專利名稱：活塞磁互力式直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種純電動(dòng)汽車電力施動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
發(fā)展純電動(dòng)汽車必須解決好二個(gè)重要方面的關(guān)鍵技術(shù)電池技術(shù)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)及其控制技術(shù)。電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。要使電動(dòng)汽車能與燃油汽車相競(jìng)爭(zhēng)，關(guān)鍵之一就是要開(kāi)發(fā)出能量高、功率大、使用壽命長(zhǎng)的高效電池。到目前為止，電動(dòng)汽車用電池經(jīng)過(guò)了三代的發(fā)展，已取得了突破性進(jìn)展。電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，也是關(guān)鍵技術(shù)之一。，要使電動(dòng)汽車 有良好的使用性能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量小、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋等特性。目前，電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)(DCM)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)、永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(PMBLM)和開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)等四類。尚在研制開(kāi)發(fā)中，還沒(méi)有獲得突破性進(jìn)展。直流電動(dòng)機(jī)(DCM)的缺點(diǎn)是有機(jī)械換向器，當(dāng)在高速大負(fù)載下運(yùn)行時(shí)換向器表面會(huì)產(chǎn)生火花，所以電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度不能太高。由于直流電動(dòng)機(jī)的換向器需保養(yǎng)，又不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，除小型車外，目前一般已不采用。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)(IM)缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜,成本高,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小、起動(dòng)電流大、電機(jī)要靠增大啟動(dòng)電流來(lái)產(chǎn)生大轉(zhuǎn)矩，但因電池特性所限，電池難以提供大的電流，影響了電機(jī)轉(zhuǎn)矩的提升。這種電機(jī)效率低、控制復(fù)雜，能量回饋性能差。開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)(SRM)的最大缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大；此外，相對(duì)永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；另一個(gè)缺點(diǎn)是要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性。永磁無(wú)刷電動(dòng)機(jī)(PMBLM)缺點(diǎn)是電機(jī)本身在高速運(yùn)行時(shí)比感應(yīng)電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，需要檢測(cè)磁極位置，控制器比有刷直流電動(dòng)機(jī)復(fù)雜。目前制約純電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸是續(xù)駛里程能力還達(dá)不到全天候。高密度、高效率、寬調(diào)速的車輛牽引電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)既是電動(dòng)汽車的心臟，又是研制提高續(xù)駛里程能力的關(guān)鍵技術(shù)之一，仍然是研發(fā)的重點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，以上四類直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)乃至形狀一直采用定子、轉(zhuǎn)子傳統(tǒng)方式，它的研制與開(kāi)發(fā)受到體積、重量、成本、功率密度、轉(zhuǎn)換效率、轉(zhuǎn)矩控制、轉(zhuǎn)矩變化、過(guò)載倍數(shù)等多種因素的制約，在一定程度上延緩了它的研發(fā)進(jìn)程。它的研制開(kāi)發(fā)方向是在兼顧上述多種因素外，開(kāi)發(fā)出在恒定的電壓電流作用下，產(chǎn)生持續(xù)強(qiáng)勁動(dòng)力的直流電動(dòng)機(jī)，達(dá)到提高全天候續(xù)駛里程的目的。現(xiàn)有的技術(shù)主要采用定子繞組轉(zhuǎn)子永磁式，或者是定子永磁轉(zhuǎn)子繞組式，為了去掉電刷，采用電源通過(guò)逆變器供電?，F(xiàn)有的技術(shù)缺點(diǎn)
I.整個(gè)結(jié)構(gòu)受到體積.重量的制約，如果想減少體積和重量就要設(shè)法大幅提高電源電壓。
2.傳統(tǒng)式直流電動(dòng)機(jī)在構(gòu)造上受到體積和溝槽容積的制約，線圈匝數(shù)受限，只有提升電流達(dá)到提高動(dòng)力的目的。在現(xiàn)有的電壓和電流供電狀況下，還達(dá)不到比較滿意的續(xù)駛里程。3.要使電動(dòng)汽車有良好的動(dòng)力和使用性能，對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求范圍寬，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、質(zhì)量小、效率高等特性。4.逆變器及控制電路復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
一、·發(fā)明的目的。本發(fā)明目的是力圖對(duì)傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)模式的一種突破，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，性能可靠穩(wěn)定，動(dòng)力強(qiáng)勁有力的新型直流電動(dòng)機(jī)，達(dá)到提高續(xù)駛里程的目的。 本發(fā)明另一個(gè)發(fā)明目的是打開(kāi)純電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)空間，讓純電動(dòng)汽車的研發(fā)邁出實(shí)質(zhì)性步伐，推進(jìn)純電動(dòng)汽車實(shí)用化、商品化、家庭化發(fā)展進(jìn)程。二、·發(fā)明的技術(shù)解決方案。本發(fā)明目的主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。所述的活塞磁互力式直流電動(dòng)機(jī)，它的結(jié)構(gòu)對(duì)于兩沖程來(lái)說(shuō)是由兩個(gè)鐵芯線圈，兩個(gè)金屬非導(dǎo)磁材料如招合金鋼體，一個(gè)曲軸，兩個(gè)強(qiáng)磁活塞，兩個(gè)霍爾傳感器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)TK部分構(gòu)成。所述兩個(gè)線圈中的鐵芯，選用非金屬鐵氧體材料，工作時(shí)由輸出驅(qū)動(dòng)電路提供雙向直流，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，對(duì)強(qiáng)磁活塞產(chǎn)生相互吸力和斥力。所述兩個(gè)強(qiáng)磁活塞，在鋼體內(nèi)通過(guò)連桿連動(dòng)曲軸在相互吸力和斥力的作用下，上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸送動(dòng)力。所述兩個(gè)霍爾傳感器位于鋼體的上下兩端，隨時(shí)檢測(cè)強(qiáng)磁活塞運(yùn)動(dòng)的位置，并且及時(shí)向輸入驅(qū)動(dòng)電路傳送檢測(cè)信號(hào)。所述輸入驅(qū)動(dòng)電路，根據(jù)霍爾傳感器傳送的檢測(cè)信號(hào)，及時(shí)控制輸出驅(qū)動(dòng)電路向兩個(gè)鐵芯線圈輸送交替變化的直流，進(jìn)而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。輸入驅(qū)動(dòng)電路的另一個(gè)作用是接收速度控制腳踏板信息，通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)電路控制活塞輸出不同的動(dòng)力。通常直流電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力與線圈的匝數(shù)和流過(guò)線圈電流的成積成正比，傳統(tǒng)式直流電動(dòng)機(jī)在構(gòu)造上受到體積和溝槽容積的制約，線圈匝數(shù)受限，只有提升電流達(dá)到提高動(dòng)力的目的。而活塞磁互力式直流電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)增加線圈匝數(shù)，降低電流輸出動(dòng)力，進(jìn)而達(dá)到提高續(xù)駛里程的目的。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使本發(fā)明可達(dá)到前述發(fā)明目的。三、發(fā)明的效果。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
I.它是一種全新的直流電力施動(dòng)模式，具有結(jié)構(gòu)合理、加工裝配容易、維護(hù)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。2.在結(jié)構(gòu)方面活塞與線圈可以無(wú)縫接觸，可增加線圈匝數(shù)，降低電流輸出動(dòng)力，進(jìn)而達(dá)到提高續(xù)駛里程的目的。3.由于它的結(jié)構(gòu)接近于燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，可以方便地?cái)U(kuò)展沖程，如四沖程、多沖程等，可以開(kāi)發(fā)純電動(dòng)汽車，也可以開(kāi)發(fā)油電混合動(dòng)力汽車變得更加容易。4.從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有的汽車成熟技術(shù)完全可以移植，如操控系統(tǒng)，變速箱等，可以降低開(kāi)發(fā)成本。5.從性能上來(lái)說(shuō)，可采用變速箱成熟技術(shù)，降低了對(duì)電動(dòng)機(jī)要求調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的特性。6.驅(qū)動(dòng)控制電路比較簡(jiǎn)單，成本低。7.為提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程能力提供了一種全新的動(dòng)力模式。附圖及附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
附圖I是活塞磁互力式直流電動(dòng)機(jī)剖面結(jié)構(gòu)示意圖 附圖2是輸出驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電路方框圖
附圖I中的I是線圈，可根據(jù)供電電壓值和動(dòng)力要求選擇不同規(guī)格的銅漆包線繞制而成。為了減少渦損鐵芯選用非金屬鐵氧體材料。附圖I中的2是活塞，選用高溫釹鐵硼強(qiáng)磁鋼材料。附圖I中的4是結(jié)構(gòu)固定架，是金屬導(dǎo)磁材料，既固定又起到導(dǎo)磁的作用。附圖I中的8是鋼體，選用金屬非導(dǎo)磁材料。附圖I中的3是傳感器，位于鋼體上下兩端。附圖I中的5是連桿。附圖I中的6是曲軸。附圖I中的7是結(jié)構(gòu)磁鋼托架。附圖2是輸出驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電路方框圖，它由電動(dòng)機(jī)和控制電機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)電路，輸入驅(qū)動(dòng)電路，傳感器檢測(cè)電路四部分組成。電源來(lái)自電能管理系統(tǒng)，加速踏板信息來(lái)自主控系統(tǒng)。實(shí)施例
下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合活塞磁互力式直流電動(dòng)機(jī)剖面結(jié)構(gòu)示意圖附

圖1，輸出驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)電路方框圖附圖2，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程作進(jìn)一步地描述
附圖I中的I是線圈，可根據(jù)供電電壓值和動(dòng)力要求選擇不同規(guī)格的銅漆包線繞制而成。為了減少渦損鐵芯選用非金屬鐵氧體材料。附圖I中的2是活塞，選用高溫釹鐵硼強(qiáng)磁鋼材料。附圖I中的8是鋼體，選用金屬非導(dǎo)磁材料。附圖I中的3是傳感器，位于鋼體上下兩端。當(dāng)活塞2位于鋼體下端時(shí)，下端傳感器輸出檢測(cè)信號(hào)，送給輸入驅(qū)動(dòng)電路，由輸入驅(qū)動(dòng)電路控制輸出驅(qū)動(dòng)電路向一個(gè)線圈流入同向直流，線圈兩端產(chǎn)生與活塞同向磁極性，兩磁體產(chǎn)生互相吸力。而向另一個(gè)線圈則流入的是反向直流，線圈兩端產(chǎn)生與活塞相反向的磁極性，兩磁體產(chǎn)生互相排斥力，以此通過(guò)活塞帶動(dòng)連桿和曲軸運(yùn)動(dòng)。反之，當(dāng)活塞2位于鋼體上端時(shí)，由上端傳感器輸出檢測(cè)信號(hào)，送給輸入驅(qū)動(dòng)電路，由輸入驅(qū)動(dòng)電路控制輸出驅(qū)動(dòng)電路向一個(gè)線圈送入反向直流，線圈兩端產(chǎn)生與活塞反向磁極性，兩磁體產(chǎn)生互相排斥力。而向另一個(gè)線圈則流入的是同向直流，線圈兩端產(chǎn)生與活塞相同向的磁極性，兩磁體產(chǎn)生互相吸引力，作用恰好與上述過(guò)程相反，這樣就完成了周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作過(guò)程，使本發(fā)明可達(dá)到前述發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1.一種活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的結(jié)構(gòu)，系含有線圈、活塞、傳感器、連桿、曲軸。
2..如權(quán)力I所述的活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的線圈是鐵芯或磁芯，位于鋼體的上端，線圈流入的是雙向直流電流。
3..如權(quán)力I所述的活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的活塞采用高溫釹鐵硼強(qiáng)磁鋼材料， 通過(guò)連桿與曲軸連接。
4..如權(quán)力I所述的活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的傳感器系為霍爾元件，位于鋼體的上下兩端。
5.如權(quán)力I所述的活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的工作方式。
6.如權(quán)力I所述的活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的輸出驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制方式。
7.如權(quán)力I所述的活塞結(jié)構(gòu)模式直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的材料有不同的選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種純電動(dòng)汽車電力施動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。它是一種全新的直流電力施動(dòng)模式，具有結(jié)構(gòu)合理，加工裝配容易，維護(hù)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。 它由線圈.、活塞、傳感器、連桿、曲軸等部件構(gòu)成，通過(guò)線圈電磁體和活塞永磁體相互作用輸出動(dòng)力。它可 廣范應(yīng)用在純電動(dòng)汽車施動(dòng)領(lǐng)域，為提高純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程能力提供了一種全新的動(dòng)力模式。
文檔編號(hào)H02K33/18GK102843014SQ20121035312
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者蘭敦臣 申請(qǐng)人:蘭敦臣