對應(yīng)所述轉(zhuǎn)子單元位于q>為-至(P為一cpt/3的狀態(tài)區(qū)間設(shè)置(此處一值區(qū)間W cp為0、相對前述供電時(shí)域?qū)?yīng)轉(zhuǎn)子單元位于抑奪T的設(shè)置區(qū)間而相對定義),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)與圖化類同、與轉(zhuǎn)體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)方向相對應(yīng) 的VT2和T擁序的示意區(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(T1+T2+T。)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n個(gè)轉(zhuǎn)子單元的組合,如果電源調(diào)制器對H個(gè)定子單 元繞組分立供電,需對應(yīng)設(shè)計(jì)n地個(gè)(T1+T2+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S 根線對外電連接電源調(diào)制器,技術(shù)上還可利用該=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位置判別的信號源,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)存貶有工作程序的微處理器和信號輸入輸出電路,能通過傳感單 元3c反饋信號相應(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)該一感應(yīng)信號判知轉(zhuǎn)子單元3b的相對位置而相應(yīng)發(fā)出電流時(shí)序。根據(jù)對傳感單 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、W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,此時(shí)電源調(diào)制器的感應(yīng)信號輸入端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] 本實(shí)用新型電動(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、^為0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^為0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,裡電池一般為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)室制作的侶空氣電池的比能量已達(dá)到8000VAh/KgW上,但該類金 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] 本實(shí)用新型所述電動(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,該類裝置組 合均為相對成熟技術(shù),所述的燃料包括但不限于甲醇、己醇、汽油、柴油、天燃?xì)狻鈶B(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,由于本實(shí)用新型電動(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)本實(shí)用新型方案的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0092] 對電動(dòng)車W及電動(dòng)機(jī)技術(shù)較深入了解的專業(yè)人±,都不難在所述的方案基礎(chǔ)上, 舉一反=地變形實(shí)施本【實(shí)用新型內(nèi)容】。所述電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、電動(dòng)車的電能補(bǔ)充方案 及其衍生的技術(shù)變形實(shí)施,均應(yīng)被列入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[009引 實(shí)施例1、
[0094] 一種電動(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10a所示,車輪周長為1000mm,電池組8選用24V12Ah磯酸鐵裡電池, 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)形鐵侶合金圈(行業(yè)習(xí)慣統(tǒng)稱輪穀),可與定 體同軸屯、套裝在圓盤定體的外部;在圓盤定體靠近輪穀內(nèi)緣的部位安裝一個(gè)定子單元3a。
[0095] 輪穀形式的轉(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. 5mm,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的繞巧選擇凹形鐵磁體,繞組由一根直徑0. 60mm的銅線環(huán)繞凹形磁巧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,凹形繞巧的弧 形對應(yīng)轉(zhuǎn)體圓弧而安裝,上部正對轉(zhuǎn)體內(nèi)緣(如圖3c所示),兩端對應(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(T1+T2+T。)時(shí)序周期最小值T為180/8即22. 5ms,設(shè)計(jì)過載功率450W,設(shè)定時(shí)序 Ti;(T2+T。)為1 ;6 ;在額定電壓24V時(shí)測得最大車速的電流強(qiáng)度為10A,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圈繞組, 感應(yīng)信號輸入端Ic電連接傳感單元3c,行車信號輸入端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)