單元。在某一幾何外型的磁介質(zhì)材料上，當(dāng)一定數(shù)值的電流強(qiáng)度流過線圈時，磁介質(zhì)材料中由磁疇反應(yīng)出的電磁效應(yīng)、磁通量及強(qiáng)度，是一種能的形式。電磁能單元的基本形式如(

圖1)所示。通電線圈在設(shè)計合理的磁介質(zhì)內(nèi)的磁路及磁通強(qiáng)度，使得通電線圈、磁介質(zhì)、磁路、磁通強(qiáng)度，形成了一個具有能量的機(jī)構(gòu)或有能單元。遵循物理學(xué)基本定律“磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合”又“因磁場扭曲而產(chǎn)生的法向、切向磁扭力”原則，具有電磁能的機(jī)構(gòu)或有能單元，其能將以力或力矩的形式，作用于其自身或相對物體。其能量轉(zhuǎn)換及做功形式如(圖2)所示。其中F→=Fq→+Ff→]]>按(圖2)所示，當(dāng)電磁能單元機(jī)構(gòu)通電線圈有電流流過時，將產(chǎn)生由a’b’向ab方向的位置移動趨勢并且閉合現(xiàn)象，這一過程可進(jìn)一步表達(dá)為F2＝(FSinθ)2+(ACosθ)2(1/2π周期)而電磁能單元的基本工作模式的通斷時序及合成也是基于(圖2)所示a’b’向ab位置移動并且閉合這一通電工作周期內(nèi)的由初始狀態(tài)如a’b位置，至結(jié)束狀態(tài)如a’a，b’b位置，這一過程中的接通工作電源或者斷開工作電源及相應(yīng)的通斷時序及組合而得到的切向方向電磁力矩或法向方向電磁力矩。如(圖3)所示。在電磁能單元通電的初始狀態(tài)如a’b位置，至結(jié)束狀態(tài)如a’a，b’b位置，這一工作周期內(nèi)，切向方向，法向方向的電磁力矩有一個轉(zhuǎn)換變化過程。在一個通電工作周期內(nèi)，某一段時序內(nèi)是切向方向電磁力矩為主要做功力矩如(圖3)中的A段；某一段時序內(nèi)是法向方向電磁力矩為主要做功力矩如(圖3)中的B段；某一段時序內(nèi)是切向方向、法向方向的電磁力矩共同做功力矩如(圖3)中的C段。
電磁能源單元及結(jié)構(gòu)的基本工作模式的通斷時序是通過切向方向、法向方向電磁力矩的做功的時域選擇，得到不同方向的電磁力矩做功效果，同時也可以通過通斷時序的時域選擇得到單一切向方向的電磁力矩或者單一法向方向的電磁力矩。如(圖2)所示的電磁能單元及結(jié)構(gòu)形式實際應(yīng)用于電動自行車項目時，可以由通斷時序控制的切向方向電磁力矩為驅(qū)動車輛，由通斷時序控制的法向方向電磁力矩為制動車輛(參閱圖4)。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)，就是通過這種電磁能轉(zhuǎn)換，以電磁能單元為基礎(chǔ)，采用合理的結(jié)構(gòu)布局及控制系統(tǒng)，高效率地將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。合理的結(jié)構(gòu)布局其設(shè)計原則是按被應(yīng)用裝置的實際運(yùn)行方式、機(jī)械特性等參數(shù)為依據(jù)，加上不同模式的控制方法，目的是獲得最高的使用效率。電磁能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計對于不同的應(yīng)用領(lǐng)域有著充分的設(shè)計、優(yōu)化空間，例如在新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法實際應(yīng)用于電動自行車項目中，“U”字型磁介質(zhì)材料(電工鋼片)可分布于車圈的最外緣(圖4)。按自行車的使用范疇及特性，新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于電動自行車項目設(shè)計中，由于無需靜態(tài)的啟動力矩，結(jié)構(gòu)上僅用一組電磁能單元就可以實現(xiàn)自行車的驅(qū)動/制動及運(yùn)行模式。
在新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法實際應(yīng)用于家用電器類的洗衣機(jī)裝置設(shè)計中，電磁能單元可以兩組或者多組排列(圖5)。結(jié)構(gòu)設(shè)計時電磁能單元按最合理的機(jī)械運(yùn)動形式及應(yīng)力位置如轉(zhuǎn)桶的邊緣分布。兩組或多組電磁能單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計是適應(yīng)于洗衣機(jī)的工作模式，如靜態(tài)啟動，正反方向轉(zhuǎn)動及變速運(yùn)動等。
在新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法實際應(yīng)用于家用電器類的空調(diào)、電冰箱制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，因其工作模式及運(yùn)行特征無需再做圓周運(yùn)動的功率輸出方式，如前述、這時的電磁能單元及組合其做功形式由通斷時序工作模式中的“法向方向的電磁力矩工作通電時域”就可以簡單實現(xiàn)空調(diào)、電冰箱制冷壓縮機(jī)的工作模式及運(yùn)行特征，電磁能單元及組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計、排序如(圖6，12)所示。
光盤驅(qū)動(CD，DVD等)裝置應(yīng)用新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法的實際應(yīng)用中，磁介質(zhì)材料(導(dǎo)磁粉末)有序的涂復(fù)在光盤表面，其光盤自身就是“轉(zhuǎn)子”，兩組電磁能單元及通斷時序控制的“電磁力矩的切向方向電磁力矩及通電時域”就可以完成啟動及正常運(yùn)轉(zhuǎn)，且由于通電時域的完全數(shù)字化工作模式使得光驅(qū)的讀取速度(轉(zhuǎn)動速度)和速度變化的精準(zhǔn)度有著階段性的提高。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于電動汽車的驅(qū)動/制動裝置設(shè)計時，可將電磁能單元及組合與車輪做成一體，所需較大的輸出功率，可將電磁能單元在結(jié)構(gòu)設(shè)計時在車輪的有限空間多組排列，包括驅(qū)動/制動輪的多輪設(shè)計方案。
除了具有與傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動形式上單一旋轉(zhuǎn)或電磁吸合的簡單運(yùn)行邏輯之外，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)還可以擴(kuò)展為直線、曲線運(yùn)動，物體間相互作用(靜止)，制動、轉(zhuǎn)動等形式。而通過控制系統(tǒng)的完全數(shù)字化工作模式確定的脈動工作波源可將轉(zhuǎn)動擴(kuò)展為以按每分鐘N轉(zhuǎn)、1/N轉(zhuǎn)或者是工作時只轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)、1/N(如電動門、窗只轉(zhuǎn)90度)的方式運(yùn)行。還可以在同一周期內(nèi)以不同的速率、方向運(yùn)行、轉(zhuǎn)動以及編程運(yùn)行等等。
b.工作模式(通、斷時序合成)。如前所述，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的工作模式，是將具有電磁能的機(jī)構(gòu)作為有能基本單元，其工作能量取自于電能，工作時電磁能機(jī)構(gòu)或有能電磁能單元對電能輸入的類型(如交、直流、單、多相等)和電流方向無需限制，也無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場或電流換相，其工作模式僅需為按通、斷開及其時限的組合。(圖3)所示的A區(qū)域時序段是電磁力切向方向力矩的主要部分，B區(qū)域時序段是電磁力法向方向力矩的主要部分，C區(qū)域時序段是電磁力矩切向、法向方向合成部分。通斷時序的工作模式是將這幾個時域區(qū)分或組合并控制其接通、斷開相應(yīng)的時序段得到相應(yīng)的切向、法向方向的電磁力矩或者其兩者的組合電磁力矩。所謂通、斷時序合成還是一種數(shù)字式的以量的形式的能量密度新理論。例如按新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法，以電力驅(qū)動方式應(yīng)用于圓周運(yùn)動做功方式的裝置，若以每分鐘N轉(zhuǎn)的速率，M輸出力矩運(yùn)動時，單位時間內(nèi)控制系統(tǒng)需發(fā)100個單位的脈動工作波源，當(dāng)控制系統(tǒng)在同樣時段內(nèi)發(fā)出10個單位的脈動工作波源或者1000個脈動工作波源時，實際上將改變裝置的能量密度。其物理意義為單位時間內(nèi)的作功能量變化及力矩特性、速度特性等等。
c.結(jié)構(gòu)形式。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式無需再定義或局限于傳統(tǒng)電機(jī)的軸輸出功率的范疇。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的結(jié)構(gòu)型式可按實際應(yīng)用的方式選擇和設(shè)計。如(圖7)所示，若電磁能單元EA-EN及主體N與磁介質(zhì)(導(dǎo)磁材料如電工鋼片)MT及主體M分別屬于電磁力矩作用的相對物體。當(dāng)電磁能單元EA-EN及主體N分別通電時，將對MT及主體M產(chǎn)生電磁力矩的作用力。而電磁能單元EA-EN及主體N之間的先后通電時序、通電時長短、電流強(qiáng)度等參數(shù)的變化或者各種參數(shù)之間的編程，則可以確定MT及主體M的受力方向、力矩大小、速率及運(yùn)動形式等。如(圖7)MT及主體M中若有半徑R(力臂)的存在，則MT及主體M可做圓周運(yùn)動，并且具有因參數(shù)的改變或者其參數(shù)的編程使得裝置具有轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)動速度、轉(zhuǎn)動力矩的控制能力。在新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法實際應(yīng)用于洗衣機(jī)實例中，電力驅(qū)動/制動裝置的應(yīng)力位置、運(yùn)動形式及特征的實現(xiàn)，不再局限于傳統(tǒng)電機(jī)的軸輸出功率形式。實際的電磁能單元設(shè)計的結(jié)構(gòu)及排列如(圖5)，其工作模式即通斷時序的通電時域選擇所對應(yīng)的是切向、法向電磁力矩的做功和實際的運(yùn)行模式效果。作為電力驅(qū)動的車輛時，可與車輪作為一體。洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)桶，CD機(jī)的驅(qū)動盤，電動門窗等均可實現(xiàn)“無傳動”結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)自動控制技術(shù)中的線性、非線性運(yùn)動等也無需傳動、轉(zhuǎn)動變換為線性運(yùn)動等機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)。
d.控制方法。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)取自電源的能量，按通、斷機(jī)時序合成，是以具體的適用裝置形式設(shè)定的控制方法。如，電力驅(qū)動車輛用(圖3)中A區(qū)域脈動工作波源模式時為驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，用(圖3)中B或者C區(qū)域工作波源模式時為減速或制動車輪，而使驅(qū)動、制動從結(jié)構(gòu)上成為合為一體的裝置。在自動控制應(yīng)用中的線性運(yùn)動及行程等，由于有通、斷時序及合成的完全數(shù)字化工作新理念的推出，可擴(kuò)展更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)應(yīng)用于轉(zhuǎn)動裝置時，控制方法可以由系統(tǒng)發(fā)出的KN個脈動工作波源、幅值、頻率、相位等參數(shù)實現(xiàn)按每分鐘N轉(zhuǎn)、1/N轉(zhuǎn)，或者只轉(zhuǎn)N轉(zhuǎn)、1/N轉(zhuǎn)，甚至還可以在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)按多種速率，不同的力矩，以及不同旋轉(zhuǎn)方向。同理，線性、非線性、曲線運(yùn)動也可以按適用的通、斷時序合成的方式實現(xiàn)。(參閱例1，2，3)6.新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法采用的通、斷時序合成方式是一種合理的電能輸入方式。相對于傳統(tǒng)電力驅(qū)動源的電機(jī)工作方式所產(chǎn)生的感性元件通有的感生電動勢等特性，由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的工作模式，無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場、極性倒相等使用條件，而采用單一的電流方向及續(xù)流電子元器件的工作形式，相比傳統(tǒng)的電源輸入方式，更有效的利用了電源能量及使用效率。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的有益效果，由于采用了最合理的結(jié)構(gòu)方式，可以做到更簡單、高效。例如，電力驅(qū)動車輛的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可與車輪作為一體，當(dāng)采用新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法的控制系統(tǒng)可實現(xiàn)數(shù)字式操控及高效的運(yùn)行方式，如節(jié)能運(yùn)行模式、運(yùn)動運(yùn)行模式、安全優(yōu)先中斷模式等。除了電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)簡單外，相對與車輛本身還可以省去傳動系統(tǒng)、齒輪變速系統(tǒng)、差速系統(tǒng)等繁雜機(jī)構(gòu)，且由于數(shù)控系統(tǒng)的多樣性，可靠性等諸多功能，將電力驅(qū)動車輛做成智能化、模糊化的運(yùn)行方式成為可能和簡單。
7.示意圖說明(圖1) δ----------工藝氣隙；Φ/B----------磁通及磁通強(qiáng)度；U/I---------電源及工作電流；MT----------磁介質(zhì)及構(gòu)成磁回路機(jī)構(gòu)(如電工鋼片)。
(圖2)F------------電磁力；FQ-----------磁場切向方向作用力矩；FF-----------磁場法向方向作用力矩；δ----------工藝氣隙；Φ/B---------磁通及磁通強(qiáng)度；U/I---------電源及工作電流；MT----------磁介質(zhì)及構(gòu)成磁回路機(jī)構(gòu)(如電工鋼片)。
(圖3)A------------通斷時序中A時域段；B------------通斷時序中B時域段；C------------通斷時序中C時域段；P------------特征點。
(圖4)MA-MN--------磁介質(zhì)及磁回路機(jī)構(gòu)(電工鋼片)EA-----------電磁能單元及作功位置；
R------------做功力臂；α-----------相差時序；IN-----------實時采樣及A/D。
(圖5)MT，MT。
MN，MN。-----磁介質(zhì)及磁回路機(jī)構(gòu)(電工鋼片)；EA，EB，EC---電磁能單元及做功位置；EA。EB。EC。-電磁能單元啟動輔助線圈及實時數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換；R------------做功力臂及轉(zhuǎn)動半徑；α-----------相差及時序；δ-----------工藝氣隙。
(圖6)EA-----------電磁能單元；U. ----------工作電源；H------------活塞工作行程；δ1，δ2------藝氣隙(δ2＞δ1)；Φ-----------主磁通；L------------動力聯(lián)桿。
(圖7)EA，EN-------電磁能單元及組合；MT-----------磁介質(zhì)及磁回路機(jī)構(gòu)(導(dǎo)磁材料如電工鋼片)；KU-----------通斷時序及機(jī)構(gòu)；U. ----------工作電源；FQ-----------切向方向電磁力；FF-----------法向方向電磁力；
F------------電磁力矩；δ-----------空氣間隙；R------------圓周轉(zhuǎn)動半徑。
(圖8) 略(圖9) SH-----------洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒上底邊承物面(小孔透水)；SL-----------洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒下底邊；FL-----------水流整流段；FH-----------水流推力段(NACA-23015 20％+Y線段)；Q------------直線、曲線注點；A-A----------導(dǎo)流水箱(3-5組)；P.-----------實際水流方向；U.-----------轉(zhuǎn)動方向。
(圖10) EA-----------電磁能單元及作功位置；MT-----------磁介質(zhì)材料及磁回路機(jī)構(gòu)；H------------工作水面高度；C1-----------滾針軸承組(按圓周分布)；C2-----------滾珠軸承組(同心分布)；D------------應(yīng)力導(dǎo)軌。
(圖11) 略(圖12) EA，EB
EA’EB’-----電磁能單元及做功位置；EC，EC’-----電磁能單元啟動輔助線圈及實時數(shù)據(jù)、A/D轉(zhuǎn)換；L1，L2，L3---做功力臂及動力輸出聯(lián)桿機(jī)構(gòu)；B------------壓縮機(jī)汽缸；H------------活塞工作行程；A，A’-------活塞。
8.具體實施方式
例1。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法在電單車(電動自行車)項目中的應(yīng)用。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法屬于電力驅(qū)動及自動控制范疇。在電動自行車項目的設(shè)計應(yīng)用中，通過電磁能單元及組合、通斷時序及組合、控制系統(tǒng)等核心技術(shù)組成機(jī)電一體化，自動控制、信息化、智能化、模糊運(yùn)行方式等多項時代技術(shù)的全新裝置。
在“U”字型(圖1，圖2)的磁介質(zhì)材料(電工鋼片)上，當(dāng)一定數(shù)值的電流強(qiáng)度流過線圈時，磁介質(zhì)材料中由磁疇反應(yīng)出的電磁效應(yīng)、磁通量及強(qiáng)度，是一種能的形式。通電線圈在設(shè)計合理的磁介質(zhì)材料內(nèi)的磁路及磁通強(qiáng)度，形成了一個具有能量的機(jī)構(gòu)即稱為電磁能單元。遵循物理學(xué)基本定律“磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合”又“因磁場扭曲而產(chǎn)生的法向，切向磁扭力”原則，具有電磁能的機(jī)構(gòu)或稱為電磁能單元，其能將以力的形式，作用于其自身或相對物體。采用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的電單車，就是通過這種新型高效的電磁能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動機(jī)構(gòu)應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)布局及控制系統(tǒng)，高效率地將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布局其設(shè)計原則是按被應(yīng)用裝置的實際運(yùn)行方式，機(jī)械特性等參數(shù)為依據(jù)，加上不同模式的控制方式，目的是獲得最高的使用效率。實際應(yīng)用中電磁能單元可以是單個或組合運(yùn)行，本項電單車設(shè)計只需單一的電磁能單元組(EA為1組，MT為8組)，且無需啟動力矩及定義轉(zhuǎn)動方向(反向轉(zhuǎn)動令驅(qū)動結(jié)構(gòu)閉鎖)。
如前所述，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用在電單車項目中其工作模式是將具有電磁能的機(jī)構(gòu)作為有能基本單元，工作能量取自于電能及電能轉(zhuǎn)換。工作時電磁能機(jī)構(gòu)或電磁能單元對電能輸入的類型(如交、直流、單、多相等)和電流方向無需限制，也無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場或電流換相。工作模式僅需為接通、斷開及其時限的組合。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)上無需再定義或局限與傳統(tǒng)電機(jī)的軸輸出功率的范疇，其結(jié)構(gòu)形式可按實際應(yīng)用的方式選擇和設(shè)計。作為電力驅(qū)動自行車時，可與車輪作為一體，實現(xiàn)“無傳動”的結(jié)構(gòu)形式。(圖4)新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)取自電源的能量，按通、斷及時序合成，是以具體的適用裝置形式，設(shè)定的控制方法。如電單車，電力驅(qū)動裝置用(圖3)中A區(qū)域脈動工作波源模式時為驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，用(圖3)中B或C區(qū)域工作波源模式時為減速或制動車輪，而使驅(qū)動、制動從結(jié)構(gòu)上成為裝置的合為一體。
智能運(yùn)行方式及模式選擇邏輯圖(圖8)按非機(jī)動車定位的普通自行車的運(yùn)行方式是一種靜不平衡而動平衡(陀螺效應(yīng))的簡單交通工具。其工作模式是I.乘駕者的蹬踏狀態(tài)即人力驅(qū)動狀態(tài)模式；II.乘駕者的非蹬踏狀態(tài)即滾動滑行狀態(tài)；III.乘駕者的反向蹬踏狀態(tài)(無意義)及制動。
實時采樣，數(shù)/模轉(zhuǎn)換是新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于電單車運(yùn)行方式的原始數(shù)據(jù)及各類工作模式基礎(chǔ)。所謂實時即上述I.II.III類工作模式的同步數(shù)值采樣，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后由CPU進(jìn)行數(shù)值處理并發(fā)出適時的指令。例如當(dāng)車輛由I.模式轉(zhuǎn)換II.模式工作方式時，中央數(shù)據(jù)處理器鎖定I.模式的末級采樣值(速率)，同時發(fā)出指令啟動能量控制及驅(qū)動/制動機(jī)構(gòu)。此時，中央數(shù)據(jù)處理的能量輸出指令及能量密度至驅(qū)動/制動機(jī)構(gòu)只需克服車輛行駛中的磨擦阻力和空氣阻力并保持I.模式狀態(tài)的末端速率行駛。換言之，由I.模式轉(zhuǎn)換為II.模式工作方式的實際物理意義是乘駕者可以按照自己的習(xí)慣或路況條件，選擇合適的速度即I.模式的末端速率，同時裝置啟動了的驅(qū)動機(jī)構(gòu)按I.模式末端速率開始工作。即所謂智能化，模糊運(yùn)行工作方式。使整個裝置工作在效率較高的區(qū)域內(nèi)。而實際應(yīng)用中I.→II.→I.之間可以任意切換，只要乘駕者愿意或滿足自己的行駛習(xí)慣，也就是采用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的電單車的基本運(yùn)行方式----正常模式。而運(yùn)動模式，節(jié)能模式，導(dǎo)航模式等運(yùn)行模式則由比較電路內(nèi)固化的只讀程序得以實現(xiàn)，以滿足不同適用條件者自行選擇，如上班一族，學(xué)生一族，長者一族等等。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的特征之一是結(jié)構(gòu)上驅(qū)動/制動為一體。不同邏輯的實現(xiàn)是通過控制系統(tǒng)的程序自動設(shè)置，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用于電單車時，若實施正常自行車的III.模式狀態(tài)，即可實現(xiàn)制動模式。這一操作過程是完全符合人機(jī)工程學(xué)的基本理念的。同時由于結(jié)構(gòu)上允許制動應(yīng)力臂充分的長，可以使得制動效率極高，而中央數(shù)據(jù)處理器還可提供緊急制動和緩制動及中間過渡工作區(qū)域等方式，其邏輯的實現(xiàn)均由實時采樣，數(shù)/模轉(zhuǎn)換等機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。
安全優(yōu)先中斷理念對于自行車這樣簡單交通工具的使用有著重要的意義。安全優(yōu)先中斷理念應(yīng)用于電單車有兩層含義首先是優(yōu)先中斷車輛行駛中的不安全因素，例如超速行駛，轉(zhuǎn)彎時加速等等。其工作模式是斷開驅(qū)動能源及驅(qū)動機(jī)構(gòu)的同時啟動緩制動模式。優(yōu)先中斷理念的另一層意義是對于裝置本身的“自檢”及保護(hù)程序，包括驅(qū)動/制動機(jī)構(gòu)，能源，控制系統(tǒng)等各個組件。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法采用的通、斷時序合成方式是一種合理的電能輸入方式。相對于傳統(tǒng)電力驅(qū)動源的電機(jī)工作方式所產(chǎn)生的感性元件通有的“感性”電氣基本特性，由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的工作模式，無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場、極性倒相等使用條件，而采用單一的電流方向及續(xù)流電子元器件的工作形式，相比傳統(tǒng)的電源輸入方式，更有效的利用了電源能量的使用效率。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)在電動自行車這類簡單交通工具的實際應(yīng)用，由于采用了最合理的結(jié)構(gòu)方式，可以使裝置做到更簡單和高效。而新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的電單車的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可與車輪作為一體。當(dāng)采用高效新型電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)可實現(xiàn)數(shù)字式操控及高效的運(yùn)行模式和運(yùn)行模式等選擇。除了電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)簡單外，相對于車輛本身還可以省去傳動系統(tǒng)、變速系統(tǒng)等復(fù)雜機(jī)構(gòu)。且由于數(shù)控系統(tǒng)的多樣性可靠性等諸多功能，將電力驅(qū)動自行車輛做成智能化、模糊化的運(yùn)行方式成為可能和簡單。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法在電單車(電動自行車)項目中的應(yīng)用實驗結(jié)果及樣車參數(shù)如下行程 100千米/一次充電車速 20千米/小時充電 2小時電源 24V/5A(Ni-Cd 20×1.2v/5a)驅(qū)動機(jī)構(gòu)正常工作電流 1.5A車重 17.5千克車體 纖維質(zhì)復(fù)合材料新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于電單車的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)動部分為玻璃纖維、樹脂、電工鋼片等材料復(fù)合制成。最大厚度9.2毫米，重量1.65千克。安裝于前后車輪或中鏈輪(同步采樣)部位。控制方式為智能化、模糊運(yùn)行方式，即系統(tǒng)同步、回饋采樣、智能模糊運(yùn)行方式，運(yùn)行模式選擇，安全運(yùn)行模式優(yōu)先中斷及自動控制。
例2。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法在家用電器類洗衣機(jī)項目上的實際應(yīng)用。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法屬于電力驅(qū)動及自動控制范疇，應(yīng)用于家用電器洗衣機(jī)項目的具體實例是由電磁能單元及組合，通斷時序及組合，控制系統(tǒng)，“單向水流循環(huán)”機(jī)構(gòu)等核心技術(shù)組成的機(jī)電一體化，自動控制，信息化，智能化，模糊運(yùn)行方式等多項時代技術(shù)的全新裝置。
在“U”字型(圖1，2)的磁介質(zhì)材料上，(電工鋼片)當(dāng)一定數(shù)值的電流強(qiáng)度流過線圈時，磁介質(zhì)材料中由磁疇反應(yīng)出的電磁效應(yīng)、磁通量及強(qiáng)度，是一種能的形式。通電線圈在設(shè)計合理的磁介質(zhì)材料內(nèi)的磁路及磁通強(qiáng)度，形成了一個具有能量的機(jī)構(gòu)即稱為電磁能單元。遵循物理學(xué)基本定律“磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合”又“因磁場扭曲而產(chǎn)生的法向，切向磁扭力”原則，具有電磁能的機(jī)構(gòu)或稱為電磁能單元，其能將以力的形式，作用于其自身或相對物體。采用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的洗衣機(jī)，就是通過這種新型高效的電磁能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動機(jī)構(gòu)應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)布局及控制系統(tǒng)，高效率地將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布局其設(shè)計原則是按被應(yīng)用裝置的實際運(yùn)行方式，機(jī)械特性等參數(shù)為依據(jù)，加上不同模式的控制方式，目的是獲得最高的使用效率。實際應(yīng)用中電磁能單元可以是單個或組合運(yùn)行，本項洗衣機(jī)設(shè)計需3組(家用)電磁能單元，大型工業(yè)用洗衣機(jī)則可適量增加電磁能單元及結(jié)構(gòu)分布。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用在洗衣機(jī)項目中其工作模式是將具有電磁能的機(jī)構(gòu)作為有能基本單元，工作能量取自于電能及電能轉(zhuǎn)換。工作時電磁能機(jī)構(gòu)或電磁能單元對電能輸入的類型(如交、直流、單、多相等)和電流方向無需限制，也無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場或電流換相。工作模式僅需為接通、斷開及其時限的組合。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)上無需再定義或局限與傳統(tǒng)電機(jī)的軸輸出功率的范疇，其結(jié)構(gòu)形式可按實際應(yīng)用的方式選擇和設(shè)計。作為電力驅(qū)動洗衣機(jī)時，電磁能單元可與轉(zhuǎn)筒作為一體，實現(xiàn)“無傳動”的結(jié)構(gòu)形式(圖5)。作為電力驅(qū)動洗衣機(jī)應(yīng)用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法＞技術(shù)時，其電磁能單元可以按轉(zhuǎn)筒工作時的最佳應(yīng)力位置分布，而由復(fù)合材料及磁介質(zhì)材料合成的洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒本身就是轉(zhuǎn)子，因此無需再有動力傳動及切換系統(tǒng)，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動部分的水密問題也可以不用考慮。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于洗衣機(jī)可實現(xiàn)“無傳動”，“一體化”，“驅(qū)動/制二合一”的結(jié)構(gòu)形式。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)取自電源的能量，按通、斷及時序合成，是以具體的適用裝置形式，設(shè)定的控制方法。如洗衣機(jī)，電力驅(qū)動裝置用(圖3)A區(qū)域脈動工作波源模式時為驅(qū)動洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，用工作波源的頻率，時序相差，幅值，脈寬等參數(shù)完成啟動，速度變化，轉(zhuǎn)動力矩變化等功能，用(圖3)B或C區(qū)域工作波源模式或時序相差的通，斷控制時為制動洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，而使驅(qū)動、制動從結(jié)構(gòu)上成為裝置的合為一體。
(1)運(yùn)行模式I(洗滌)圓周旋轉(zhuǎn)的水流與衣物之間的相對運(yùn)動是各類現(xiàn)有產(chǎn)品洗衣機(jī)的主要洗滌方法。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)的基本工作模式采用了新型的“單向水流循環(huán)”新理念，如(圖9)所示。
“單向水流循環(huán)”不會象現(xiàn)有產(chǎn)品因圓周旋轉(zhuǎn)流動產(chǎn)生的纏繞問題，也不需要作正，反向轉(zhuǎn)動的切換，同時還大大減少了圓周旋轉(zhuǎn)水流產(chǎn)生的運(yùn)動質(zhì)量所需能量及運(yùn)動時的振動和噪音，使得新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)更象是一種在“家里工作”的機(jī)械裝置。
按新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的應(yīng)用于圓周運(yùn)動工作模式的基本原理，控制系統(tǒng)是發(fā)出的工作脈源輸入至電磁能單元的。其中，工作脈源的工作頻率，工作幅值，工作脈寬等諸多因素是洗衣機(jī)工作時轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的重要參數(shù)。按基本物理學(xué)的機(jī)械運(yùn)動理論，運(yùn)動中有質(zhì)量的物體的啟動所需能量；正常運(yùn)行時所需能量；制動時所需能量等都是可以作為模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。例如洗衣機(jī)工作時啟動力矩所需能量在運(yùn)行中占的比例較大，而正常運(yùn)行時所需能量只須克服水流和機(jī)械運(yùn)動的摩擦阻力即可，轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速變換時須加、減輸入能量等實際工作模態(tài)，都可以通過實時模擬量采集，模/數(shù)轉(zhuǎn)換由cpu處理后，發(fā)出適當(dāng)?shù)膮?shù)指令驅(qū)動裝置工作。由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法是工作在完全的數(shù)字化狀態(tài)，因此由新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)，做成數(shù)字化、智能化、模糊運(yùn)行工作方式其結(jié)構(gòu)十分簡單。
如上述數(shù)字化的工作方式使得洗衣機(jī)的工作模式中的轉(zhuǎn)速變化(水流)非常簡單，由此新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)在不斷變化的轉(zhuǎn)動速度(水流速度變化)的工作模式下，可使得洗滌時衣物和水流可以有充分的相對運(yùn)動，其工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有產(chǎn)品的洗滌效果。
(2)運(yùn)行模式II.(脫水)由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)對于圓周運(yùn)動工作模式的轉(zhuǎn)動速度變化控制非常簡單。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)在實現(xiàn)運(yùn)行模式II.時可以采用排水和低速啟動轉(zhuǎn)筒同時進(jìn)行的工作方式，這一過渡工作模式使得被洗衣物在排水過程就可以相對均勻的(質(zhì)量)分布在洗衣機(jī)轉(zhuǎn)筒內(nèi)，加上新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用在洗衣機(jī)上時是采用轉(zhuǎn)筒直接驅(qū)動，在驅(qū)動方式和結(jié)構(gòu)上允許安裝承重軸承和同心軸承，可使新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)在脫水工作時的轉(zhuǎn)速大大高于現(xiàn)有產(chǎn)品，在提高脫水效果同時還減少了能量輸入及震動和噪聲。(圖10)(3)運(yùn)行模式III.(制動)作為一種應(yīng)急情況下的工作模式可選擇使用，這是由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用于洗衣機(jī)其結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)筒自身就是轉(zhuǎn)子，而驅(qū)動/制動兩者合為一體及功能的實現(xiàn)只要在控制系統(tǒng)中改變工作波源的時區(qū)和形式即可。這種制動方式無需復(fù)雜的機(jī)械阻滯機(jī)構(gòu)，電磁制動方式也沒有任何機(jī)械接觸及磨損件。
(4)運(yùn)行方式及模式選擇邏輯圖(圖11)新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法采用的通、斷時序合成方式是一種合理的電能輸入方式。相對于傳統(tǒng)電力驅(qū)動源電機(jī)的工作方式所產(chǎn)生的感性元件通有的“感性”電氣基本特性，由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的工作模式，無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場、極性倒相等使用條件，而采用單一的電流方向及續(xù)流電子元器件的工作形式，相比傳統(tǒng)的電源輸入方式，更有效的利用了電源能量的使用效率。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)在洗衣機(jī)這類簡單家用電器的實際應(yīng)用，由于采用了最合理的結(jié)構(gòu)方式，可以使裝置做到更簡單和高效?！皢蜗蛩餮h(huán)”機(jī)構(gòu)新理念是提高洗滌效率的先進(jìn)方法。新材料、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還提高了工作的可靠性和減少生產(chǎn)成本。而新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可與轉(zhuǎn)筒作為一體。當(dāng)采用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)可實現(xiàn)數(shù)字式操控及高效的運(yùn)行模式和運(yùn)行模式選擇等。除了電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)簡單外，相對于洗衣機(jī)本身還可以省去傳動系統(tǒng)、變速系統(tǒng)，動力切換，水密技術(shù)等復(fù)雜機(jī)構(gòu)。且由于數(shù)控系統(tǒng)的多樣性可靠性等諸多功能，將新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)做成智能化、模糊化的運(yùn)行方式成為可能和簡單。由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的洗衣機(jī)其相對簡化的結(jié)構(gòu)及低廉的成本可以將洗衣機(jī)分類制成大型，中型，小型和微型等形式，微型機(jī)可以作為家用的“一大一小”模式配備。
電磁能單元Eb...Ec，Eb。...Ec。(圖5)可以按洗衣機(jī)容量的大小實際應(yīng)用時增加或減少，例如工業(yè)用大型機(jī)可以用多組電磁能單元，小型家用洗衣機(jī)可以選擇用1---3組電磁能單元。
智能運(yùn)行方式及模式選擇邏輯圖(圖11)新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于洗衣機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)筒)的結(jié)構(gòu)其轉(zhuǎn)動部分為玻璃纖維、樹脂、電工鋼片等材料復(fù)合制成。實驗件實物為圓筒形式?？刂品绞綖橹悄芑?、模糊運(yùn)行方式，即系統(tǒng)同步、實時采樣、智能模糊運(yùn)行方式(水流速度自動設(shè)定，變換)，運(yùn)行模式選擇，安全運(yùn)行模式優(yōu)先中斷及自動控制。
例3。新型高效電力驅(qū)動結(jié)構(gòu)及控制方法實際應(yīng)用于家用電器類空調(diào)、電冰箱制冷壓縮機(jī)。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法屬于電力驅(qū)動及自動控制范疇，在電冰箱、空調(diào)機(jī)制冷壓縮機(jī)項目上的應(yīng)用是通過電磁能單元及組合，通斷時序及組合，控制系統(tǒng)，等核心技術(shù)組成的機(jī)電一體化，自動控制、信息化、智能化、模糊運(yùn)行方式等多項時代技術(shù)的全新裝置。
在某一幾何外型(圖6)的磁介質(zhì)材料上(電工鋼片)，當(dāng)一定數(shù)值的電流強(qiáng)度流過線圈時，磁介質(zhì)材料中由磁疇反應(yīng)出的電磁效應(yīng)、磁通量及強(qiáng)度，是一種能的形式。通電線圈在設(shè)計合理的磁介質(zhì)材料內(nèi)的磁路及磁通強(qiáng)度，形成了一個具有能量的機(jī)構(gòu)即稱為電磁能單元。遵循物理學(xué)基本定律“磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合”又“因磁場扭曲而產(chǎn)生的法向，切向磁扭力”原則，具有電磁能的機(jī)構(gòu)或稱為電磁能單元，其能將以力的形式，作用于其自身或相對物體。采用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的電冰箱、空調(diào)機(jī)制冷壓縮機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)就是通過這種新型高效的電磁能量轉(zhuǎn)換，驅(qū)動機(jī)構(gòu)應(yīng)用合理的結(jié)構(gòu)布局及控制系統(tǒng)，高效率地將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。優(yōu)化的結(jié)構(gòu)布局其設(shè)計原則是按被應(yīng)用裝置的實際運(yùn)行方式，機(jī)械特性等參數(shù)為依據(jù)，加上不同模式的控制方式，目的是獲得最高的使用效率。實際應(yīng)用中電磁能單元可以是單個或組合運(yùn)行，本項電冰箱、空調(diào)機(jī)制冷壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計需2--4組(家用)電磁能單元(圖12)，大型工業(yè)用制冷壓縮機(jī)則可適量增加電磁能單元及組合和結(jié)構(gòu)分布。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用在電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)項目中其工作模式是將具有電磁能的機(jī)構(gòu)作為有能基本單元，工作能量取自于電能及電能轉(zhuǎn)換。工作時電磁能機(jī)構(gòu)或電磁能單元對電能輸入的類型(如交、直流、單、多相等)和電流方向無需限制，也無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場或電流換相。工作模式僅需為接通、斷開及其時限的組合。同樣也可以通過改變工作波源的脈寬或幅值來適應(yīng)不同的工作模式，而實際的物理意義為單位時間內(nèi)的做功能量及力矩特性、速度特性等等。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的應(yīng)用在結(jié)構(gòu)上無需再定義或局限與傳統(tǒng)電機(jī)的軸輸出功率的范疇，其結(jié)構(gòu)形式可按實際應(yīng)用的方式選擇和設(shè)計。如，作為電力驅(qū)動電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)時，活塞可與電磁能單元作為一體，實現(xiàn)“無傳動”的結(jié)構(gòu)形式(圖12)。作為電力驅(qū)動電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)應(yīng)用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)時，其電磁能單元可以按壓縮機(jī)活塞工作時的最佳應(yīng)力位置分布，電磁能單元的磁路設(shè)計以最佳的磁路閉合時的氣隙與機(jī)械，電氣特性選擇結(jié)構(gòu)形式(圖6)。其電—磁—機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效應(yīng)與“氣隙”特性正好適應(yīng)于“打氣筒”式的工作模式。而由復(fù)合材料及磁介質(zhì)材料合成的活塞，電磁能單元及組合的連桿形成一個整體，因此無需再有動力傳動及轉(zhuǎn)動變換為直線運(yùn)動系統(tǒng)，而傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動部分的密封問題也可以不用考慮。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于電冰箱，空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)“無傳動”，“一體化”，的結(jié)構(gòu)形式。直接驅(qū)動方式無須如現(xiàn)有產(chǎn)品常用的轉(zhuǎn)動變換為直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)換，同時還大大減少了圓周旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的運(yùn)動所需能量及運(yùn)動時的振動和噪音，使得新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用于電冰箱、空調(diào)制冷壓縮機(jī)更象是一種在“家里工作”的機(jī)械裝置。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)取自電源的能量，按通、斷及時序合成，是以具體的適用裝置形式，設(shè)定的控制方法。電冰箱，空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)，電力驅(qū)動裝置用(圖3)中的B時域的脈動工作波源模式時為驅(qū)動活塞在汽缸內(nèi)運(yùn)行。用工作波源的頻率，時序相差，幅值，脈寬等參數(shù)完成啟動，速度變化，力矩變化等功能。
按新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)的應(yīng)用于往復(fù)運(yùn)動工作模式的基本原理，控制系統(tǒng)是發(fā)出的工作脈源輸入至電磁能單元的。其中，工作脈源的頻率，幅值，脈寬等諸多因素是電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)工作時活塞運(yùn)動(與電磁能單元一體)的重要參數(shù)。按基本物理學(xué)的機(jī)械運(yùn)動理論和微電子學(xué)基本理論，運(yùn)動中有質(zhì)量的物體的啟動所需能量；正常運(yùn)行時所需能量等都是可以作為模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，以及實時采樣。例如電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)工作時當(dāng)活塞行程至于上止點時，其力矩所需能量在運(yùn)行中占的比例較大，而正常運(yùn)行時所需能量只須克服機(jī)械運(yùn)動的摩擦阻力即可，活塞運(yùn)動的速度變換時須加、減輸入能量等實際工作模態(tài)，都可以通過實時模擬量采集，模/數(shù)轉(zhuǎn)換由CPU處理后，發(fā)出適當(dāng)?shù)膮?shù)指令驅(qū)動裝置工作。由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法是工作在完全的數(shù)字化狀態(tài)，因此由新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)及驅(qū)動機(jī)構(gòu)，做成數(shù)字化，智能化、模糊運(yùn)行工作方式其裝置的結(jié)構(gòu)可以十分簡單。
如上述數(shù)字化的工作方式使得電冰箱、空調(diào)機(jī)制冷壓縮機(jī)的工作模式中的速度變化變得非常簡單，由此新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)在不斷變化的運(yùn)動速度(活塞運(yùn)動速度變化)的工作模式下，可使得汽缸內(nèi)的壓力變化可以有較寬的工作范圍，即多種運(yùn)行模式選擇，其工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)有產(chǎn)品采用傳統(tǒng)驅(qū)動方式的工作效果。活塞運(yùn)動行程與力矩，機(jī)械運(yùn)動特性與電磁能單元的電氣特性有更好的組合。
新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法采用的通、斷時序合成方式是一種合理的電能輸入方式。相對于傳統(tǒng)電力驅(qū)動源電機(jī)工作方式所產(chǎn)生的感性元件通有的“感性”電氣基本特性而言，由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的基本工作模式，無需產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場、極性倒相等使用條件，而采用單一的電流方向及續(xù)流電子元器件的工作形式，相比傳統(tǒng)的電源輸入方式，更有效的利用了電源能量的使用效率。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)在電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)這類簡單家用電器的實際應(yīng)用，由于采用了最合理的結(jié)構(gòu)方式，可以使裝置做到更簡單和高效，新材料，新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還提高了裝置的可靠性和減少生產(chǎn)成本。而新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可與活塞作為一體。采用新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)可實現(xiàn)數(shù)字式操控及高效的運(yùn)行模式和運(yùn)行模式選擇等。除了電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)簡單外，相對于電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)本身還可以省去傳動系統(tǒng)、變速系統(tǒng)，轉(zhuǎn)動變換為直線往復(fù)運(yùn)動，機(jī)體的密封技術(shù)等復(fù)雜機(jī)構(gòu)。且由于數(shù)控系統(tǒng)的多樣性可靠性等諸多功能，將新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電冰箱、空調(diào)機(jī)做成智能化、模糊化的運(yùn)行方式成為可能和簡單。由于新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法技術(shù)應(yīng)用的電冰箱、空調(diào)機(jī)的制冷壓縮機(jī)其相對簡化的結(jié)構(gòu)及低廉的成本可以將電冰箱、空調(diào)機(jī)分類制成大型，中型，小型和微型等形式，微型機(jī)可以作為家用的“一大一小”模式配備。
電磁能單元Eb...Ec，Eb’...Ec(圖12)，可以按制冷壓縮機(jī)容量的大小實際應(yīng)用時增加或減少，例如工業(yè)用大型機(jī)可以用多組電磁能單元，小型家用電冰箱，空調(diào)機(jī)可以選擇用2--4組電磁能單元及組合新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法應(yīng)用于電冰箱、空調(diào)機(jī)制冷壓縮機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)其直線往復(fù)運(yùn)動部分為玻璃纖維、樹脂、電工鋼片等材料復(fù)合制成。實驗件實物如(圖6)所示?？刂品绞綖橹悄芑⒛：\(yùn)行方式，即系統(tǒng)同步、實時采樣、智能模糊運(yùn)行方式。
權(quán)利要求
1新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法由具有電磁能機(jī)構(gòu)的電能單元(結(jié)構(gòu)上由實際應(yīng)用裝置結(jié)構(gòu)方式而定。如，電驅(qū)動車輛的車輪等)，通、斷時序合成和運(yùn)行模式控制系統(tǒng)的共同作用下，構(gòu)成了一個能在電力驅(qū)動應(yīng)用中，提高效率、性能、功能，擴(kuò)展使用范圍的電能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換、控制裝置。
2如權(quán)利要求1所述，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法中的電磁能機(jī)構(gòu)或電能單元可因?qū)嶋H應(yīng)用裝置的設(shè)計功能、運(yùn)行方式等設(shè)計出不同的型式。如果與通、斷時序合成、運(yùn)行模式控制系統(tǒng)共同構(gòu)成的電力驅(qū)動控制裝置均屬權(quán)利2要求范圍。
3如權(quán)利要求1所述，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法中的通、斷時序合成如果與電磁能機(jī)構(gòu)或電能單元運(yùn)行模式控制系統(tǒng)共同構(gòu)成的電力驅(qū)動控制裝置均屬權(quán)利3要求范圍。
4如權(quán)利要求1所述，新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法中的運(yùn)行模式控制系統(tǒng)，如果與電磁能機(jī)構(gòu)或電能單元通、斷時序合成共同構(gòu)成的電力驅(qū)動、控制裝置均屬權(quán)利4要求范圍。
全文摘要
提出新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法的目的式為了解決能量轉(zhuǎn)換，提高效率問題。合理的結(jié)構(gòu)形式及運(yùn)行模式控制系統(tǒng)在提高工作效率的同時，還將擴(kuò)大其實用范圍。例如，適用于電動車的驅(qū)動、制動裝置的“二合一”形式，且無需傳動、減速、差速系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)。新型高效電力驅(qū)動機(jī)構(gòu)及控制方法適用于改善、取代生產(chǎn)實際中普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)形式中的電機(jī)驅(qū)動源(交、直流電機(jī))。電力驅(qū)動車輛、工業(yè)自動化控制及執(zhí)行機(jī)構(gòu)、家用電器等。
文檔編號H02P7/00GK1661905SQ20051003816
公開日2005年8月31日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月20日
發(fā)明者姚飛 申請人:姚飛