一種永磁電動(dòng)裝置、電動(dòng)車及其驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)、增程方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種永磁電動(dòng)裝置和電動(dòng)車，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)操控裝置、定體和轉(zhuǎn)體；轉(zhuǎn)體為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上間隔設(shè)置至少4個(gè)磁極方向相同的永磁體轉(zhuǎn)子單元；定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤，其上至少設(shè)置一個(gè)定子單元且定子單元與轉(zhuǎn)子單元的周期相對(duì)氣隙不大于40mm；定子單元的電磁極方向與所述轉(zhuǎn)子單元運(yùn)動(dòng)相向的磁極相反；電源調(diào)制器通過驅(qū)動(dòng)操控裝置/電磁制動(dòng)裝置獲取用戶的指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)；所述電動(dòng)車包括車架、電池組和至少一個(gè)車輪，至少設(shè)置一套所述電動(dòng)裝置，增程系統(tǒng)在設(shè)定邏輯狀態(tài)為二次電池組補(bǔ)充電能。
【專利說明】
一種永磁電動(dòng)裝置、電動(dòng)車及其驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)、増程方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)車及其電源動(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)及其驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)序電流設(shè)計(jì)方法以及電動(dòng)車的增程方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前電動(dòng)自行車市場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)子通過輻條與車輪的輪圈機(jī)械固連，通過電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩使車輪旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)汽車業(yè)熱點(diǎn)是開發(fā)乘用車輪轂電機(jī)，又稱車輪內(nèi)裝電機(jī)，行業(yè)專家普遍認(rèn)為，由于目前輪轂電機(jī)的部件重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出輪轂本體(一般包括輪轂電機(jī)、剎車盤、剎車卡鉗、主動(dòng)懸掛電機(jī)、懸架、減震彈簧等)，其技術(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。
[0003]圖1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、相距一定間隔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)磁場而使轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)軸輸出動(dòng)力。
[0004]永磁無刷直流電機(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)，這種永磁無刷直流電機(jī)的主要問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)部的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0005]續(xù)行里程短是現(xiàn)階段電動(dòng)車的軟肋，行業(yè)普遍認(rèn)為在高能量電池進(jìn)入商用前，靠增加電池?cái)?shù)量提升電動(dòng)車的續(xù)行里程不現(xiàn)實(shí)，因此目前汽車市場主流是發(fā)展油、電雙源混合車，其設(shè)計(jì)思想為:當(dāng)汽車起步或低速時(shí)使用電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，汽車達(dá)到某個(gè)速度閥值時(shí)變換為使用內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力，從而降低汽車在起步或低速時(shí)因燃油在內(nèi)燃機(jī)燃燒不完全引起的排氣污染；其技術(shù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征為:燃料箱給內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供燃料輸出動(dòng)力；在此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上并行增加一套電連接電池組的電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)由電池組提供電能輸出動(dòng)力；兩路動(dòng)力通過油、電動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置共用機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，將內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到輪轂上，這類雙源動(dòng)力的設(shè)計(jì)可稱之為油、電動(dòng)力并行系統(tǒng)，其明顯缺點(diǎn)為制造成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的，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)簡單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實(shí)現(xiàn)。
[0007]本發(fā)明提供的一種電動(dòng)車的永磁電動(dòng)裝置，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器1、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，其上間隔設(shè)置至少4個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元3b，且所有轉(zhuǎn)子單元3b環(huán)繞轉(zhuǎn)體設(shè)置的磁極方向相同；所述定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤，其上至少設(shè)置一個(gè)定子單元3a并安裝在靠近轉(zhuǎn)體的位置，定子單元與轉(zhuǎn)子單元的周期性相對(duì)氣隙3d不大于40mm ;所述定體與所述轉(zhuǎn)體同軸7設(shè)置；
[0008] 所述電源調(diào)制器1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，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9a ;所述電源調(diào)制器對(duì)定子單元3a內(nèi)部繞組供電使定子單元所形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述轉(zhuǎn)子單元3b運(yùn)動(dòng)相向的磁極相反；電源調(diào)制器通過驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶的指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。
[0009]優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過22kW。
[0010]所述定子單元3a/轉(zhuǎn)子單元3b可在相對(duì)定體5/轉(zhuǎn)體6的部位互為置換設(shè)計(jì)，配合相關(guān)裝置設(shè)計(jì)也可取得電動(dòng)效果。
[0011]優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)體6外部加裝減速/變矩裝置2,所述減速/變矩裝置包括若干齒輪組合，其傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體機(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/變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體一體化同軸7設(shè)置于轉(zhuǎn)體的外部。
[0012]所述轉(zhuǎn)子單元3b設(shè)置于轉(zhuǎn)體6上包括嵌合于轉(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；轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體上的設(shè)置方式，包括N/S兩極連線與轉(zhuǎn)體的同軸法線10重合/垂直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15度；若干轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體間隔安裝時(shí)優(yōu)選均勻排布。轉(zhuǎn)子單元的材料為磁鋼、釹鐵硼等一類本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的永磁體，其自身固有磁性且磁極方向不因外部磁場而改變。
[0013]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。
[0014]所述定子單元設(shè)置于定體5上，以及若干個(gè)定子單元繞芯排布組合、繞組串聯(lián)或并聯(lián)連接，遵循電磁極方向與轉(zhuǎn)子單元3b運(yùn)動(dòng)相向磁極相反的基本原則，以內(nèi)部繞組通電的磁通量獲得穿過氣隙3d最大值為優(yōu)選；定子單元在定體上的設(shè)置，包括內(nèi)部繞組通電形成的電磁極兩極連線12與車輪的法線10垂直/重合4種典型組合狀態(tài)，包括電磁極的兩極連線12偏轉(zhuǎn)不超過15度角。
[0015]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；
[0016]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。
[0017]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；所述電源調(diào)制器通過電磁制動(dòng)裝置獲取用戶的制動(dòng)指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使所述電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
[0018]本發(fā)明中，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人工控制方式，包括外置為遙控。
[0019]本發(fā)明中，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。
[0020]本發(fā)明所述含有上述任一電動(dòng)裝置的電動(dòng)車，包括車架4、電池組8和至少一個(gè)車輪，所述電動(dòng)車至少設(shè)置一套所述的電動(dòng)裝置；所述電池組包括一次性使用的一次電池8a 或可重復(fù)多次充電使用的二次電池8b，或兩者組合設(shè)置。
[0021]所述電動(dòng)車的車架任意；
[0022]所述電動(dòng)車的車輪包括單輪轂以及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪轂的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
[0023]優(yōu)選的，所述一次電池8a和二次電池8b的組合設(shè)置包括電并聯(lián)連接。
[0024]更優(yōu)選的，所述電動(dòng)車配置二次電池組8b時(shí)加裝電能補(bǔ)充裝置18,所述電能補(bǔ)充裝置包括材料任意的一次電池8a與控制裝置組合，或?yàn)閮?nèi)燃發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)控制裝置組合， 或兩者組合設(shè)置；電能補(bǔ)充裝置通過邏輯充電裝置17電連接二次電池組；所述的邏輯充電裝置獨(dú)立設(shè)置，或?qū)⑵洳糠诌壿嫻δ芑蛉窟壿嫻δ芗捎陔娫凑{(diào)制器1內(nèi)。所述的增程系統(tǒng)包括電能補(bǔ)充裝置和邏輯充電裝置。
[0025]所述一次電池8a的控制裝置至少包括一次電池啟動(dòng)裝置；所述內(nèi)燃發(fā)電機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)，所述系統(tǒng)控制裝置至少包括內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)及停止裝置；所述內(nèi)燃機(jī)的燃料任意；所述電能補(bǔ)充裝置的組合設(shè)置，包括一次電池與控制裝置、內(nèi)燃發(fā)電機(jī)與控制裝置各設(shè)置一套以上。所述邏輯充電裝置至少包括充電控制裝置，其設(shè)計(jì)亦可兼有一次電池的控制裝置或/和發(fā)電機(jī)的電路控制裝置的功能。
[0026]本發(fā)明還公開了一種前述電動(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)；
[0027]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30度< 0 <90度相應(yīng)的時(shí)間段，所述0為轉(zhuǎn)子單元繞軸所受電磁場吸引力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角；所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器1不輸出電流。
[0028]優(yōu)選的，所述供電時(shí)域的電流不限波形、頻率及占空比。
[0029]優(yōu)選的，所述通電時(shí)域內(nèi)初始的電流、電壓或定子單元的磁通強(qiáng)度由傳感裝置獲取轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)值結(jié)合驅(qū)動(dòng)操控裝置9a給出的指令而調(diào)整。
[0030]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟；所述校正步驟為將定子單元與轉(zhuǎn)子單元周期性隔氣隙相對(duì)、處于同一法線的狀態(tài)(9為〇)作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸0校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與上次轉(zhuǎn)子單元前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，從而獲知轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間，并控制輸出電流。
[0031]本發(fā)明還公開了所述電動(dòng)裝置的制動(dòng)方法，該方法根據(jù)所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元、轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同一法線相對(duì)(0為〇)以及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一個(gè)時(shí)域中， 通過電磁制動(dòng)裝置9b使電源調(diào)制器1輸出時(shí)序電流控制電動(dòng)裝置制動(dòng)；
[0032]所述時(shí)序根據(jù)轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向而定義；所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元為0 < 0 < 30 度相應(yīng)的時(shí)間段，所述0為轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體上繞軸所受電磁場吸引力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角。
[0033]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟，所述校正步驟將0為0作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，通過傳感裝置獲知轉(zhuǎn)子單元趨近/相對(duì)/遠(yuǎn)離定子單元的位置狀態(tài)。
[0034]所述電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)通電和制動(dòng)通電的邏輯關(guān)系設(shè)置為或。
[0035]優(yōu)選的，所述輸出電流控制步驟包括:
[0036]1)驅(qū)動(dòng)操控裝置9對(duì)電源調(diào)制器1無輸入指令時(shí)，電源調(diào)制器休眠；
[0037]2)驅(qū)動(dòng)操控裝置9給出加速指令時(shí)，電源調(diào)制器1輸出時(shí)序電流；
[0038]3)當(dāng)電動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速或通電頻率達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，所述的電源調(diào)制器斷電。
[0039]本發(fā)明還公開了所述電動(dòng)車配置二次電池組8b的一種增程方法，該方法在電動(dòng)裝置運(yùn)行中需要為二次電池組持續(xù)補(bǔ)充電能，或當(dāng)二次電池組實(shí)時(shí)電壓或殘存容量值低于所設(shè)定的閥值時(shí)，啟用電能補(bǔ)充裝置18為二次電池組補(bǔ)充電能。
[0040]本發(fā)明針對(duì)所述電動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)電源調(diào)制器植入優(yōu)化的數(shù)控編程邏輯， 使之實(shí)現(xiàn)高效節(jié)電。所述電動(dòng)裝置應(yīng)用于電動(dòng)車可使用一次電池或二次電池，所述的一次電池包括所有一次性放電的電池和各種燃料電池，例如鋅空氣電池、鋁空氣電池以及氫轉(zhuǎn)換電能等可提供一次性電能的裝置；所述的二次電池包括所有放電后可反復(fù)充電的電池， 例如鋰電池、鉛電池、金屬儲(chǔ)氫電池等。鑒于目前電動(dòng)車市場所配用二次電池的儲(chǔ)能密度較低，本發(fā)明針對(duì)這一技術(shù)現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了旨在對(duì)二次電池補(bǔ)充電能的增程系統(tǒng)，有效解決電動(dòng)車?yán)m(xù)行里程短的公知主要問題。
[0041]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:電動(dòng)裝置具有時(shí)序供電控制帶來的節(jié)能效果，增程系統(tǒng)可有效克服電動(dòng)車?yán)m(xù)行里程短的主要問題，以此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單、組合多樣化、成本低，有效適應(yīng)高端節(jié)能電動(dòng)車的設(shè)計(jì)要求?！靖綀D說明】
[0042]圖1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。
[0043]圖2a是本發(fā)明電動(dòng)裝置電機(jī)本體的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]圖2b是永磁體轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體的一種磁極設(shè)置示意圖。
[0045]圖2c是永磁體轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體的另一種磁極設(shè)置示意圖。
[0046]圖3a是定子單元柱型繞芯設(shè)置為與轉(zhuǎn)體法線垂直的示意圖。
[0047]圖3b是定子單元柱型繞芯設(shè)置為與轉(zhuǎn)體法線重合的示意圖。
[0048]圖3c是定子單元凹型繞芯上部正對(duì)轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0049]圖4a是轉(zhuǎn)子單元所受電磁力的方向分解及動(dòng)態(tài)夾角0示意圖。
[0050]圖4b是轉(zhuǎn)子單元與定子單元處于同軸法線的狀態(tài)示意圖。
[0051]圖5a是電源調(diào)制器的基本工作邏輯示意圖。
[0052]圖5b是一種實(shí)現(xiàn)電源調(diào)制器的數(shù)字技術(shù)邏輯的模塊組合示意圖。
[0053]圖5c是電源調(diào)制器增設(shè)電磁制動(dòng)裝置輸入端的工作邏輯示意圖。
[0054]圖6是電源調(diào)制器輸出電流呈周期性通斷的時(shí)序示意圖。
[0055]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056]圖7b是轉(zhuǎn)體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的一種通斷電時(shí)域示意圖。
[0057]圖7c是對(duì)應(yīng)一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種通電邏輯示意圖。
[0058]圖7d是轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的一種通斷電時(shí)域示意圖。
[0059]圖8a是兩個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0060]圖8b是12個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061]圖9a是增程系統(tǒng)對(duì)二次電池組充電的一種邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062]圖9b是增程系統(tǒng)對(duì)二次電池組充電的另一種邏輯控制結(jié)構(gòu)示意圖。
[0063]圖1Oa是本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)兩輪車的一種局部結(jié)構(gòu)不意圖。
[0064]圖1Ob是本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)三輪車的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]圖1Oc是本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)四輪車的一種局部結(jié)構(gòu)不意圖。
[0066]附圖標(biāo)識(shí):
[0067]1、電源調(diào)制器；la、直流電源輸入端；lb、時(shí)序電流輸出端；lc、感應(yīng)信號(hào)輸入端；ld、行車信號(hào)輸入端；le、制動(dòng)信號(hào)輸入端；2、減速/變矩裝置；3a、定子單元；3b、轉(zhuǎn)子單元；3c、傳感單元；3d、氣隙；4、車架；5、定體；6、轉(zhuǎn)體；7、輪軸；8、電池組；8b、二次電池組；9a、驅(qū)動(dòng)操控裝置；％、電磁制動(dòng)裝置；10、同軸法線；11、車輪切線；12、繞組兩極方向連線；13、永磁體；14、間隔；17、邏輯充電裝置；18、電能補(bǔ)充裝置；Θ、電磁力與其法向分力的夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0068]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0069]本發(fā)明所述電動(dòng)裝置的電機(jī)本體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖2a所示，至少4個(gè)轉(zhuǎn)子單元的N/S磁極環(huán)繞轉(zhuǎn)體同極向設(shè)置，與常規(guī)技術(shù)N/S磁極交替排布的方案不同。定子單元3a由良導(dǎo)線環(huán)繞磁芯而成的，所述良導(dǎo)線通常使用銅材或鍍銅金屬，所述磁芯使用常規(guī)磁介質(zhì)材料，該類磁介質(zhì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一種在磁場作用下內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化、并可產(chǎn)生更強(qiáng)附加磁場的物質(zhì)。
[0070]參見圖2b，轉(zhuǎn)體6外緣設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b，S極面向轉(zhuǎn)體內(nèi)，定體5靠近轉(zhuǎn)體的部位設(shè)置一個(gè)定子單元3a，兩者運(yùn)動(dòng)相對(duì)的氣隙3d足夠小，如果定子單元通電的N極面向轉(zhuǎn)體，則轉(zhuǎn)子單元趨近通電的定子單元時(shí)，會(huì)受到其電磁力吸引而使轉(zhuǎn)體加速運(yùn)動(dòng)；在另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子單元的S極運(yùn)動(dòng)相向定子單元，定子單元繞組通電的N極逆轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向與其相對(duì)，兩者磁作用同樣為相吸，如圖2c所示；該定子單元電磁極與轉(zhuǎn)子單元相吸關(guān)系設(shè)置是本發(fā)明電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)模型。
[0071]如圖4a所示，轉(zhuǎn)子單元繞軸趨近通電的定子單元時(shí)，所受電磁力F可分解為法線10方向F1。與切線11方向F n，其中對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸有貢獻(xiàn)的是Fn，F(xiàn)與F1。的方向形成了動(dòng)態(tài)夾角Θ。轉(zhuǎn)子單元受力與定子單元電磁場作用于轉(zhuǎn)體的區(qū)間相關(guān)，對(duì)繞芯為柱狀或工字形的定子單元，其電磁力線穿越氣隙的最大區(qū)間，對(duì)應(yīng)于電磁極兩極連線12與轉(zhuǎn)體的相應(yīng)法線10垂直(與相應(yīng)切線11平行)的狀態(tài)，如圖3a所示；柱狀或工字形繞芯亦可設(shè)置為電磁極的兩極連線與轉(zhuǎn)體相應(yīng)法線重合，如圖3b所示，該設(shè)置方式通常為多個(gè)定子單元組合排布時(shí)選用。對(duì)于凹型繞芯，其電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子單元的作用區(qū)間，位于凹型繞芯上部正對(duì)轉(zhuǎn)體的兩端范圍內(nèi)，如圖3c所示。
[0072]在轉(zhuǎn)子單元繞軸進(jìn)入定子單元電磁場作用的區(qū)間，存在兩個(gè)電磁力狀態(tài)特殊點(diǎn)，一是F與F11重合，表現(xiàn)為F與轉(zhuǎn)子單元繞軸切線方向重合，以電磁力作用狀態(tài)描述轉(zhuǎn)子單元的有效受力區(qū)間，位于轉(zhuǎn)子單元與定子單元處于同軸法線10(θ為O狀態(tài))為基準(zhǔn)、Θ為±90度的位置區(qū)間內(nèi)(所述土根據(jù)轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向而定義)；當(dāng)Θ為90時(shí)，F(xiàn)11為最大值。另一電磁力狀態(tài)特殊點(diǎn)為F與F1。重合，Θ為0，F(xiàn)11為0，F(xiàn)1。為最大值，此時(shí)電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸無貢獻(xiàn)，如圖4b所示T1JP F i。為一對(duì)此消彼長的運(yùn)動(dòng)變量，其理論強(qiáng)弱變換以Z Θ為45度為分界點(diǎn)，在Θ > 45度的狀態(tài)表現(xiàn)為以繞軸驅(qū)動(dòng)力F11為主，在Θ <45度的狀態(tài)表現(xiàn)為以法向制動(dòng)力F1。為主。
[0073]本發(fā)明電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)技術(shù)方案為:電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)30度< Θ ( 90度的時(shí)域供電，其余時(shí)域斷電；該時(shí)域中，以節(jié)電為主的設(shè)計(jì)應(yīng)選擇在60度< Θ <90度或75度(Θ < 90度的時(shí)域供電，需充分利用轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可選擇在45度< Θ <90度或30度(Θ彡90度的時(shí)域供電；因Θ <30度狀態(tài)以匕。為主，其供電無驅(qū)動(dòng)意義；該驅(qū)動(dòng)電流的通斷時(shí)域如圖6所示，其中T1為通電時(shí)間，TjP T。均為斷電時(shí)間，(T !+T^T0)構(gòu)成了時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流周期T。本發(fā)明電動(dòng)裝置的制動(dòng)技術(shù)方案為:電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)TjPT。的部分時(shí)域或全部時(shí)域設(shè)置為供電，所述T2為轉(zhuǎn)子單元繞軸趨近定子單元對(duì)應(yīng)O度< Θ <30度的時(shí)域，所述T。為轉(zhuǎn)子單元繞軸遠(yuǎn)離定子單元的相應(yīng)時(shí)域；同理，Θ >30度狀態(tài)相伴有可觀的切向電磁力F11,對(duì)電動(dòng)裝置制動(dòng)無益。
[0074]上述電源調(diào)制器根據(jù)Z Θ動(dòng)態(tài)對(duì)應(yīng)通、斷電的控制，可近似變換為相對(duì)時(shí)間控制，因?yàn)殡娫凑{(diào)制器通過時(shí)序校準(zhǔn)容易判知Θ從90度到O度、S卩(?\+Τ2)的時(shí)間段，只要設(shè)定!\與T2的相對(duì)時(shí)間，即等價(jià)于對(duì)Θ相應(yīng)狀態(tài)的通、斷電控制；例如控制Θ對(duì)應(yīng)90度至45度的時(shí)域通電，可簡要設(shè)定在(?\+Τ2)的時(shí)間段起始1/2時(shí)域通電，之后1/2時(shí)域斷電；同理，當(dāng)控制Θ對(duì)應(yīng)30度至O度的時(shí)域通電，可簡要設(shè)定在(TJT2)的時(shí)間段起始2/3時(shí)域斷電，之后1/3時(shí)域通電；(?\+Τ2)時(shí)間段是一個(gè)與轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速相關(guān)的量，以周期時(shí)間判定Θ的實(shí)時(shí)狀態(tài)在變速狀態(tài)有偏差，這一偏差有賴電源調(diào)制器在Θ為O度狀態(tài)進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)在下一周期及時(shí)校正。
[0075]Θ為一個(gè)轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磁相互作用隱變量，當(dāng)轉(zhuǎn)體內(nèi)定子單元設(shè)置(包括組合)方案確定后，對(duì)應(yīng)Θ為90度的顯態(tài)位置同時(shí)被確定，其精確位置是一個(gè)與轉(zhuǎn)體弧度、氣隙間距、定子單元繞芯形狀及其排布等參數(shù)相關(guān)的值，有多種理論模型，具體設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)。電源調(diào)制器相應(yīng)輸出驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)電流的工作邏輯可由常規(guī)開關(guān)控制線路實(shí)現(xiàn)，也可采用CPU編程結(jié)合功率模塊組電路實(shí)現(xiàn)，或采用大規(guī)模集成電路技術(shù)制造的專用芯片實(shí)現(xiàn)。
[0076]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖，定子單元在轉(zhuǎn)體一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期η分別與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生磁作用，電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)的理論時(shí)序電流劃分為8個(gè)(WT。)周期，圖7b標(biāo)示了一種設(shè)定T為/8、與轉(zhuǎn)體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)的InTjP T。示意時(shí)域，圖7c為其中一個(gè)周期T的通電邏輯示意圖。轉(zhuǎn)子單元并非設(shè)置越多越好，其在轉(zhuǎn)體上的數(shù)目η受限于所受定子單元電磁力有效作用區(qū)間相應(yīng)的空間占位，否則電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)輸出的時(shí)序電流周期會(huì)重疊。
[0077]電源調(diào)制器啟動(dòng)供電的時(shí)刻和所設(shè)定的電流時(shí)序直接定義了轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)時(shí)序電流對(duì)應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元位于Θ為一 90度至Θ為一 30度的狀態(tài)區(qū)間設(shè)置(此處一值區(qū)間以Θ為0、相對(duì)前述供電時(shí)域?qū)?yīng)轉(zhuǎn)子單元位于Θ為90度至Θ為30度的設(shè)置區(qū)間而相對(duì)定義)，則轉(zhuǎn)體相應(yīng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，圖7d標(biāo)示了一種結(jié)構(gòu)與圖7b類同、與轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)應(yīng)的！\、TjP T。時(shí)序的示意區(qū)域。
[0078]如圖8a所示，定體設(shè)置兩個(gè)定子單元3a，轉(zhuǎn)體上設(shè)置8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b，在轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期中，電源調(diào)制器要為兩個(gè)定子單元分別提供8個(gè)周期為(WT。)的時(shí)序電流；進(jìn)一步可優(yōu)選8個(gè)定子單元組合10個(gè)轉(zhuǎn)子單元、12個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元(如圖8b所示)，等等。理論上當(dāng)H個(gè)定子單元與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元的組合，如果電源調(diào)制器對(duì)H個(gè)定子單元繞組分立供電，需對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)η*Η個(gè)(Ti+L+T。)電流時(shí)序，編程將十分復(fù)雜；因此在多個(gè)定子單元3a的實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)選H個(gè)定子單元繞組電串聯(lián)組合，或H個(gè)定子單元繞組分為若干組外接電源調(diào)制器；例如12個(gè)定子單元的繞組串聯(lián)，每4個(gè)繞組中間引出抽頭共三根線對(duì)外電連接電源調(diào)制器，技術(shù)上還可利用該三根線兩兩比較的微分電位的不同，作為一種轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對(duì)位置判別的信號(hào)源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0079]電源調(diào)制器可用常規(guī)開關(guān)電路設(shè)計(jì)或脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，后者的基礎(chǔ)功能模塊一般包括電源變換電路、內(nèi)存貯有工作程序的微處理器和信號(hào)輸入輸出電路，能通過傳感單元3c反饋信號(hào)相應(yīng)地控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出的時(shí)序電流；電源調(diào)制器的基本工作邏輯如圖5a簡示，圖5b是一種實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)邏輯的模塊組合示意圖。
[0080]電源調(diào)制器的工作邏輯變換指令信號(hào)通常是從固連在轉(zhuǎn)體內(nèi)部或外部的傳感單元獲得，傳感單元不限于使用磁電感應(yīng)繞組或霍爾元件，也可使用光電編碼器等，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元繞軸7周期性運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感單元可獲得電流(電壓)的變化率反饋給電源調(diào)制器，電源調(diào)制器依據(jù)這一感應(yīng)信號(hào)判知轉(zhuǎn)子單元3b的相對(duì)位置而相應(yīng)發(fā)出電流時(shí)序。根據(jù)對(duì)傳感單元3c的工作精度及可靠性要求，傳感單元可在轉(zhuǎn)體內(nèi)部或外部設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)，甚至變形為從上述多個(gè)定子單元繞組串聯(lián)成多線回路反饋的方式、以及運(yùn)用定子單元3a雙線環(huán)繞的繞組反饋方式獲得工作邏輯變換指令信號(hào)，此時(shí)電源調(diào)制器的感應(yīng)信號(hào)輸入端Ic相應(yīng)內(nèi)置。
[0081]綜上所述，所述的電源調(diào)制器是一個(gè)邏輯電源開關(guān)系統(tǒng)，時(shí)序通電周期/頻率反映了單位時(shí)間內(nèi)定子單元3a對(duì)轉(zhuǎn)子單元3b的作用次數(shù)，該時(shí)序頻率間接定義了轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速及定子單元所需的通電幅值或電磁力(源于電源調(diào)制器向定子單元的繞組通電)，通電幅值越大，單位時(shí)間內(nèi)定子單元通電對(duì)轉(zhuǎn)子單元的作用力越大、作用次數(shù)越多，其結(jié)果是轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速越快。電源調(diào)制器所輸出電流的時(shí)序頻率，與轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期隱含的(ΤΑ?^+Τ。)時(shí)序作用次數(shù)、通電平均強(qiáng)度以及轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速是相互對(duì)應(yīng)的諸物理量關(guān)系，當(dāng)電源調(diào)制器的諸多設(shè)定條件進(jìn)入邏輯工作狀態(tài)后，控制了時(shí)序通電的頻率也就是控制了電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速。該人工控制電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速是通過驅(qū)動(dòng)操控裝置9a電連接電源調(diào)制器的輸入端Id來實(shí)現(xiàn)。
[0082]驅(qū)動(dòng)操控裝置9a的傳統(tǒng)產(chǎn)品為一個(gè)變形設(shè)計(jì)的變阻器或電位器，一般設(shè)計(jì)為常規(guī)旋轉(zhuǎn)把手式，近年不少建立在光敏、霍爾控制技術(shù)基礎(chǔ)的專用操控裝置日趨成熟，亦可設(shè)計(jì)為推拉式操縱桿或若干定速檔位的控制方式，包括遙控。
[0083]當(dāng)電動(dòng)裝置需要增設(shè)電磁力制動(dòng)功能時(shí)，電源調(diào)制器相應(yīng)增設(shè)的制動(dòng)信號(hào)輸入端Ie與電磁制動(dòng)裝置％電連接，如圖5c所示；電磁制動(dòng)裝置的功能為可控制電源調(diào)制器所輸出的制動(dòng)通電強(qiáng)度，制動(dòng)通電電流越大，電磁制動(dòng)效果越好。
[0084]本發(fā)明電動(dòng)裝置啟動(dòng)時(shí)有一種特殊狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元?jiǎng)偤锰幱谂c定子單元隔氣隙處于同一法線10、Θ為O時(shí)，容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。如非配合電動(dòng)車設(shè)計(jì)為助動(dòng)起步，可對(duì)電源調(diào)制器相應(yīng)設(shè)計(jì)電動(dòng)裝置的靜態(tài)啟動(dòng)程序；所述電動(dòng)裝置靜態(tài)啟動(dòng)程序的一個(gè)簡單例，是電源調(diào)制器在設(shè)定時(shí)間最大值得不到傳感裝置反饋信號(hào)的情況下，實(shí)時(shí)發(fā)出與正常驅(qū)動(dòng)電流方向相反的啟動(dòng)電流，使轉(zhuǎn)體上至少一個(gè)轉(zhuǎn)子單元受到同極性相斥而偏離Θ為O的狀態(tài)，避免電動(dòng)裝置啟動(dòng)不暢順。
[0085]定子單元在轉(zhuǎn)體內(nèi)的設(shè)置要點(diǎn)，是要使轉(zhuǎn)子單元在周期性旋轉(zhuǎn)中與其形成有效發(fā)生磁作用的相對(duì)氣隙3d，該氣隙是定子單元向轉(zhuǎn)子單元傳遞電磁力作用的能量通道，氣隙越小越有利于磁能量作用傳遞，但氣隙過小易發(fā)生機(jī)械接觸，設(shè)計(jì)時(shí)需綜合把握材料的剛性和機(jī)械加工精度。
[0086]當(dāng)電動(dòng)裝置的最佳速度/轉(zhuǎn)矩需要外加裝置調(diào)整時(shí)，可在轉(zhuǎn)體6外部加裝由若干齒輪組合而成的減速/變矩裝置2，減速/變矩裝置通過若干齒輪的組合可達(dá)到改變機(jī)械傳動(dòng)輸入端的轉(zhuǎn)速或改變轉(zhuǎn)矩的技術(shù)目標(biāo)，減速/變矩裝置的設(shè)計(jì)方案較多，優(yōu)選與轉(zhuǎn)體同軸設(shè)置于轉(zhuǎn)體外部；減速/變矩裝置既可獨(dú)立設(shè)置，也可以在轉(zhuǎn)體外部實(shí)行一體化整體設(shè)計(jì)；甚至變形為與外部旋轉(zhuǎn)裝置連體設(shè)計(jì)；但在轉(zhuǎn)體外部非同軸設(shè)置減速/變矩裝置時(shí)，通常需配置懸架、減震彈簧等調(diào)整重心，非優(yōu)選方案。
[0087]目前市場主流電動(dòng)車是配置二次電池，由于二次電池的比能量低，鉛電池一般僅為40VAh/Kg，鋰電池一般為120VAh/Kg，配車的續(xù)航里程欠理想；一次電池的優(yōu)點(diǎn)是自放電小、比能量高，近期實(shí)驗(yàn)室制作的鋁空氣電池的比能量已達(dá)到8000VAh/Kg以上，但這類金屬電極一次電池普遍伴隨內(nèi)阻大的缺陷，其比能量雖高但大電流放電能力卻不強(qiáng)，雖然其未來應(yīng)用前景被業(yè)界看好，但現(xiàn)階段仍難滿足電動(dòng)車電動(dòng)裝置對(duì)放電性能的需求，較穩(wěn)健的技術(shù)方案是作為輔助電能使用。
[0088]本發(fā)明所述電動(dòng)車優(yōu)選在配置二次電池的技術(shù)基礎(chǔ)上，增加設(shè)置電能補(bǔ)充裝置18和邏輯充電裝置17，行業(yè)習(xí)慣統(tǒng)稱為增程系統(tǒng)；所述邏輯充電裝置的主要功能是監(jiān)測二次電池組Sb的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并在設(shè)定的工作邏輯下為二次電池組補(bǔ)充電能，如圖9a所示；所述二次電池組的實(shí)時(shí)狀態(tài)至少包括實(shí)時(shí)電壓或殘存容量，例如某電動(dòng)車的鉛電池組的標(biāo)稱工作電壓為48V，其正常工作電壓區(qū)間為42.0V至53.2V，當(dāng)設(shè)定鉛電池組補(bǔ)充電的電壓閥值為47V時(shí)，只要邏輯充電裝置監(jiān)測到電池組的實(shí)時(shí)電壓下降至47V，即啟動(dòng)電能補(bǔ)充裝置為二次電池組補(bǔ)充電。所述邏輯充電監(jiān)測和直流充電控制的功能，也可以部分或全部移植至電源調(diào)制器實(shí)現(xiàn)，圖9b所示的是一種由電源調(diào)制器監(jiān)測二次電池組實(shí)時(shí)電壓并控制充電邏輯、直流充電功能由邏輯充電裝置完成的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。所述增程系統(tǒng)的電能補(bǔ)充裝置，可以為材料任意的一次電池與直流充電控制裝置組合而成，例如采用鋁空氣電池。
[0089]電能補(bǔ)充裝置也可以為燃料箱、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置組合而成，該類裝置組合均為相對(duì)成熟技術(shù)，所述的燃料包括但不限于甲醇、乙醇、汽油、柴油、天燃?xì)?、氣態(tài)或液態(tài)氫等；業(yè)內(nèi)公知，內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)是在低速或變速時(shí)的狀態(tài)燃燒不充分，但在定速尤其是高速的恒功率狀態(tài)下工況一般都較理想，由于本發(fā)明電動(dòng)車的增程系統(tǒng)功能僅是為二次電池組補(bǔ)充電能，內(nèi)燃機(jī)可設(shè)置在恒功率工況，即使電能補(bǔ)充裝置的電能來源是采用內(nèi)燃機(jī)燃料，燃料的燃燒排放也十分低。
[0090]所述增程系統(tǒng)的兩類電能補(bǔ)充裝置，在電動(dòng)車設(shè)計(jì)可組合并用。
[0091]本說明書所述的優(yōu)選例僅為推薦，若干技術(shù)方案可部分使用，也可加入或組合并用其他成熟技術(shù)，只要根據(jù)電動(dòng)裝置的磁流能量特點(diǎn)，通過對(duì)電源調(diào)制器設(shè)計(jì)可精確控制的時(shí)序電流，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方案的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0092]對(duì)電動(dòng)車以及電動(dòng)機(jī)技術(shù)較深入了解的專業(yè)人士，都不難在本發(fā)明所述的方案基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實(shí)施本
【發(fā)明內(nèi)容】
。例如在市場現(xiàn)有脈沖直流電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，通過傳感方式的改變以及控制器電流程序變換來部分實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明所述電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、電源調(diào)制器的電流時(shí)序控制方法、電能補(bǔ)充方案及其衍生的技術(shù)變形實(shí)施，均應(yīng)被列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0093]實(shí)施例1、
[0094]—種電動(dòng)裝置及其配套的電動(dòng)兩輪車，電動(dòng)裝置的電機(jī)本體配置在后輪，其在車架4的局部結(jié)構(gòu)如圖1Oa所示，車輪周長為1000mm，電池組8選用24V12Ah磷酸鐵鋰電池，安裝在車架的內(nèi)部。電動(dòng)裝置的定體5設(shè)計(jì)為外帶定軸的圓盤，定軸外部機(jī)械參數(shù)參照常規(guī)電動(dòng)兩輪車輪軸的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，并用于取代常規(guī)兩輪車輪軸而安裝；電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)體6利用一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸、內(nèi)緣周長為500mm的雙環(huán)形鈦鋁合金圈(行業(yè)習(xí)慣統(tǒng)稱輪轂)，可與定體同軸心套裝在圓盤定體的外部；在圓盤定體靠近輪轂內(nèi)緣的部位安裝一個(gè)定子單元3a。
[0095]輪轂形式的轉(zhuǎn)體內(nèi)緣設(shè)置8個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元，其兩極連線與轉(zhuǎn)體的切線平行，S極面向如圖2c所示的逆時(shí)針方向(順車輪旋轉(zhuǎn)方向)；轉(zhuǎn)子單元加工成盒狀小單元，長度為1.8mm,寬度和厚度在不影響安裝的情況下取最大值，緊密安裝在轉(zhuǎn)體的內(nèi)緣；定子單元3a的繞芯選擇凹形鐵磁體，繞組由一根直徑0.55mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯50圈而成，安裝要點(diǎn):將定子單元安裝在靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣5mm的圓盤定體部位，外加螺絲固定，凹形繞芯的弧形對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)體圓弧而安裝，上部正對(duì)轉(zhuǎn)體內(nèi)緣(如圖3c所示)，兩端對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)體占位32度機(jī)械角。
[0096]設(shè)定電動(dòng)裝置配車最大時(shí)速20km/h即5.6m/s (5.6轉(zhuǎn)/s)，計(jì)取車輪相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為180ms ;因定子單元在車輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用，電源調(diào)制器供電的(WT。)時(shí)序周期最小值T為180/8即22.5ms，設(shè)計(jì)過載功率500W，設(shè)定時(shí)序T1: (T2+T。)為1:5 ;在額定電壓24V時(shí)測得最大車速的電流強(qiáng)度為11Α，該電流強(qiáng)度是一個(gè)根據(jù)整車重量、駕駛員額定體重結(jié)合電動(dòng)裝置設(shè)計(jì)并經(jīng)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)的值。電源調(diào)制器的電源輸入端Ia電連接電池組8的正負(fù)極，時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流輸出端Ib電連接定子單元的線圈繞組，感應(yīng)信號(hào)輸入端Ic電連接傳感單元3c，行車信號(hào)輸入端Id電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置9a，定子單元內(nèi)部繞組的通電方向，設(shè)置為N極如圖2c所示的順時(shí)針方向(逆車輪旋轉(zhuǎn)方向)。傳感單元3c選用一個(gè)常規(guī)磁電感應(yīng)繞組，外加螺絲將其固連在靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的部位。
[0097]電動(dòng)裝置外置的驅(qū)動(dòng)操控裝置9a采用無級(jí)變阻的旋轉(zhuǎn)式電位器，常規(guī)把手式，通過與電子控制線路的配套設(shè)計(jì)，可通過改變阻值實(shí)時(shí)控制電源調(diào)制器輸出的電流強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)兩輪車的正常車速。電動(dòng)兩輪車常規(guī)使用的照明燈、轉(zhuǎn)彎/制動(dòng)信號(hào)燈、音鳴等通斷電操控的控制單元，均采用市購產(chǎn)品配套。
[0098]電源調(diào)制器采用脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其核心模塊包括常規(guī)CPU和一個(gè)設(shè)計(jì)功率500W的驅(qū)動(dòng)模塊，其細(xì)化工作邏輯如圖5b所示，其中脈沖變換調(diào)理電路主要是完成將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為階梯波信號(hào)，脈沖信號(hào)發(fā)生器主要產(chǎn)生所需的脈沖信號(hào)，其次經(jīng)微分電路輸出尖峰脈沖，然后經(jīng)過限幅電路將尖峰脈沖的負(fù)半周濾除，只剩下正半軸尖峰脈沖，用集成運(yùn)放組成的積分電路進(jìn)行積分累加，加上電壓比較器和控制電路，就組成了完整的階梯脈沖信號(hào)，對(duì)電路的各個(gè)元件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而得到滿足工作邏輯要求的階梯波信號(hào)。電源調(diào)制器在T1通電時(shí)序內(nèi)，通過控制芯片(CPU)使驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生一系列幅值隨時(shí)序遞減的脈沖電流，脈沖頻率30KHz。
[0099]電源調(diào)制器的工作邏輯為:以定子單元3a與轉(zhuǎn)子單元3b周期性隔氣隙3d相對(duì)、處于同一法線10( Θ為O)的狀態(tài)記為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)人力助動(dòng)或驅(qū)動(dòng)操控裝置9a給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)、并且傳感單元3c感知轉(zhuǎn)子單元3b繞軸前轉(zhuǎn)至Θ為90度位置(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子單元進(jìn)入凹形繞芯兩端范圍內(nèi)隔氣隙相對(duì)的初始時(shí)刻，精細(xì)值以實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn))的時(shí)刻，電源調(diào)制器啟動(dòng)輸出T1電流為64、1\與(T2+T。)比值為1:5的通、斷電時(shí)序；當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次繞軸至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與轉(zhuǎn)子單元上次繞至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，獲知本次周期時(shí)間的實(shí)時(shí)值，并對(duì)下一步工作邏輯進(jìn)行判定:如果驅(qū)動(dòng)操控裝置無輸入指令，電源調(diào)制器休眠；如果驅(qū)動(dòng)操控裝置給出的指令是加速，則電源調(diào)制器在下一周期對(duì)應(yīng)Θ為90度位置的時(shí)刻，執(zhí)行1\與(Τ2+Τ。)比值為I:5的通、斷電時(shí)序，實(shí)時(shí)通電的平均強(qiáng)度由驅(qū)動(dòng)操控裝置給出；如果電源調(diào)制器輸出電流維持在接近IlA的狀態(tài)，上述設(shè)定的邏輯將使電源調(diào)制器的時(shí)序通電頻率越來越高，對(duì)應(yīng)車輪每周期中定子單元3a對(duì)轉(zhuǎn)子單元3b的電磁力作用次數(shù)越來越多，車速越來越快；當(dāng)時(shí)序通電頻率高于所設(shè)定的1/22.5ms或電源調(diào)制器連續(xù)5s輸出電流在IlA的狀態(tài)時(shí)，電源調(diào)制器無條件斷電而達(dá)到自動(dòng)限速的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0100]本實(shí)施例所述配置在兩輪車后輪的電動(dòng)裝置，也可以配置在單輪車上，或配置在兩輪車或三輪車的前輪，以及在兩輪車的前、后輪同時(shí)配置。
[0101]實(shí)施例2、
[0102]將實(shí)施例1所述的電動(dòng)裝置安裝在三輪車的前輪，車架4的局部結(jié)構(gòu)如圖1Ob所示；車輪和轉(zhuǎn)體的周長、定子單元和轉(zhuǎn)子單元的設(shè)計(jì)安裝方法與實(shí)施例1類同，電池組8選用48V100Ah鉛酸膠體電池，安裝在車架內(nèi)部的電池箱。
[0103]轉(zhuǎn)體6外部增加設(shè)置一個(gè)由若干齒輪組合而成的減速/變矩裝置2，其與轉(zhuǎn)體同軸心安裝，如圖1Ob三輪車的前輪所示，減速/變矩裝置的減速比為10:1 ;減速/變矩裝置的傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體機(jī)械固連，其外部設(shè)置有若干機(jī)械孔，若干輻條的一端穿孔固定，另一端固連前輪的輪轂內(nèi)緣，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)前輪的傳動(dòng)。
[0104]電動(dòng)裝置配車最大時(shí)速20km/h即5.6m/s (5.6轉(zhuǎn)/s)，計(jì)取車輪相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為180ms ;電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)體6經(jīng)過減速/變矩裝置2對(duì)應(yīng)的限速值為56轉(zhuǎn)/s，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間18ms，即電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置供電的(Ti+L+T。)時(shí)序周期最小值T為18ms，電源調(diào)制器供電的(Ti+L+T。)時(shí)序周期最小值T為18/8即2.25ms，設(shè)計(jì)過載功率1500W，設(shè)定時(shí)序!^'+!1。)同為1:5。
[0105]電源調(diào)制器采用的脈沖數(shù)字技術(shù)方案和實(shí)施例1類同，工作邏輯調(diào)整為:當(dāng)對(duì)定子單元繞組啟動(dòng)通電時(shí)，在4s內(nèi)以6A為基準(zhǔn)、對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期在每下一個(gè)周期自動(dòng)加大10%輸出強(qiáng)度的電流時(shí)序，從第5s起始等待驅(qū)動(dòng)操控裝置的下一步工作指令:如果驅(qū)動(dòng)操控裝置9a無輸入指令，電源調(diào)制器I休眠；如果驅(qū)動(dòng)操控裝置給出的指令是加速，則電源調(diào)制器在下一周期啟動(dòng)通電的時(shí)刻，執(zhí)行!\與(T2+T。)比值為1:5的電流時(shí)序，實(shí)時(shí)通電的平均強(qiáng)度由驅(qū)動(dòng)操控裝置給出。
[0106]本實(shí)施例所述的電動(dòng)裝置，可對(duì)應(yīng)每個(gè)車輪安裝一套，也可對(duì)應(yīng)一個(gè)車輪安裝兩套甚至多套電動(dòng)裝置。
[0107]實(shí)施例3、
[0108]對(duì)實(shí)施例1所述的電動(dòng)裝置增設(shè)電磁力制動(dòng)功能。
[0109]電磁制動(dòng)裝置9b為一個(gè)十級(jí)變阻器，電源調(diào)制器相應(yīng)增加一個(gè)制動(dòng)信號(hào)輸入端Ie電連接電磁制動(dòng)裝置％，如圖5c所示；當(dāng)人工控制電磁制動(dòng)裝置發(fā)出制動(dòng)信號(hào)時(shí)，電源調(diào)制器切斷!\對(duì)應(yīng)時(shí)序的電流，啟動(dòng)T2時(shí)域通電，制動(dòng)通電時(shí)域設(shè)定為傳感單元3c感知轉(zhuǎn)子單元3b繞軸至Θ為30度到Θ為O位置的時(shí)間段。
[0110]電源調(diào)制器所輸出的制動(dòng)電流，對(duì)應(yīng)電磁制動(dòng)裝置9b的十級(jí)阻檔設(shè)置為十級(jí)強(qiáng)度，設(shè)定輸出的電流強(qiáng)度為??首級(jí)5A、末級(jí)12A，十級(jí)電流平均設(shè)置。
[0111]實(shí)施例4、
[0112]將實(shí)施例3電動(dòng)裝置的制動(dòng)邏輯進(jìn)一步優(yōu)化為:電源調(diào)制器啟動(dòng)T2時(shí)域通電的同時(shí)，將T。部分時(shí)域的工作邏輯同步變換為通電，該T。部分時(shí)域的數(shù)值與(T !+T2)相等，T。通電啟動(dòng)時(shí)刻以Θ為O開始計(jì)時(shí)；電源調(diào)制器在該T。部分時(shí)域所輸出的電流強(qiáng)度與T2時(shí)域相同。本實(shí)施例大大加強(qiáng)了電磁制動(dòng)的制動(dòng)效果。
[0113]本實(shí)施例對(duì)定子單元繞組的制動(dòng)通電增加了轉(zhuǎn)子單元和定子單元處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的時(shí)域，該兩段制動(dòng)通電時(shí)域也可以對(duì)應(yīng)周期時(shí)序T而簡要設(shè)定為:在(T1+!^+!;)時(shí)序中，起始1/3時(shí)域斷電，之后2/3時(shí)域誦電。
[0114]前述實(shí)施例3制動(dòng)時(shí)域Θ為30度到Θ為O位置的時(shí)間段，也可以更改為Θ為15度到Θ為O位置的時(shí)間段。
[0115]實(shí)施例5、
[0116]對(duì)實(shí)施例1所述的電動(dòng)車加裝增程系統(tǒng)。
[0117]所述增程系統(tǒng)以甲醇發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為電能補(bǔ)充裝置18，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由甲醇燃料箱、甲醇內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置組合而成；增程系統(tǒng)的邏輯充電裝置17主要由電池組實(shí)時(shí)電壓監(jiān)測模塊、恒電壓限定電流充電模塊和工作邏輯控制模塊等功能模塊所組成，工作邏輯為:當(dāng)監(jiān)測到電池組的實(shí)時(shí)電壓下降至23V時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)甲醇發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為磷酸鐵鋰電池組8b補(bǔ)充電能，其充電工作方式為恒定電壓28.2V限制最大電流4A，當(dāng)充電電流小于0.5A時(shí)自動(dòng)停止充電。
[0118]實(shí)施例6、
[0119]橫梁兩端同軸分別安裝兩個(gè)輪的電動(dòng)裝置，每個(gè)輪各設(shè)置一套電動(dòng)機(jī)械裝置，兩個(gè)輪的電動(dòng)機(jī)械裝置共用一個(gè)電源調(diào)制器；電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)參數(shù)參照實(shí)施例2設(shè)計(jì)而調(diào)整，車輪周長為1500mm，每個(gè)轉(zhuǎn)體6為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸、周長為500mm的環(huán)形合金鋼圈，內(nèi)部均勾間隔地嵌合8個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元3b，8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的S極全部正對(duì)轉(zhuǎn)體的軸，8個(gè)轉(zhuǎn)子單元間隔平均設(shè)置，其局部結(jié)構(gòu)如圖7a所示；定子單元3a的線圈繞組調(diào)整為60圈，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)體占位的機(jī)械角為40度，與轉(zhuǎn)體內(nèi)緣間距6mm ;減速/變矩裝置2與轉(zhuǎn)體同軸一體化設(shè)計(jì)安裝，減速比為9:1。
[0120]電動(dòng)裝置設(shè)計(jì)為配車限速20Km/h即5.6m/s (3.7轉(zhuǎn)/s)，轉(zhuǎn)體經(jīng)過減速/變矩裝置對(duì)應(yīng)的限速值為33.3轉(zhuǎn)/s，計(jì)取其限速旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為30ms，設(shè)置在轉(zhuǎn)體內(nèi)部的定子單元3a在轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期中分別與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b發(fā)生電磁力作用，S卩限速值對(duì)應(yīng)的周期時(shí)間為
3.75ms ;電源調(diào)制器對(duì)定子單元繞組的通電方向設(shè)置為圖2b所示的繞芯N極逆轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向，對(duì)電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)供電時(shí)序(WT0)設(shè)定為:(T1:T2:T。)為0.5:1.375:1.875，即限速值對(duì)應(yīng)的通電時(shí)域!\為0.5ms，其余3.25ms的(T2+T。)時(shí)域均為斷電狀態(tài)；電源調(diào)制器選用大規(guī)模數(shù)字邏輯開關(guān)集成電路實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)最大過載功率1500W。
[0121]電源調(diào)制器設(shè)定的行車控制邏輯與實(shí)施例1的方法類同，通過周期校準(zhǔn)記錄的時(shí)序通電頻率，可獲知實(shí)時(shí)車速，當(dāng)時(shí)序通電頻率高于1/3.75ms (對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速33.3轉(zhuǎn)/s)時(shí)，電源調(diào)制器無條件斷電而達(dá)到自動(dòng)限速的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0122]本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域1\亦可定義為Θ為90度至Θ為30度相應(yīng)的時(shí)間段，簡要設(shè)定為:在(T^T^To)時(shí)序中，起始1/3時(shí)域通電，之后2/3時(shí)域斷電。
[0123]本實(shí)施例在橫梁兩端配置電動(dòng)裝置的技術(shù)方案，可在同軸并行的兩輪車、三輪車的后輪和四輪車的前輪、后輪實(shí)施；該技術(shù)方案轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)存在差速，應(yīng)特別設(shè)計(jì)限速，或通過對(duì)電源調(diào)制器內(nèi)置差速程序，使轉(zhuǎn)彎行駛更穩(wěn)定。
[0124]實(shí)施例7、
[0125]在實(shí)施例6基礎(chǔ)上，每套電動(dòng)機(jī)械裝置內(nèi)的定子單元3a增設(shè)為兩個(gè)，合金轉(zhuǎn)體以一體化成型工藝在內(nèi)部嵌合8個(gè)間隔平均設(shè)置的永磁體轉(zhuǎn)子單元3b，轉(zhuǎn)子單元的S極全部正對(duì)轉(zhuǎn)體的軸，如圖2a所示。兩個(gè)定子單元的繞芯改為圓柱形，繞組匝數(shù)同為60圈，安裝時(shí)圓柱形繞芯兩端與轉(zhuǎn)體相應(yīng)的法線10垂直，如圖3a所示；兩個(gè)定子單元安裝在轉(zhuǎn)體6內(nèi)部法線平面的中心、靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣5_的定體環(huán)形部位，技術(shù)要求與旋轉(zhuǎn)方向毗鄰轉(zhuǎn)子單元3b的機(jī)械間距相同，兩個(gè)定子單元的繞組電串聯(lián)連接，在轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期中共同與其均勻分布的8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用。
[0126]本實(shí)施例中，電源調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義為Θ從90度至Θ為60度位置相應(yīng)的時(shí)間段，制動(dòng)供電時(shí)域定義為Θ從25度至Θ為O位置相應(yīng)的時(shí)間段。
[0127]本實(shí)施例中的兩個(gè)定子單元3a的機(jī)械布局，也可以改為在轉(zhuǎn)體內(nèi)部兩側(cè)對(duì)稱的定體部位安裝，兩個(gè)定子單元的繞組電串聯(lián)連接，且電磁極方向相同。
[0128]實(shí)施例8、
[0129]在實(shí)施例1凹形繞芯上部正對(duì)轉(zhuǎn)體的內(nèi)緣的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將凹形繞芯的上部逆轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)5度角，永磁體轉(zhuǎn)子單元3b順轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)5度角，其余與實(shí)施例1類同。本實(shí)施例因定子單元3a內(nèi)部繞組通電后形成電磁場的偏轉(zhuǎn)角，更符合轉(zhuǎn)子單元繞軸與定子單元周期性相吸的動(dòng)態(tài)模型，效果比實(shí)施例1要好。
[0130]此外還可將實(shí)施例1所述的傳感單元3c改設(shè)在前輪的車架上，在前輪周期面對(duì)傳感單元3c的環(huán)形區(qū)域任意部位，專門設(shè)置一塊永磁體，使傳感單元的感應(yīng)繞組伴隨車輪旋轉(zhuǎn)而周期性獲得感應(yīng)信號(hào)，所取得的實(shí)施效果與實(shí)施例1類同。
[0131]實(shí)施例9、
[0132]—種準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)電動(dòng)車用的電動(dòng)裝置，電動(dòng)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)施例8類同；所述準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)是同軸緊湊安裝兩個(gè)輪轂，電動(dòng)裝置的電機(jī)本體部分設(shè)在兩個(gè)輪轂之間；轉(zhuǎn)體6外部設(shè)置兩個(gè)與其同軸的減速/變矩裝置2，減速比為12:1 ;每個(gè)減速/變矩裝置的外部設(shè)置有若干傳力筋務(wù)，其一端通過機(jī)械裝置與減速/變矩裝置2的外部固連，另一端固連兩個(gè)輪轂的內(nèi)緣，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)單輪的機(jī)械傳動(dòng)。本實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義為Θ從90度至Θ為70度位置相應(yīng)的時(shí)間段，制動(dòng)供電時(shí)域定義為Θ從20度至Θ為O相應(yīng)的時(shí)間段，驅(qū)動(dòng)操控裝置9a設(shè)置為遙控。
[0133]本實(shí)施例所述結(jié)構(gòu)也可在一個(gè)輪以上的電動(dòng)車實(shí)施，使電動(dòng)行駛效果更穩(wěn)定。
[0134]實(shí)施例10、
[0135]將實(shí)施例1的定子單元改變?yōu)殡p線環(huán)繞磁芯，其中一個(gè)繞組由一根直徑0.55mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯50圈而成，用于動(dòng)力供電回路，電連接電源調(diào)制器I ;另一個(gè)繞組回路由一根直徑0.20mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯18圈而成，用作替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元3c，作為轉(zhuǎn)子單元3b伴隨轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)位置的判別信號(hào)源。
[0136]實(shí)施例11、
[0137]安裝在圖1Oc所示四輪車兩個(gè)前輪的電動(dòng)裝置，電動(dòng)裝置的定體與固定軸固連，電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)體6通過減速/變矩裝置2與車輪的輪轂內(nèi)緣固連；定體5內(nèi)部設(shè)置12個(gè)定子單元3a，定子單元繞芯為工字形，繞組匝數(shù)65圈，安裝時(shí)，工字形繞芯兩端連線與轉(zhuǎn)體相應(yīng)的法線10重合，并且在靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣5mm的環(huán)形部位均勻分布；鈦鋁合金轉(zhuǎn)體6以一體化成型工藝在內(nèi)部嵌合12個(gè)間隔設(shè)置的永磁體轉(zhuǎn)子單元3b，如圖8b所示，其N極全部正對(duì)轉(zhuǎn)體的軸7。
[0138]12個(gè)定子單元的繞組電串聯(lián)連接，每4個(gè)定子單元的繞組中間引出抽頭，對(duì)外形成3根線組成電外接回路(類似于傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組的△形接法)，在轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期中與其均勻分布的12個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用；電源調(diào)制器的電連接方式對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)為三線回路，其相應(yīng)輸出的時(shí)序脈沖電流在三線構(gòu)成的各個(gè)回路中平均分配；電源調(diào)制器對(duì)定子單元繞組的通電方向設(shè)置為繞芯S極逆轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向；本實(shí)施例可以進(jìn)一步利用定子單元3a繞組外接兩相反饋的兩兩比較微分電位差，作為內(nèi)部位置判別的信號(hào)源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0139]本實(shí)施例所述電動(dòng)裝置配置四輪車的電池組選用48V100Ah鋅鎳電池8b，電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)控制方式與前述定子單元設(shè)置于轉(zhuǎn)體內(nèi)部的方法類同，驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義為Θ從90度至Θ為75度位置相應(yīng)的時(shí)間段，簡要設(shè)定為:在(T^VT0)時(shí)序中，起始1/12時(shí)域通電，之后11/12時(shí)域斷電。制動(dòng)供電時(shí)域簡要設(shè)定為:在(TAT2+!;)時(shí)序中，起始5/12時(shí)域斷電，之后7/12時(shí)域通電。
[0140]本實(shí)施例所述四輪車的倒車，通過電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置逆車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義對(duì)定子單元繞組啟動(dòng)供電的時(shí)刻和電流時(shí)序，時(shí)序電流啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于Θ為一 90度至Θ為一30度的區(qū)間而設(shè)置(此處所述Θ的一值區(qū)間，是以Θ為O的狀態(tài)作為基準(zhǔn)座標(biāo)、并根據(jù)前述車輪旋轉(zhuǎn)方向?qū)D(zhuǎn)子單元與定子單元的內(nèi)部相對(duì)位置而定義)。
[0141]本實(shí)施例所述的電動(dòng)裝置既可在輪轂式電動(dòng)車對(duì)應(yīng)至少一個(gè)輪設(shè)置，也可配合中央動(dòng)力式的電動(dòng)車或雙源汽車上的輪轂安裝，使本發(fā)明所述的電動(dòng)裝置成為輔助電動(dòng)系統(tǒng)，多途徑地節(jié)省電動(dòng)車或雙源汽車的能源。
[0142]本實(shí)施例所述四輪車還可進(jìn)一步加裝增程系統(tǒng)，電能補(bǔ)充裝置18選用48V1000Ah鋁空氣一次電池系統(tǒng)；電能補(bǔ)充裝置的工作方式設(shè)置為四輪車啟動(dòng)時(shí)同步工作，并在電動(dòng)裝置運(yùn)行中對(duì)電池組浮充電，邏輯充電裝置17設(shè)計(jì)為恒定電壓54V、限定最大充電電流20A的工作方式；本實(shí)施例因兩個(gè)前輪在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)存在差速，設(shè)置限速并對(duì)電源調(diào)制器內(nèi)置差速程序，使轉(zhuǎn)彎行駛更穩(wěn)定。
[0143]實(shí)施例12、
[0144]在實(shí)施例11的電動(dòng)裝置基礎(chǔ)上，對(duì)電動(dòng)四輪車設(shè)計(jì)雙增程系統(tǒng)。
[0145]所述雙增程系統(tǒng)的電能補(bǔ)充裝置18分別由鋁空氣一次電池系統(tǒng)18a(包括鋁空氣電池及其控制系統(tǒng))以及內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)18b(包括燃料箱、內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)和整流裝置及其控制系統(tǒng))組合而成；雙增程系統(tǒng)的邏輯充電裝置17的功能模塊包括充電模塊和控制模塊，充電模塊設(shè)置有兩路輸入端，分別電連接鋁空氣電池系統(tǒng)18a的電能輸出端和電連接內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)18b的電能輸出端；邏輯充電裝置17的充電模塊輸出端電連接二次電池組Sb，其工作啟動(dòng)由邏輯充電裝置17的控制模塊通過電連接電源調(diào)制器I實(shí)現(xiàn)邏輯控制。
[0146]邏輯充電裝置17通過電源調(diào)制器I的編程控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)二次電池組Sb的實(shí)時(shí)電壓/殘存容量的監(jiān)測和充電控制功能；雙增程系統(tǒng)為二次電池組補(bǔ)充電能時(shí)，優(yōu)先啟用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)18b，內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)使用的燃料任意；當(dāng)內(nèi)燃發(fā)電機(jī)系統(tǒng)不能工作時(shí)，繼續(xù)啟用鋁空氣電池系統(tǒng)18a為二次電池組補(bǔ)充電能。
[0147]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動(dòng)車的永磁電動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器(1)、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，其上間隔 設(shè)置至少4個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b)，且所有轉(zhuǎn)子單元(3b)環(huán)繞轉(zhuǎn)體設(shè)置的磁極方向相同； 所述定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤，其上至少設(shè)置一個(gè)定子單元(3a)并安裝在靠近 轉(zhuǎn)體的位置，定子單元與轉(zhuǎn)子單元的周期性相對(duì)氣隙(3d)不大于40mm;所述定體與所述轉(zhuǎn) 體同軸(7)設(shè)置；所述電源調(diào)制器(1)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，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(9a);所述電源調(diào)制器對(duì)定子單元(3a)內(nèi)部繞組 供電使定子單元所形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述轉(zhuǎn)子單元(3b)運(yùn)動(dòng)相向的磁極相反； 電源調(diào)制器通過驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶的指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使所述電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn) 驅(qū)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)體(6)外部加裝減速/變矩裝 置(2);所述減速/變矩裝置包括若干齒輪組合，其傳動(dòng)輸入端與所述轉(zhuǎn)體機(jī)械固連，傳動(dòng) 輸出端與所述電動(dòng)裝置外部的旋轉(zhuǎn)裝置機(jī)械固連；所述減速/變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn) 體一體化同軸(7)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串聯(lián)或并聯(lián)連接，或通 過不同繞組之間引出中間抽頭組成多線外接回路。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 (%)，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；所述電源調(diào) 制器通過電磁制動(dòng)裝置獲取用戶的制動(dòng)指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使所述電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。7.—種電動(dòng)車，其特征在于，其含有如權(quán)利要求1?6任一項(xiàng)所述的電動(dòng)裝置，所述 電動(dòng)車包括車架(4)、電池組(8)和至少一個(gè)車輪，所述電動(dòng)車至少設(shè)置一套所述的電動(dòng)裝 置；所述電池組包括一次性使用的一次電池(8a)或可重復(fù)多次充電使用的二次電池(8b)， 或兩者組合設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車配置二次電池組(8b)時(shí)加 裝電能補(bǔ)充裝置(18)，所述電能補(bǔ)充裝置包括材料任意的一次電池(8a)與控制裝置組合， 或?yàn)閮?nèi)燃發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)控制裝置組合，或兩者組合設(shè)置；電能補(bǔ)充裝置通過邏輯充電裝置 (17)電連接二次電池組；所述的邏輯充電裝置獨(dú)立設(shè)置，或?qū)⑵洳糠诌壿嫻δ芑蛉窟壿?功能集成于電源調(diào)制器(1)內(nèi)。9.基于權(quán)利要求1?6任一電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方法，該方法由電源調(diào)制器通過所述轉(zhuǎn)子 單元(3b)和定子單元(3a)的位置關(guān)系輸出時(shí)序電流控制電動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；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)通斷周期包括供電 時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于30度< 0 <90度相應(yīng)的時(shí)間段，所述0為轉(zhuǎn)子單元 繞軸所受電磁力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角；所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器(1) 不輸出電流。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述通電時(shí)域內(nèi)初始的電流、電壓或定 子單元(3a)的磁通強(qiáng)度由傳感裝置獲取轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速實(shí)時(shí)值結(jié)合驅(qū)動(dòng)操控裝置(9a)給出的指 令而調(diào)整。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括校正步驟；所述校正步 驟為將轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對(duì)、9為〇的狀態(tài)作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng) 轉(zhuǎn)子單元每次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器(1)進(jìn)行一次時(shí)間歸〇校準(zhǔn)并記錄本次周期 時(shí)間，通過與上次轉(zhuǎn)子單元前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，從而獲知轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)周期時(shí) 間，并控制輸出電流。12.基于權(quán)利要求1?6任一電動(dòng)裝置的制動(dòng)方法，該方法在所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單 元、轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對(duì)以及轉(zhuǎn)子單元和定子單元處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一 個(gè)時(shí)域中，輸出時(shí)序電流控制電動(dòng)裝置制動(dòng)；所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元為〇< 9 <30度相應(yīng)的時(shí)間段，所述0為轉(zhuǎn)子單元繞軸 所受電磁力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角。13.基于權(quán)利要求7或8所述電動(dòng)車的增程方法，該方法在電動(dòng)車的電動(dòng)裝置運(yùn)行中需 要為二次電池組(8b)持續(xù)補(bǔ)充電能，或當(dāng)二次電池組的實(shí)時(shí)電壓或殘存容量值低于所設(shè) 定的閥值時(shí)，啟用電能補(bǔ)充裝置(18)為二次電池組補(bǔ)充電能。
【文檔編號(hào)】H02K7/116GK105990959SQ201510050643
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月31日
【發(fā)明人】劉粵榮, 姚飛
【申請(qǐng)人】劉粵榮, 朱文