一種電動裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于磁流控制的電動裝置，包括電源調(diào)制器(1)、減速/變矩裝置(2)、驅(qū)動操控裝置(9a)、定體(5)和轉(zhuǎn)體(6)；所述轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機械圈，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永磁體轉(zhuǎn)子單元(3b1)和至少一個導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元(3b2)；所述永磁體轉(zhuǎn)子單元若干個在轉(zhuǎn)體上設(shè)置的極向相同；所述定體為一個具有固定軸的機械圓盤，內(nèi)部至少設(shè)置一個定子單元(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，兩者相對氣隙(3d)不大于25mm；本電動裝置結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能效果明顯。
【專利說明】-種電動裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電動車的電源動力設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種電動裝置的機械設(shè)計 及其電源調(diào)制器所產(chǎn)生時序驅(qū)動電流和制動電流的設(shè)計方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動自行車市場通常是配用安裝在輪軸上的電動機，電動機設(shè)計為外轉(zhuǎn)子形式， 外轉(zhuǎn)子通過輻條與車輪的輪圈機械固連，通過電動機轉(zhuǎn)矩使車輪旋轉(zhuǎn)。具體制造時，市場主 流是將輻條與車輪的輪圈實行一體化制造，外觀為電動輪，輻條變形為傳力筋條，通過傳力 筋條把電動機轉(zhuǎn)矩傳遞至輪圈。國內(nèi)電機業(yè)還試圖運用在電動自行車的技術(shù)成功經(jīng)驗，推 廣為電動汽車使用的輪轂式電動機。
[0003] 電動汽車使用的輪轂電機技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，其最大特點就是將動力、 傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，輪轂電機技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時捷就首 先制造出了前輪裝備輪轂電機的電動汽車，在20世紀70年代，這一技術(shù)在礦山運輸車等領(lǐng) 域得到應(yīng)用，目前電動汽車業(yè)熱點是開發(fā)乘用車輪轂電機。
[0004] 行業(yè)專家普遍認為，由于目前輪轂電機的結(jié)構(gòu)除輪轂本體外，部件重量遠遠超出 輪轂本體（一般包括輪轂電機、剎車盤、剎車卡鉗、主動懸掛電機、懸架、減震彈簧等），而汽 車對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，當車 速為60km/h時省油率可達到5% -7%;因此，如果電動機不能呈倍數(shù)減磅，輪轂內(nèi)裝電機的 技術(shù)意義很有限；僅以單位體積的功率密度一項指標衡量，現(xiàn)有電動機遠遠達不到輪轂內(nèi) 裝電機的一般設(shè)計要求。
[0005] 目前電動車市場技術(shù)發(fā)展主要有兩個方向，一是專用電動機制造，二是電機節(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與永磁體相對的 環(huán)形區(qū)域內(nèi)，外供直流電通過機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)軸輸出動力。
[0007] 永磁無刷直流電機在近年獲得了迅猛發(fā)展，其主要由電機本體、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 的主要問題是正弦波變形的近似度控制，其動力供電雖然采用PWQ技術(shù)調(diào)制，但在控制思 想方法上受限于電動機內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場的傳統(tǒng)設(shè)計。 實用新型內(nèi)容
[0008] 本實用新型的目的，在于克服現(xiàn)有電動車用直流電動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的缺陷，提供 一種內(nèi)部有別于傳統(tǒng)設(shè)計的結(jié)構(gòu)，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，工藝容易實現(xiàn)。
[0009] 本實用新型提供的一種基于磁流控制的電動裝置，所述電動裝置包括電源調(diào)制器 1、減速/變矩裝置2、驅(qū)動操控裝置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、時序電流輸出端lb和驅(qū)動信號輸入端ld，電源輸入端電連接電池組8的正負極；所述 轉(zhuǎn)體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機械圈，其上相間設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子單元3b，所述轉(zhuǎn)子單元包 括至少一個永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl和至少一個導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b2 ;所述永磁體轉(zhuǎn)子單元若 干個在轉(zhuǎn)體上設(shè)置時的極向相同；所述定體為一個具有固定軸的機械圓盤，內(nèi)部至少設(shè)置 一個定子單元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；所述電源調(diào)制器通過驅(qū)動操控裝置獲取用戶的指令，并于相應(yīng)時序 對定子單元的內(nèi)部繞組輸出電流，使電動裝置實現(xiàn)驅(qū)動/制動。
[0011] 優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過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)計制造，在不影響安裝于轉(zhuǎn)體的前提下不限形狀； 若干個轉(zhuǎn)子單元3bl/3b2在轉(zhuǎn)體6安裝時優(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，其傳動輸入端與轉(zhuǎn)體機械固 連，其傳動輸出端與電動裝置外部的旋轉(zhuǎn)裝置機械固連；減速/變矩裝置2獨立設(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；定子單元通電形成的電磁極對應(yīng)永磁體轉(zhuǎn) 子單元3b 1的排布狀態(tài)設(shè)置為與其運動相向的極性相反
[0016] 所述定子單元的繞芯排布或若干個組合，以其內(nèi)部繞組通電穿過氣隙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lc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；
[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，所述電動裝置還包括電磁制動裝置％，所述電源調(diào)制器1還包括制動信 號輸入端le，其電連接電磁制動裝置，通過電磁制動裝置獲取用戶的剎車指令并于相應(yīng)時 序?qū)﹄妱友b置的定子單元的繞組輸出電流。
[0020] 所述驅(qū)動操控裝置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 控制方式，包括外置為遙控。
[0021] 本實用新型中，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。
[0022] 本實用新型含有上述任一電動裝置的電動車，所述電動車包括一個或多個車輪的 電動車以及電動、腳踏兩用車；所述電動車的車輪至少設(shè)置一套電動裝置，安裝電動裝置的 車輪包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個輪的準單輪結(jié)構(gòu)。
[0023] 本實用新型還公開了一種前述電動裝置的驅(qū)動方法，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)系輸出時序電流控制電動裝置轉(zhuǎn)動；
[0024] 所述時序根據(jù)轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向而定義，所述時序電流根據(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)子單元個數(shù)而設(shè)置若干個通斷周期T，每個通斷周期T包 括供電時域和斷電時域；所述供電時域位于

【權(quán)利要求】
1. 一種電動裝置，其特征在于，所述電動裝置包括電源調(diào)制器（1)、減速/變矩裝置 (2)、驅(qū)動操控裝置（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)、時序 電流輸出端（lb)和驅(qū)動信號輸入端（Id)，電源輸入端電連接電池組（8)的正負極；所述轉(zhuǎn) 體為一個具有轉(zhuǎn)動軸的環(huán)形機械圈，其上相間設(shè)置有若干轉(zhuǎn)子單元（3b)，所述轉(zhuǎn)子單元包 括至少一個永磁體轉(zhuǎn)子單元（3bl)和至少一個導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元（3b2);所述永磁體轉(zhuǎn)子單 元若干個在轉(zhuǎn)體上設(shè)置時的極向相同；所述定體為一個具有固定軸的機械圓盤，內(nèi)部至少 設(shè)置一個定子單元（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 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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動裝置，其特征在于，所述減速/變矩裝置（2)由若干齒輪 組合而成，其傳動輸入端與轉(zhuǎn)體（6)機械固連，傳動輸出端與電動裝置外部的旋轉(zhuǎn)裝置機 械固連；減速/變矩裝置（2)獨立設(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，其通電形成的電磁極與所述永磁體轉(zhuǎn)子 單元3bl運動相向的極性相反。
4. 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（lc)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。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4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)制器還包括制動信號輸入端（le)，其電連接電磁制動裝置。
7. 含有權(quán)利要求1?6任一電動裝置的電動車，所述電動車包括一個或多個車輪的電 動車以及電動、腳踏兩用車；所述電動車的車輪至少設(shè)置一套電動裝置，安裝電動裝置的車 輪包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個輪的準單輪結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02K7/00GK204145171SQ201420660559
【公開日】2015年2月4日 申請日期: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 申請人:南京蒙奇智能科技有限公司