[實(shí)用新型]一種基于磁流控制的電動(dòng)裝置和電動(dòng)車(chē)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420660083.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204216717U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉粵榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州磁控科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02K7/00
• 分類(lèi)號(hào): H02K7/00
• 代理公司: 北京方安思達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王敬波

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電動(dòng)車(chē)及其電源動(dòng)力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種電動(dòng)裝置的機(jī)械設(shè)計(jì)及其電源調(diào)制器所產(chǎn)生時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流和制動(dòng)電流的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

電動(dòng)自行車(chē)市場(chǎng)通常是配用安裝在輪軸上的電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為外轉(zhuǎn)子形式，外轉(zhuǎn)子通過(guò)輻條與車(chē)輪的輪圈機(jī)械固連，通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩使車(chē)輪旋轉(zhuǎn)。具體制造時(shí)，市場(chǎng)主流是將輻條與車(chē)輪的輪圈實(shí)行一體化制造，外觀為電動(dòng)輪，輻條變形為傳力筋條，通過(guò)傳力筋條把電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞至輪圈。國(guó)內(nèi)電機(jī)業(yè)還試圖運(yùn)用在電動(dòng)自行車(chē)的技術(shù)成功經(jīng)驗(yàn)，推廣為電動(dòng)汽車(chē)使用的輪轂式電動(dòng)機(jī)。

電動(dòng)汽車(chē)使用的輪轂電機(jī)技術(shù)又稱車(chē)輪內(nèi)裝電機(jī)技術(shù)，其最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，輪轂電機(jī)技術(shù)并非新生事物，早在1900年，保時(shí)捷就首先制造出了前輪裝備輪轂電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)，在20世紀(jì)70年代，這一技術(shù)在礦山運(yùn)輸車(chē)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，目前電動(dòng)汽車(chē)業(yè)熱點(diǎn)是開(kāi)發(fā)乘用車(chē)輪轂電機(jī)。

行業(yè)專家普遍認(rèn)為，由于目前輪轂電機(jī)的結(jié)構(gòu)除輪轂本體外，部件重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出輪轂本體(一般包括輪轂電機(jī)、剎車(chē)盤(pán)、剎車(chē)卡鉗、主動(dòng)懸掛電機(jī)、懸架、減震彈簧等)，而汽車(chē)對(duì)輪轂的自重要求較高，常規(guī)轎車(chē)的鋁合金輪轂僅比傳統(tǒng)鋼輪轂平均輕2kg左右，當(dāng)車(chē)速為60km/h時(shí)省油率可達(dá)到5％-7％；因此，如果電動(dòng)機(jī)不能呈倍數(shù)減磅，輪轂內(nèi)裝電機(jī)的技術(shù)意義很有限；僅以單位體積的功率密度一項(xiàng)指標(biāo)衡量，現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到輪轂內(nèi)裝電機(jī)的一般設(shè)計(jì)要求。

目前電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)技術(shù)發(fā)展主要有兩個(gè)方向，一是專用電動(dòng)機(jī)制造，二是電機(jī)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。

圖1a是一種傳統(tǒng)4極永磁有刷直流內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)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(duì)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(duì)的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，外供直流電通過(guò)機(jī)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(chǎng)而使轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出動(dòng)力。

近年獲得迅猛發(fā)展的永磁無(wú)刷直流電機(jī)，主要由電機(jī)本體、位置檢測(cè)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(cè)器和逆變器一起構(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(chǎng)而使轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)。控制方面普遍采用了PWQ技術(shù)，這種永磁無(wú)刷直流電機(jī)的主要問(wèn)題是正弦波變形的近似度控制，其動(dòng)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(dòng)機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的，在于克服現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)用直流電動(dòng)機(jī)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(jì)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過(guò)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(shí)序電流供電方案，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型提供的一種基于磁流控制的電動(dòng)裝置，所述電動(dòng)裝置包括電源調(diào)制器1、減速/變矩裝置2、驅(qū)動(dòng)操控裝置9a、定體5和轉(zhuǎn)體6；所述轉(zhuǎn)體為一個(gè)具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸的環(huán)形機(jī)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(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元3b1和至少一個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b2；所述永磁體轉(zhuǎn)子單元若干個(gè)在轉(zhuǎn)體上設(shè)置時(shí)的極向相同；所述定體為一個(gè)具有固定軸的機(jī)械圓盤(pán)，內(nèi)部至少設(shè)置一個(gè)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(duì)氣隙3d不大于40mm；所述減速/變矩裝置與轉(zhuǎn)體同軸心設(shè)置；

所述電源調(diào)制器包括電源輸入端1a、時(shí)序電流輸出端1b和驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端1d，電源輸入端電連接電池組8的正負(fù)極，時(shí)序電流輸出端電連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置；所述電源調(diào)制器通過(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶的指令，并于相應(yīng)時(shí)序?qū)Χㄗ訂卧膬?nèi)部繞組輸出電流，使電動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)/制動(dòng)。

優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過(guò)12kW。

所述轉(zhuǎn)子單元3b(3b1/3b2)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(jì)制造，在不影響安裝于轉(zhuǎn)體的前提下不限形狀；若干個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b1/3b2在轉(zhuǎn)體6安裝時(shí)優(yōu)選均勻排布。

優(yōu)選的，所述永磁體轉(zhuǎn)子單元3b1若干個(gè)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(guò)20度。

優(yōu)選的，所述減速/變矩裝置2包括若干齒輪組合，其傳動(dòng)輸入端與轉(zhuǎn)體機(jī)械固連，其傳動(dòng)輸出端與電動(dòng)裝置外部的旋轉(zhuǎn)裝置機(jī)械固連；減速/變矩裝置2獨(dú)立設(shè)置，或與轉(zhuǎn)體6一體化同軸設(shè)置于轉(zhuǎn)體的外部。