工作，在不需要工作的時(shí)域休眠，既節(jié)省了電能又減少 了通電積熱；二是在電源調(diào)制器設(shè)定的工作周期內(nèi)，通電強(qiáng)度呈設(shè)定的規(guī)律性變化及中斷， 使電能的使用效率進(jìn)一步提_，通電積熱進(jìn)一步減少。
[0043] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：具有時(shí)序供電控制帶來(lái)的明顯節(jié)能效果，以此方案進(jìn)行匹配 設(shè)計(jì)的輪轂電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可對(duì)應(yīng)各種電動(dòng)車(chē)的車(chē)輪多樣化組合、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】
[0044] 圖Ia是本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)三輪車(chē)的一種整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045] 圖Ib是本發(fā)明應(yīng)用于電動(dòng)四輪車(chē)的一種整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖2a是一種輪轂電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)透視示意圖。
[0047] 圖2b是一種輪轂電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
[0048] 圖3a是定子單元繞組兩端連線(xiàn)設(shè)置為與同軸轉(zhuǎn)體法線(xiàn)垂直的示意圖。
[0049] 圖3b是定子單元繞組兩端連線(xiàn)設(shè)置為與同軸轉(zhuǎn)體法線(xiàn)重合的示意圖。
[0050] 圖3c是定子單元凹型繞芯上部正對(duì)同軸轉(zhuǎn)體內(nèi)緣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051] 圖4a是轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體上旋轉(zhuǎn)形成動(dòng)態(tài)夾角Θ的示意圖。
[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5b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。
[0055] 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6a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6b是一種兩階恒流呈遞減關(guān)系的電流時(shí)序TK意圖。
[0058] 圖6c是一種首階電流恒定、二階電流呈曲線(xiàn)遞減關(guān)系的時(shí)序示意圖。
[0059] 圖6d是一種多階電流呈連續(xù)遞減關(guān)系的時(shí)序TK意圖。
[0060] 圖6e是一種幅值呈曲線(xiàn)遞減關(guān)系的脈沖子集包絡(luò)示意圖。
[0061] 圖6f是對(duì)應(yīng)一個(gè)定子單元組合一個(gè)轉(zhuǎn)子單元的一種通電邏輯示意圖。
[0062] 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。
[0063] 圖7b是同軸轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)周期對(duì)應(yīng)電源調(diào)制器的通斷電時(shí)域示意圖。
[0064] 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。
[0065] 圖8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。
[0066] 圖9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。
[0067] 附圖標(biāo)識(shí)：
[0068] 1、電源調(diào)制器；la、直流電源輸入端；lb、時(shí)序電流輸出端；lc、感應(yīng)信號(hào)輸入端； IcU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、電動(dòng)裝置；3a、定子單元； 3b、轉(zhuǎn)子單元；3c、傳感單元；3d、氣隙；3e、同軸轉(zhuǎn)體；4、車(chē)架；5、車(chē)輪；6、輪轂；7、輪軸；8、 電池組；9a、驅(qū)動(dòng)操控裝置；％、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)；Φ、法線(xiàn)夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0069] 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。
[0070] 參見(jiàn)圖la，本發(fā)明輪轂電動(dòng)裝置應(yīng)用于一種電動(dòng)三輪車(chē)，其基礎(chǔ)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由 輪轂6、減速/變矩裝置2和電動(dòng)裝置3組成，其中，電動(dòng)裝置的同軸轉(zhuǎn)體3e是與輪轂6同 軸設(shè)置，兩者之間通過(guò)減速/變矩裝置2傳動(dòng)，其同軸透視示意結(jié)構(gòu)如圖2a所示，一種減速 /變矩裝置同軸獨(dú)立設(shè)置的輪轂電動(dòng)裝置基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖2b所示。
[0071] 所述電動(dòng)裝置的定子單元由一組或若干組良導(dǎo)線(xiàn)環(huán)繞磁芯而成，良導(dǎo)線(xiàn)通常使用 銅線(xiàn)或鍍銅鋁芯線(xiàn)，磁芯通常使用磁介質(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 在磁場(chǎng)作用下內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化、并反過(guò)來(lái)影響磁場(chǎng)存在或分布的物質(zhì)。在定子單元繞組 通電形成的電磁場(chǎng)作用范圍內(nèi)，導(dǎo)磁介質(zhì)材料的轉(zhuǎn)子單元會(huì)感應(yīng)生磁而受到電磁力吸引， 該磁吸作用與定子單元繞組的通電方向無(wú)關(guān)。
[0072] 如圖4a所示，當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)子單元設(shè)置在同軸轉(zhuǎn)體的外緣，一個(gè)定子單元設(shè)置在同軸 轉(zhuǎn)體內(nèi)部靠近其內(nèi)緣的部位，兩者運(yùn)動(dòng)相對(duì)的氣隙足夠小，則轉(zhuǎn)子單元繞軸趨近通電的定 子單元時(shí)，會(huì)受到電磁吸力使同軸轉(zhuǎn)體加速運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)子單元所受的電磁力F可分解為同軸 法線(xiàn)10方向F 1。與繞軸切線(xiàn)11方向F11,其中對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸運(yùn)動(dòng)有貢獻(xiàn)的是F11。轉(zhuǎn)子 單元繞軸受力與定子單元電磁場(chǎng)在同軸轉(zhuǎn)體的作用區(qū)間相關(guān)，對(duì)一個(gè)繞芯為柱狀的定子單 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與同軸轉(zhuǎn)體的相應(yīng)法線(xiàn)10 垂直（與相應(yīng)切線(xiàn)11平行），如圖3a所示；柱狀繞芯亦可設(shè)置為電磁極的兩極連線(xiàn)與同軸 轉(zhuǎn)體的相應(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) 于凹型繞芯，其電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子單元的作用區(qū)間，位于凹型繞芯上部正對(duì)同軸轉(zhuǎn)體的兩端范 圍內(nèi)，如圖3c所示。
[0073] 轉(zhuǎn)子單元在同軸轉(zhuǎn)體上繞軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，其和軸所確定的法線(xiàn)與定子單元和軸所確定 的法線(xiàn)為一個(gè)動(dòng)態(tài)夾角φ，其繞軸切線(xiàn)方向與通過(guò)氣隙所受到電磁力F作用方向重合的狀 態(tài)為一特殊點(diǎn)，此時(shí)夾角Φ為定值CpT ;轉(zhuǎn)子單元所受電磁力的有效作用區(qū)間，位于以Φ為〇 狀態(tài)為基準(zhǔn)的土 φτ位置區(qū)間內(nèi)（所述土根據(jù)同軸轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向而相對(duì)定義）。轉(zhuǎn)子單 元所受電磁力F方向是一個(gè)磁相互作用隱量，而ΖΦ是顯態(tài)值，相對(duì)容易定位并通過(guò)電源調(diào) 制器控制供電時(shí)序；當(dāng)φ為〇時(shí)，F(xiàn) 1。為最大值，F(xiàn)11為0,此時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子單元的繞軸完全無(wú)貢獻(xiàn)， 如圖4b所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子單元因轉(zhuǎn)動(dòng)慣量沖過(guò)法線(xiàn)，定子單元通電給予轉(zhuǎn)子單元仍然是吸力， 同軸轉(zhuǎn)體將變?yōu)闇p速運(yùn)動(dòng)。對(duì)該實(shí)時(shí)狀態(tài)，常規(guī)技術(shù)是通過(guò)控制電流倒相繼續(xù)運(yùn)行，一般使 用電刷或電子裝置將直流電調(diào)制為通電方向交替變換，從而伴隨產(chǎn)生電流相位、感生電流 及其相應(yīng)的相角位控制等傳統(tǒng)技術(shù)；但以上模型不適合倒相（磁吸作用與定子單元繞組通 電方向無(wú)關(guān)）。
[0074] F11和F1。在轉(zhuǎn)子單元的繞軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，為一對(duì)此消彼長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)變量，其理論強(qiáng)弱 變換以φτ/2為分界點(diǎn)，當(dāng)電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)在φ>φτ/2的狀態(tài)區(qū)間通電，以表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)力F11 為主；而當(dāng)電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)在中<中1_/2的狀態(tài)區(qū)間通電，以表現(xiàn)為制動(dòng)力F1。為主。本發(fā)明 輪轂電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)方案原則是運(yùn)用F 11為主的狀態(tài)區(qū)間通電，其余狀態(tài)區(qū)間斷電以充分 利用同軸轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，通過(guò)減速/變矩裝置的實(shí)時(shí)傳動(dòng)，把電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)傳遞 至輪轂上；此外，還可運(yùn)用F 1。為主的狀態(tài)區(qū)間通電使電動(dòng)裝置產(chǎn)生法向電磁力，通過(guò)減速/ 變矩裝置使輪轂獲得制動(dòng)。
[0075] 本發(fā)明輪轂電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)供電的技術(shù)方案為：電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)φτ/6<φ$φτ 的狀態(tài)時(shí)域通電，其余時(shí)域斷電；當(dāng)主要設(shè)計(jì)目標(biāo)為節(jié)電時(shí)，優(yōu)選2φτ/3 < φ<φτ甚至 5φτ/6 ?5 φ < φτ對(duì)應(yīng)的時(shí)域通電；當(dāng)需要充分利用同軸轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，優(yōu)選φτ/3 <φ<φτ甚至φτ/6<φ<φτ對(duì)應(yīng)的時(shí)域通電；因 φ5?φτ/2的狀態(tài)相伴有可觀的F1。，在 φ<φτ/6狀態(tài)通電對(duì)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)已失去優(yōu)化設(shè)計(jì)意義；該驅(qū)動(dòng)電流的通斷時(shí)域如圖6a所示， 其中T1為通電時(shí)間，T 2和T。均為斷電時(shí)間，（T1+!^+!;)構(gòu)成了時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流周期T。本發(fā)明 輪轂電動(dòng)裝置制動(dòng)供電的技術(shù)方案為：電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)TjPT。的部分時(shí)域或全部時(shí)域設(shè)置 為通電，所述T 2為轉(zhuǎn)子單元繞軸對(duì)應(yīng)〇<φ<φτ/3的時(shí)域，T。為轉(zhuǎn)子單元遠(yuǎn)離定子單元的相 應(yīng)時(shí)域；同理，因 Ψ在φτ/3至φτ/2對(duì)應(yīng)狀態(tài)存在可觀的切向力F11,對(duì)制動(dòng)設(shè)計(jì)無(wú)益。所述的 驅(qū)動(dòng)電流和制動(dòng)電流在其相應(yīng)通電時(shí)域內(nèi)，不限波形、頻率以及占空比，其時(shí)序工作邏輯關(guān) 系設(shè)置為或。
[0076] 上述根據(jù)Ζφ對(duì)應(yīng)狀態(tài)的通、斷電控制，在具體設(shè)計(jì)中可變換為相對(duì)時(shí)間控制的近 似方式，因?yàn)棣禐椹枲顟B(tài)和φτ狀態(tài)均為顯態(tài)，電源調(diào)制器通過(guò)時(shí)序校準(zhǔn)容易判知φ從CpT到 〇、即（VT 2)的時(shí)間段，只要設(shè)定T1與T2的相對(duì)時(shí)間，即近似于對(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，可近似設(shè)定為在（TjT 2)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Ζφ對(duì)應(yīng)ΦΤ/3至0的時(shí)域通電，可近似設(shè)定為在 (TfT 2)的時(shí)間段起始2/3時(shí)域斷電，之后1/3時(shí)域通電；但（?\+Τ2)是一個(gè)與同軸轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速 相關(guān)的量，以時(shí)序電流周期時(shí)間確定Φτ的狀態(tài)在變速時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差，換言之是一種近似控 制方式。
[0077] 當(dāng)定子單元設(shè)置（包括組合）方案確定后，φτ的顯態(tài)位置同時(shí)被確定，實(shí)際設(shè)計(jì) 時(shí)，通常是運(yùn)用Ζφτ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)與同軸轉(zhuǎn)體圓弧度、氣隙間距、定子單元繞芯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)控制電路實(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)模集成的專(zhuān)用芯片實(shí)現(xiàn)。
[0078] 由于ζφ不為0時(shí)F1。與F11始終相伴，而在驅(qū)動(dòng)電流時(shí)序設(shè)計(jì)中又無(wú)法將F 1。徹底 分離，一種削弱F1。對(duì)電動(dòng)裝置潛在積熱影響的優(yōu)選方案為：將通電強(qiáng)度/幅值設(shè)置為隨時(shí) 序遞減，包括設(shè)置m彡2個(gè)通電強(qiáng)度隨時(shí)序遞減的子集，m可以設(shè)置為2、20、3Κ或30Κ等， 例如設(shè)置兩段后階強(qiáng)度比前階強(qiáng)度小的恒定電流、5階段強(qiáng)度依次遞減的恒定電流、30Κ階 段強(qiáng)度連續(xù)遞減構(gòu)成的子集，并且在子集時(shí)域同理可設(shè)置為強(qiáng)度/幅值依時(shí)序遞減；該設(shè) 計(jì)方案有別于人工操控驅(qū)動(dòng)操控裝置9a減少電流平均強(qiáng)度的作用效果，因?yàn)槿斯げ倏氐?最佳電流值不可能在極短時(shí)間內(nèi)按應(yīng)有優(yōu)選方式及時(shí)降流而充分節(jié)省電能。所述通電時(shí)域 的電流最大值，包括T1時(shí)序啟動(dòng)時(shí)設(shè)置最大值，或啟動(dòng)不超過(guò)IV3時(shí)域達(dá)到最大值，之后 隨時(shí)序以任意方式遞減，至T 1時(shí)序終止時(shí)設(shè)置最小值或歸0。在電源調(diào)制器設(shè)計(jì)制造中， 通電強(qiáng)度隨時(shí)序遞減的方案眾多，例如設(shè)置為隨時(shí)序線(xiàn)性遞減，也可設(shè)置為由最大值按2 K 關(guān)系時(shí)序遞減，K取值范圍為0. 25至0. 99的正數(shù)，等等；圖6b所示的是一種兩階恒流隨 時(shí)序遞減的設(shè)計(jì)方案，圖6c是一種首階電流恒定、二階電流呈曲線(xiàn)遞減的設(shè)計(jì)方案，圖6d 是一種多階電流呈連續(xù)遞減的設(shè)計(jì)方案，其多階電流強(qiáng)度的幅值包絡(luò)越接近It/A = (I。一 Ig) Sin φ*90/φτ的優(yōu)選關(guān)系，節(jié)電效果越好；圖6e是一種通電時(shí)序終止時(shí)刻的電流不為0、 其間強(qiáng)度隨時(shí)序