一種節(jié)能電動(dòng)車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種節(jié)能電動(dòng)車，所述電動(dòng)車包括電源調(diào)制器(1)、驅(qū)動(dòng)操控裝置(9a)、車架(4)和至少一個(gè)車輪(5)；所述的電動(dòng)車至少一個(gè)車輪配套設(shè)置電動(dòng)裝置(3)；所述電動(dòng)裝置包括至少一個(gè)定子單元(3a)和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子單元(3b)；所述定子單元安裝在靠近車圈(6)的車架上；所述轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于車圈上，其由導(dǎo)磁介質(zhì)固體或軟體成形材料制成；所述電源調(diào)制器的電源輸入端電連接電池組(8)正負(fù)極，時(shí)序電流輸出端(1b)連接定子單元的內(nèi)部繞組，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端1d連接驅(qū)動(dòng)操控裝置。本實(shí)用新型電動(dòng)車的電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可在車輪多樣化組合、成本低，節(jié)能效果明顯，適應(yīng)高端電動(dòng)車的設(shè)計(jì)要求。
【專利說明】一種節(jié)能電動(dòng)車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電動(dòng)車的電源動(dòng)力設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及其電源調(diào)制產(chǎn)生的周期性時(shí)序通斷電流、時(shí)序供電幅值以及對(duì)應(yīng)電動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)自行車源于在腳踏自行車上加裝電源系統(tǒng)助力，滿足蹬自行車上坡助力的需求。目前，我國(guó)電動(dòng)自行車已發(fā)展為一種純由電池驅(qū)動(dòng)的行駛工具，據(jù)行業(yè)披露的數(shù)據(jù)，我國(guó)電動(dòng)自行車市場(chǎng)保有量已達(dá)到1.5億輛以上。
[0003]隨著市場(chǎng)的發(fā)展，電動(dòng)車所配用的電動(dòng)機(jī)也從通用型向?qū)I(yè)設(shè)計(jì)方向發(fā)展，新一代專用電機(jī)均具有體積小重量輕的優(yōu)點(diǎn)，其配備的電源控制器也力圖運(yùn)用開關(guān)電路，尤其是通過脈沖調(diào)制技術(shù)降低電機(jī)工作過程的無功損耗。目前電動(dòng)車的動(dòng)力技術(shù)發(fā)展主要有兩個(gè)方向，一是改進(jìn)電動(dòng)機(jī)專業(yè)制造技術(shù)，二是改善電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制，但這兩個(gè)方向在技術(shù)發(fā)展思路上都受到了較大局限，例如；
[0004]I)電機(jī):電動(dòng)自行車習(xí)慣配用的是輪轂式電機(jī)，市場(chǎng)普遍認(rèn)為輪轂式電機(jī)技術(shù)已發(fā)展成熟，行業(yè)通常使用的電機(jī)結(jié)構(gòu)原理大多屬于通用型，主要競(jìng)爭(zhēng)集中在材料和人力成本的控制，較少關(guān)注電機(jī)變形技術(shù)開發(fā)帶來的應(yīng)用效能提升。
[0005]2)電機(jī)控制:近年市場(chǎng)己普遍應(yīng)用PWQ技術(shù)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即占空比可變的脈沖波形，通過其對(duì)半導(dǎo)體電力器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，使輸出端得到一系列幅值相同而寬度不相同的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需的波形。根據(jù)其特性，按一定的規(guī)則對(duì)個(gè)脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，即可改變電路輸出電壓或輸出頻率的大小，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。
[0006]但是，上述電機(jī)控制的基本思路，通常仍建立在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部電磁力相互作用模型、繞組結(jié)構(gòu)不改變的基礎(chǔ)上，研發(fā)主流集中在傳統(tǒng)“倒相”所伴隨電流相位、電機(jī)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)相角帶來的相角位控制思想范疇，技術(shù)開發(fā)收益不盡人意。
[0007]近年來國(guó)內(nèi)外同行均試圖開發(fā)在輪沿設(shè)置原動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)輪，這一思想方法古來有之，中國(guó)古代已普遍使用水車，其工作原理并非在水車的輪軸設(shè)置旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)，而是沿水車輪頁的切線方向在合適的時(shí)間給予一杯水(一份勢(shì)能)，該杯水的下落勢(shì)能轉(zhuǎn)變成水車環(huán)繞軸心旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力。但是，當(dāng)這一水車模型被平移到電動(dòng)車領(lǐng)域時(shí)，并未獲得預(yù)期的開發(fā)成功。例如市場(chǎng)上一種在車圈外緣設(shè)齒并安裝輸出軸帶齒電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)自行車，通過齒輪傳遞電動(dòng)機(jī)的軸輸出動(dòng)力，這類設(shè)計(jì)雖有新意，但由于采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)和常規(guī)方式的動(dòng)力供電，其電能轉(zhuǎn)換效率與輪轂式電機(jī)類同，并且在車圈外緣設(shè)置電動(dòng)機(jī)會(huì)受到功率的限制。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有電動(dòng)車配用單元結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)、供電方式局限于逆變電流方向和相角位控制的設(shè)計(jì)缺陷，提供一種通過電源調(diào)制器將直流電源改變?yōu)闀r(shí)序供電方式的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)電動(dòng)裝置不再采用電動(dòng)機(jī)安裝在輪軸位置的流行設(shè)計(jì)，也無需通過鏈條傳遞電動(dòng)機(jī)扭矩，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)矩大，工藝容易實(shí)現(xiàn)。
[0009]本實(shí)用新型提供的一種高效節(jié)能的電動(dòng)車，所述電動(dòng)車包括電源調(diào)制器1、驅(qū)動(dòng)操控裝置9a、車架4和至少一個(gè)車輪5 ;所述電動(dòng)車的電源調(diào)制器包括電源輸入端la、驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端Id和時(shí)序電流輸出端lb，所述的電源輸入端電連接電池組8的正負(fù)極；所述的電動(dòng)車至少一個(gè)車輪設(shè)置電動(dòng)裝置3 ;所述電動(dòng)裝置包括至少一個(gè)定子單元3a和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b ;所述定子單元安裝在靠近車圈6的車架上；所述轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于車圈上，其由非永磁體的導(dǎo)磁介質(zhì)固體或軟體成形材料制成，且伴隨車輪旋轉(zhuǎn)，其與定子單元形成的周期性相對(duì)氣隙3d不大于10mm ；
[0010]所述電源調(diào)制器的時(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Id電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置9a ;所述電源調(diào)制器通過驅(qū)動(dòng)操控裝置獲取用戶的指令，并對(duì)定子單元的內(nèi)部繞組輸出電流。
[0011]優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器的額定功率不超過850W。
[0012]所述轉(zhuǎn)子單元3b設(shè)置于車圈上的安裝位置包括轉(zhuǎn)子單元嵌合在車圈外緣、內(nèi)緣或內(nèi)部以及與車圈實(shí)行一體化設(shè)計(jì)制造；轉(zhuǎn)子單元在不影響安裝于車圈的前提下不限形狀；若干個(gè)轉(zhuǎn)子單元在車圈安裝時(shí)相間設(shè)置，優(yōu)選均勻排布。
[0013]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(duì)外電連接的方式可以為兩線或多線構(gòu)成的回路；
[0014]優(yōu)選的，定子單元內(nèi)部繞組或若干定子單元組合通電形成的電磁極兩極連線12與車輪5的法線10垂直或重合，包括偏轉(zhuǎn)不超過25度角；
[0015]更優(yōu)選的，若干個(gè)定子單元可在靠近車圈6內(nèi)緣或外緣的車架部位任意組合排布，包括若干所述定子單元3a在車圈6兩側(cè)的車架4部位對(duì)稱安裝。
[0016]優(yōu)選的,所述電動(dòng)車還包括傳感裝置,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(duì)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(hào)輸入端Ic電連接；所述電動(dòng)車至少在車架4上的前輪或后輪、車輪5的內(nèi)緣或外緣設(shè)置一傳感單元；
[0017]優(yōu)選的，所述傳感裝置包括定子單元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或由若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。
[0018]優(yōu)選的，所述電動(dòng)車還包括電磁制動(dòng)裝置9b，所述電源調(diào)制器I還包括制動(dòng)信號(hào)輸入端le，其電連接電磁制動(dòng)裝置％，通過電磁制動(dòng)裝置獲取用戶的剎車指令并于相應(yīng)時(shí)序?qū)﹄妱?dòng)裝置的定子單元的內(nèi)部繞組輸出電流。當(dāng)本實(shí)用新型電動(dòng)車需要運(yùn)用電動(dòng)裝置增加電磁制動(dòng)功能時(shí)，所述定子單元相應(yīng)設(shè)置于車圈內(nèi)緣的車架位置。
[0019]所述驅(qū)動(dòng)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(dòng)控制方式，包括外置為遙控。
[0020]本實(shí)用新型中，所述電源調(diào)制器將直流電源轉(zhuǎn)換為時(shí)序電流，使電動(dòng)裝置中的定子單元被限定在電源調(diào)制器設(shè)定的時(shí)域周期性地通電和斷電。
[0021]本實(shí)用新型中，所述電動(dòng)車包括一個(gè)輪或多個(gè)輪的電動(dòng)車以及電動(dòng)、腳踏兩用車；所述設(shè)置電動(dòng)裝置的車輪5，包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個(gè)輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
[0022]本實(shí)用新型還公開了一種前述電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)方法，該方法根據(jù)所述轉(zhuǎn)子單元3a和所述定子單元3b的位置關(guān)系通過電源調(diào)制器I輸出時(shí)序電流控制車輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0023]所述時(shí)序根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義，所述時(shí)序電流根據(jù)定子單元電磁場(chǎng)在車圈上的有效作用區(qū)間結(jié)合車輪上的轉(zhuǎn)子單元個(gè)數(shù)而設(shè)置若干個(gè)通斷周期T，每個(gè)通斷周期T包括供電時(shí)域和斷電時(shí)域；所述供電時(shí)域位于10度< Θ <90度相應(yīng)的時(shí)間段，Z Θ為轉(zhuǎn)子單元在車輪上繞軸所受定子單元電磁場(chǎng)吸引力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角，所述供電時(shí)域的電流不限波形、頻率及占空比；
[0024]所述斷電時(shí)域內(nèi)電源調(diào)制器I不輸出電流。
[0025]優(yōu)選的，所述電源調(diào)制器在供電時(shí)域內(nèi)至少包括兩段不同電流幅值不同的子時(shí)域，且順時(shí)序呈幅度依次變小，供電時(shí)域或其子時(shí)域的幅值隨時(shí)序呈線性遞減關(guān)系；
[0026]或呈2K遞減關(guān)系，所述的指數(shù)K取值0.1至0.99 ;
[0027]或?yàn)槿缦玛P(guān)系:It/A= (10-1g) Sin Θ，其中I。為起始通電強(qiáng)度，Ig為通電終止時(shí)刻的電流強(qiáng)度。
[0028]優(yōu)選的，所述通電時(shí)域T1內(nèi)初始的電流、電壓或定子單元的磁通強(qiáng)度由傳感裝置獲取行車速度實(shí)時(shí)值結(jié)合驅(qū)動(dòng)操控裝置9a給出的指令而調(diào)整。
[0029]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟；所述校正步驟為將定子單元與轉(zhuǎn)子單元周期性隔氣隙相對(duì)、處于同一法線的狀態(tài)(Z Θ為O)作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與上次轉(zhuǎn)子單元前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，從而獲知旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間和車速，并控制輸出電流。
[0030]本實(shí)用新型還公開了所述電動(dòng)車的制動(dòng)方法，該方法根據(jù)所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元、轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同一法線相對(duì)(Z Θ為O)以及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的至少一個(gè)時(shí)域中，通過操控電磁制動(dòng)裝置9b使電源調(diào)制器I輸出時(shí)序電流控制車輪制動(dòng)；
[0031]所述時(shí)序根據(jù)車輪旋轉(zhuǎn)方向而定義；所述轉(zhuǎn)子單元趨近定子單元為OS Θ ^30度相應(yīng)的時(shí)間段，Z Θ為轉(zhuǎn)子單元在車圈上繞軸所受定子單元電磁場(chǎng)吸引力與其法向分力的方向所形成的動(dòng)態(tài)夾角。
[0032]優(yōu)選的，所述方法還包括校正步驟，所述校正步驟將Θ為O作為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，通過傳感裝置獲知轉(zhuǎn)子單元趨近/相對(duì)/遠(yuǎn)離定子單元的位置狀態(tài)。
[0033]優(yōu)選的，所述輸出電流控制步驟包括:
[0034]I)驅(qū)動(dòng)操控裝置9a對(duì)電源調(diào)制器I無輸入指令時(shí)，電源調(diào)制器休眠；
[0035]2)驅(qū)動(dòng)操控裝置9a給出加速指令時(shí)，電源調(diào)制器I相應(yīng)輸出時(shí)序電流；
[0036]3)當(dāng)車速或通電頻率達(dá)到設(shè)定的閾值時(shí)，所述的電源調(diào)制器斷電。
[0037]本實(shí)用新型針對(duì)電動(dòng)車的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)動(dòng)力電源植入優(yōu)化的數(shù)控編程技術(shù)，明確了動(dòng)力電流的供電時(shí)序周期T及其內(nèi)部通電時(shí)域的子集強(qiáng)度特點(diǎn)和斷電時(shí)域等工作邏輯構(gòu)成，使之可運(yùn)用設(shè)定的時(shí)序邏輯電流實(shí)現(xiàn)高效節(jié)電。
[0038]本實(shí)用新型的電動(dòng)裝置在機(jī)械結(jié)構(gòu)上并不象傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)那樣設(shè)計(jì)為單元結(jié)構(gòu)形式，所述定子單元在車架上固連可類比于電動(dòng)機(jī)的定子，可設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)；所述轉(zhuǎn)子單元與車圈組合可類比于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，同樣可設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)；伴隨車輪周期性旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子單元與定子單元會(huì)形成周期性的磁相互作用，由于傳感裝置總是被周期性感應(yīng)，電源調(diào)制器從其獲得的信號(hào)通過數(shù)據(jù)總線實(shí)時(shí)處理，可判知轉(zhuǎn)子單元與定子單元的相對(duì)位置，從而相應(yīng)發(fā)出具有規(guī)律性的時(shí)序電流。
[0039]上述設(shè)計(jì)可帶來了兩項(xiàng)明顯的節(jié)電效益:一是電動(dòng)裝置中的定子單元3a被限定在電源調(diào)制器設(shè)定的時(shí)域周期性地通電工作，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)一步提聞，通電積熱進(jìn)一步減少。
[0040]本實(shí)用新型適合于制造節(jié)能型電動(dòng)車，并提供了通過在車圈部位設(shè)置電動(dòng)裝置以及電源調(diào)制器將直流電源改變?yōu)闀r(shí)序電流的方法。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:具有時(shí)序供電控制帶來的明顯節(jié)能效果，以此方案進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)的電動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可在車輪多樣化組合、成本低，有效適應(yīng)高端節(jié)能電動(dòng)車的設(shè)計(jì)要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1是本實(shí)用新型應(yīng)用于電動(dòng)兩輪車的一種整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖2是一種電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及作用力方向分解示意圖。
[0043]圖3a是定子單元繞組兩端連線設(shè)置為與車輪法線垂直的示意圖。
[0044]圖3b是定子單元繞組兩端連線設(shè)置為與車輪法線重合的示意圖。
[0045]圖3c是定子單元凹型繞芯上部正對(duì)車圈內(nèi)緣的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖4a是轉(zhuǎn)子單元與定子單元處于同一法線的狀態(tài)示意圖。
[0047]圖4b是轉(zhuǎn)子單元繞軸切線與定子單元在車輪相應(yīng)切線的動(dòng)態(tài)夾角示意圖。
[0048]圖5a是電源調(diào)制器的基本工作邏輯示意圖。
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]圖6b是一種兩階恒流呈遞減關(guān)系的電流時(shí)序不意圖。
[0053]圖6c是一種首階電流恒定、二階電流呈曲線遞減關(guān)系的時(shí)序示意圖。
[0054]圖6d是一種多階電流呈連續(xù)遞減關(guān)系的時(shí)序示意圖。
[0055]圖6e是一種幅值呈曲線遞減關(guān)系的脈沖子集包絡(luò)示意圖。
[0056]圖6f是對(duì)應(yīng)一個(gè)定子單元組合一個(gè)轉(zhuǎn)子單元的通電邏輯示意圖。
[0057]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。
[0058]圖7b是車輪旋轉(zhuǎn)周期對(duì)應(yīng)的電源調(diào)制器的通斷電時(shí)域示意圖。
[0059]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。
[0060]圖8是一個(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。
[0061]圖9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。
[0062]附圖標(biāo)識(shí):
[0063]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；Id、行車信號(hào)輸入端；le、剎車信號(hào)輸入端；2、控制單元；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；4、車架；5、車輪；6、車圈；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；11、車輪切線；12、繞組兩極方向連線13、轉(zhuǎn)子單元繞軸切線定子單元在車輪相應(yīng)切線的動(dòng)態(tài)夾角；Θ、定子單元電磁力與其法向分力的夾角。

【具體實(shí)施方式】
[0064]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0065]參見圖1，本實(shí)用新型應(yīng)用于一種電動(dòng)兩輪車，與普通電動(dòng)兩輪車相比，該電動(dòng)車沒有單元結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。
[0066]本實(shí)用新型所述電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括定子單元3a和轉(zhuǎn)子單元3b，定子單元由一組或若干組良導(dǎo)線環(huán)繞磁芯而成，良導(dǎo)線通常使用銅線或鍍銅鋁芯線，磁芯通常使用磁介質(zhì)材料中的導(dǎo)磁體，該類導(dǎo)磁體為本領(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、并反過來影響磁場(chǎng)存在或分布的物質(zhì)。在定子單元內(nèi)部繞組通電的磁場(chǎng)作用范圍內(nèi)，導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元會(huì)感應(yīng)生磁而受到其電磁場(chǎng)的吸引力作用，該吸引作用與定子單元繞組的通電方向無關(guān)；定子單元內(nèi)部繞組越多，導(dǎo)磁材料的磁導(dǎo)率越高，對(duì)轉(zhuǎn)子單元的電磁作用越強(qiáng)。
[0067]如圖2所示，當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b設(shè)置在車圈6外緣，一個(gè)定子單元3a設(shè)置在靠近車圈內(nèi)緣的車架4上，兩者運(yùn)動(dòng)相對(duì)的氣隙3d足夠小，則轉(zhuǎn)子單元繞軸趨近通電的定子單元時(shí)，會(huì)受到電磁吸力使車輪加速運(yùn)動(dòng)；轉(zhuǎn)子單元所受到的電磁力F可分解為同軸法線10方向Fltl與切線11方向F11,其中對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸有貢獻(xiàn)的是切向作用力Fn，F(xiàn)與Fltl的方向形成了動(dòng)態(tài)夾角Θ。轉(zhuǎn)子單元繞軸受力與定子單元電磁場(chǎng)作用于車圈的區(qū)間相關(guān)，單個(gè)柱狀繞芯的定子單元電磁力線穿越氣隙所對(duì)應(yīng)車圈區(qū)間的最大值，對(duì)應(yīng)于電磁極的兩極連線12與其在車圈所處的法線10垂直(與車圈的對(duì)應(yīng)切線方向11平行)，如圖3a所示；柱狀繞芯的定子單元亦可設(shè)置為電磁極的兩極連線12與其所處法線10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)于凹型繞芯的定子單元，其電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子單元的有效作用區(qū)間，位于凹型繞芯上部?jī)啥苏龑?duì)車圈6內(nèi)緣的兩端范圍內(nèi)，如圖3c所
/Jn ο
[0068]在上述定子單元電磁場(chǎng)作用于車圈的區(qū)間內(nèi)，存在一個(gè)F與F11重合的狀態(tài)特殊點(diǎn)，該特殊點(diǎn)表現(xiàn)為F與轉(zhuǎn)子單元繞軸切線方向重合，以電磁力作用狀態(tài)描述轉(zhuǎn)子單元的有效受力區(qū)間，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子單元與定子單元隔氣隙處于同軸法線10為基準(zhǔn)(Θ為O狀態(tài))、Z Θ為±90度的位置區(qū)間內(nèi)(所述土根據(jù)車圈的旋轉(zhuǎn)方向而相對(duì)定義)；當(dāng)Θ為O時(shí)，F(xiàn)ltl為最大值，F(xiàn)11為0，該狀態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸無貢獻(xiàn)，如圖4a所示；當(dāng)轉(zhuǎn)子單元因車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量沖過法線，倘若定子單元3a繼續(xù)通電，則給予轉(zhuǎn)子單元的仍然是吸力，車輪將從之前的加速運(yùn)動(dòng)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)是通過控制電流倒相繼續(xù)運(yùn)行，但以上模型不適合倒相(轉(zhuǎn)子單元所受電磁吸引力與定子單元繞組的通電方向無關(guān))。F11和Fiq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Z Θ為45度為分界點(diǎn)，當(dāng)電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)在Θ >45度的狀態(tài)區(qū)間通電，以表現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)力的F11為主；在Θ <45度的狀態(tài)區(qū)間通電，以表現(xiàn)為制動(dòng)力的Fltl為主，因此本實(shí)用新型電動(dòng)車的電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)方法與常規(guī)控制方式完全不同。
[0069]本實(shí)用新型電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)的理論優(yōu)選方案為:電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)45度< Θ <90度的T1時(shí)域通電，其余時(shí)域斷電；考慮到車輪運(yùn)動(dòng)慣量的利用，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)T1可適當(dāng)擴(kuò)展至對(duì)應(yīng)10度< Θ <90度狀態(tài)的時(shí)域，由于Z Θ在< 45度狀態(tài)相伴有可觀的Fltl，在Θ ^ 10度狀態(tài)繼續(xù)通電對(duì)電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)而言已失去優(yōu)化設(shè)計(jì)意義；該優(yōu)選驅(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，T2和Ttl均為斷電時(shí)間，(T^T2+!;)構(gòu)成了時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流周期T。當(dāng)本實(shí)用新型電動(dòng)車需要電磁力制動(dòng)/剎車時(shí)，制動(dòng)電流的理論優(yōu)選方案為:電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)T2和Ttl的部分時(shí)域或全部時(shí)域設(shè)置為通電，所述T2為轉(zhuǎn)子單元繞軸趨近定子單元運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)O度< Θ <45度的時(shí)域，Ttl為轉(zhuǎn)子單元繞軸遠(yuǎn)離定子單元的相應(yīng)時(shí)域，包括Z Θ為O的狀態(tài)；同理，由于Z Θ在<45度狀態(tài)時(shí)仍存在可觀的切向電磁力F11,對(duì)電動(dòng)車的優(yōu)化制動(dòng)設(shè)計(jì)無益，制動(dòng)時(shí)域T2應(yīng)優(yōu)選O度< Θ < 30度的對(duì)應(yīng)時(shí)域。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。
[0070]上述電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)根據(jù)Z Θ狀態(tài)對(duì)通、斷電的控制，在具體設(shè)計(jì)中可以等價(jià)變換為相對(duì)時(shí)間控制，因?yàn)閆 Θ為O狀態(tài)和Z Θ為90度狀態(tài)均為顯態(tài)，電源調(diào)制器通過時(shí)序校準(zhǔn)可判知Ζ θ從90度到O度、S卩(?\+Τ2)的時(shí)間段，只要設(shè)定T1與T2的相對(duì)時(shí)間，SP等價(jià)于對(duì)Z Θ相應(yīng)狀態(tài)的通、斷電控制；例如控制Z Θ對(duì)應(yīng)90度至45度的時(shí)域通電，可簡(jiǎn)要設(shè)定為:在(TJT2)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Z Θ對(duì)應(yīng)30度至O度的時(shí)域通電，可簡(jiǎn)要設(shè)定為:在(T^T2)的時(shí)間段起始2/3時(shí)域斷電，之后1/3時(shí)域通電；因(?\+Τ2)的時(shí)間段是一個(gè)與轉(zhuǎn)速相關(guān)的量，以周期時(shí)間確定Z Θ為90度的狀態(tài)判定在變速時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差，由于電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)Z Θ為O度狀態(tài)設(shè)置有時(shí)間校準(zhǔn)，得予在下一周期及時(shí)校正。所述對(duì)Z Θ狀態(tài)的通、斷電控制和時(shí)間段控制，是兩種等價(jià)表述。
[0071]Z Θ為一個(gè)關(guān)聯(lián)定子單元及車圈轉(zhuǎn)子單元設(shè)置方案的磁作用隱變量，由于氣隙和磁作用回路影響，其在車圈上的對(duì)應(yīng)狀態(tài)并非簡(jiǎn)單三角函數(shù)關(guān)系，當(dāng)車架上定子單元設(shè)置(包括組合設(shè)置)方案確定后，對(duì)應(yīng)Z Θ為90度的顯態(tài)位置同時(shí)被確定；同時(shí)，轉(zhuǎn)子單元繞軸切線與Θ為O時(shí)對(duì)應(yīng)切線所形成的動(dòng)態(tài)夾角Z 13，與Z Θ為90度顯態(tài)位置存在變化趨勢(shì)對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖4b所示，其數(shù)值關(guān)系依具體設(shè)計(jì)方案而定，其精確位置也較容易根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定；實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，通常是運(yùn)用Z Θ為90度顯態(tài)位置作為傳感裝置判斷電源調(diào)制器工作邏輯的一種依據(jù)；Θ為90度的精確位置是一個(gè)與車圈弧度、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)開關(guān)控制線路實(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)模集成電路技術(shù)制造的專用芯片實(shí)現(xiàn)。
[0072]電源調(diào)制器的工作邏輯變換指令信號(hào)通常是從固連在車架上的傳感單元獲得，常見的傳感單元為磁電感應(yīng)繞組、霍爾元件或光電編碼器等，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元繞軸作周期性運(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)該感應(yīng)信號(hào)判知轉(zhuǎn)子單元的相對(duì)位置而相應(yīng)發(fā)出時(shí)序電流。根據(jù)傳感單元的工作精度及可靠性要求，可在車架上設(shè)置一個(gè)或若干個(gè)傳感單元，甚至變形為從上述定子單元多繞組反饋的方式、以及運(yùn)用定子單元雙線環(huán)繞磁芯的繞組反饋方式獲得工作邏輯變換指令信號(hào)，此時(shí)電源調(diào)制器的感應(yīng)信號(hào)輸入端相應(yīng)內(nèi)置，其響應(yīng)處理對(duì)電源調(diào)制器的工作程序邏輯提出了較高要求。由于大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)上述工作邏輯變換的編程技術(shù)為行業(yè)專業(yè)人士所公知，所需了解的是時(shí)序脈沖周期、通電子集時(shí)域和幅值變化以及其間中斷時(shí)間等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)。
[0073]對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸而言，T2取值小則T1時(shí)域大，T1大對(duì)轉(zhuǎn)子單元繞軸運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)越大；但T1時(shí)域伴隨有表現(xiàn)為制動(dòng)力的Fltl,存在一個(gè)驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)、有用功與耗電/散熱的優(yōu)選問題。由于Fltl對(duì)電動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)是潛在積熱來源，而在時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流中又無法將Fltl徹底分離，一種削弱Fltl對(duì)潛在積熱影響的優(yōu)選方案為:在1\時(shí)域內(nèi)將通電強(qiáng)度/幅值設(shè)置為隨時(shí)序遞減，該優(yōu)選方案包括設(shè)置m3 2個(gè)通電強(qiáng)度隨時(shí)序遞減的子集，例如設(shè)置兩段后階恒定電流比前階恒定電流小的子集、5階段強(qiáng)度依次遞減恒定電流構(gòu)成的子集，利用脈沖數(shù)字技術(shù)設(shè)置m為30、3K或30Κ幅值依次遞減構(gòu)成的子集等等；該優(yōu)選方案有別于通過驅(qū)動(dòng)操控裝置9a減少電流平均強(qiáng)度對(duì)電動(dòng)裝置的作用效果，因?yàn)槿斯げ倏氐淖罴央娏髦悼偞嬖趯?shí)時(shí)微偏差，不可能在極短時(shí)間內(nèi)按優(yōu)選方式及時(shí)降流而充分節(jié)省電能。所述通電強(qiáng)度/幅值隨時(shí)序遞減，包括了 T1時(shí)序啟動(dòng)時(shí)設(shè)置最大值，或啟動(dòng)不超過!/3時(shí)域達(dá)到最大值，之后隨時(shí)序以任意方式遞減，至T1時(shí)序終止時(shí)設(shè)置最小值或歸O。通電強(qiáng)度/幅值隨時(shí)序遞減的技術(shù)方案眾多，例如設(shè)置為隨時(shí)序線性遞減，也可設(shè)置為由最大值按2K關(guān)系時(shí)序遞減，K取值范圍為0.1至0.99的正數(shù)，等等；圖6b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= (10-1g)Sine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O、其間強(qiáng)度隨時(shí)序遞減的幅值包絡(luò)趨勢(shì)示意圖。
[0074]對(duì)一個(gè)定子單元3a組合一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b的簡(jiǎn)單分析例來說，轉(zhuǎn)子單元繞軸周期大部分時(shí)間不處于定子單元的電磁力作用有效區(qū)間，編程時(shí)應(yīng)首先考慮電流時(shí)序周期T內(nèi)的中斷時(shí)間Ttl，進(jìn)而優(yōu)選斷電時(shí)間T2和驅(qū)動(dòng)通電時(shí)間T1，提高電能的利用率，圖6f是本簡(jiǎn)單分析例的一種驅(qū)動(dòng)通電的時(shí)序邏輯示意圖。
[0075]對(duì)一個(gè)定子單元3a組合η個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b的分析例來說,定子單元3a對(duì)應(yīng)車圈一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期η是與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁作用，電源調(diào)制器I優(yōu)選發(fā)出η個(gè)周期為T的通電時(shí)序，對(duì)應(yīng)車圈一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期有η個(gè)Tpn個(gè)T2以及η個(gè)Ttl的時(shí)序工作邏輯，這種組合設(shè)計(jì)對(duì)電源調(diào)制器提出了較高要求。轉(zhuǎn)子單元并非設(shè)置越多越好，其在車圈上的數(shù)目η受限于所受定子單元電磁力有效作用區(qū)間相應(yīng)的空間占位，否則電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)輸出的時(shí)序電流周期會(huì)重疊。
[0076]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，定子單元在車圈一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期η分別與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生磁作用，電源調(diào)制器I對(duì)應(yīng)的理論時(shí)序電流劃分為8個(gè)(Ti+T^To)周期，圖7b標(biāo)示了一種設(shè)定T為Ji /8時(shí)、在車圈旋轉(zhuǎn)方向?qū)?yīng)的！\、T2和Ttl示意時(shí)域，圖7c為其中一個(gè)周期T的通電邏輯示意圖。圖8是一個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，定子單元在車圈一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期分別與12個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用。
[0077]圖9所示的是兩個(gè)定子單元對(duì)應(yīng)8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖，在車輪旋轉(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(TfT2+!;)的時(shí)序電流，這種組合對(duì)電源調(diào)制器提出了更高的設(shè)計(jì)要求。進(jìn)一步可選擇3個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元、6個(gè)定子單元組合12個(gè)轉(zhuǎn)子單元,等等。理論上當(dāng)H個(gè)定子單元組合η個(gè)轉(zhuǎn)子單元設(shè)計(jì)時(shí),如果電源調(diào)制器對(duì)H個(gè)定子單元繞組分立供電，需對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)η*Η個(gè)(TJT2+!;)電流時(shí)序，編程將十分復(fù)雜；因此在多個(gè)定子單元的實(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4個(gè)定子單元的內(nèi)部繞組串聯(lián)，串聯(lián)繞組中間引出抽頭共三根線對(duì)外電連接電源調(diào)制器，技術(shù)上還可利用該三根線兩兩比較的微分電位的不同，作為一種判別轉(zhuǎn)子單元相對(duì)位置的信號(hào)源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0078]理論上，也可以在車圈安裝一個(gè)轉(zhuǎn)子單元與車架上若干個(gè)定子單元組合，但這種等效設(shè)計(jì)在技術(shù)上雖可實(shí)施，但因定子單元的造價(jià)相對(duì)較高，非優(yōu)選方案。
[0079]電源調(diào)制器I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)，優(yōu)選后者，后者的基礎(chǔ)功能模塊一般包括電源變換電路、內(nèi)存忙有工作程序的微處理器和信號(hào)輸入輸出電路，能通過傳感單元3c反饋信號(hào)相應(yīng)地控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出的時(shí)序電流，對(duì)電動(dòng)裝置3進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，其工作邏輯如圖5a簡(jiǎn)示，圖5b是一種實(shí)現(xiàn)電源調(diào)制器基本功能的數(shù)字技術(shù)邏輯的模塊組合示意圖。
[0080]綜上，所述的電源調(diào)制器I是一個(gè)包括兩級(jí)周期/頻率設(shè)計(jì)的邏輯電源開關(guān)系統(tǒng)，一是T1通電時(shí)域內(nèi)m個(gè)子集的周期/頻率設(shè)計(jì)，該頻率越高越利于迫近理論節(jié)電優(yōu)化的幅值遞減關(guān)系設(shè)計(jì)；二是時(shí)序通電周期/頻率，反映了單位時(shí)間內(nèi)定子單元3a對(duì)轉(zhuǎn)子單元3b的通電作用次數(shù)，該時(shí)序頻率間接定義了車速及定子單元所需要的通電幅值或電磁力(源于電源調(diào)制器I向定子單元的繞組通電)，因?yàn)門1通電時(shí)域的幅值越大，單位時(shí)間內(nèi)定子單元通電對(duì)轉(zhuǎn)子單元的作用力越大、作用次數(shù)越多，其結(jié)果反映了車速越快。電源調(diào)制器I所輸出電流的時(shí)序頻率，與車圈旋轉(zhuǎn)周期隱含的(TJT2+!;)時(shí)序作用次數(shù)、通電平均強(qiáng)度以及車速是相互對(duì)應(yīng)的諸物理量關(guān)系，因此當(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車速。該人工控制車速是通過驅(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)，電源調(diào)制器可安裝在車架上的任意位置。
[0081]對(duì)技術(shù)要求較高的電動(dòng)車應(yīng)增設(shè)電磁力剎車功能，電源調(diào)制器相應(yīng)增設(shè)剎車信號(hào)輸入端Ie與電磁制動(dòng)裝置9b電連接，如圖5c所示。從安全第一的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，不僅T2時(shí)域啟動(dòng)通電，而且優(yōu)選Ttl的部分或全部時(shí)域相應(yīng)同步變換為通電工作邏輯，增強(qiáng)制動(dòng)效果，同時(shí)不必為電動(dòng)車制動(dòng)通電的節(jié)能問題過多考慮。電磁制動(dòng)裝置9b可設(shè)置為一個(gè)連續(xù)或多級(jí)變阻器，其功能為控制電源調(diào)制器所輸出的制動(dòng)電流強(qiáng)度，電流強(qiáng)度越大，電磁制動(dòng)效果越好。
[0082]定子單元在車架上的設(shè)置要點(diǎn)，是要使轉(zhuǎn)子單元在周期性旋轉(zhuǎn)中與其形成兩者有效發(fā)生磁作用必須的相對(duì)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。
[0083]電動(dòng)裝置至少安裝在電動(dòng)車的一個(gè)車輪，所述車輪包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個(gè)車輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。圖1所示電動(dòng)兩輪車的電動(dòng)裝置布局是轉(zhuǎn)子單元設(shè)置在車圈外緣、定子單元設(shè)置在車圈內(nèi)緣車架上的一種示例，該布局也可改變?yōu)槎ㄗ訂卧O(shè)置在車圈外緣車架上的結(jié)構(gòu)；需注意，當(dāng)定子單元設(shè)置于車圈外緣時(shí)，轉(zhuǎn)子單元受到電磁力的法向分力是背離軸心，無相應(yīng)的電磁力制動(dòng)功能。
[0084]傳感單元3c優(yōu)選設(shè)置在隔氣隙與轉(zhuǎn)子單元周期性相對(duì)的車圈內(nèi)車架位置，也可設(shè)置在車圈外，對(duì)兩輪車甚至可以安裝在另一個(gè)車圈位置，因?yàn)閮蓚€(gè)車圈總是同步旋轉(zhuǎn)，從一個(gè)輪采集的旋轉(zhuǎn)位置信號(hào)可間接反映另一個(gè)輪的相對(duì)同步狀態(tài)。
[0085]一般電動(dòng)車的控制單元2包括照明燈、轉(zhuǎn)彎/剎車信號(hào)燈、音鳴控制等常規(guī)使用功能，由若干個(gè)電連接電池組的電源開關(guān)組成，該類電源開關(guān)可單獨(dú)設(shè)置，亦可將相關(guān)功能植入電源調(diào)制器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，共用數(shù)據(jù)母線統(tǒng)一編程。
[0086]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、人工易操控的變阻器或電位器，伴隨近年的技術(shù)發(fā)展，不少建立在光敏、霍爾控制原理基礎(chǔ)上的專用操控裝置日趨成熟，這類產(chǎn)品一般設(shè)計(jì)為常規(guī)旋轉(zhuǎn)把手式，亦可設(shè)計(jì)為推拉式操縱桿或其他任意手動(dòng)控制方式，包括遙控方式。
[0087]本實(shí)用新型電動(dòng)車由于使用了導(dǎo)磁體為磁載體基材并配備時(shí)序電流控制的方案，腳踏不再像使用普通輪轂式電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車那樣具有阻尼，適合加裝腳踏功能，例如在騎座下設(shè)置有腳踏大鏈輪，通過鏈條與設(shè)置在后輪軸的飛輪相連接，使之成為電動(dòng)、腳踏兩用的電動(dòng)車。本實(shí)用新型優(yōu)選例僅為推薦，若干技術(shù)方案可組合并用，可部分使用也可加入其他成熟技術(shù)。只要根據(jù)電動(dòng)裝置的磁流能量特點(diǎn)，通過對(duì)電源調(diào)制器I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)。
[0088]對(duì)電動(dòng)車以及電動(dòng)機(jī)技術(shù)較深入了解的專業(yè)人士，都不難在本實(shí)用新型所述的方案基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實(shí)施本實(shí)用新型內(nèi)容。例如在現(xiàn)有市場(chǎng)的脈沖直流電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，通過傳感方式的改變以及控制器電流程序變換來部分實(shí)施本實(shí)用新型。本實(shí)用新型所述電源調(diào)制器的電流時(shí)序控制方法和通電時(shí)域的幅值遞減設(shè)計(jì)特征、電動(dòng)裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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。
[0089]實(shí)施例1、
[0090]一種前后兩輪結(jié)構(gòu)的大眾款助力型電動(dòng)自行車，選用如圖1所示的輕便型車架4，選用周長(zhǎng)為100mm的車輪5，電動(dòng)裝置3設(shè)計(jì)為一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b與一個(gè)定子單元3a的組合，安裝在電動(dòng)自行車的后輪上，電池組8選用磷酸鐵鋰電池，不專設(shè)電池箱，電池組8安裝在車架4的橫杠內(nèi)。
[0091]轉(zhuǎn)子單元3b選擇市場(chǎng)易于采購(gòu)的鐵磁體，加工成盒型小單元，長(zhǎng)度為15mm，寬度在不影響車圈外橡膠輪的情況下取最大值，緊密安裝在鈦鋁合金材料制成的車圈6的外緣；定子單元3a的繞芯材料選擇市場(chǎng)易于采購(gòu)的凹形鐵磁體，這種鐵磁體內(nèi)部存在較多磁疇，在外磁場(chǎng)作用下磁疇易轉(zhuǎn)向產(chǎn)生與外磁場(chǎng)方向一致且強(qiáng)得多的附加磁場(chǎng)，凹形繞芯下部加工成與車圈對(duì)應(yīng)的圓弧形,線圈繞組由一根直徑0.50mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯38圈而成，安裝要點(diǎn):通過外加螺絲將定子單元固連在靠近車圈內(nèi)緣的車架4部位，凹形繞芯上部正對(duì)車圈6的內(nèi)緣(如圖3c所示)，與車圈內(nèi)緣形成8mm的間隔，兩端對(duì)應(yīng)同軸車圈6占位30度角。
[0092]設(shè)定最大時(shí)速約20km/h即5.6m/s，計(jì)取限速對(duì)應(yīng)的車輪5旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為180ms，即(WT0)時(shí)序周期最小值為180ms，設(shè)定T1:(T2+T。)為1:35，即最大時(shí)速對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)通電時(shí)間T1取值5ms，其余175ms均為斷電；電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)最大時(shí)速輸出的電流強(qiáng)度在額定電壓24V時(shí)為16A，該電流值是一個(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，以實(shí)驗(yàn)值為準(zhǔn)。
[0093]電源調(diào)制器I通過常規(guī)電子控制線路實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)最大過載功率450W，其電源輸入端Ia電連接電池組8的正負(fù)極，時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流輸出端Ib電連接定子單元3a的線圈繞組，行車信號(hào)輸入端Id電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置9a，感應(yīng)信號(hào)輸入端Ic電連接傳感單元3c。傳感單元3c由一個(gè)磁電感應(yīng)繞組構(gòu)成，通過外加螺絲將傳感單元固連在靠近后輪車圈6內(nèi)緣的車架4部位。
[0094]該電動(dòng)自行車外置的驅(qū)動(dòng)操控裝置9a采用無級(jí)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)時(shí)控制電源調(diào)制器I輸出的電流強(qiáng)度，從而控制電動(dòng)自行車的車速。電動(dòng)自行車常規(guī)使用的照明燈、轉(zhuǎn)彎/剎車信號(hào)燈、音鳴等通斷電操控的控制單元2，均采用市購(gòu)產(chǎn)品配套。
[0095]電源調(diào)制器設(shè)定的工作邏輯為:以定子單元與轉(zhuǎn)子單元周期性隔氣隙相對(duì)、處于同一法線10(Θ為O)的狀態(tài)記為基準(zhǔn)座標(biāo)和基準(zhǔn)時(shí)間，當(dāng)人力助動(dòng)與驅(qū)動(dòng)操控裝置給出電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)信號(hào)、并且傳感單元3C感知轉(zhuǎn)子單元繞軸至Θ為90度的位置的時(shí)刻(對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子單元進(jìn)入凹形繞芯兩端范圍內(nèi)相對(duì)的初始時(shí)刻，該精細(xì)時(shí)刻是一個(gè)根據(jù)車圈圓弧及氣隙等參數(shù)設(shè)計(jì)并經(jīng)實(shí)驗(yàn)校準(zhǔn)的值，以實(shí)驗(yàn)值為準(zhǔn))，電源調(diào)制器啟動(dòng)輸出1A電流；當(dāng)轉(zhuǎn)子單元每次繞軸至基準(zhǔn)座標(biāo)時(shí)，電源調(diào)制器進(jìn)行一次時(shí)間歸O校準(zhǔn)并記錄本次周期時(shí)間，通過與轉(zhuǎn)子單元上次前轉(zhuǎn)至基準(zhǔn)座標(biāo)的周期時(shí)間比較，獲知本次周期時(shí)間的實(shí)時(shí)值，并根據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)對(duì)下一步工作邏輯進(jìn)行判定:如果驅(qū)動(dòng)操控裝置對(duì)電源調(diào)制器無輸入指令，電源調(diào)制器休眠；如果驅(qū)動(dòng)操控裝置給出的指令是加速，則電源調(diào)制器在下一周期對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子單元繞軸至Θ為90度位置的時(shí)刻，執(zhí)行T1與(T2+!;)比值為1:35的通、斷電時(shí)序，實(shí)時(shí)通電的平均強(qiáng)度由驅(qū)動(dòng)操控裝置給出。如果驅(qū)動(dòng)操控裝置維持在電源調(diào)制器輸出電流接近16A的狀態(tài)，上述設(shè)定的邏輯狀態(tài)將使電源調(diào)制器的時(shí)序通電頻率越來越高，對(duì)應(yīng)車輪5每周期中定子單元對(duì)轉(zhuǎn)子單元的電磁力作用次數(shù)越來越多，車速越來越快；當(dāng)時(shí)序通電頻率高于所設(shè)定的l/180ms或電源調(diào)制器輸出電流連續(xù)3s維持在16A的狀態(tài)時(shí)，電源調(diào)制器無條件斷電而達(dá)到自動(dòng)限速的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0096]該電動(dòng)自行車在騎座下設(shè)置有腳踏大鏈輪，通過鏈條與設(shè)置在后輪軸的飛輪相連接，由于電動(dòng)裝置使用鐵磁體并配備時(shí)序電流控制，腳踏不象使用普通電動(dòng)機(jī)那樣具有阻尼，使之成為電動(dòng)、腳踏兩用性能皆優(yōu)越的電動(dòng)自行車。
[0097]實(shí)施例2、
[0098]將實(shí)施例1電源調(diào)制器的時(shí)序電流改變?yōu)?T1通電時(shí)域設(shè)置為兩段時(shí)間和強(qiáng)度相互對(duì)應(yīng)的恒定電流，特點(diǎn)為后1/3時(shí)間的電流強(qiáng)度I2/A為前2/3時(shí)間電流強(qiáng)度I1A的一半；電源調(diào)制器工作邏輯調(diào)整為:當(dāng)定子單元繞組啟動(dòng)通電時(shí)，電源調(diào)制器I啟動(dòng)在5s內(nèi)以I1強(qiáng)度9A(對(duì)應(yīng)I2為6A)為基準(zhǔn)、對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期每下一個(gè)周期自動(dòng)加大10%輸出強(qiáng)度的電流時(shí)序，兩段通電時(shí)域的相對(duì)比例為所設(shè)定的2:1 ;從第6s起始等待驅(qū)動(dòng)操控裝置9a下一步工作指令:如果驅(qū)動(dòng)操控裝置無輸入指令，電源調(diào)制器休眠；如果驅(qū)動(dòng)操控裝置給出加速指令，則電源調(diào)制器在下一周期啟動(dòng)通電時(shí)，執(zhí)行T1與(T2+!;)比值為1:35以及I1與I2的電流強(qiáng)度2:1、通電時(shí)間比例2:1的電流時(shí)序，實(shí)時(shí)通電的平均強(qiáng)度由驅(qū)動(dòng)操控裝置給出。
[0099]其余與實(shí)施例1相同，該緩加速方式更適應(yīng)安全設(shè)計(jì)要求。前述定子單元繞組啟動(dòng)通電的時(shí)刻，也可改變?yōu)橐?T^T2)時(shí)間段為參照值延時(shí)1%至5%。
[0100]實(shí)施例3、
[0101]在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上優(yōu)化電源調(diào)制器的通電程序:將T1通電時(shí)域設(shè)置為5段通電時(shí)間相同但電流強(qiáng)度規(guī)律遞減的電流，5段通電強(qiáng)度按I^I1A的線性關(guān)系分級(jí)遞減，遞減系數(shù)K為0.7，即T1通電時(shí)域內(nèi)設(shè)置的5段電流強(qiáng)度分別為16AU1.2Α、7.84Α、5.49Α、3.84Α ；該通電程序邏輯使用常規(guī)電子電路實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)計(jì)較復(fù)雜，制造成本也較高，將電源調(diào)制器改為采用成熟的脈沖數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0102]電源調(diào)制器核心模塊包括常規(guī)CPU和一個(gè)設(shè)計(jì)功率500W的驅(qū)動(dòng)模塊，其工作邏輯如圖5b所示，其中脈沖變換調(diào)理電路主要是完成將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為階梯波信號(hào)，脈沖信號(hào)發(fā)生器主要產(chǎn)生所需的脈沖信號(hào)，其次經(jīng)微分電路輸出尖峰脈沖，然后經(jīng)過限幅電路將尖峰脈沖的負(fù)半周濾除，剩下正半軸尖峰脈沖，用集成運(yùn)放組成的積分電路進(jìn)行積分累加，力口上電壓比較器和控制電路組成了完整的階梯脈沖信號(hào)，對(duì)電路的各個(gè)元件進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，從而得到滿足工作邏輯要求的階梯波信號(hào)。
[0103]電源調(diào)制器在T1通電時(shí)序內(nèi)，通過控制芯片使驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生一系列幅值隨時(shí)序遞減的脈沖電流，脈沖頻率30KHz，其余與實(shí)施例1類同；本實(shí)施例因電源調(diào)制器采用脈沖數(shù)字技術(shù)，容易實(shí)現(xiàn)所設(shè)定工作邏輯，成本低，節(jié)電效果相對(duì)好。
[0104]實(shí)施例4、
[0105]將實(shí)施例3的脈沖子集幅值改設(shè)置為連續(xù)遞減，即電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)T1啟動(dòng)電流為16A時(shí)，通電時(shí)域的幅值包絡(luò)趨勢(shì)呈(16 — 3.84)Sin0的規(guī)律遞減，其中Z Θ為轉(zhuǎn)子單元所受電磁力F方向與其法向分力Fltl方向形成的動(dòng)態(tài)夾角。為提高位置信號(hào)傳感的工作可靠性，本實(shí)施例將傳感單元設(shè)置為兩個(gè)。
[0106]本實(shí)施例因電源調(diào)制器I所輸出的脈沖子集包絡(luò)選擇了更優(yōu)化的時(shí)序遞減關(guān)系，電動(dòng)自行車行駛的節(jié)省電能效果比實(shí)施例3好。本實(shí)施例所述設(shè)置在電動(dòng)兩輪車后輪的電動(dòng)裝置，亦可相應(yīng)安裝在兩輪車和三輪車的前輪以及單輪車上。
[0107]實(shí)施例5、
[0108]以上實(shí)施例均采用傳統(tǒng)機(jī)械方式設(shè)計(jì)制動(dòng)裝置，本實(shí)施例運(yùn)用T2時(shí)域通電對(duì)實(shí)施例4增設(shè)電磁力剎車功能，電磁制動(dòng)裝置9b為一個(gè)十級(jí)變阻器，電源調(diào)制器相應(yīng)增設(shè)剎車信號(hào)輸入端Ie與電磁制動(dòng)裝置9b電連接，如圖5c所示。電源調(diào)制器的制動(dòng)邏輯為:當(dāng)人工控制電磁制動(dòng)裝置9b發(fā)出剎車信號(hào)時(shí)，電源調(diào)制器切斷T1對(duì)應(yīng)的時(shí)序電流，同時(shí)啟動(dòng)T2時(shí)域通電，通電時(shí)域設(shè)定在傳感單元3c感知轉(zhuǎn)子單元3b繞軸7前轉(zhuǎn)至Θ為30度到Θ為O度位置的時(shí)間段；該制動(dòng)通電時(shí)域可對(duì)應(yīng)周期時(shí)序設(shè)定為:在(T^T2)時(shí)序中，起始2/3時(shí)域斷電，之后1/3時(shí)域通電。
[0109]電源調(diào)制器所輸出的制動(dòng)電流，對(duì)應(yīng)電磁制動(dòng)裝置9b的十級(jí)阻檔設(shè)置為十級(jí)強(qiáng)度，設(shè)定輸出的電流強(qiáng)度為:首級(jí)3A、末級(jí)16A，十級(jí)電流平均設(shè)置。
[0110]本實(shí)施例由于增設(shè)有電磁軟制動(dòng)式制動(dòng)裝置，減速效果平緩。
[0111]實(shí)施例6、
[0112]將實(shí)施例5的制動(dòng)邏輯進(jìn)一步優(yōu)化為:電源調(diào)制器啟動(dòng)T2時(shí)域通電的同時(shí)，將Ttl部分時(shí)域的工作邏輯同步變換為通電，所述該Ttl部分時(shí)域的數(shù)值與(?\+Τ2)相等，Tci通電啟動(dòng)時(shí)刻以Z Θ為O開始計(jì)時(shí)；電源調(diào)制器在該Ttl部分時(shí)域所輸出的制動(dòng)電流強(qiáng)度與T2時(shí)域相同。
[0113]本實(shí)施例對(duì)定子單元繞組的制動(dòng)通電增加了轉(zhuǎn)子單元和定子單元處同軸法線相對(duì)以及處于遠(yuǎn)離狀態(tài)的時(shí)域；該制動(dòng)通電時(shí)域可對(duì)應(yīng)周期時(shí)序設(shè)定為:在(TJT2+!;)時(shí)序中，起始1/3的T1時(shí)域斷電，之后2/3的(T2+!;)時(shí)域通電。
[0114]前述Θ為30度到Θ為O度位置的時(shí)間段也可以更改為15?O度位置的時(shí)間段。
[0115]實(shí)施例7、
[0116]為加強(qiáng)電動(dòng)效果，本實(shí)施例在實(shí)施例5基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)子單元3b增設(shè)為8個(gè)，在車圈6上均勻相間安裝，其局部結(jié)構(gòu)如圖7a所示；凹形繞芯改為上部?jī)啥藢?duì)應(yīng)同軸車圈6占位45度機(jī)械角，與車圈內(nèi)緣間隔9mm，繞組匝數(shù)增至65圈。
[0117]本實(shí)施例定子單元3a對(duì)應(yīng)車輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期分別與8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用，基礎(chǔ)參數(shù)繼續(xù)參照實(shí)施例1選定，例如選用周長(zhǎng)為100mm的車輪，最大時(shí)速約20Km/h即5.6m/s、對(duì)應(yīng)的車輪旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為180ms ;電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)車輪5—個(gè)旋轉(zhuǎn)周期相應(yīng)設(shè)計(jì)有8個(gè)(TJT2+!;)的電流時(shí)序，車輪周期模型對(duì)應(yīng)的！\、T2和Ttl時(shí)序區(qū)域如圖7b所示，(T1:T2:T0)時(shí)序設(shè)定為3.25:8:11.25，即最大車速對(duì)應(yīng)的周期T為22.5ms。本實(shí)施例電源調(diào)制器I選用大規(guī)模數(shù)字邏輯開關(guān)集成電路，通過編程實(shí)現(xiàn)每個(gè)(TJT2+!;)時(shí)序的工作邏輯控制。
[0118]其余設(shè)置與實(shí)施例5類同，通過周期校準(zhǔn)記錄的時(shí)序通電頻率可獲知實(shí)時(shí)車速，當(dāng)其高于1/22.5ms時(shí)，電源調(diào)制器無條件斷電而達(dá)到自動(dòng)限速的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
[0119]實(shí)施例8、
[0120]本實(shí)施例在車架4上設(shè)置2個(gè)定子單元3a，繞芯改為圓柱形，繞組匝數(shù)與實(shí)施例1相同，安裝時(shí)圓柱形繞芯兩端連線12與同軸車圈6的相應(yīng)法線垂直，如圖3a所示；在車圈6安裝8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b, 8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b進(jìn)與車圈6實(shí)行一體化設(shè)計(jì)制造,把轉(zhuǎn)子單元嵌合在車圈內(nèi)部；車圈上局部結(jié)構(gòu)如圖8所示。
[0121]兩個(gè)定子單元3a安裝在車架4上車圈6的任意一側(cè)、靠近車圈內(nèi)緣1mm的環(huán)形部位，技術(shù)要求與車輪旋轉(zhuǎn)方向毗鄰轉(zhuǎn)子單元3b的機(jī)械間距相同，內(nèi)部繞組電串聯(lián)連接，在車輪旋轉(zhuǎn)周期中共同與車圈上均勻分布的8個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁力作用；電源調(diào)制器對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期時(shí)間為8個(gè)(TJT2+!;)時(shí)序，其余設(shè)置及電源調(diào)制器工作邏輯與實(shí)施例7類同。
[0122]本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域定義為Θ從90度至30度相應(yīng)的時(shí)間段，該驅(qū)動(dòng)供電時(shí)域?qū)?yīng)周期時(shí)序T而簡(jiǎn)要設(shè)定為:在(TJT2+!;)時(shí)序中，起始2/3時(shí)域通電，之后1/3時(shí)域斷電。因采用了兩個(gè)定子單元3a，動(dòng)力效果倍增。
[0123]實(shí)施例9、
[0124]實(shí)施例8中兩個(gè)定子單元3a是安裝在車架4上車圈6的一側(cè)，由于兩個(gè)定子單元3a并非處于8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b與軸7構(gòu)成的車輪平面內(nèi)，對(duì)轉(zhuǎn)子單元3b的電磁力作用方向與行車的方向存在微偏差，如不對(duì)定子繞芯及其安裝方案作出機(jī)械布局的優(yōu)化調(diào)整，則當(dāng)大電流對(duì)定子單元3a內(nèi)部繞組通電時(shí)，可能導(dǎo)致行車在左右方向欠穩(wěn)定。本實(shí)施例為克服這一單側(cè)安裝兩個(gè)定子單元3a的機(jī)械布局缺陷，將兩個(gè)定子單元3a改為在車圈6兩側(cè)的車架4上空間對(duì)稱分別安裝，電串聯(lián)時(shí)注意兩個(gè)定子單元內(nèi)部繞組的通電磁場(chǎng)方向相同，行車效果比實(shí)施例8相對(duì)穩(wěn)定。
[0125]本實(shí)施例進(jìn)一步改變實(shí)施例1將電池組安裝在車架4橫杠內(nèi)的設(shè)計(jì)，將電池組安裝在表面設(shè)計(jì)有若干凹槽的電池箱，該表面凹槽與雙層后座架夾層內(nèi)部的凸形筋條一一對(duì)應(yīng)，使電池箱可方便地嵌入雙層后座架的夾層，外加緊固件。
[0126]實(shí)施例10、
[0127]在實(shí)施例8和9的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例采用8個(gè)如實(shí)施例8所述的圓柱形繞芯定子單元，在車圈6內(nèi)緣的車架4上對(duì)稱設(shè)置，每側(cè)4個(gè)定子單元，安裝要點(diǎn):繞芯兩端連線12與定子單元所處同軸車圈的法線10重合，如圖3b所示；兩側(cè)4個(gè)定子單元內(nèi)部繞組串聯(lián)后并聯(lián)電連接電源調(diào)制器I的時(shí)序驅(qū)動(dòng)電流輸出端lb，電串聯(lián)時(shí)注意每個(gè)定子單元內(nèi)部繞組的通電磁場(chǎng)方向相同，每側(cè)4個(gè)定子單元在車圈上占位45度角平均設(shè)置，其余與實(shí)施例8和9類同。
[0128]本實(shí)施例因采用多個(gè)定子單元組合，動(dòng)力效果更好。
[0129]本實(shí)施例中，供電時(shí)域定義為Θ從90度至70度相應(yīng)的時(shí)間段。
[0130]實(shí)施例11、
[0131]在實(shí)施例9的基礎(chǔ)上，電動(dòng)裝置同時(shí)安裝在電動(dòng)自行車的兩個(gè)車輪上，即前輪和后輪對(duì)應(yīng)的車架4部位均設(shè)置有2個(gè)定子單元3a、前輪和后輪的車圈6均安裝有8個(gè)與車圈實(shí)行一體化設(shè)計(jì)制造的轉(zhuǎn)子單元3b，在前輪和后輪車圈6內(nèi)緣的車架4位置各設(shè)置一個(gè)傳感單元3c，電源調(diào)制器I相應(yīng)設(shè)置為兩路電流輸出并分別電連接前輪和后輪定子單元3a的線圈繞組，可取得倍增的電動(dòng)效果。
[0132]本實(shí)施例中，供電時(shí)域定義為Θ從90度至45度相應(yīng)的時(shí)間段。
[0133]實(shí)施例12
[0134]一種準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)的電動(dòng)車，所述準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)是同軸緊湊安裝兩個(gè)車輪，電動(dòng)裝置3的定子單元設(shè)在兩個(gè)車輪中間，兩個(gè)車輪的車圈6均內(nèi)置一體化設(shè)計(jì)制造的8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3b，兩個(gè)電串聯(lián)的定子單元3a設(shè)置在兩個(gè)車圈6中間部位的車架4上，電源調(diào)制器I和電池組8安裝在車架4任意位置。
[0135]本實(shí)施例所述同軸緊湊安裝兩個(gè)輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步在前后兩輪電動(dòng)車的前輪、后輪甚至前后兩個(gè)輪加以變形實(shí)施，使電動(dòng)車行駛效果更穩(wěn)定。
[0136]本實(shí)施例中，供電時(shí)域定義為Θ從<90度至11度相應(yīng)的時(shí)間段。
[0137]實(shí)施例13、
[0138]將實(shí)施例11電動(dòng)裝置同時(shí)安裝在前后兩輪的設(shè)計(jì)，變形為兩個(gè)電動(dòng)輪同軸并行安裝，兩個(gè)電動(dòng)輪對(duì)應(yīng)的車架4部位均設(shè)置有2個(gè)定子單元3a、車圈6均安裝有8個(gè)與車圈實(shí)行一體化設(shè)計(jì)制造的轉(zhuǎn)子單元3b，兩個(gè)電動(dòng)輪車圈6內(nèi)緣的車架4上各設(shè)置一個(gè)傳感單元3c，電源調(diào)制器I相應(yīng)設(shè)置為兩路電流輸出并分別電連接同軸并行兩輪的定子單元3a，同樣可取得倍增的電動(dòng)效果。本實(shí)施例因兩個(gè)電動(dòng)輪同軸并行安裝，轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)兩個(gè)電動(dòng)輪存在差速，因此應(yīng)特別設(shè)計(jì)限速，或通過對(duì)電源調(diào)制器I內(nèi)置轉(zhuǎn)彎行駛的差速程序，使轉(zhuǎn)彎行駛更穩(wěn)定。
[0139]實(shí)施例14、
[0140]對(duì)實(shí)施例1凹形繞芯的安裝方法改變?yōu)?定子單元3a凹形繞芯的上部逆車輪旋轉(zhuǎn)方向偏轉(zhuǎn)5度角，其余與實(shí)施例1類同。本實(shí)施例因定子單元3a內(nèi)部線圈繞組通電后形成電磁場(chǎng)的偏轉(zhuǎn)角，更符合轉(zhuǎn)子單元3b伴隨車輪5旋轉(zhuǎn)中周期性相吸的動(dòng)態(tài)模型，所取得的實(shí)施效果比實(shí)施例1要好。
[0141]實(shí)施例15、
[0142]實(shí)施例1所述的傳感單元3c是在車架4上安裝一個(gè)，為提高位置信號(hào)傳感的工作可靠性，可以在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上將傳感單元設(shè)置為兩個(gè)；實(shí)施例1所述的傳感單元3C是固連在靠近后輪5車圈6內(nèi)緣的車架4部位，也可以將傳感單元固連在車架4上靠近后輪5車圈6外緣的部位，取得的驅(qū)動(dòng)效果與實(shí)施例1類似。
[0143]此外還可以進(jìn)一步將實(shí)施例1變形為傳感單元3c設(shè)置在前輪車圈內(nèi)緣的車架上，在前輪周期面對(duì)傳感單元的環(huán)形區(qū)域任意部位，專門設(shè)置一塊永磁體，使傳感單元的感應(yīng)繞組伴隨車輪5旋轉(zhuǎn)而周期性感應(yīng)，從而獲得周期性傳感應(yīng)信號(hào)。
[0144]實(shí)施例16、
[0145]實(shí)施例8的兩個(gè)定子單元的繞組是電串聯(lián)連接，單相外接，電源調(diào)制器I的電連接回路相應(yīng)設(shè)計(jì)為兩線；本實(shí)施例將兩個(gè)定子單元3a繞組電串聯(lián)連接口引出一個(gè)抽頭，繞組電連接回路改變?yōu)橥饨拥娜€，電源調(diào)制器I的電連接對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)為三線回路，其相應(yīng)輸出的時(shí)序脈沖電流在三線構(gòu)成的各個(gè)回路中平均分配；本實(shí)施例可以利用定子單元3a繞組外接兩相反饋的兩兩比較微分電位差，作為轉(zhuǎn)子單元伴隨車輪5旋轉(zhuǎn)相對(duì)位置判別的信號(hào)源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0146]實(shí)施例17、
[0147]實(shí)施例1的定子單元繞組是單線環(huán)繞磁芯，本實(shí)施例改變?yōu)殡p線環(huán)繞磁芯構(gòu)成兩個(gè)繞組回路，兩個(gè)繞組由兩根直徑0.50mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯38圈而成，其中一個(gè)繞組回路用于動(dòng)力供電，電連接電源調(diào)制器I的時(shí)序電流輸出端；另一個(gè)繞組回路用作替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元，作為轉(zhuǎn)子單元伴隨車輪5旋轉(zhuǎn)相對(duì)位置的判別信號(hào)源。
[0148]實(shí)施例18、
[0149]將實(shí)施例17的定子單元設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化，改變?yōu)?動(dòng)力供電繞組由一根直徑
0.50mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯38圈而成，傳感繞組由一根直徑0.25mm的銅線環(huán)繞凹形磁芯18圈而成；本實(shí)施例較之實(shí)施例17可更節(jié)省銅材。
[0150]以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車包括電源調(diào)制器(I)、驅(qū)動(dòng)操控裝置(9a)、車架(4)和至少一個(gè)車輪(5);所述電動(dòng)車的電源調(diào)制器包括電源輸入端(la)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端(Id)和時(shí)序電流輸出端(Ib)，所述的電源輸入端電連接電池組⑶的正負(fù)極；所述的電動(dòng)車至少一個(gè)車輪設(shè)置電動(dòng)裝置(3);所述電動(dòng)裝置包括至少一個(gè)定子單元(3a)和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子單元(3b);所述定子單元安裝在靠近車圈￠)的車架上；所述轉(zhuǎn)子單元設(shè)置于車圈上，其由非永磁體的導(dǎo)磁介質(zhì)固體或軟體成形材料制成，且伴隨車輪旋轉(zhuǎn)，其與定子單元形成的周期性相對(duì)氣隙(3d)不大于10mm; 所述電源調(diào)制器的時(shí)序電流輸出端(Ib)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(9a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車，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，其在車架(4)上組合排布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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車還包括傳感裝置，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(duì)位置的傳感單元(3c);所述傳感單元(3c)與所述電源調(diào)制器的傳感信號(hào)輸入端(Ic)電連接；所述電動(dòng)車至少在車架(4)上的前輪或后輪、車輪(5)的內(nèi)緣或外緣設(shè)置一傳感單元(3c)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)車，其特征在于，所述傳感裝置包括定子單元(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或由若干定子單元繞組之間串聯(lián)而成的多線外接回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車還包括電磁制動(dòng)裝置(9b)，所述電源調(diào)制器還包括制動(dòng)信號(hào)輸入端(Ie)，其電連接電磁制動(dòng)裝置(％)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車，其特征在于，所述電動(dòng)車包括一個(gè)車輪或多個(gè)車輪的電動(dòng)車以及電動(dòng)、腳踏兩用車；所述設(shè)置電動(dòng)裝置的車輪(5)，包括單輪以及同軸緊湊安裝兩個(gè)車輪的準(zhǔn)單輪結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】B62M6/45GK204110304SQ201420662690
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)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 申請(qǐng)人:杭州磁控科技有限公司