一種電動(dòng)裝置、電動(dòng)車(chē)及其驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)、增程方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)裝置和電動(dòng)車(chē)，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)操控裝置、定子單元、永磁體轉(zhuǎn)子單元和轉(zhuǎn)體；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)磁極方向相同的轉(zhuǎn)子單元；定子單元至少設(shè)置一個(gè)在靠近轉(zhuǎn)體的固定部位且與轉(zhuǎn)子單元的周期相對(duì)氣隙不大于80mm；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(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置/電磁制動(dòng)裝置獲取用戶(hù)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(chē)包括車(chē)架、電池組和至少一個(gè)車(chē)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(zhuān)利說(shuō)明】
-種電動(dòng)裝置、電動(dòng)車(chē)及其驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)、増程方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電動(dòng)車(chē)及其電源動(dòng)力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種電動(dòng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)及 其驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)的時(shí)序電流設(shè)計(jì)方法W及電動(dòng)車(chē)的增程方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上電動(dòng)自行車(chē)目前主流是配用電動(dòng)輪，運(yùn)類(lèi)電動(dòng)輪實(shí)際是將傳統(tǒng)設(shè)置在 軸上的電動(dòng)機(jī)變形在輪穀內(nèi)。電動(dòng)汽車(chē)的行業(yè)熱點(diǎn)是開(kāi)發(fā)乘用車(chē)輪穀電機(jī)，又稱(chēng)車(chē)輪內(nèi)裝 電機(jī)，其最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置整合到輪穀內(nèi)；行業(yè)專(zhuān)家普遍認(rèn)為，由于目 前輪穀電機(jī)的部件重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出輪穀本體（一般包括輪穀電機(jī)、剎車(chē)盤(pán)、剎車(chē)卡錯(cuò)、主動(dòng)懸 掛電機(jī)、懸架、減震彈黃等），其技術(shù)意義很有限，現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到輪穀電機(jī)的設(shè)計(jì)要 求。
[0003] 近年獲得迅猛發(fā)展的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，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、ΝΛ磁極交替相距一定間隙排布，若干繞組設(shè)置 在靠近轉(zhuǎn)體的固定部位，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)。運(yùn)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)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外同行還試圖開(kāi)發(fā)在輪緣設(shè)置原動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)輪， 例如市場(chǎng)上一種在車(chē)圈外緣設(shè)齒并安裝輸出軸帶齒電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車(chē)，通過(guò)齒輪傳遞電 動(dòng)機(jī)的軸輸出動(dòng)力，運(yùn)類(lèi)設(shè)計(jì)雖有新意，但由于采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)和常規(guī)方式的動(dòng)力 供電，其電能轉(zhuǎn)換效率與輪穀式電機(jī)類(lèi)同，并且在車(chē)圈外緣設(shè)置電動(dòng)機(jī)會(huì)受到功率的限制。
[0004] 續(xù)行里程短是現(xiàn)階段電動(dòng)車(chē)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(chē)的續(xù)行里程不現(xiàn)實(shí)，因此目前汽車(chē)市場(chǎng)主流是發(fā)展油、電雙源混 合車(chē)，其設(shè)計(jì)思想為：當(dāng)汽車(chē)起步或低速時(shí)使用電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，汽車(chē)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(chē)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(guò)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 輪穀上，運(yùn)類(lèi)雙源動(dòng)力的設(shè)計(jì)可稱(chēng)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】

[0005] 本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)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)部結(jié)構(gòu)有別于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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)。
[0006] 本發(fā)明提供的一種電動(dòng)車(chē)的電動(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、定子單元3a、永磁體轉(zhuǎn)子單元3b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)轉(zhuǎn)子單元3b，且所有轉(zhuǎn)子單元環(huán)繞轉(zhuǎn)體設(shè)置的磁極方向相同； 所述定子單元3a至少設(shè)置一個(gè)在靠近轉(zhuǎn)體的固定部位，其與轉(zhuǎn)子單元形成的周期性相對(duì) 氣隙3d不大于80mm ;
[0007] 所述電源調(diào)制器1包括電源輸入端la、時(shí)序電流輸出端化和驅(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，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，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(guò)驅(qū)動(dòng) 操控裝置獲取用戶(hù)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)。
[0008] 優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過(guò)25kW。
[0009] 優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)體6包括車(chē)輪5的輪圈、輪穀15 W及通過(guò)機(jī)械構(gòu)件同軸7分別固 連輪圈/輪穀內(nèi)緣和車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)械圈；
[0010] 所述車(chē)輪5的輪圈具有一個(gè)機(jī)械圓環(huán)；所述輪穀15至少具有兩個(gè)機(jī)械圓環(huán)，若干 機(jī)械圓環(huán)通過(guò)機(jī)械構(gòu)件同軸固連；所述分別固連輪圈/輪穀內(nèi)緣和輪穀內(nèi)環(huán)形機(jī)械圈的機(jī) 械構(gòu)件，包括外置福條或與輪圈/輪穀一體化設(shè)計(jì)制造的機(jī)械筋條。
[0011] 更優(yōu)選的，所述的機(jī)械構(gòu)件還包括若干齒輪組合的減速/變矩裝置2 ;減速/變矩 裝置的傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體6機(jī)械固連，其傳動(dòng)輸出端與輪圈、輪穀的內(nèi)緣機(jī)械固連；減速/ 變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體或輪穀一體化設(shè)置。
[0012] 所述轉(zhuǎn)子單元3b設(shè)置于轉(zhuǎn)體6上的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；所述轉(zhuǎn)子單元在 轉(zhuǎn)體上的間隔設(shè)置優(yōu)選均勻排布。所述轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體6上同極向設(shè)置，包括ΝΛ兩極連 線(xiàn)與轉(zhuǎn)體6同軸法線(xiàn)10重合/垂直的4種典型組合狀態(tài)，W及在4種典型組合狀態(tài)基礎(chǔ)上 ΝΛ兩極連線(xiàn)偏轉(zhuǎn)不超過(guò)22度。
[0013] 優(yōu)選的，所述定子單元3a由至少一組良導(dǎo)線(xiàn)環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁忍而成，其內(nèi)部 線(xiàn)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(xiàn)外接回路；對(duì) 外電連接的方式可W為兩線(xiàn)或多線(xiàn)構(gòu)成的回路。
[0014] 優(yōu)選的，所述靠近轉(zhuǎn)體6設(shè)置定子單元3a的固定部位，包括轉(zhuǎn)體外部的車(chē)架、轉(zhuǎn)體 內(nèi)與車(chē)輪固定軸固連的機(jī)械裝置；若干定子單元繞組通電組合的電磁極方向設(shè)置，遵循與 轉(zhuǎn)子單元3b運(yùn)動(dòng)相向磁極相反的原則，W其組合電磁場(chǎng)穿過(guò)氣隙3d的磁通量獲得最大值 為優(yōu)選。所述定子單元3a或若干定子單元組合在靠近轉(zhuǎn)體6固定部位的設(shè)置，包括內(nèi)部繞 組通電形成的電磁極兩極連線(xiàn)12與車(chē)輪5的法線(xiàn)10垂直/重合的4種典型狀態(tài)，W及包 括偏轉(zhuǎn)不超過(guò)22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Ic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，所述傳感裝置還包括定子單元的內(nèi)部繞組，所述內(nèi)部繞組包括環(huán)繞定子 單元磁忍的繞組W及由若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線(xiàn)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(guò)電磁制動(dòng)裝置獲取用戶(hù)的制動(dòng) 指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
[0018] 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，w及設(shè)定若干定速檔位的控制方式，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)明中，所述含有上述任一電動(dòng)裝置的電動(dòng)車(chē)包括車(chē)架4、電池組8和至少一個(gè) 車(chē)輪5,所述電動(dòng)車(chē)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(chē)的車(chē)架任意；
[0022] 所述電動(dòng)車(chē)的車(chē)輪包括單輪穀W及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪穀的準(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兩者組合設(shè)置包括電并聯(lián)連接。
[0024] 更優(yōu)選的，所述電動(dòng)車(chē)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(guò)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。
[00巧]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W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(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)；
[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(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φτ/3《φ《φτ相應(yīng)的時(shí)間段，所述φ為轉(zhuǎn)子單元 繞軸并與軸確定的法線(xiàn)與定子單元和軸所確定法線(xiàn)所形成的動(dòng)態(tài)夾角，所述ΦΤ為轉(zhuǎn)子單元 繞軸切線(xiàn)方向與其所受定子單元電磁力作用方向重合狀態(tài)所確定的φ值；所述斷電時(shí)域內(nèi) 電源調(diào)制器1不輸出電流。
[00測(cè)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Τι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(xiàn)的狀態(tài)（Φ為0)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(guò)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(kāi)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(xiàn)相對(duì)（Φ為0) W及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一個(gè)時(shí)域中， 通過(guò)電磁制動(dòng)裝置9b使電源調(diào)制器輸出時(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<φ《φτ/3 狀態(tài)的相應(yīng)時(shí)間段，所述φ為轉(zhuǎn)子單元繞軸并與軸確定的法線(xiàn)與定子單元和軸所確定法線(xiàn) 所形成的動(dòng)態(tài)夾角，所述φτ為轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體繞軸切線(xiàn)方向與其所受定子單元電磁力作用 方向重合狀態(tài)所確定的φ值。
[0033] 優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟，所述校正步驟將Φ為0作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí) 間，通過(guò)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(wú)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)定的闊值時(shí)，所述的電源調(diào)制器斷電。
[0039] 本發(fā)明還公開(kāi)了所述電動(dòng)車(chē)配置二次電池組的一種增程方法，該方法在電動(dòng)裝置 運(yùn)行中需要為二次電池組8b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)電動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)電源調(diào)制器植入數(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(chē)可使用一次電池、二次電池或兩類(lèi)電池組合，所述一次 電池包括所有一次性放電的電池和各種燃料電池，例如鋒空氣電池、侶空氣電池 W及氨轉(zhuǎn) 換電能等可提供一次性電能的裝置；所述二次電池包括所有放電后可反復(fù)充電的電池，例 如裡電池、鉛電池、金屬儲(chǔ)氨電池等。鑒于目前電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)所配用二次電池的儲(chǔ)能密度較 低，本發(fā)明針對(duì)運(yùn)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(chē)?yán)m(xù)行里程短的公知主要問(wèn)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(lái)的節(jié)能效果，增程系統(tǒng)可有 效克服電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)行里程短的主要問(wèn)題，W此方案進(jìn)行設(shè)計(jì)的電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組合多樣 化、成本低，有效適應(yīng)高端節(jié)能電動(dòng)車(chē)的設(shè)計(jì)要求。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖la是本發(fā)明電動(dòng)裝置機(jī)械本體的一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖化是轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于電動(dòng)車(chē)的輪圈上的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 圖Ic是轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于電動(dòng)車(chē)的輪穀內(nèi)緣的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 圖Id是轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于車(chē)輪內(nèi)專(zhuān)用轉(zhuǎn)體的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖2a是轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體的一種磁極設(shè)置示意圖。
[0047] 圖化是轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體的另一種磁極設(shè)置示意圖。
[0048] 圖3a是定子單元柱型繞忍設(shè)置為與轉(zhuǎn)體法線(xiàn)垂直的示意圖。
[0049] 圖3b是定子單元柱型繞忍設(shè)置為與轉(zhuǎn)體法線(xiàn)重合的示意圖。
[0050] 圖3c是定子單元凹型繞忍上部正對(duì)轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051] 圖4a是轉(zhuǎn)子單元所受電磁力的方向分解及繞軸形成動(dòng)態(tài)夾角φ示意圖。
[0052] 圖4b是轉(zhuǎn)子單元與定子單元處于同軸法線(xiàn)的狀態(tài)示意圖。
[0053] 圖5a是電源調(diào)制器的基本工作邏輯示意圖。
[0054] 圖化是一種實(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。 陽(yáng)化5] 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。
[0056] 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。
[0057] 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。
[0058] 圖化是轉(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。
[0059] 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。
[0060] 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。
[0061] 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。
[0062] 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。
[0063] 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。
[0064] 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。 陽(yáng)0化]圖10是本發(fā)明應(yīng)用于四輪車(chē)的一種局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0066] 附圖標(biāo)識(shí)：
[0067] 1、電源調(diào)制器；la、電源輸入端；化、時(shí)序電流輸出端；1C、傳感信號(hào)輸入端；化行 車(chē)信號(hào)輸入端；le、制動(dòng)信號(hào)輸入端；2、減速/變矩裝置；3曰、定子單元；3b、轉(zhuǎn)子單元；3c、 傳感單元；3d、氣隙；4、車(chē)架；5、車(chē)輪；6、轉(zhuǎn)體；7、輪軸；8、電池組；8b、二次電池組；9曰、驅(qū)動(dòng) 操控裝置；9b、電磁制動(dòng)裝置；10、同軸法線(xiàn)；11、車(chē)輪切線(xiàn)；12、繞組兩極方向連線(xiàn)；14、間 隔；15、輪穀；17、邏輯充電裝置；18、電能補(bǔ)充裝置;φ、轉(zhuǎn)子單元繞軸的動(dòng)態(tài)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(shuō)明。
[0069] 本發(fā)明所述電動(dòng)裝置的一種電機(jī)本體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖la所示，轉(zhuǎn)體6上轉(zhuǎn)子單元的 ΝΛ磁極同向排布，與常規(guī)技術(shù)ΝΛ磁極交替排布的方案不同；所述轉(zhuǎn)體可W是車(chē)輪5的輪 圈，如圖化所示；或是所述的輪穀，如圖Ic所示；也可W是同軸設(shè)置于車(chē)輪內(nèi)的環(huán)形機(jī)械 圈，如圖Id所示。定子單元3a由良導(dǎo)線(xiàn)環(huán)繞磁忍而成，所述良導(dǎo)線(xiàn)通常使用銅材或鍛銅金 屬，磁忍使用常規(guī)磁介質(zhì)材料，該類(lèi)磁介質(zhì)為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的一種在外磁場(chǎng)作用下 可產(chǎn)生更強(qiáng)附加磁場(chǎng)的物質(zhì)。
[0070] 參見(jiàn)圖2曰，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)，靠近轉(zhuǎn)體的部位設(shè) 置有一個(gè)定子單元3曰，兩者運(yùn)動(dòng)相對(duì)的氣隙3d足夠小，如果定子單元繞組通電的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極逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)相向定子單元，定子單元繞組通電的N極與其 相對(duì)，兩者磁作用同樣為相吸，如圖化所示；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] 轉(zhuǎn)子單元所受電磁力與定子單元電磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)體的區(qū)間相關(guān)，對(duì)繞忍為柱狀或 工字形的定子單元，其電磁力線(xiàn)穿越氣隙的最大區(qū)間，對(duì)應(yīng)于電磁極兩極連線(xiàn)12與轉(zhuǎn)體的 相應(yīng)法線(xiàn)10垂直（與相應(yīng)切線(xiàn)11平行）的狀態(tài)，如圖3a所示；柱狀或工字形繞忍亦可設(shè) 置為電磁極的兩極連線(xiàn)與轉(zhuǎn)體相應(yīng)法線(xiàn)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)于凹型繞忍，其電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子單元的作用區(qū)間，位于凹型繞忍上部正 對(duì)轉(zhuǎn)體的兩端范圍內(nèi)，如圖3c所示。
[0072] 轉(zhuǎn)子單元在轉(zhuǎn)體上繞軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，其所受電磁力F可分解為同軸法線(xiàn)10方向Fi。與 繞軸切線(xiàn)11方向。1，其中對(duì)繞軸有貢獻(xiàn)的是Fii;同時(shí)，轉(zhuǎn)子單元和軸所確定的法線(xiàn)與定子 單元和軸所確定的法線(xiàn)形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)夾角φ，其繞軸趨近定子單元的切線(xiàn)方向與所受到 電磁力F作用方向重合為一特殊狀態(tài)，此時(shí)夾角φ為定值φτ，如圖4a所示；轉(zhuǎn)子單元所受 電磁力的有效作用區(qū)間，位于化中為0狀態(tài)為基準(zhǔn)的±ψτ位置區(qū)間內(nèi)（所述+根據(jù)轉(zhuǎn)體的 旋轉(zhuǎn)方向而相對(duì)定義）。當(dāng)本為0時(shí)，F(xiàn)i。為最大值，F(xiàn) 11為0,此時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸無(wú)貢獻(xiàn)， 如圖4b所示。F。和F 1。為一對(duì)此消彼長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)變量，其理論強(qiáng)弱變換W φτ/2為分界點(diǎn)，在 φ>φτ/2的狀態(tài)表現(xiàn)為W切向驅(qū)動(dòng)力Fii為主，在巧<φτ您的狀態(tài)表現(xiàn)為W法向制動(dòng)力Fi。 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)φτ/3《φ<φτ的狀態(tài)時(shí)域通 電，其余時(shí)域斷電；當(dāng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為節(jié)電時(shí)，優(yōu)選2φτ/3《φ<φτ化至邸τ/民《φ《φτ對(duì)應(yīng)的時(shí) 域通電；當(dāng)需要充分利用轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，優(yōu)選φτ/2《φ<φτ甚至φτ/3 <φ《φτ對(duì)應(yīng)的 時(shí)域通電捆φ<φτ/2的狀態(tài)W制動(dòng)力Fio為主，在φ<φτ/3狀態(tài)通電對(duì)驅(qū)動(dòng)已失去優(yōu)化意 義；所述該驅(qū)動(dòng)電流的通斷時(shí)域如圖6所示，其中Τι為通電時(shí)間，Τ 2和Τ。均為斷電時(shí)間， (VT2+T。）構(gòu)成了時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流周期Τ。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)Τ2和Τ。的部分時(shí)域或全部時(shí)域設(shè)置為通電，所述Τ 2為轉(zhuǎn)子單元繞軸對(duì)應(yīng)〇《.φ<φτ/3的 時(shí)域，所述Τ。為轉(zhuǎn)子單元遠(yuǎn)離定子單元的時(shí)域，同理，因 φ在>φτ/3狀態(tài)存在可觀的切向力 Fii，對(duì)制動(dòng)無(wú)益。
[0074] 上述根據(jù)Ζφ狀態(tài)的通、斷電控制，可近似變換為相對(duì)時(shí)間控制，因?yàn)殡娫凑{(diào)制器 通過(guò)時(shí)序校準(zhǔn)容易判知Φ從審Τ到φ為0、即化巧2)的時(shí)間段，只要設(shè)定Τι與了2的相對(duì)時(shí) 間，即等價(jià)于對(duì)φ相應(yīng)狀態(tài)的通、斷電時(shí)域控制；例如控制Φ對(duì)應(yīng)φτ至φτ/'2的時(shí)域通電，可 簡(jiǎn)要設(shè)定為在（Τ1+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φ對(duì)應(yīng) φτ/3至0的時(shí)域通電，可簡(jiǎn)要設(shè)定為在燈1+了2)的時(shí)間段起始2/3時(shí)域斷電，之后1/3時(shí)域 通電；燈片2)是一個(gè)與轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速相關(guān)的量，則寸序周期的相對(duì)時(shí)間確定φτ的狀態(tài)在變速狀 態(tài)時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差，該相對(duì)時(shí)間偏差由電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)取為0的狀態(tài)給予校準(zhǔn)，在下一周期校 正。
[00巧]Ζφ為一個(gè)關(guān)聯(lián)定子單元及轉(zhuǎn)子單元設(shè)置方案的磁作用隱變量，通常是運(yùn)用φ為 0及φ為φτ的顯態(tài)位置作為傳感裝置判斷電動(dòng)裝置內(nèi)部相對(duì)位置的一種依據(jù)；φτ的精確位 置是一個(gè)與轉(zhuǎn)體弧度、氣隙間距、定子單元繞忍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)時(shí)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(kāi)關(guān)控制線(xiàn)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(zhuān)用忍片實(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) 燈1+Τ2+Τ。）周期，圖7b標(biāo)示了一種設(shè)定Τ為31 /8、與轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)的Τι、了2和Τ。示意 時(shí)域，圖7c為其中一個(gè)周期Τ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φ為一φτ至φ為一φτ/3的狀態(tài)區(qū)間設(shè)置（此處一值區(qū)間W巧 為0、相對(duì)前述供電時(shí)域?qū)?yīng)轉(zhuǎn)子單元位于φτ/'35^φ《φτ的設(shè)置區(qū)間而相對(duì)定義），則轉(zhuǎn)體 相應(yīng)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，圖7d標(biāo)示了一種結(jié)構(gòu)與圖化類(lèi)同、與轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向相對(duì)應(yīng)的 1\、Τζ和T。時(shí)序的不意區(qū)域。
[0078] 如圖8a所示，轉(zhuǎn)體內(nèi)設(shè)置兩個(gè)定子單元，轉(zhuǎn)體上設(shè)置8個(gè)轉(zhuǎn)子單元，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（T1+T2+T。）的時(shí)序電流，運(yùn)種組合 設(shè)置方式一般適用于車(chē)輪的輪圈；對(duì)于轉(zhuǎn)子單元設(shè)置在輪穀內(nèi)轉(zhuǎn)體的設(shè)計(jì)，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)Η個(gè)定子單元與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元組合設(shè)計(jì)時(shí)，如果電源調(diào)制器對(duì)Η個(gè)定子單元繞組分 立供電，需對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)η地個(gè)電流時(shí)序，即η地個(gè)化巧2巧。）電流時(shí)序，編程將十分復(fù)雜；因此 在多個(gè)定子單元的實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)選Η個(gè)定子單元繞組電串聯(lián)組合，或Η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Ξ根線(xiàn)對(duì)外電連接電源調(diào)制器，技術(shù)上還可利用該Ξ根線(xiàn)兩兩比較的微分電位的不同， 作為一種判別轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對(duì)位置的信號(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(kāi)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)存膽有工作程序的微處理器和信號(hào)輸入輸出電路，能通過(guò)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(jiǎn)示，圖化是一種實(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3c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)其傳感信號(hào)相應(yīng)發(fā)出電流時(shí)序。根據(jù)對(duì)傳感單元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(xiàn)回路反饋的方式、W及運(yùn)用定子單元3a雙線(xiàn)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)制器的傳感信號(hào)輸入端Ic相應(yīng)內(nèi)置，其響應(yīng)處理對(duì)電源調(diào)制器的 工作程序邏輯提出了較高要求。
[0081] 綜上，所述的電源調(diào)制器是一個(gè)邏輯電源開(kāi)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的通電作用次數(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（T1+T2+T。） 時(shí)序作用次數(shù)、通電平均強(qiáng)度W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(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置9a電連接電源調(diào)制器的輸入端Id來(lái) 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(zhuān)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le 與電磁制動(dòng)裝置9b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(xiàn)ιο、φ為0時(shí)，容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。如非配合電動(dòng)車(chē)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(jiǎn)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Ψ為0的狀態(tài)，避 免電動(dòng)裝置啟動(dòng)不楊順。
[00化]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(guò)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。圖la、圖化和圖Ic是定子單元設(shè)置在轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的一種示例，定子單元 也可改變?yōu)樵O(shè)置在轉(zhuǎn)體外緣固定部位的結(jié)構(gòu)。
[0086] 當(dāng)電動(dòng)裝置的最佳速度/轉(zhuǎn)矩需要外加機(jī)械裝置調(diào)整時(shí)，可加入減速/變矩裝置 2,通過(guò)若干齒輪的組合達(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，既可獨(dú)立設(shè)置，也可W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、減震彈黃等調(diào)整重屯、，非優(yōu)選方案。
[0087] 目前市場(chǎng)主流電動(dòng)車(chē)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，裡電池一般為120VAh/Kg，配車(chē)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)室制作的侶空氣電池的比能量已達(dá)到8000VAh/Kg W上，但運(yùn)類(lèi)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(lái)應(yīng)用前景被業(yè)界看好，但現(xiàn)階段仍難滿(mǎn)足電動(dòng)車(chē)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。
[008引本發(fā)明所述電動(dòng)車(chē)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(chēng)為增程系統(tǒng)；所述邏輯充電裝置的主要功能是監(jiān)測(cè)二次 電池組8b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(chē)的鉛電池組的標(biāo)稱(chēng)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(cè)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。所述的邏輯充電監(jiān)測(cè)和直流充電控制的功能，也可W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(cè)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W為材料任意的一次電池與直流充電控制裝置組合而成，例如采用侶空氣電池。
[0089] 電能補(bǔ)充裝置也可W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(lèi)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)氨等；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(chē)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(lái)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(lèi)電能補(bǔ)充裝置，在電動(dòng)車(chē)設(shè)計(jì)可組合并用。
[0091] 本說(shuō)明書(shū)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(guò)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(chē)W及電動(dòng)機(jī)技術(shù)較深入了解的專(zhuān)業(yè)人±，都不難在本發(fā)明所述的方案基 礎(chǔ)上，舉一反Ξ地變形實(shí)施本
【發(fā)明內(nèi)容】
。例如在市場(chǎng)現(xiàn)有脈沖直流電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，通過(guò)傳感 方式的改變W及控制器電流程序變換來(lái)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。 陽(yáng)〇9引 實(shí)施例1、
[0094] 一種電動(dòng)裝置設(shè)置在后輪的兩輪車(chē)，配套車(chē)架4的局部結(jié)構(gòu)如圖Id所示，車(chē)輪周 長(zhǎng)為1000mm，電池組8b選用24V12Ah憐酸鐵裡電池安裝在車(chē)架內(nèi)部。電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)體6 為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸、周長(zhǎng)為100mm的環(huán)形鐵侶合金圈，轉(zhuǎn)體內(nèi)同軸7套裝一個(gè)帶固定軸的圓 盤(pán)，該圓盤(pán)的固定軸外部機(jī)械參數(shù)參照配套兩輪車(chē)的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，并用于取代常規(guī)兩輪車(chē)的 固定輪軸而安裝，在圓盤(pán)上安裝一個(gè)定子單元3a ;轉(zhuǎn)體外部設(shè)置有一個(gè)由若干齒輪組合而 成的減速/變矩裝置2,其與轉(zhuǎn)體同軸屯、安裝，減速比為10 :1 ;減速/變矩裝置的外部設(shè)置 有若干機(jī)械孔，若干福條的一端穿孔固定，另一端固連輪穀內(nèi)緣，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輪5 的輪圈傳動(dòng)。 陽(yáng)0巧]轉(zhuǎn)體上設(shè)置8個(gè)材料為欽鐵棚的轉(zhuǎn)子單元，加工成長(zhǎng)度為2mm的帶弧形的盒狀小 單元，寬度和厚度在不影響安裝的情況下取最大值，8個(gè)轉(zhuǎn)子單元間隔安裝在轉(zhuǎn)體的外緣， 平均設(shè)置，其兩極連線(xiàn)與轉(zhuǎn)體的切線(xiàn)平行，8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的S極全部面向車(chē)輪5旋轉(zhuǎn)方向； 定子單元3a的繞忍選擇凹形鐵磁體，繞組由一根直徑0. 60mm的銅線(xiàn)環(huán)繞凹形磁忍45圈而 成，安裝要點(diǎn)：將定子單元安裝在圓盤(pán)上靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣4mm的部位，外加螺絲固定，凹形繞 忍的弧形對(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），繞忍兩端對(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(chē)最大時(shí)速20km/h即5. 6m/s(5. 6轉(zhuǎn)/s)，計(jì)取車(chē)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(guò)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，因定子單元對(duì)應(yīng)車(chē)輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁作用， 電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置供電的（T1+T2+T。）時(shí)序周期最小值T為18ms/8即2. 25ms ;電源調(diào)制 器1最大過(guò)載功率450W，設(shè)定供電時(shí)序Τι:燈2+T。）為1 :6 ;在額定電壓24V時(shí)測(cè)得最大車(chē)速 的電流強(qiáng)度為12Α，該電流強(qiáng)度是一個(gè)根據(jù)整車(chē)重量、駕駛員額固定重結(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la電連接電池組8的正負(fù)極，時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流輸 出端化電連接定子單元的線(xiàn)圈繞組，傳感信號(hào)輸入端Ic電連接傳感單元3c，行車(chē)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)置為繞忍N(yùn)極逆車(chē)輪5旋 轉(zhuǎn)方向。傳感單元3c選用常規(guī)磁電感應(yīng)繞組，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(wú)級(jí)變阻的旋轉(zhuǎn)式電位器，常規(guī)把手式，通 過(guò)與電子控制線(xiàn)路的配套設(shè)計(jì)，可通過(guò)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(chē)的正常車(chē)速。電動(dòng)兩輪車(chē)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(gòu)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)，其核屯、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，其工作邏輯如圖化所示，脈沖頻率50KHZ，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(guò)限幅電路將尖峰脈沖的負(fù)半周濾除，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(mǎn)足工作邏輯要求的階梯波信號(hào)。
[0099] 電源調(diào)制器設(shè)定的工作邏輯為：W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(xiàn)10( Φ為0)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φ達(dá)到φτ位置（約16 度角，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子單元進(jìn)入凹形繞忍兩端范圍內(nèi)隔氣隙相對(duì)的初始時(shí)刻，精細(xì)時(shí)刻W實(shí)驗(yàn)值 為準(zhǔn)）的時(shí)刻，電源調(diào)制器啟動(dòng)輸出Τι電流為8Α、Τι與燈2+Τ。）比值為1 :6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0校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí) 間，通過(guò)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，并根 據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)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(wú)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)巧為φτ位置的時(shí)刻， 繼續(xù)執(zhí)行Τι與燈2+了。）比值為1 :6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；如果驅(qū)動(dòng)操控裝置維持在電源調(diào)制器輸出電流接近12Α的狀態(tài)，上述設(shè)定的邏輯狀態(tài) 將使電源調(diào)制器的時(shí)序通電頻率越來(lái)越高，對(duì)應(yīng)車(chē)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(lái)越多，車(chē)速越來(lái)越快；當(dāng)時(shí)序通電頻率高于所設(shè)定的1/2. 25ms(對(duì) 應(yīng)轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速56轉(zhuǎn)/s)或電源調(diào)制器輸出電流連續(xù)4s維持在12A的狀態(tài)時(shí)，電源調(diào)制器1 無(wú)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)施例所述的電動(dòng)裝置可相應(yīng)安裝在兩輪車(chē)和Ξ輪車(chē)的前輪W及單輪車(chē)上；可 每個(gè)車(chē)輪安裝一套電動(dòng)裝置，也可對(duì)應(yīng)一個(gè)車(chē)輪安裝多套電動(dòng)裝置。 陽(yáng)101] 實(shí)施例2、 陽(yáng)102] 對(duì)實(shí)施例1的電動(dòng)裝置增設(shè)電磁力制動(dòng)功能。
[0103] 電動(dòng)車(chē)的電磁制動(dòng)裝置9b為一個(gè)十級(jí)變阻器，電源調(diào)制器相應(yīng)增加制動(dòng)信號(hào)輸 入端le電連接電磁制動(dòng)裝置；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 Τι對(duì)應(yīng)時(shí)序的電流，啟動(dòng)T 2時(shí)域供電，供電時(shí)域設(shè)定為傳感單元3c感知轉(zhuǎn)子單元3b繞軸 至繞軸至φ為4度到φ為0位置的時(shí)間段。
[0104] 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)16A，十級(jí)電流平均設(shè)置。
[0105] 前述在轉(zhuǎn)體外部設(shè)置減速/變矩裝置2可W剝離電動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，因限速對(duì)應(yīng)的車(chē) 輪旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為180ms，電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置供電的燈1+T2+T。）時(shí)序周期最小值T相應(yīng) 改變?yōu)?80ms/8即22. 5ms，供電時(shí)序Τι:燈2巧。）為1 :6不變。 陽(yáng)106] 實(shí)施例3、 陽(yáng)107] 將實(shí)施例2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（T1+T2)相等，T。通 電啟動(dòng)時(shí)刻化Φ為0開(kāi)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T 2時(shí)域 相同。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，加強(qiáng)了制動(dòng)效果，該制動(dòng)通電時(shí)域也可W對(duì)應(yīng)周期時(shí)序T簡(jiǎn)要設(shè)定為：在（T1+T2+T。）時(shí) 序中，起始3/8時(shí)域斷電，之后5/8時(shí)域誦電。
[0108] 前述實(shí)施例3制動(dòng)時(shí)域φ為4度到巧為0位置的時(shí)間段，也可W更改為φ為2度到 聲為0位置的時(shí)間段。
[0109] 本實(shí)施例可進(jìn)一步加裝增程系統(tǒng)，W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(cè)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(cè)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)為憐酸鐵裡電池組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4Α， 當(dāng)充電電流小于0. 5A時(shí)自動(dòng)停止充電。 陽(yáng)110] 實(shí)施例4、 陽(yáng)111 ] 配置橫梁兩端兩個(gè)車(chē)輪的電動(dòng)裝置，每個(gè)車(chē)輪各設(shè)置一套電動(dòng)機(jī)械裝置，兩個(gè)輪 的電動(dòng)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1設(shè)計(jì)而調(diào)整，車(chē)輪周 長(zhǎng)為1500mm，每個(gè)轉(zhuǎn)體6為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸、周長(zhǎng)為500mm的環(huán)形合金鋼圈，內(nèi)部均勻地間 隔嵌合8個(gè)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6的軸7,其局部結(jié)構(gòu)如圖7a所 示；定子單元3a的繞忍為凹型，線(xiàn)圈繞組調(diào)整為60圈，安裝在與轉(zhuǎn)體內(nèi)緣間距7mm的固定 部位，凹型繞忍對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)體占位的機(jī)械角為45度；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。
[0112] 電動(dòng)裝置設(shè)計(jì)為配車(chē)限速20Km/h即5. 6m/s (3. 7轉(zhuǎn)/s)，轉(zhuǎn)體經(jīng)過(guò)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，即限速值對(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)置為圖化所示的繞忍N(yùn)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)序化巧2巧。）設(shè)定為：燈1:了2:了。）為0.6 :1.275 :1.875 ;電源 調(diào)制器選用大規(guī)模數(shù)字邏輯開(kāi)關(guān)集成電路實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)最大過(guò)載功率1500W，配用48V鉛酸膠 體電池組。
[0113] 電源調(diào)制器設(shè)定的行車(chē)控制邏輯與實(shí)施例1的方法類(lèi)同，通過(guò)周期校準(zhǔn)記錄的時(shí) 序通電頻率，可獲知實(shí)時(shí)車(chē)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(wú)條件斷電而達(dá)到自動(dòng)限速的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0114] 本實(shí)施例的電動(dòng)裝置技術(shù)方案，可適配功率設(shè)計(jì)推廣到Ξ輪車(chē)和并行兩輪車(chē)的橫 梁兩端實(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(guò)對(duì)電源調(diào)制器內(nèi)置 轉(zhuǎn)彎行駛的差速程序，使轉(zhuǎn)彎行駛更穩(wěn)定。 陽(yáng)11引實(shí)施例5、
[0116] 在實(shí)施例4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W 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，8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的S極 全部正對(duì)轉(zhuǎn)體的軸。兩個(gè)定子單元的繞忍改為圓柱形，繞組應(yīng)數(shù)同為60圈，安裝時(shí)圓柱形 繞忍兩端與轉(zhuǎn)體相應(yīng)的法線(xiàn)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(xiàn)平 面的中屯、、靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣5mm的固定部位，技術(shù)要求與旋轉(zhuǎn)方向郵鄰轉(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。
[0117] 本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義φ從φτ至φ為φτ/3位置相應(yīng)的時(shí)間段，制動(dòng)供電 時(shí)域定義為φ從φτ巧至φ為0相應(yīng)的時(shí)間段。
[0118] 本實(shí)施例中的兩個(gè)定子單元3a的機(jī)械布局，也可W改為在轉(zhuǎn)體內(nèi)部?jī)蓚?cè)對(duì)稱(chēng)的 固定部位安裝，兩個(gè)定子單元的繞組電串聯(lián)連接，且電磁極方向相同。 陽(yáng)119] 實(shí)施例6、
[0120] 安裝在四輪車(chē)兩個(gè)前輪的電動(dòng)裝置，電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)體6通過(guò)減速/變矩裝置2與 車(chē)輪的輪穀內(nèi)緣固連；在轉(zhuǎn)體內(nèi)部設(shè)置12個(gè)與固定軸固連的定子單元3a，定子單元繞忍為 圓柱形，繞組應(yīng)數(shù)55圈，安裝時(shí)圓柱形繞忍兩端連線(xiàn)12與轉(zhuǎn)體相應(yīng)的法線(xiàn)10重合，如圖3b 所示，并且在靠近轉(zhuǎn)體內(nèi)緣5mm的環(huán)形部位間隔均勻分布；鐵侶合金轉(zhuǎn)體6 W-體化成型工 藝在內(nèi)部嵌合12個(gè)間隔平均設(shè)置的永磁體轉(zhuǎn)子單元3b，如圖8b所示，12個(gè)轉(zhuǎn)子單元的N 極全部正對(duì)轉(zhuǎn)體的軸7。 陽(yáng)121] 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(xiàn)組成電外接回路（類(lèi)似于傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組的Δ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Ξ 線(xiàn)回路，其相應(yīng)輸出的時(shí)序脈沖電流在Ξ線(xiàn)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)置為繞忍S極逆轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向；本實(shí)施例可W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，作為定子單元與轉(zhuǎn)子單元內(nèi)部位置判別 的信號(hào)源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0122] 本實(shí)施例的電池組選用48V100Ah鉛酸膠體電池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(lèi)同，驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義φ從φτ至φ為3φτ/4位 置相應(yīng)的時(shí)間段，制動(dòng)供電時(shí)域定義為中從ψτ/4至巧為0相應(yīng)的時(shí)間段。 陽(yáng)123] 本實(shí)施例所述四輪車(chē)的倒車(chē)，通過(guò)電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置逆車(chē)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)于取從一φτ到φ為一φτ/3 的區(qū)間而設(shè)置（此處所述φ的一值區(qū)間，是W華為0的狀態(tài)作為基準(zhǔn)座標(biāo)、并根據(jù)前述車(chē)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）。
[0124] 本實(shí)施例所述四輪車(chē)還可加裝增程系統(tǒng)，如圖10所示，電能補(bǔ)充裝置18選用 48V1000Ah侶空氣一次電池系統(tǒng)；電能補(bǔ)充裝置的工作方式設(shè)置為四輪車(chē)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。 陽(yáng)125] 實(shí)施例7、
[01%] 在實(shí)施例1凹形繞忍上部正對(duì)轉(zhuǎn)體的內(nèi)緣的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將凹形繞忍的上部逆轉(zhuǎn) 體旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)5度角，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(lèi)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(chǎng)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。 陽(yáng)127] 實(shí)施例8、
[0128] 一種準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)電動(dòng)車(chē)用的電動(dòng)裝置，電動(dòng)裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)與實(shí)施例6類(lèi)同；所述 準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)是同軸緊湊安裝兩個(gè)輪穀，電動(dòng)裝置的電機(jī)本體部分設(shè)在兩個(gè)輪穀之間的軸 上；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(guò)機(jī)械裝置與減速/變矩裝置2的外部固連，另一 端固連車(chē)輪的輪圈，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)單輪的機(jī)械傳動(dòng)。
[0129] 本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義為φ從φτ至φ為4φτ皮位置相應(yīng)的時(shí)間段，制動(dòng)供 電時(shí)域定義為φ從φτ/5至φ為0相應(yīng)的時(shí)間段，驅(qū)動(dòng)操控裝置9a設(shè)置為遙控。
[0130] 本實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)可在一個(gè)輪W上的電動(dòng)車(chē)實(shí)施，使電動(dòng)行駛效果更穩(wěn)定。
[0131] 實(shí)施例9、
[0132] 將實(shí)施例1的定子單元改變?yōu)殡p線(xiàn)環(huán)繞磁忍，其中一個(gè)繞組回路由一根直徑 0.60mm的銅線(xiàn)環(huán)繞凹形磁忍45圈而成，用于動(dòng)力供電，電連接電源調(diào)制器1 ;另一個(gè)繞組回 路由一根直徑0. 20mm的銅線(xiàn)環(huán)繞凹形磁忍15圈而成，用作替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元3b，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。 陽(yáng)133] 實(shí)施例10、
[0134] 一種把電動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子單元設(shè)置在車(chē)輪5輪圈上的電動(dòng)自行車(chē)。
[0135] 該車(chē)為前后兩輪結(jié)構(gòu)，選用如圖化所示的輕便型車(chē)架4,選用周長(zhǎng)為1000mm的車(chē) 輪5,電動(dòng)裝置3設(shè)計(jì)為8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b與一個(gè)定子單元3a的組合，設(shè)置在后輪，電池組8 選用18V12Ah鋒儀電池。
[0136] 轉(zhuǎn)子單元選擇優(yōu)質(zhì)永磁鋼，加工成長(zhǎng)度25mm的盒型小單元，寬度在不影響輪圈外 橡膠輪的情況下取最大值，緊密安裝在鐵侶合金材料制成的輪圈6的外緣；定子單元繞忍 選擇凹形鐵磁體，繞忍下部加工成與輪圈對(duì)應(yīng)的圓弧形，線(xiàn)圈繞組由一根直徑0. 50mm的銅 線(xiàn)環(huán)繞凹形磁忍38圈而成，安裝要點(diǎn)：通過(guò)外加螺絲將定子單元固連在靠近輪圈內(nèi)緣的車(chē) 架4部位，凹形繞忍上部正對(duì)車(chē)輪5的輪圈內(nèi)緣（如圖3c所示），與輪圈內(nèi)緣形成8mm的間 隔，兩端對(duì)應(yīng)同軸輪圈占位35度角。
[0137] 本實(shí)施例設(shè)定的最大時(shí)速20km/h即5. 6m/s，計(jì)取限速對(duì)應(yīng)的車(chē)輪5旋轉(zhuǎn)周期時(shí) 間為180ms，即燈1巧2巧。）時(shí)序周期最小值為180ms，因定子單元對(duì)應(yīng)車(chē)輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期與8 個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁作用，電源調(diào)制器對(duì)電動(dòng)裝置供電的燈1巧2巧。）時(shí)序周期最小值T為 180ms/8即22. 5ms ;電源調(diào)制器1采用脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)，最大過(guò)載功率350W，設(shè)定時(shí)序Τι: 燈2+Τ〇)為1 :5 ;電源調(diào)審ij器對(duì)應(yīng)最大時(shí)速輸出的電流強(qiáng)度在額定電壓24V時(shí)為9Α。
[0138] 電源調(diào)制器的電連接方法與驅(qū)動(dòng)控制邏輯與實(shí)施例1類(lèi)同，本實(shí)施例將傳感單元 3c設(shè)置在前輪的車(chē)架4上，在前輪周期面對(duì)傳感單元的環(huán)形區(qū)域任意部位，專(zhuān)口設(shè)置一塊 永磁體，使傳感單元的感應(yīng)繞組伴隨車(chē)輪旋轉(zhuǎn)而周期性獲得傳感信號(hào)。
[0139] W上實(shí)施例僅用W說(shuō)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(shuō)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(chē)的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器（I)、驅(qū)動(dòng)操控 裝置巧a)、定子單元（3a)、永磁體轉(zhuǎn)子單元（3b)和轉(zhuǎn)體化）；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)轉(zhuǎn)子單元（3b)，且所有轉(zhuǎn)子單元環(huán)繞轉(zhuǎn)體設(shè)置的磁 極方向相同；所述定子單元（3a)至少設(shè)置一個(gè)在靠近轉(zhuǎn)體的固定部位，其與轉(zhuǎn)子單元形成 的周期性相對(duì)氣隙（3d)不大于80mm; 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（化）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，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)操控裝置巧a);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(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶(hù)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)。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)包括車(chē)輪巧）的輪圈、 輪穀（15) W及通過(guò)機(jī)械構(gòu)件同軸（7)分別固連輪圈/輪穀內(nèi)緣和車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)械 圈。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述的機(jī)械構(gòu)件包括若干齒輪組合 的減速/變矩裝置（2);減速/變矩裝置的傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體（6)機(jī)械固連，其傳動(dòng)輸出端 與輪圈、輪穀的內(nèi)緣機(jī)械固連；減速/變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體或輪穀一體化設(shè)置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)裝置，其特征在于，所述定子單元（3a)由至少一組良導(dǎo) 線(xiàn)環(huán)繞磁介質(zhì)材料的磁忍而成，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(xiàn)外接回路。5. 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（Ic)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。6. 根據(jù)權(quán)利要求5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)繞定子單元磁忍的繞組W及由若干定子單元繞組之間串 聯(lián)而成的多線(xiàn)外接回路。7. 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（1)還包括制動(dòng)信號(hào)輸入端（Ie)，其電連接所述電磁制動(dòng)裝置；所述 電源調(diào)制器通過(guò)電磁制動(dòng)裝置獲取用戶(hù)的制動(dòng)指令并相應(yīng)輸出時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn) 制動(dòng)。8. -種電動(dòng)車(chē)，其特征在于，其含有如權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的電動(dòng)裝置，所述 電動(dòng)車(chē)包括車(chē)架（4)、電池組（8)和至少一個(gè)車(chē)輪巧），所述電動(dòng)車(chē)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。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)車(chē)，其特征在于，所述電動(dòng)車(chē)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(guò)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（I)內(nèi)。10. 基于權(quán)利要求1~7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(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)； 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)通斷周期包括供電 時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于cpT/3?<p：^q)T相應(yīng)的時(shí)間段，所述擎為轉(zhuǎn)子單元繞軸 并與軸確定的法線(xiàn)與定子單元和軸所確定法線(xiàn)所形成的動(dòng)態(tài)夾角，所述9T為轉(zhuǎn)子單元繞軸 切線(xiàn)方向與其所受電磁力作用方向重合所確定的取值； 所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器（1)不輸出電流。11. 根據(jù)權(quán)利要求10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)操控裝置巧a)給出的指 令而調(diào)整。12. 根據(jù)權(quán)利要求10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(xiàn)相對(duì)、取為0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0校準(zhǔn)并記錄本次周期 時(shí)間，通過(guò)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。13. 基于權(quán)利要求1~7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(xiàn)相對(duì)W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<cp<cpT/3狀態(tài)的相應(yīng)時(shí)間段，所述巧為轉(zhuǎn)子單元繞 軸并與軸確定的法線(xiàn)與定子單元和軸所確定法線(xiàn)所形成的動(dòng)態(tài)夾角，所述fT為轉(zhuǎn)子單元 繞軸切線(xiàn)方向與其所受電磁力作用方向重合所確定的華值。14. 基于權(quán)利要求8或9所述電動(dòng)車(chē)的增程方法，該方法在電動(dòng)裝置運(yùn)行中需要為二次 電池組（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)】B60K7/00GK105984548SQ201510051497
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月31日
【發(fā)明人】劉粵榮, 劉通
【申請(qǐng)人】劉粵榮