一種電動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于磁流控制的電動(dòng)裝置，包括電源調(diào)制器(1)、減速/變矩裝置(2)、驅(qū)動(dòng)操控裝置(9a)、定體(5)和轉(zhuǎn)體(6)；所述轉(zhuǎn)體為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上相間設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子單元(3b)；所述轉(zhuǎn)子單元包括至少一個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b1)和至少一個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元(3b2)；所述永磁體轉(zhuǎn)子單元若干個(gè)在轉(zhuǎn)體上設(shè)置的極向相同；所述定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤(pán)，內(nèi)部至少設(shè)置一個(gè)定子單元(3a)并安裝在靠近轉(zhuǎn)體的位置；所述定體與轉(zhuǎn)體同軸設(shè)置，兩者相對(duì)氣隙(3d)不大于25mm；本電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)能效果明顯。
【專利說(shuō)明】-種電動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及電動(dòng)車的電源動(dòng)力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)裝置的機(jī)械設(shè)計(jì) 及其電源調(diào)制器所產(chǎn)生時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流和制動(dòng)電流的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)自行車市場(chǎng)通常是配用安裝在輪軸上的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為外轉(zhuǎn)子形式， 外轉(zhuǎn)子通過(guò)輻條與車輪的輪圈機(jī)械固連，通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩使車輪旋轉(zhuǎn)。具體制造時(shí)，市場(chǎng)主 流是將輻條與車輪的輪圈實(shí)行一體化制造，外觀為電動(dòng)輪，輻條變形為傳力筋條，通過(guò)傳力 筋條把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞至輪圈。國(guó)內(nèi)電機(jī)業(yè)還試圖運(yùn)用在電動(dòng)自行車的技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，推 廣為電動(dòng)汽車使用的輪轂式電動(dòng)機(jī)。
[0003] 電動(dòng)汽車使用的輪轂電機(jī)技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù)，其最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、 傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，輪轂電機(jī)技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時(shí)捷就首 先制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車等領(lǐng) 域得到應(yīng)用，目前電動(dòng)汽車業(yè)熱點(diǎn)是開(kāi)發(fā)乘用車輪轂電機(jī)。
[0004] 行業(yè)專家普遍認(rèn)為，由于目前輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)除輪轂本體外，部件重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出 輪轂本體（一般包括輪轂電機(jī)、剎車盤(pán)、剎車卡鉗、主動(dòng)懸掛電機(jī)、懸架、減震彈簧等），而汽 車對(duì)輪轂的自重要求較高，常規(guī)轎車的鋁合金輪轂僅比傳統(tǒng)鋼輪轂平均輕2kg左右，當(dāng)車 速為60km/h時(shí)省油率可達(dá)到5% -7%;因此，如果電動(dòng)機(jī)不能呈倍數(shù)減磅，輪轂內(nèi)裝電機(jī)的 技術(shù)意義很有限；僅以單位體積的功率密度一項(xiàng)指標(biāo)衡量，現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到輪轂內(nèi) 裝電機(jī)的一般設(shè)計(jì)要求。
[0005] 目前電動(dòng)車市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展主要有兩個(gè)方向，一是專用電動(dòng)機(jī)制造，二是電機(jī)節(jié)能 控制技術(shù)，但在技術(shù)發(fā)展思路上受到了思想方法的較大局限。
[0006] 圖la是一種傳統(tǒng)4極永磁有刷直流內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，永磁體13磁極沿 定體5的內(nèi)緣N/S交替對(duì)稱排布、相距一定間隙14,若干繞組設(shè)置在轉(zhuǎn)體6與永磁體相對(duì)的 環(huán)形區(qū)域內(nèi)，外供直流電通過(guò)機(jī)械接觸式換向裝置給繞組通電，即可在內(nèi)部形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 而使轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出動(dòng)力。
[0007] 永磁無(wú)刷直流電機(jī)在近年獲得了迅猛發(fā)展，其主要由電機(jī)本體、位置檢測(cè)器和電 源逆變控制器組成，永磁體一般設(shè)置在轉(zhuǎn)體上、N/S磁極交替相距一定間隙排布，若干繞組 設(shè)置在定體內(nèi)，位置檢測(cè)器和逆變器一起構(gòu)成電子換向器取代機(jī)械接觸式換向裝置，繞組 通電形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而使轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)?？刂品矫嫫毡椴捎昧?PWQ技術(shù)，這種永磁無(wú)刷直流電機(jī) 的主要問(wèn)題是正弦波變形的近似度控制，其動(dòng)力供電雖然采用PWQ技術(shù)調(diào)制，但在控制思 想方法上受限于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0008] 本實(shí)用新型的目的，在于克服現(xiàn)有電動(dòng)車用直流電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷，提供 一種內(nèi)部有別于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過(guò)電源調(diào)制器將直流電改變?yōu)橐环N非通電方向交 替變換的時(shí)序電流供電方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實(shí)現(xiàn)。
[0009] 本實(shí)用新型提供的一種基于磁流控制的電動(dòng)裝置，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器 1、減速/變矩裝置2、驅(qū)動(dòng)操控裝置9a、定體5和轉(zhuǎn)體6 ;所述電源調(diào)制器包括電源輸入端 la、時(shí)序電流輸出端lb和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端ld，電源輸入端電連接電池組8的正負(fù)極；所述 轉(zhuǎn)體為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上相間設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子單元3b，所述轉(zhuǎn)子單元包 括至少一個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl和至少一個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b2 ;所述永磁體轉(zhuǎn)子單元若 干個(gè)在轉(zhuǎn)體上設(shè)置時(shí)的極向相同；所述定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤(pán)，內(nèi)部至少設(shè)置 一個(gè)定子單元3a并安裝在靠近轉(zhuǎn)體的位置；所述定體與轉(zhuǎn)體同軸心設(shè)置，兩者相對(duì)氣隙3d 不大于25_ ;所述減速/變矩裝置與轉(zhuǎn)體同軸心設(shè)置；
[0010] 所述電源調(diào)制器的時(shí)序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端 電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置；所述電源調(diào)制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶的指令，并于相應(yīng)時(shí)序 對(duì)定子單元的內(nèi)部繞組輸出電流，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)。
[0011] 優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過(guò)12kw。
[0012] 所述轉(zhuǎn)子單元3b (3bl/3b2)相間設(shè)置于轉(zhuǎn)體6上，其安裝位置包括嵌合于轉(zhuǎn)體的 外緣、內(nèi)緣、轉(zhuǎn)體內(nèi)部或與轉(zhuǎn)體一體化設(shè)計(jì)制造，在不影響安裝于轉(zhuǎn)體的前提下不限形狀； 若干個(gè)轉(zhuǎn)子單元3bl/3b2在轉(zhuǎn)體6安裝時(shí)優(yōu)選均勻排布。
[0013] 優(yōu)選的，所述永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl若干個(gè)在轉(zhuǎn)體6上同極向設(shè)置，包括N/S兩極連 線與轉(zhuǎn)體6同軸法線10重合/垂直的4種典型組合狀態(tài)，以及在4種典型組合狀態(tài)基礎(chǔ)上 N/S兩極連線偏轉(zhuǎn)不超過(guò)20度。
[0014] 優(yōu)選的，所述減速/變矩裝置2包括若干齒輪組合，其傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體機(jī)械固 連，其傳動(dòng)輸出端與電動(dòng)裝置外部的旋轉(zhuǎn)裝置機(jī)械固連；減速/變矩裝置2獨(dú)立設(shè)置，或與 轉(zhuǎn)體6 -體化同軸設(shè)置于轉(zhuǎn)體的外部。
[0015] 優(yōu)選的，所述定子單元3a由至少一組良導(dǎo)線環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁芯而成，其內(nèi)部 線圈繞組可任意串聯(lián)、并聯(lián)連接，或通過(guò)不同繞組之間引出中間抽頭組成多線外接回路；對(duì) 外電連接的方式可以為兩線或多線構(gòu)成的回路；定子單元通電形成的電磁極對(duì)應(yīng)永磁體轉(zhuǎn) 子單元3b 1的排布狀態(tài)設(shè)置為與其運(yùn)動(dòng)相向的極性相反
[0016] 所述定子單元的繞芯排布或若干個(gè)組合，以其內(nèi)部繞組通電穿過(guò)氣隙3d的磁通 量獲得最大值為優(yōu)選。
[0017] 優(yōu)選的，所述電動(dòng)裝置還包括傳感裝置，所述傳感裝置包括若干能感應(yīng)所述轉(zhuǎn)子 單元與定子單元相對(duì)位置的傳感單元3C ;所述傳感單元與所述電源調(diào)制器的傳感信號(hào)輸 入端lc電連接；所述電動(dòng)裝置至少在轉(zhuǎn)體的內(nèi)部或外部設(shè)置一傳感單元；
[0018] 優(yōu)選的，所述傳感裝置包括定子單元的內(nèi)部繞組，所述內(nèi)部繞組包括環(huán)繞定子單 元磁芯的繞組或由若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。
[0019] 優(yōu)選的，所述電動(dòng)裝置還包括電磁制動(dòng)裝置％，所述電源調(diào)制器1還包括制動(dòng)信 號(hào)輸入端le，其電連接電磁制動(dòng)裝置，通過(guò)電磁制動(dòng)裝置獲取用戶的剎車指令并于相應(yīng)時(shí) 序?qū)﹄妱?dòng)裝置的定子單元的繞組輸出電流。
[0020] 所述驅(qū)動(dòng)操控裝置9a可設(shè)置為常規(guī)旋轉(zhuǎn)把手式、推拉式操縱桿或其他任意手動(dòng) 控制方式，包括外置為遙控。
[0021] 本實(shí)用新型中，所述電源調(diào)制器將直流電源轉(zhuǎn)換為時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置中的定 子單元被限定在電源調(diào)制器設(shè)定的時(shí)域周期性地通電和斷電。
[0022] 本實(shí)用新型含有上述任一電動(dòng)裝置的電動(dòng)車，所述電動(dòng)車包括一個(gè)或多個(gè)車輪的 電動(dòng)車以及電動(dòng)、腳踏兩用車；所述電動(dòng)車的車輪至少設(shè)置一套電動(dòng)裝置，安裝電動(dòng)裝置的 車輪包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
[0023] 本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種前述電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，該方法由電源調(diào)制器通過(guò)所 述轉(zhuǎn)子單元3a和定子單元3b的位置關(guān)系輸出時(shí)序電流控制電動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0024] 所述時(shí)序根據(jù)轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向而定義，所述時(shí)序電流根據(jù)定子單元電磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)體上 的有效作用區(qū)間結(jié)合轉(zhuǎn)體上的轉(zhuǎn)子單元個(gè)數(shù)而設(shè)置若干個(gè)通斷周期T，每個(gè)通斷周期T包 括供電時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于
【權(quán)利要求】
1. 一種電動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器（1)、減速/變矩裝置 (2)、驅(qū)動(dòng)操控裝置（9a)、定體（5)和轉(zhuǎn)體（6);所述電源調(diào)制器包括電源輸入端（la)、時(shí)序 電流輸出端（lb)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端（Id)，電源輸入端電連接電池組（8)的正負(fù)極；所述轉(zhuǎn) 體為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上相間設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子單元（3b)，所述轉(zhuǎn)子單元包 括至少一個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元（3bl)和至少一個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元（3b2);所述永磁體轉(zhuǎn)子單 元若干個(gè)在轉(zhuǎn)體上設(shè)置時(shí)的極向相同；所述定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤(pán)，內(nèi)部至少 設(shè)置一個(gè)定子單元（3a)并安裝在靠近轉(zhuǎn)體的位置；所述定體與轉(zhuǎn)體同軸心設(shè)置，兩者相對(duì) 氣隙（3d)不大于25_;所述減速/變矩裝置與轉(zhuǎn)體同軸心設(shè)置；所述電源調(diào)制器的時(shí)序電 流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述減速/變矩裝置（2)由若干齒輪 組合而成，其傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體（6)機(jī)械固連，傳動(dòng)輸出端與電動(dòng)裝置外部的旋轉(zhuǎn)裝置機(jī) 械固連；減速/變矩裝置（2)獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體（6) -體化同軸設(shè)置于轉(zhuǎn)體的外部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述定子單元（3a)由至少一組良導(dǎo) 線環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁芯而成，其若干個(gè)組合得到的繞組之間通過(guò)串聯(lián)或并聯(lián)連接，或通 過(guò)不同繞組之間引出中間抽頭組成多線外接回路，其通電形成的電磁極與所述永磁體轉(zhuǎn)子 單元3bl運(yùn)動(dòng)相向的極性相反。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)裝置還包括傳感裝置，所述 傳感裝置包括若干能感應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元（3b)與定子單元（3a)相對(duì)位置的傳感單元（3c); 所述傳感單元與所述電源調(diào)制器的傳感信號(hào)輸入端（lc)電連接；所述電動(dòng)裝置至少在轉(zhuǎn) 體的內(nèi)部或外部設(shè)置一傳感單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述傳感裝置還包括定子單元（3a) 的內(nèi)部繞組，所述內(nèi)部繞組包括環(huán)繞定子單元磁芯的繞組以及由若干定子單元繞組之間串 聯(lián)而成的多線外接回路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)裝置還包括電磁制動(dòng)裝置 (9b)，所述電源調(diào)制器還包括制動(dòng)信號(hào)輸入端（le)，其電連接電磁制動(dòng)裝置。
7. 含有權(quán)利要求1?6任一電動(dòng)裝置的電動(dòng)車，所述電動(dòng)車包括一個(gè)或多個(gè)車輪的電 動(dòng)車以及電動(dòng)、腳踏兩用車；所述電動(dòng)車的車輪至少設(shè)置一套電動(dòng)裝置，安裝電動(dòng)裝置的車 輪包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H02K7/00GK204145171SQ201420660559
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】劉粵榮, 姚飛 申請(qǐng)人:南京蒙奇智能科技有限公司