安培力刹车装置及包括其的能量回收系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电机领域，特别涉及一种安培力刹车装置及包括其的能量回收系统。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，地面交通工具主要还是依托以车轮作为移动及支撑结构的载体。近几年电动车开始出现在市场上，然而在电动车辆普及之前，绝大多数的机动车都在使用内燃机作为动力来源。众所周知，内燃机是通过消耗汽油、柴油等化学燃料，将燃烧释放的能量传递到机械。因此，随着电能驱动的广泛应用，以及绿色环保、节能减排意识的提高和推广，以电能为驱动的车辆将会在未来逐渐普及并逐渐替代内燃机驱动车辆。
[0003]在电动机驱动的大前提下，电能的使用效率是新一代电机驱动车辆的重要研究领域。由于电机可以很高效的通过磁场将电能转换为动能，反之也能很高效的将动能转换成电能，从而电机的基本结构可分为电动机和发电机两类，两者有相同的原理。
[0004]具体地说，电机驱动的车辆在行驶过程中，从静止到运动再到静止，可分为三个行驶状态:一、驱动状态，即给电机供电产生动力输出的状态;二、滑行状态，即停止给电机供电，车辆随惯性滑行的状态;三、刹车状态，即通过刹车组件将车辆动能消耗并逐渐停止运动的状态。
[0005]根据惯性定律的理论依托，在理想环境下物体进行匀速的直线运动，不消耗任何能量。实际中，我们也可以发现车辆匀速行驶时比起频繁起停时的能耗要小很多。例如，汽车在高速公路上长距离高速行驶时，其油耗要远远低于市区内拥堵路线在频繁起停行驶时的油耗。尽管高速行驶的车辆的机械阻力、风阻、地面阻力都大于在市区内低速行驶的车辆，但高速上行驶的油耗仍然低于市区内行驶的油耗。在内燃机上，这些能量主要浪费在怠速和刹车上，而其中频繁起停消耗的能量是最主要的。
[0006]此外，根据驾驶者在刹车时所需的感受，刹车系统需要提供稳定的刹车力，即无论车速快还是慢只要人启动刹车，就产生一个长久稳定的力度或驾驶者所需的力度来完成刹车过程;反之在驾驶者在刹车过程中刹车力度如果产生突然的变化或者不受驾驶者控制的、超出驾驶者预期的力度变化，就会产生严重的安全问题。
[0007]安培力是通过电机转动，线圈切割磁感线产生的动能到电能的能量转换过程中，根据安培力定律的基本原理F = BIL，安培力在自然情况下会根据车速的变化带动电机转速的变化，由于磁场和有效线圈长度不变导致电流的变化，车速越低产生的瞬时刹车力度就会越小，反之亦然。这种刹车表现是与驾驶习惯相背的，如果直接使用这样的结构来作为刹车，由于人无法对瞬时车速和瞬时安培力之间的计算关系进行无缝的瞬间反应和测算，驾驶者很难预知当下自己刹车时会产生多大的刹车力度，从而产生严重的操控安全问题。
[0008]因此，如何降低车辆的油耗，克服物理刹车和安培力刹车各自的问题，提高安全性能是电机领域需要亟待解决的。【实用新型内容】
[0009]本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中电机能量浪费，能耗大的缺陷，提供一种安培力刹车装置及包括其的能量回收系统。
[0010]本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种安培力刹车装置，其特点在于，所述安培力刹车装置包括:外壳；电机定转子，所述电机定转子安装在所述外壳内；
[0011]中轴，所述中轴贯穿所述电机定转子，且所述中轴与所述电机定转子的定子固定连接；
[0012]行星机构，所述行星机构穿设在所述中轴上，并位于所述电机定转子和一套筒之间，用于传递动力；
[0013]外壳碟刹盘，所述外壳碟刹盘与所述外壳连接，并且套设于所述套筒的外围；
[0014]行星碟刹盘，所述行星碟刹盘与所述套筒的一端连接。
[0015]较佳地，所述行星机构包括行星架、太阳轮和行星轮，且所述行星机构与所述电机定转子连接；
[0016]所述行星轮设置在所述行星架上，且分别与所述太阳轮啮合;所述外壳的内壁上设有行星外轮，所述行星外轮与所述行星轮啮合;所述行星架与所述套筒的另一端连接。
[0017]较佳地，所述行星碟刹盘位于所述外壳碟刹盘的外侧。
[0018]较佳地，所述行星架通过单向轴承固定在所述中轴上。
[0019]较佳地，所述行星架上的中心轴孔处设有一缺口，所述中轴上靠近所述太阳轮的下端处设有一凸块，所述凸块插设在所述缺口内。
[0020]较佳地，所述行星碟刹盘上开设有若干开孔和中心安装孔，所述中心安装孔通过螺栓将所述行星碟刹盘连接至所述套筒，所述若干开孔呈环状布置在所述中心安装孔周围。
[0021]较佳地，所述外壳碟刹盘与所述外壳一体成型。
[0022]本实用新型还提供了一种能量回收系统，其特点在于，所述能量回收系统包括如上所述的安培力刹车装置、电力控制装置和能量存储装置，所述电力控制装置与所述安培力刹车装置连接，用于将电力分配至所述安培力刹车装置，所述能量存储装置与所述安培力刹车装置连接，用于将刹车产生的电能储存入电容。
[0023]较佳地，所述电力控制装置包括控制器、速度采集模块、电压采样模块、第一控制切换模块及三相整流模块，所述第一控制切换模块设置在所述安培力刹车装置和所述三相整流模块之间，所述三相整流模块、所述能量存储装置及所述电压采样模块依次连接，所述电压采样模块连接至所述控制器，所述安培力刹车装置通过霍尔信号与所述速度采集模块连通，且所述速度采集模块连接至所述控制器。
[0024]较佳地，所述电力控制装置还包括驱动模块、升压模块、第二控制切换模块及负载模块，所述控制器与所述驱动模块连通，所述升压模块设置在所述驱动模块、所述能量存储装置及所述第二控制切换模块之间，通过所述第二控制切换模块连接至所述负载模块。
[0025]本实用新型的积极进步效果在于:
[0026]本实用新型安培力刹车装置是集电动机、发电机和刹车组建一体的电机结构。其不仅有现有无刷直流电机的所有特性，同时兼顾制动能量回收和碟刹制动组件的安装。所述安培力刹车装置能够将车辆启动时提供的较大启动力在刹车过程中回收回来，然后在此用于下一次的启动，不断重复循环。这样频繁起停的驾驶状态所消耗的能量可以无限接近于匀速直线运动时所消耗的能量，即大幅提高电池一次充电的行驶里程。
【附图说明】
[0027]本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0028]图1为本实用新型安培力刹车装置的主视图。
[0029]图2为本实用新型安培力刹车装置的侧视图。
[0030]图3为图2中沿A-A线剖开的剖视图。
[0031]图4为图3中B部分的放大图。
[0032]图5为本实用新型安培力刹车装置的立体图。
[0033]图6为图5中沿C-C线剖开的剖视图。
[0034]图7为本实用新型能量回收系统的框图。
【具体实施方式】
[0035]为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作详细说明。
[0036]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0037]图1为本实用新型安培力刹车装置的主视图。图2为本实用新型安培力刹车装置的侦抑见图。图3为图2中沿A-A线剖开的剖视图。图4为图3中B部分的放大图。图5为本实用新型安培力刹车装置的立体图。图6为图5中沿C-C线剖开的剖视图。
[0038]如图1至图6所示，本实用新型的一个实施例中公开了一种安培力刹车装置10，其包括外壳11、电机定转子18、中轴12、行星机构、外壳碟刹盘13及行星碟刹盘14。
[0039]其中，电机定转子18安装在外壳11内。中轴12贯穿电机定转子18，且中轴12与电机定转子18的定子固定连接。所述行星机构穿设在中轴12上，并位于电机定转子18和一套筒20之间，用于传递动力。外壳碟刹盘13与外壳11连接，并且套设于套筒20的外围。行星碟刹盘14与套筒20的一端连接。进一步优选地，可以将外壳碟刹盘13与外壳11 一体成型。
[0040]所述行星机构包括行星架15、太阳轮16和行星轮17，太阳轮16固定在中轴12上，且所述行星机构与电机定转子18连接。行星轮17设置在行星架15上，且分别与太阳轮16啮合。在外壳11的内壁上设有行星外轮(图中未示)，所述行星外轮与行星轮17啮合，行星架15与套筒20的另一端连接。
[0041]行星碟刹盘14位于外壳碟刹盘13的外侧。行星架15通过单向轴承固定在中轴12上。其可以达到以下效果:一、车辆在行驶中，行星架受到单向轴承的制约并传递动能；二、车辆滑行时，行星架从动，不带动电机，从而不产生磁阻;三、刹车过程中受到离合器制约，按照刹车力度不同，将势能按比例传递到电机，并发电产生刹车力。进一步具体地，在行星架15上的中心轴孔处设有一缺口，在中轴12上靠近太阳轮16的下端处设有一凸块，所述凸块插设在所述缺口内。
[0042]优选地，如图1所示，在行星碟刹盘14上开设有若干开孔141和中心安装孔142。此处，中心安装孔142通过螺栓将行星碟刹盘14连接至套筒20，若干开孔141呈环状布置在中心安装孔142的周围。
[0043]上述套筒20作为离合器，当然这里的离合器可以是任何在刹车过程中能够制约行星架运动的结构。此处采用套筒20将电机内的行星架和外部碟式刹车片链接，刹车片通过物理卡钳制动。这样的好处在于:一、作用力方向和齿轮组平行，对齿轮磨损小；二、可以平