一种轮毂连体电动装置及其驱动、制动方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动车的轮毂连体电动装置，包括轮毂(6)、减速/变矩装置(2)、电源调制器(1)、驱动操控装置(9a)、至少一套的电动装置(3)；所述的电动装置包括同轴转体(3e)、至少一个定子单元(3a)以及至少一个导磁体转子单元(3b)；所述同轴转体为具有转动轴的环形机械圈，转子单元设置于同轴转体上；所述定子单元安装在同轴转体内部或外部；所述同轴转体与轮毂同轴设置，并通过减速/变矩装置与轮毂机械传动；电源调制器时序电流输出端(1b)连接定子单元的内部绕组，驱动信号输入端(1d)连接驱动操控装置。本发明专利技术的轮毂连体电动装置结构简单、可在车轮多样化组合、转矩大、成本低，节能效果明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动车的电源动力设计领域，具体涉及一种电动装置的结构和驱动、制动方法，包括周期性通断电流、时序供电幅值变换的电源调制方法。
技术介绍
目前市场上的电动车主要是两轮车，我国电动两轮车的市场保有量已达到1.5亿辆以上；除了两轮车，近年电动三轮车也迅速兴起，据行业情报披露2013年已逾1000万辆，区域用的低速电动四轮车市场也获得了长足发展。电动车所配用的电动机目前正从通用型向专业设计方向发展，其电源控制器也力图运用脉冲调制技术降低电机工作过程的无功损耗。目前市场电动车的动力技术发展主要有两个方向，一是改进电动机专业制造技术，二是改善电动机节能控制，但这两个方向在技术发展思路上都受到了较大局限，例如；1)电机：电动两轮车市场主流配用的是轮毂式电机，行业通常使用的电机结构原理大多属于通用型，主要竞争集中在材料和人力成本的控制；对于电动三轮车和区域用低速电动四轮车，市场主流配用的主要是轴输出形式的单元电机。2)电机控制：近年市场己普遍应用PWQ技术来控制电机，即占空比可变的脉冲波形，通过其对半导体电力器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相同而宽度不相同的脉冲，用于代替正弦波或其他所需的波形。根据其特性，按一定规则对个脉冲的宽度进行调制，即可改变电路输出电压或输出频率的大小，达到控制电机转速的目的。但研发主流对电机控制的基本思路，通常集中在传统“倒相”模型所伴随的相角位控制思想范畴，技术开发收益不尽人意。在电动两轮车市场上，近年来国内外同行均试图开发在轮沿设置原动机构的电动轮，这一思想方法古来有之，中国古代已普遍使用水车，其工作原理并非在水车的轮轴设置旋转动力机，而是沿水车轮页的切线方向在合适的时间给予一杯水(一份势能)，该杯水的下落势能转变成水车环绕轴心旋转的动力。但是，当这一水车模型被平移到电动车领域时，并未获得预期的开发成功。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，但由于采用传统设计的电动机和常规方式的动力供电，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。在电动四轮车市场上，目前开发的大功率轮毂式电动机的主流思路，是在轮毂内部设置电动机，因常规电动机的重量/体积比功率低，导致轮毂重量大增，实用耗电指标并不低，且性价比不高，市场产品的种类也较少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有电动车的供电方式局限于相角位控制、所配用电动机结构及传动方式方面的设计缺陷，提供一种将直流电源改变为时序供电方式的设计方案，同时电动装置不采用单元式电动机的传统设计，结构简单，转矩大，工艺容易实现，满足电动车的技术设计需求。本专利技术提供的轮毂连体电动装置，所述轮毂连体电动装置包括轮毂6、减速/变矩装置2、电源调制器1、驱动操控装置9a和至少一套的电动装置3；所述的电动装置包括同轴转体3e、至少一个定子单元3a以及至少一个转子单元3b；所述同轴转体为一个具有转动轴的环形机械圈；所述转子单元设置于同轴转体上，其由导磁介质固体或软体成形材料制成，且伴随同轴转体旋转；所述定子单元安装在靠近同轴转体的内部或外部车架，两者之间气隙3d不大于80mm；所述同轴转体与轮毂同轴设置，并通过减速/变矩装置与轮毂机械传动；所述电源调制器至少包括电源输入端1a、时序电流输出端1b和驱动信号输入端1d，所述的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；所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的行车指令，并对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装置3及其连体轮毂6获得驱动/制动。优选的，本专利技术所述轮毂电动装置的额定功率不大于20KW。优选的，所述减速/变矩装置2由若干齿轮组合而成，其机械传动输入端与同轴转体3e固连，其机械传动输出端与轮毂6固连；减速/变矩装置2单独设置或与同轴转体3e或轮毂6一体化设置。所述转子单元设置于同轴转体3e上包括设置于同轴转体的内缘、外缘、内部或与同轴转体一体化设计制造；若干个转子单元在同轴转体安装时相间设置，优选均匀排布；所述转子单元在不影响安装于同轴转体3e的前提下不限形状。优选的，所述定子单元3a安装在同轴转体3e内部与固定机械装置固连；优选的，所述定子单元3a安装靠近同轴转体3e外部与车架固连的机械装置上；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，其在车架4任何固定部位组合排布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。优选的，所述定子单元3a靠近同轴转体3e安装时，其内部绕组通电形成的两极连线方向与同轴转体3e的法线10垂直或平行，包括偏转不超过22度角；更优选的，若干所述定子单元3a在同轴转体3e的法线平面两侧部位对称安装。优选的，所述同轴转体3e配置若干减速/变矩装置2与若干轮毂6同轴传动，或所述轮毂6同轴配置若干同轴转体3e及若干减速/变矩装置2传动。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同轴转体3e的内部或外部设置一传感单元。优选的，所述传感装置包括定子单元3a的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定子单元磁芯的多线绕组或由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。本专利技术中，所述轮毂连体电动装置还包括电磁制动装置9b，所述电源调制器还包括制动信号输入端1e，其电连接电磁制动装置9b，通过电磁制动装置获取用户的刹车指令并于相应时序对电动装置3的定子单元3a的内部绕组输出电流。本专利技术还公开了含有上述任一轮毂连体电动装置的电动车，所述电动车包括一个或多个车轮的电动车以及电动、脚踏两用车；所述电动车的车轮包括单轮以及同轴紧凑安装两个轮毂的准单轮结构。本专利技术中，所述电源调制器1将直流电源转换为时序电流，使电动装置中的定子单元3a被限定在电源调制器设定的时序周期性地通电和断电。本专利技术还公开了一种前述电动装置的驱动方法，该方法通过电源调制器1输出时序电流控制车轮转动；所述时序根据车轮旋转方向而定义，所述时序电流根据定子单元电磁场在同轴转体3e上的有效作用区间结合同轴转体上的转子单元个数而设置若干个通断周期T，每个通断周期T包括供电时域和断电时域；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮毂连体电动装置，其特征在于，所述轮毂连体电动装置包括轮毂(6)、减速/变矩装置(2)、电源调制器(1)、驱动操控装置(9a)和至少一套的电动装置(3)；所述的电动装置包括同轴转体(3e)、至少一个定子单元(3a)以及至少一个转子单元(3b)；所述同轴转体为一个具有转动轴的环形机械圈；所述转子单元设置于同轴转体上，其由导磁介质固体或软体成形材料制成，且伴随同轴转体旋转；所述定子单元安装在靠近同轴转体的内部或外部车架，两者之间气隙(3d)不大于80mm；所述同轴转体与轮毂同轴设置，并通过减速/变矩装置与轮毂机械传动；所述电源调制器包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入端(1d)，所述的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)；所述电源调制器通过驱动操控装置获取用户的行车指令，并对定子单元的内部绕组输出电流，使电动装置及其连体轮毂获得驱动/制动。

【技术特征摘要】
1.一种轮毂连体电动装置，其特征在于，所述轮毂连体电动装置包括轮毂(6)、
减速/变矩装置(2)、电源调制器(1)、驱动操控装置(9a)和至少一套的电动装置
(3)；所述的电动装置包括同轴转体(3e)、至少一个定子单元(3a)以及至少一个
转子单元(3b)；所述同轴转体为一个具有转动轴的环形机械圈；所述转子单元设置
于同轴转体上，其由导磁介质固体或软体成形材料制成，且伴随同轴转体旋转；所
述定子单元安装在靠近同轴转体的内部或外部车架，两者之间气隙(3d)不大于
80mm；所述同轴转体与轮毂同轴设置，并通过减速/变矩装置与轮毂机械传动；
所述电源调制器包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入
端(1d)，所述的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
通过驱动操控装置获取用户的行车指令，并对定子单元的内部绕组输出电流，使电
动装置及其连体轮毂获得驱动/制动。
2.根据权利要求1所述的轮毂连体电动装置，其特征在于，所述减速/变矩装置
(2)由若干齿轮组合而成，其机械传动输入端与同轴转体(3e)固连，其机械传动输
出端与轮毂(6)固连；减速/变矩装置独立设置，或与同轴转体或轮毂一体化设置。
3.根据权利要求1所述的轮毂连体电动装置，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，其在车架(4)任何固定部位组合排
布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。
4.根据权利要求1所述的轮毂连体电动装置，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同轴转体(3e)的内部或外部设置一传感单元。
5.根据权利要求4所述的轮毂连体电动装置，其特征在于，所述传感装置包括
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
子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。
6.根据权利要求1所述的轮毂连体电动装置，其特征在于，所述轮毂连体电动
装置还包括电磁制动装置(9b)，所述电源调制器还包括制动信号输入端(1e)，其
电连接电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，
申请(专利权)人：刘粤荣，
类型：发明
国别省市：浙江;33