一种时序供电式电动装置及其驱动、制动方法_3

文档序号:9869576阅读:来源:国知局
;图化所示的是一种两阶恒流随时序递减的设计 方案,图6c是一种首阶电流恒定、二阶电流呈曲线递减的设计方案,图6d是一种多阶电流 呈连续递减的设计方案,其多阶电流强度的幅值包络越接近It媒=(Iq- Ig)窃n: 9*90邸T的 优选关系,节电效果越好;图6e是一种通电时序终止时刻的电流不为0、其间强度随时序递 减的幅值包络趋势示意图。
[0076] 对一个定子单元3a组合转体上一个转子单元3b的分析案例来说,转子单元绕轴 周期大部分时间不处于定子单元的电磁力作用有效区间,编程时应首先考虑电流时序周期 T内的断电时间T。,进而优选断电时间Tz和驱动通电时间Tl,提高电能的利用率,图6f是本 分析案例的一种驱动通电的时序逻辑示意图。
[0077] 对一个定子单元3a组合n个转子单元3b的分析案例来说,定子单元3a在转体一 个旋转周期n是与n个转子单元3b发生电磁作用,电源调制器优选发出n个周期为T的 通电时序,对应转体旋转周期n有n个Ti、n个TzW及n个T。的时序工作逻辑,送种组合 设计对电源调制器提出了较高要求。转子单元并非设置越多越好,其在转体上的数目n受 限于所受定子单元电磁力有效作用区间相应的空间占位,否则电源调制器对应输出的时序 电流周期会重叠。
[0078] 图7a是一个定子单元组合8个转子单元的结构示意简图,定子单元在转体一个旋 转周期n分别与8个转子单元发生磁作用,电源调制器对应的理论时序电流划分为8个 灯1+T2+T。)周期,图7b标示了一种设定T为JT /8、在转体旋转方向对应的Ti、Tz和T。示意 区域,图7c为其中一个周期T的通电逻辑示意图。
[007引如图8所示,定体5设置有两个定子单元3a,转体6设置有8个转子单元3b,在转 体的旋转周期中,电源调制器要为两个定子单元分别提供8个周期为(Ti+Tz+T。)的时序电 流,送种组合对电源调制器提出了更高的设计要求。进一步可选择8个定子单元组合10个 转子单元、12个定子单元组合12个转子单元(如图9所示),等等。理论上当H个定子单 元与n个转子单元组合设计时,如果电源调制器对H个定子单元绕组分立供电,需对应设计 n地个电流时序,即n地个化巧2巧。)电流时序,编程将十分复杂;因此在多个定子单元3a 的实用系统设计中,优选H个定子单元绕组电串联组合,或H个定子单元绕组分为若干组外 接电源调制器,例如4个定子单元的内部绕组串联,串联绕组中间引出抽头共H根线对外 电连接电源调制器,技术上还可利用该H根线两两比较的微分电位的不同,作为一种转子 单元与定子单元相对位置判别的信号源,替代独立设置的传感单元。
[0080] 理论上,也可W在转体安装一个转子单元与若干个定子单元组合,但送种等效设 计在技术上虽可实施,但因定子单元的造价相对较高,非优选方案。
[0081] 电源调制器可用常规开关电路设计或脉冲数字技术实现,后者的基础功能模块一 般包括电源变换电路、内存胆有工作程序的微处理器和信号输入输出电路,能通过传感单 元3c反馈信号相应地控制驱动模块输出的时序电流;电源调制器的基本工作逻辑如图5a 简示,图化是一种实现数字技术逻辑的模块组合示意图。
[0082] 电源调制器的工作逻辑变换指令信号通常是从固连在转体内部或外部的传感单 元获得,传感单元不限于使用磁电感应绕组或霍尔元件,也可使用光电编码器等,当转子单 元绕轴周期性运动时,传感单元可获得电流(电压)的变化率反馈给电源调制器,电源调制 器依据送一感应信号判知转子单元3b的相对位置而相应发出电流时序。根据对传感单元 3c的工作精度及可靠性要求,传感单元可在转体内部或外部设置一个或若干个,甚至变形 为从上述多个定子单元绕组串联成多线回路反馈的方式、W及运用定子单元3a双线环绕 的绕组反馈方式获得工作逻辑变换指令信号,此时电源调制器的感应信号输入端Ic相应 内置,其响应处理对电源调制器的工作程序逻辑提出了较高要求。由于大规模集成电路技 术的发展,实现上述工作逻辑变换的编程技术为行业专业人±所公知,所需了解的是时序 电流周期、通电子集时域和幅值变化W及其间断电时域等基础设计参数。
[0083] 综上,所述的电源调制器是一个包括两级周期/频率设计的逻辑电源开关系统, 一是Tl通电时域内m个子集的周期/频率设计,该频率越高越利于迫近理论节电优化的幅 值递减关系设计;二是时序通电周期/频率,反映了单位时间内定子单元3a对转子单元3b 的通电作用次数,该时序频率间接定义了电动装置转速及定子单元所需要的通电幅值或电 磁力(源于电源调制器向定子单元的绕组通电),因为Tl通电时域的幅值越大,单位时间内 定子单元通电对转子单元的作用力越大、作用次数越多,其结果反映了电动装置的转速越 快。电源调制器所输出电流的时序频率,与转体旋转一个周期隐含的化+T2+T。)时序作用 次数、通电平均强度W及电动装置转速是相互对应的诸物理量关系,因此当电源调制器的 诸多设定条件进入逻辑工作状态后,控制了时序通电的频率也就是控制了车速。该人工控 制电动装置转速是通过驱动操控装置9a电连接电源调制器的输入端Id来实现。
[0084] 当电动装置需要制动时,电源调制器相应增设制动信号输入端Ie与电磁制动装 置9b电连接,如图5c所示;电动装置制动时,不仅Tz时域启动通电,而且优选T。的部分或 全部时域相应通电W增强制动效果,从安全设计理念出发,不必为制动通电的节能问题过 多考虑;电磁制动装置可设置为一个连续或多级的变阻器,其功能为控制电源调制器所输 出的制动电流强度,制动电流越大,制动效果越好。
[0085] 定子单元在转体内的设置要点,是要使转子单元在周期性旋转中与其形成有效发 生磁作用的相对气隙3d,该气隙是定子单元向转子单元传递电磁力作用的能量通道,气隙 越小越有利于磁能量作用传递,但气隙过小易发生机械接触,设计时需综合把握材料的刚 性和机械加工精度。
[0086] 所述的减速/变矩装置2 -般由若干齿轮组合而成,通过若干齿轮的组合可达到 改变机械传动输入端的转速或改变转矩的技术目标,减速/变矩装置的设计方案较多,优 选与转体同轴设置于转体外部;减速/变矩装置既可独立设置,也可W在转体外部实行一 体化整体设计;甚至变形为与外部旋转装置连体设计;但在转体外部非同轴设置减速/变 矩装置时,通常需配置悬架、减震弹黃等调整重必,非优选方案。
[0087] 所述驱动操控装置9a的传统产品为一个变形设计的、人工易操控的变阻器或电 位器,伴随近年技术发展,不少建立在光敏、霍尔控制原理基础上的专用操控装置日趋成 熟,送类产品一般设计为常规旋转把手式,亦可设计为推拉式操纵杆或其他任意手动控制 方式,包括遥控。电动车常规使用的照明灯、转弯/制动信号灯、音鸣等控制功能,一般是由 若干个电连接电源的开关组成,该类电源开关可单独设置,亦可将相关功能植入电源调制 器共用数据母线统一编程实现。
[008引本发明电动装置W电动车为述例,但其应用并非局限于电动车,可适用于所有电 动旋转系统。所述的优选例仅为推荐,若干技术方案可组合并用,也可部分使用或加入其他 成熟技术。只要根据电动装置的磁流能量特点,通过对电源调制器设计可精确控制的时序 电流,即可实现本发明方案的基本技术目标。
[0089] 对电动车W及电动机技术较深入了解的专业人±,都不难在本发明所述的方案基 础上,举一反H地变形实施本
【发明内容】
。例如在市场现有脉冲直流电动机基础上,通过传感 方式的改变W及控制器电流程序变换来部分实施本发明。本发明所述电源调制器的电流时 序控制方法和通电时域的幅值递减设计特征、电动装置的基础结构方案及其衍生的技术变 形实施,均应被列入本发明的保护范围。
[0090] 实施例1、
[0091] 一种助力型电动H轮车的电动装置,设置于前轮的轮穀内,配套车架4的局部结 构如图化所示,车轮周长为1000mm,电池组8选用铅酸胶体电池安装在车架的内部。电动 装置的定体5设计为带定轴的圆盘,定轴外部机械参数参照常规电动两轮车轮轴的数据设 计,并用于取代常规两轮车轮轴而安装;转体6为一个具有转动轴、周长IOOmm的环形铁铅 合金圈,与定体同轴必套装在圆盘定体的外部;在转体外缘固连一个转子单元3b,在圆盘 定体上安装一个定子单元3a ;转体外部设置有一个由若干齿轮组合而成的减速/变矩装置 2,其与转体同轴必安装,如图2a所示;减速/变矩装置的减速比为10 ;1,其外部设置有若 干机械孔,若干福条的一端穿孔固定,另一端固连车轮的轮穀内缘,使电动装置实现与车轮 传动。
[0092] 电动装置的转子单元3b材料选择市场易于采购的铁磁体,加工成盒状小单元,长 度设计为10mm,宽度和厚度在不影响安装的情况下取最大值,紧密安装在转体的外缘;定 子单元3a的绕芯选择市场易于采购的凹形铁磁体,送种铁磁体内部存在较多磁畴,在外磁 场作用下磁畴易转向产生与外磁场方向一致且强得多的附加磁场,凹形绕芯下部加工成与 转体对应的弧形,线圈绕组由一根直径0. 60mm的铜线环绕凹形磁芯50圈而成,安装要点: 将定子单元安装在靠近转体内缘7mm的圆盘定体部位,外加螺丝固定,凹形绕芯的弧形对 应转体圆弧而安装,上部正对转体内缘(如图3c所示),两端对应转体占位30度机械角。
[0093] 设定电动装置配车最大时速20km/h即5. 6m/s(5. 6转/s),计取车轮相应的旋转周 期时间为180ms ;电动装置的转体6经过减速/变矩装置2对应的限速值为56转/s,相应 的旋转周期时间18ms,即电源调制器1对电动装置供电的(Ti+Tz+T。)时序周期最小值T为 18ms ;电源调制器1通过常规电子控制线路实现,设计最大过载功率350W,设定Tl :灯2巧。) 为1 ;35,即限速对应的时序周期供电的Tl取值0.5ms,其余17. 5ms均为断电状态;电源调 制器对应最大车速输出的电流强度在额定电压设置为48V时为15A,该电流值根据整车重 量、驾驶员额定体重结合电动装置设计并经实验校准。电源调制器的电源输入端Ia电连接 电池组8的正负极,时序驱动电流输出端化电连接定子单元3a的线圈绕组,感应信号输入 端Ic电连接传感单元
当前第3页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1