個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元的分析案例來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)子單元繞軸周期η大部分時(shí)間不處于定子單元的電磁力有效作用區(qū)間，編程時(shí)應(yīng)首先考慮電流時(shí)序周期T的中斷時(shí)間T。，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是本分析案例永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl和導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b2相隔180度對(duì)稱設(shè)置時(shí)、對(duì)應(yīng)其中一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3bl/3b2的驅(qū)動(dòng)通電時(shí)序邏輯示意圖。車圈上組合設(shè)置兩種材料轉(zhuǎn)子單元的優(yōu)點(diǎn)在于:如果車圈上僅設(shè)置永磁體轉(zhuǎn)子單元，由于其磁極固定，在運(yùn)動(dòng)模型中無(wú)論磁極方向怎樣排布，均不能以動(dòng)態(tài)反極形式跟隨定子單元的電磁力作用，對(duì)電動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)控制效果不如采用感應(yīng)生磁的導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元好；如果車圈上僅設(shè)置導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元，正因?yàn)槠浯艠O是感應(yīng)生磁，當(dāng)其剛好處于與定子單元隔氣隙處于同一法線10、Θ為O時(shí)，電動(dòng)車很難從靜態(tài)啟動(dòng)，容易出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)。當(dāng)車圈上相間設(shè)置有永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl，電源調(diào)制器容易通過(guò)感應(yīng)裝置判知Θ為O的內(nèi)部位置狀態(tài)，實(shí)時(shí)相應(yīng)發(fā)出電動(dòng)車的靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)序電流；所謂靜態(tài)啟動(dòng)時(shí)序電流的一個(gè)簡(jiǎn)單例，是碰到上述堵轉(zhuǎn)、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(hào)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，使車圈上至少一個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl受到同極性相斥作用而偏離與定子單元隔氣隙處于同一法線的狀態(tài)，避免堵轉(zhuǎn)發(fā)生。
[0078]對(duì)一個(gè)定子單元組合η個(gè)轉(zhuǎn)子單元(3bl/3b2)的分析案例來(lái)說(shuō)，定子單元對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期是與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生電磁作用，電源調(diào)制器優(yōu)選發(fā)出η個(gè)周期為T(mén)的通電時(shí)序，對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期有η個(gè)(Ti+L+T。)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，其在車圈上設(shè)置的數(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。
[0079]圖7a是一個(gè)定子單元組合8個(gè)轉(zhuǎn)子單元的局部結(jié)構(gòu)示意圖，該實(shí)施例中，定子單元在車輪一個(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)制器對(duì)應(yīng)輸出的時(shí)序電流理論劃分為8個(gè)(WT。)周期，圖7b標(biāo)示了一種設(shè)定T為η /8、對(duì)應(yīng)車圈旋轉(zhuǎn)方向的T1, T2和T。示意時(shí)域，圖7c為其中一個(gè)周期的通電邏輯示意圖。圖8是一個(gè)定子單元對(duì)應(yīng)12個(gè)轉(zhuǎn)子單元3bl/3b2的局部結(jié)構(gòu)示意圖，定子單元對(duì)應(yīng)車輪旋轉(zhuǎn)周期分別與12個(gè)轉(zhuǎn)子單元發(fā)生磁作用。
[0080]圖9是兩個(gè)定子單元組合車圈上8個(gè)轉(zhuǎn)子單元(3bl/3b2)的局部結(jié)構(gòu)示意圖，在車輪旋轉(zhuǎn)周期中，電源調(diào)制器要為兩個(gè)定子單元3a分別提供8個(gè)周期為(TAT2+!;)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4個(gè)定子單元組合10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)定子單元與η個(gè)轉(zhuǎn)子單元組合設(shè)計(jì)時(shí)，如果電源調(diào)制器I對(duì)H個(gè)定子單元3a繞組分立供電,需對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)n*H個(gè)電流時(shí)序，即n*H個(gè)(Ti+L+T。)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，作為一種轉(zhuǎn)子單元與定子單元相對(duì)位置判別的信號(hào)源，替代獨(dú)立設(shè)置的傳感單元。
[0081]理論上，也可以在車圈安裝轉(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。
[0082]電源調(diào)制器可用常規(guī)開(kāi)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)存貯有工作程序的微處理器和信號(hào)輸入輸出電路，能通過(guò)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。
[0083]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的傳感單元獲得，常規(guī)傳感單元使用磁電感應(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)這一感應(yīng)信號(hào)判知轉(zhuǎn)子單元的相對(duì)位置而相應(yīng)發(fā)出電流時(shí)序。根據(jù)對(duì)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Ic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)。
[0084]綜上，所述的電源調(diào)制器是一個(gè)包括兩級(jí)周期/頻率設(shè)計(jì)的邏輯電源開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，一是驅(qū)動(dòng)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)定子單元對(duì)轉(zhuǎn)子單元(3bl/3b2)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)制器向定子單元的繞組通電)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)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)制器所輸出電流的時(shí)序頻率，與車圈旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期隱含的(Ti+L+T。)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(guò)驅(qū)動(dòng)操控裝置9a電連接電源調(diào)制器的輸入端Id來(lái)實(shí)現(xiàn)，電源調(diào)制器可安裝在車架上的任意位置。
[0085]對(duì)技術(shù)要求較高的電動(dòng)車通常要求增設(shè)電磁力剎車功能，此時(shí)電源調(diào)制器相應(yīng)增設(shè)的剎車信號(hào)輸入端Ie與電磁剎車裝置9b電連接，如圖5c所示。當(dāng)電動(dòng)車需要制動(dòng)時(shí)，不僅T2時(shí)域啟動(dòng)通電，而且優(yōu)選T。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，從安全第一的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，不必為電動(dòng)車制動(dòng)通電的節(jié)能問(wèn)題過(guò)多考慮。電磁剎車裝置9b可設(shè)置為一個(gè)連續(xù)或多級(jí)的變阻器，其功能為可控制電源調(diào)制器所輸出的電流，電流強(qiáng)度越大，電磁制動(dòng)效果越好。
[0086]轉(zhuǎn)子單元固連于剛性金屬車圈的方案可以有多種，例如將轉(zhuǎn)子單元固連在車圈的內(nèi)緣或外緣，也可以把轉(zhuǎn)子單元嵌合在車圈內(nèi)部與車圈實(shí)行一體化設(shè)計(jì)制造。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(guò)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。
[0087]電動(dòng)裝置3至少安裝在電動(dòng)車的一個(gè)車輪5，所述一個(gè)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)。需要注意的是，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(wú)相應(yīng)的電磁力制動(dòng)功能。
[0088]傳感單元優(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)位置，也可以設(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)。
[0089]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(kāi)關(guān)組成，該類電源開(kāi)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。
[0090]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。電池組8可以放置在專用電池箱以任意方式安裝在車架4上，或安裝在車架內(nèi)部，或與車架上的部件嵌合，例如將后座架設(shè)計(jì)為雙層，中間夾層用于放置電池箱；亦可在后座架的下部設(shè)計(jì)有電池箱的吊裝固連裝置，電池箱設(shè)計(jì)為兩個(gè)分體分別吊裝在后座架下的后輪兩側(cè)，等等。
[0091]本發(fā)明所述的優(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(guò)對(duì)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)本發(fā)明方案的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0092]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，都不難在本發(fā)明所述的方案基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實(shí)施本
【發(fā)明內(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(guò)傳感方式的改變以及控制器電流程序變換來(lái)部分實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明所述電源調(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)被列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0093]實(shí)施例1、
[0094]—種前后兩輪結(jié)構(gòu)的大眾款助力型電動(dòng)兩輪車,選用圖1所示的車架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)定子單元3a與車圈6上一個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl、一個(gè)導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b2的組合，定子單元安裝在后輪內(nèi)緣的車架上。電池組8選用磷酸鐵鋰電池并安裝在車架橫杠內(nèi)。
[0095]轉(zhuǎn)子單元3bl/3b2的長(zhǎng)度為15mm,寬度在不影響車圈外橡膠輪的情況下取最大值，永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl和導(dǎo)磁體轉(zhuǎn)子單元3b2相隔180度在車圈上對(duì)稱設(shè)置，緊密安裝在鈦鋁合金制成的車圈外緣，其中，永磁體轉(zhuǎn)子單元3bl的兩極連線與車圈切線平行，S極面向車輪5旋轉(zhuǎn)方向，如圖2c所示；定子單元繞芯材料選擇市場(chǎng)易于采購(gòu)的圓柱形鐵磁體，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)，圓柱繞芯加工成與車圈對(duì)應(yīng)的弧形；繞組由一根直徑0.55mm的銅線環(huán)繞磁芯46圈而成，安裝要點(diǎn):通過(guò)外加螺絲將定子單元固連在車圈6內(nèi)緣的車架4部位，弧形繞芯與車圈內(nèi)緣平行設(shè)置，兩者之間的氣隙3d為9mm，圓柱繞芯兩端對(duì)應(yīng)車圈6占位28度機(jī)械角。
[0096]電源調(diào)制器I通過(guò)常規(guī)電子控制線路實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)最大過(guò)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，感應(yīng)信號(hào)輸入端Ic電連接傳感單元3c，驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端Id電連接驅(qū)動(dòng)操控裝置9。傳感單元3c由一個(gè)磁電感應(yīng)繞組構(gòu)成，通過(guò)外加螺絲將傳感單元固連在車架4上靠近后輪5車圈6內(nèi)緣的部位。電源調(diào)制器I對(duì)定子單元3a內(nèi)部線圈繞組的通電方向，設(shè)置為圖2c所示的繞芯N極逆車輪5旋轉(zhuǎn)方向。
[0097]設(shè)定電動(dòng)車的最大時(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,由于車輪一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中分別與