本发明专利技术公开了一种脚踏控制电动装置和电动车，所述电动装置包括电源调制器、驱动操控装置、定子单元、转子单元、转体和脚踏链轮；转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元；转子单元材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；定子单元至少设置一个且与转子单元周期相对气隙不大于80mm；驱动操控装置设置在与脚踏链轮周期对应的固定部位或一体化设计制造；电源调制器通过驱动操控装置/电磁制动装置获取用户指令并相应输出时序电流，使电动装置实现驱动/制动；所述电动车包括车架、电池组和至少一个车轮，至少设置一套电动装置，增程系统在设定逻辑状态为二次电池组补充电能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电动车及其电源动力设计领域，特别涉及一种电动装置的机械结构及其驱动与制动的时序电流设计方法以及电动车的增程方法。
技术介绍
目前电动自行车市场主流是配用电动轮，这类电动轮实际是将传统设置在轴上的电动机变形在轮毂内；狭义轮毂是指与传动轴连接的法兰、轴承座等部分，目前国内用户更多指的是轮圈，本说明书所述的轮毂涵盖狭义的轮毂和轮圈两部分。市场上电动自行车的供电驱动，大多设置为把手旋转式控制，该设计是近年电动自行车事故持续攀升的安全隐患之一；因为传统摩托车属机动车，驾驶员具备一定操纵技巧，而电动自行车非机动车，驾驶员大部分没有接受过机动车操纵训练，遇到突发情况时习惯紧握旋转式把手，使电动自行车处于供电驱动状态，甚至加速，而电动自行车在整车倾斜状态下加速，会造成非常严重的后果。永磁无刷直流电机主要由电机本体、位置检测器和电源逆变控制器组成，一般结构为永磁体设置在转子、磁极N/S交替相间排布，若干绕组设置在定子，位置检测器和逆变控制器一起构成电子换向器取代机械接触式换向装置，绕组通电形成旋转磁场而使转子旋转；其明显问题是正弦波变形的近似度调制，其动力供电虽然采用PWQ技术，但在控制思想方法上仍受限于电动机的传统设计。国内外同行近年还试图开发在轮沿设置原动机构的电动轮，例如市场上一种在车圈外缘设齿并安装输出轴带齿电动机的电动自行车，通过齿轮传递电动机的轴输出动力，这类设计虽有新意，由于采用传统电动机和常规方式供电，其电能转换效率与轮毂式电机类同，并且在车圈外缘设置电动机会受到功率的限制。续行里程短是现阶段电动车的软肋，行业普遍认为在高能量电池进入商用前，靠增加电池数量提升电动车的续行里程不现实，目前汽车市场主流是发展油、电双源混合车，其设计思想为：汽车起步或低速时使用电动机的动力，达到某个速度阀值时变换为使用内燃机的动力，从而降低汽车在起步或低速时因燃油在内燃机燃烧不完全引起的排气污染；其技术结构特征为：在传统设计基础上并行增加一套电连接电池组的电动机系统，电动机由电池组提供电能输出动力；两路动力通过油、电动力转换装置共用机械传动系统，将内燃机或电动机的动力传递到轮毂上，这类双源动力的设计可称之为油、电动力并行系统，其明显缺点为制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有电动车用直流电动机的内部结构的缺陷，提供一种内部结构有别于传统的设计，同时通过电源调制器将直流电改变为一种非通电方向交替变换的时序电流供电方案，结构简单，转矩大，工艺容易实现。本专利技术提供的一种脚踏控制的电动装置，所述电动装置包括电源调制器1、驱动操控装置9a、定子单元3a、转子单元3b、转体6和脚踏链轮16；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元3b；所述转子单元的材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；当转体6上含有多个永磁体转子单元3b1时，永磁体转子单元环绕转体设置的磁极方向相同；所述定子单元3a至少设置一个在靠近转体的固定部位，其与转子单元形成的周期性相对气隙3d不大于80mm；所述驱动操控装置9a设置在与脚踏链轮16周期对应的固定部位，或与脚踏链轮一体化设计制造；所述电源调制器1包括电源输入端1a、时序电流输出端1b和驱动信号输入端1d，电源输入端电连接电池组8的正负极，时序电流输出端电连接定子单元的内部绕组，驱动信号输入端电连接驱动操控装置9a；所述电源调制器对定子单元3a内部绕组供电使定子单元形成的电磁极方向，设置为与所述永磁体转子单元3b1运动相向的磁极相反；所述驱动操控装置通过用户对脚踏链轮16的旋转周期/频率获取指令并使电源调制器相应输出时序电流，或组合电源调制器输出电流的其他控制方式，实现电动装置的驱动。优选的，所述电源调制器的额定功率不超过12kW。优选的，所述电源调制器输出电流的其他控制方式，包括恒定电流强度及分档恒定电流强度控制、推拉操纵杆控制以及其他任意人工控制的方式，包括遥控。所述的脚踏链轮，包括传统以踏行为目的(轮上设齿、通过踏行旋转并通过链条将踏行力传递至车轮的转动轴上)、仅以控制电源调制器输出电流强度为目的以及兼有两者目的的任意设计；力传动形式包括链条、齿轮、磨擦轮或其他任意形式。优选的，所述转体6包括车轮5的轮圈、轮毂15以及通过机械构件同轴7分别固连轮圈/轮毂内缘和车轮转动轴的环形机械圈；所述车轮5的轮圈具有一个机械圆环；所述轮毂15至少具有两个机械圆环，若干机械圆环通过机械构件同轴固连；所述分别固连轮圈/轮毂内缘和轮毂内环形机械圈的机械构件，包括外置辐条或与轮圈/轮毂一体化设计制造的机械筋条。更优选的，所述的机械构件还包括若干齿轮组合的减速/变矩装置2；减速/变矩装置的传动输入端与转体6机械固连，其传动输出端与轮圈、轮毂的内缘机械固连；
减速/变矩装置独立设置，或与转体或轮毂一体化设置。所述转子单元3b材料的永磁体为常规磁钢、钕铁硼等一类带有固定磁极、并且磁极方向不因外磁场而改变的物质；所述导磁体为常规磁介质中一类自身不带磁性、但在外磁场作用下感应生磁并且磁极方向与外磁场方向相反的物质。所述转子单元3b设置于转体6上的安装位置包括嵌合于转体的外缘、内缘、转体内部或与转体一体化设计制造，在不影响安装于转体的前提下不限形状；所述转子单元在转体上的间隔设置优选均匀排布。所述永磁体转子单元在转体6上同极向设置，包括N/S两极连线与转体6同轴法线10重合/垂直的4种典型组合状态，以及在4种典型组合状态基础上N/S两极连线偏转不超过22度。优选的，所述定子单元3a由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其内部线圈绕组可任意串联、并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线外接回路；对外电连接的方式可以为两线或多线构成的回路。优选的，所述靠近转体6设置定子单元3a的固定部位，包括转体外部的车架、转体内与车轮固定轴固连的机械装置；若干定子单元绕组通电组合的电磁极方向设置，遵循与转子单元3b运动相向磁极相反的原则，以其组合电磁场穿过气隙3d的磁通量获得最大值为优选。所述定子单元3a或若干定子单元组合在靠近转体6固定部位的设置，包括内部绕组通电形成的电磁极两极连线12与车轮5的法线10垂直/重合的4种典型状态，以及包括偏转不超过22度角；优选的，所述电动装置还包括传感装置，所述传感装置包括若干能感应所述转子单元与定子单元相对位置的传感单元3c；所述传感单元与所述电源调制器的传感信号输入端1c电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元；优选的，所述传感装置还包括定子单元的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定子单元磁芯的绕组以及由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。优选的，所述电动装置还包括电磁制动装置9b，所述电源调制器1还包括制动信号输入端1e，其电连接电磁制动装置；所述电源调制器通过电磁制动装置获取用户的制动指令并相应输出时序电流，使电动装置实现制动。本专利技术中，所述电源调制器将直流电源转换为时序电流，使电动装置中的定子单元被限定在电源调制器设定的时域周期性地通电和断电。本专利技术中，所述含有上述任一电动装置的电动车包括车架4、电池组8和至少一个车轮5，所述电动车至少设置一套所述的电动装置；所述电池组包括一次性使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种脚踏控制的电动装置，其特征在于，所述电动装置包括电源调制器(1)、驱动操控装置(9a)、定子单元(3a)、转子单元(3b)、转体(6)和脚踏链轮(16)；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元(3b)；所述转子单元的材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；当转体(6)上含有多个永磁体转子单元(3b1)时，永磁体转子单元环绕转体设置的磁极方向相同；所述定子单元(3a)至少设置一个在靠近转体的固定部位，其与转子单元形成的周期性相对气隙(3d)不大于80mm；所述驱动操控装置(9a)设置在与脚踏链轮(16)周期对应的固定部位，或与脚踏链轮一体化设计制造；所述电源调制器(1)包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入端(1d)，电源输入端电连接电池组(8)的正负极，时序电流输出端电连接定子单元的内部绕组，驱动信号输入端电连接驱动操控装置(9a)；所述电源调制器对定子单元(3a)内部绕组供电使定子单元形成的电磁极方向，设置为与所述永磁体转子单元(3b1)运动相向的磁极相反；所述驱动操控装置通过用户对脚踏链轮(16)的旋转周期/频率获取指令并使电源调制器相应输出时序电流，或组合电源调制器输出电流的其他控制方式，实现电动装置的驱动。...
【技术特征摘要】
1.一种脚踏控制的电动装置，其特征在于，所述电动装置包括电源调制器(1)、驱动操控装置(9a)、定子单元(3a)、转子单元(3b)、转体(6)和脚踏链轮(16)；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元(3b)；所述转子单元的材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；当转体(6)上含有多个永磁体转子单元(3b1)时，永磁体转子单元环绕转体设置的磁极方向相同；所述定子单元(3a)至少设置一个在靠近转体的固定部位，其与转子单元形成的周期性相对气隙(3d)不大于80mm；所述驱动操控装置(9a)设置在与脚踏链轮(16)周期对应的固定部位，或与脚踏链轮一体化设计制造；所述电源调制器(1)包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入端(1d)，电源输入端电连接电池组(8)的正负极，时序电流输出端电连接定子单元的内部绕组，驱动信号输入端电连接驱动操控装置(9a)；所述电源调制器对定子单元(3a)内部绕组供电使定子单元形成的电磁极方向，设置为与所述永磁体转子单元(3b1)运动相向的磁极相反；所述驱动操控装置通过用户对脚踏链轮(16)的旋转周期/频率获取指令并使电源调制器相应输出时序电流，或组合电源调制器输出电流的其他控制方式，实现电动装置的驱动。2.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述转体(6)包括车轮(5)的轮圈、轮毂(15)以及通过机械构件同轴(7)分别固连轮圈/轮毂内缘和车轮转动轴的环形机械圈。3.根据权利要求2所述的电动装置，其特征在于，所述的机械构件包括若干齿轮组合的减速/变矩装置(2)；减速/变矩装置的传动输入端与转体(6)机械固连，其传动输出端与轮圈、轮毂的内缘机械固连；减速/变矩装置独立设置，或与转体或轮毂一体化设置。4.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述定子单元(3a)由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其若干个组合得到的绕组之间通过串联或并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线外接回路。5.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述电动装置还包括传感装置，所述传感装置包括若干能感应所述转子单元(3b)与定子单元(3a)相对位置的传感单元(3c)；所述传感单元与所述电源调制器的传感信号输入端(1c)电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元。6.根据权利要求5所述的电动装置，其特征在于，所述传感装置还包括定子单元(3a)的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定子单元磁芯的绕组以及由若干定子
\t单元绕组之间串联而成的多线外接回路。7.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述电动装置还包括电磁制动装置(9b)，所述电源调制器(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，刘通，
申请(专利权)人：刘粤荣，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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