本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種腳踏控制電動裝置和電動車，所述電動裝置包括電源調(diào)制器、驅(qū)動操控裝置、定子單元、轉(zhuǎn)子單元、轉(zhuǎn)體和腳踏鏈輪；轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上間隔設(shè)置至少2個轉(zhuǎn)子單元；轉(zhuǎn)子單元材料包括永磁體或?qū)Т朋w，或兩者組合設(shè)置；定子單元至少設(shè)置一個且與轉(zhuǎn)子單元周期相對氣隙不大于80mm；驅(qū)動操控裝置設(shè)置在與腳踏鏈輪周期對應(yīng)的固定部位或一體化設(shè)計(jì)制造；電源調(diào)制器通過驅(qū)動操控裝置/電磁制動裝置獲取用戶指令并相應(yīng)輸出時序電流，使電動裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動/制動；所述電動車包括車架、電池組和至少一個車輪，至少設(shè)置一套電動裝置，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。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電動車及其電源動力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種電動裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動與制動的時序電流設(shè)計(jì)方法以及電動車的增程方法。
技術(shù)介紹
目前電動自行車市場主流是配用電動輪，這類電動輪實(shí)際是將傳統(tǒng)設(shè)置在軸上的電動機(jī)變形在輪轂內(nèi)；狹義輪轂是指與傳動軸連接的法蘭、軸承座等部分，目前國內(nèi)用戶更多指的是輪圈，本說明書所述的輪轂涵蓋狹義的輪轂和輪圈兩部分。市場上電動自行車的供電驅(qū)動，大多設(shè)置為把手旋轉(zhuǎn)式控制，該設(shè)計(jì)是近年電動自行車事故持續(xù)攀升的安全隱患之一；因?yàn)閭鹘y(tǒng)摩托車屬機(jī)動車，駕駛員具備一定操縱技巧，而電動自行車非機(jī)動車，駕駛員大部分沒有接受過機(jī)動車操縱訓(xùn)練，遇到突發(fā)情況時習(xí)慣緊握旋轉(zhuǎn)式把手，使電動自行車處于供電驅(qū)動狀態(tài)，甚至加速，而電動自行車在整車傾斜狀態(tài)下加速，會造成非常嚴(yán)重的后果。永磁無刷直流電機(jī)主要由電機(jī)本體、位置檢測器和電源逆變控制器組成，一般結(jié)構(gòu)為永磁體設(shè)置在轉(zhuǎn)子、磁極N/S交替相間排布，若干繞組設(shè)置在定子，位置檢測器和逆變控制器一起構(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)子旋轉(zhuǎn)；其明顯問題是正弦波變形的近似度調(diào)制，其動力供電雖然采用PWQ技術(shù)，但在控制思想方法上仍受限于電動機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。國內(nèi)外同行近年還試圖開發(fā)在輪沿設(shè)置原動機(jī)構(gòu)的電動輪，例如市場上一種在車圈外緣設(shè)齒并安裝輸出軸帶齒電動機(jī)的電動自行車，通過齒輪傳遞電動機(jī)的軸輸出動力，這類設(shè)計(jì)雖有新意，由于采用傳統(tǒng)電動機(jī)和常規(guī)方式供電，其電能轉(zhuǎn)換效率與輪轂式電機(jī)類同，并且在車圈外緣設(shè)置電動機(jī)會受到功率的限制。續(xù)行里程短是現(xiàn)階段電動車的軟肋，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)量提升電動車的續(xù)行里程不現(xiàn)實(shí)，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：汽車起步或低速時使用電動機(jī)的動力，達(dá)到某個速度閥值時變換為使用內(nèi)燃機(jī)的動力，從而降低汽車在起步或低速時因燃油在內(nèi)燃機(jī)燃燒不完全引起的排氣污染；其技術(shù)結(jié)構(gòu)特征為：在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上并行增加一套電連接電池組的電動機(jī)系統(tǒng)，電動機(jī)由電池組提供電能輸出動力；兩路動力通過油、電動力轉(zhuǎn)換裝置共用機(jī)械傳動系統(tǒng)，將內(nèi)燃機(jī)或電動機(jī)的動力傳遞到輪轂上，這類雙源動力的設(shè)計(jì)可稱之為油、電動力并行系統(tǒng)，其明顯缺點(diǎn)為制造成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的，在于克服現(xiàn)有電動車用直流電動機(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)。本專利技術(shù)提供的一種腳踏控制的電動裝置，所述電動裝置包括電源調(diào)制器1、驅(qū)動操控裝置9a、定子單元3a、轉(zhuǎn)子單元3b、轉(zhuǎn)體6和腳踏鏈輪16；所述轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上間隔設(shè)置至少2個轉(zhuǎn)子單元3b；所述轉(zhuǎn)子單元的材料包括永磁體或?qū)Т朋w，或兩者組合設(shè)置；當(dāng)轉(zhuǎn)體6上含有多個永磁體轉(zhuǎn)子單元3b1時，永磁體轉(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氣隙3d不大于80mm；所述驅(qū)動操控裝置9a設(shè)置在與腳踏鏈輪16周期對應(yīng)的固定部位，或與腳踏鏈輪一體化設(shè)計(jì)制造；所述電源調(diào)制器1包括電源輸入端1a、時序電流輸出端1b和驅(qū)動信號輸入端1d，電源輸入端電連接電池組8的正負(fù)極，時序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動信號輸入端電連接驅(qū)動操控裝置9a；所述電源調(diào)制器對定子單元3a內(nèi)部繞組供電使定子單元形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述永磁體轉(zhuǎn)子單元3b1運(yùn)動相向的磁極相反；所述驅(qū)動操控裝置通過用戶對腳踏鏈輪16的旋轉(zhuǎn)周期/頻率獲取指令并使電源調(diào)制器相應(yīng)輸出時序電流，或組合電源調(diào)制器輸出電流的其他控制方式，實(shí)現(xiàn)電動裝置的驅(qū)動。優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過12kW。優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器輸出電流的其他控制方式，包括恒定電流強(qiáng)度及分檔恒定電流強(qiáng)度控制、推拉操縱桿控制以及其他任意人工控制的方式，包括遙控。所述的腳踏鏈輪，包括傳統(tǒng)以踏行為目的(輪上設(shè)齒、通過踏行旋轉(zhuǎn)并通過鏈條將踏行力傳遞至車輪的轉(zhuǎn)動軸上)、僅以控制電源調(diào)制器輸出電流強(qiáng)度為目的以及兼有兩者目的的任意設(shè)計(jì)；力傳動形式包括鏈條、齒輪、磨擦輪或其他任意形式。優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)體6包括車輪5的輪圈、輪轂15以及通過機(jī)械構(gòu)件同軸7分別固連輪圈/輪轂內(nèi)緣和車輪轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈；所述車輪5的輪圈具有一個機(jī)械圓環(huán)；所述輪轂15至少具有兩個機(jī)械圓環(huán)，若干機(jī)械圓環(huán)通過機(jī)械構(gòu)件同軸固連；所述分別固連輪圈/輪轂內(nèi)緣和輪轂內(nèi)環(huán)形機(jī)械圈的機(jī)械構(gòu)件，包括外置輻條或與輪圈/輪轂一體化設(shè)計(jì)制造的機(jī)械筋條。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/變矩裝置的傳動輸入端與轉(zhuǎn)體6機(jī)械固連，其傳動輸出端與輪圈、輪轂的內(nèi)緣機(jī)械固連；
減速/變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體或輪轂一體化設(shè)置。所述轉(zhuǎn)子單元3b材料的永磁體為常規(guī)磁鋼、釹鐵硼等一類帶有固定磁極、并且磁極方向不因外磁場而改變的物質(zhì)；所述導(dǎo)磁體為常規(guī)磁介質(zhì)中一類自身不帶磁性、但在外磁場作用下感應(yīng)生磁并且磁極方向與外磁場方向相反的物質(zhì)。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。所述永磁體轉(zhuǎn)子單元在轉(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22度。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；對外電連接的方式可以為兩線或多線構(gòu)成的回路。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)體外部的車架、轉(zhuǎn)體內(nèi)與車輪固定軸固連的機(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)動相向磁極相反的原則，以其組合電磁場穿過氣隙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12與車輪5的法線10垂直/重合的4種典型狀態(tài)，以及包括偏轉(zhuǎn)不超過22度角；優(yōu)選的，所述電動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)制器的傳感信號輸入端1c電連接；所述電動裝置至少在轉(zhuǎn)體的內(nèi)部或外部設(shè)置一傳感單元；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。優(yōu)選的，所述電動裝置還包括電磁制動裝置9b，所述電源調(diào)制器1還包括制動信號輸入端1e，其電連接電磁制動裝置；所述電源調(diào)制器通過電磁制動裝置獲取用戶的制動指令并相應(yīng)輸出時序電流，使電動裝置實(shí)現(xiàn)制動。本專利技術(shù)中，所述電源調(diào)制器將直流電源轉(zhuǎn)換為時序電流，使電動裝置中的定子單元被限定在電源調(diào)制器設(shè)定的時域周期性地通電和斷電。本專利技術(shù)中，所述含有上述任一電動裝置的電動車包括車架4、電池組8和至少一個車輪5，所述電動車至少設(shè)置一套所述的電動裝置；所述電池組包括一次性使本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種腳踏控制的電動裝置，其特征在于，所述電動裝置包括電源調(diào)制器(1)、驅(qū)動操控裝置(9a)、定子單元(3a)、轉(zhuǎn)子單元(3b)、轉(zhuǎn)體(6)和腳踏鏈輪(16)；所述轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上間隔設(shè)置至少2個轉(zhuǎn)子單元(3b)；所述轉(zhuǎn)子單元的材料包括永磁體或?qū)Т朋w，或兩者組合設(shè)置；當(dāng)轉(zhuǎn)體(6)上含有多個永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b1)時，永磁體轉(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氣隙(3d)不大于80mm；所述驅(qū)動操控裝置(9a)設(shè)置在與腳踏鏈輪(16)周期對應(yīng)的固定部位，或與腳踏鏈輪一體化設(shè)計(jì)制造；所述電源調(diào)制器(1)包括電源輸入端(1a)、時序電流輸出端(1b)和驅(qū)動信號輸入端(1d)，電源輸入端電連接電池組(8)的正負(fù)極，時序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動信號輸入端電連接驅(qū)動操控裝置(9a)；所述電源調(diào)制器對定子單元(3a)內(nèi)部繞組供電使定子單元形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b1)運(yùn)動相向的磁極相反；所述驅(qū)動操控裝置通過用戶對腳踏鏈輪(16)的旋轉(zhuǎn)周期/頻率獲取指令并使電源調(diào)制器相應(yīng)輸出時序電流，或組合電源調(diào)制器輸出電流的其他控制方式，實(shí)現(xiàn)電動裝置的驅(qū)動。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種腳踏控制的電動裝置，其特征在于，所述電動裝置包括電源調(diào)制器(1)、驅(qū)動操控裝置(9a)、定子單元(3a)、轉(zhuǎn)子單元(3b)、轉(zhuǎn)體(6)和腳踏鏈輪(16)；所述轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈，其上間隔設(shè)置至少2個轉(zhuǎn)子單元(3b)；所述轉(zhuǎn)子單元的材料包括永磁體或?qū)Т朋w，或兩者組合設(shè)置；當(dāng)轉(zhuǎn)體(6)上含有多個永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b1)時，永磁體轉(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氣隙(3d)不大于80mm；所述驅(qū)動操控裝置(9a)設(shè)置在與腳踏鏈輪(16)周期對應(yīng)的固定部位，或與腳踏鏈輪一體化設(shè)計(jì)制造；所述電源調(diào)制器(1)包括電源輸入端(1a)、時序電流輸出端(1b)和驅(qū)動信號輸入端(1d)，電源輸入端電連接電池組(8)的正負(fù)極，時序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動信號輸入端電連接驅(qū)動操控裝置(9a)；所述電源調(diào)制器對定子單元(3a)內(nèi)部繞組供電使定子單元形成的電磁極方向，設(shè)置為與所述永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b1)運(yùn)動相向的磁極相反；所述驅(qū)動操控裝置通過用戶對腳踏鏈輪(16)的旋轉(zhuǎn)周期/頻率獲取指令并使電源調(diào)制器相應(yīng)輸出時序電流，或組合電源調(diào)制器輸出電流的其他控制方式，實(shí)現(xiàn)電動裝置的驅(qū)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)體(6)包括車輪(5)的輪圈、輪轂(15)以及通過機(jī)械構(gòu)件同軸(7)分別固連輪圈/輪轂內(nèi)緣和車輪轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機(jī)械圈。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動裝置，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/變矩裝置的傳動輸入端與轉(zhuǎn)體(6)機(jī)械固連，其傳動輸出端與輪圈、輪轂的內(nèi)緣機(jī)械固連；減速/變矩裝置獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體或輪轂一體化設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動裝置，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。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動裝置，其特征在于，所述電動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)制器的傳感信號輸入端(1c)電連接；所述電動裝置至少在轉(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
\t單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動裝置，其特征在于，所述電動裝置還包括電磁制動裝置(9b)，所述電源調(diào)制器(1)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉粵榮，劉通，
申請(專利權(quán))人：劉粵榮，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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