专利名称：新型高效电力驱动机构及控制方法
1.新型高效电力驱动机构及控制方法2.新型高效电力驱动机构及控制方法属于一种高效电磁转换方法。且由于控制系统的不同模式，其适用范围可延伸至电机(交、直流电机)驱动源、电力驱动车辆、工业自动控制及执行机构、家用电器等。
3.常用的电机(交、直流电机)的工作方式和结构形式是决定其工作效率的重要因素。例如交流电机通电时产生旋转磁场对转子作功，其通电线圈内电流强度、方向不断变化，按电磁学基本定律感性元件自身的感生电动势、电流方向与原方向相反且瞬时增加，其物理现象为无功耗能、工作温度上升等不利因素，使之效率降低。直流电机亦然，区别仅为输入电源形式及接线端子，工作时线圈内电流方向也是不断切换的。永磁、无刷、串激等类型也只是形式上的变化，并没有质的区别。另一方面普遍的轴输出功率的结构形式在实际中很少直接采用，多为减速、力矩变换，传动、转动转换为直线、曲线运动等。其目的是所需的转速、力矩、运动形式等等。由此得到结论，传统的电磁转换技术的效率问题，关键在于电机的工作方式、结构形式、力矩作用位置、传输动力的切换及速度特性等。
4.提出新型高效电力驱动机构及控制方法的目的，是为了解决能量转换、提高效率问题。合理的结构形式及控制系统在提高工作效率的同时还将扩大其实用范围。例如适用于电动车的驱动、制动、装置“二合一”形式。在满足设计中的转速、力矩、作功形式等性能要求时，原则上无需传动系统、减速系统等机构。新型高效电力驱动机构及控制方法适用于改善、取代生产实际中普遍应用的传统形式电机驱动源(交、直流电机)，电力驱动车辆、工业自动化控制及执行机构、家用电器等等。
5.a.电磁能单元。在某一几何外型的磁介质材料上，当一定数值的电流强度流过线圈时，磁介质材料中由磁畴反应出的电磁效应、磁通量及强度，是一种能的形式。通电线圈在设计合理的磁介质内的磁路及磁通强度，使得通电线圈、磁介质、磁路、磁通强度，形成了一个具有能量的机构或有能单元。遵循物理学基本定律“磁通总是要沿磁阻最小的路径闭合”又“因磁场扭曲而产生的法向、切向磁扭力”原则，具有电磁能的机构或有能单元，其能将以力的形式，作用于其自身或相对物件。新型、高效电力驱动机构，就是通过这种电磁转换，以电磁能单元为基础，采用合理的结构布局及控制系统，高效率地将电能转换为机械能。合理的结构布局其设计原则是按被应用装置的实际运行方式、机械特性等参数为依据，加上不同模式的控制方法，目的是获得最高的使用效率。除了具有与传统形式上单一旋转或电磁吸合的简单方法之外，新型、高效电力驱动机构及控制系统还可以扩展为直线、曲线运动，物体间相互作用(静止)，制动、转动等形式。而通过控制系统可将转动扩展为以按每分钟N转，1/N转或者是工作时只转N转、1/N(如电动门、窗只转90度)的方式运行。还可以在同一周期内以不同的速率、方向运行等等。
b.工作模式(通、断时序合成)。如前所述，新型高效电力驱动机构的工作模式，是将具有电磁能的机构作为有能基本单元，其工作能量取自于电能，工作时电磁能机构或有能单元对电能输入的类型(如交、直流、单、多相等)和电流方向无需限制，也无需产生旋转磁场或电流换相，其工作模式仅需为接通、断开及其时限的组合。所谓通、断时序合成是一种数字式的以量的形式的能量密度新理论。例如按新型高效电力驱动机构及控制方法，以电力驱动方式应用于圆周运动作功方式的装置，若以每分钟N转的速率，M输出力矩运动时，单位时间内控制系统需发100个单位的脉动工作波源，当控制系统在同样时段内发出10个单位的脉动工作波源或者1000个脉动工作波源时，实际上将改变装置的能量密度。其物理意义为，单位时间内的作功能量及力矩特性、速度特性等等。
c.结构形式。新型高效电力驱动机构的结构形式无需再定义或局限于传统电机的轴输出功率的范畴。新型高效电力驱动机构的结构型式可按实际应用的方式选择和设计。如，作为电力驱动的车辆时，可与车轮做为一体；洗衣机的转桶；CD机的驱动盘；电动门窗等均可实现“无传动”结构形式。工业自动控制技术中的线性、非线性运动等也无需传动、转动变换为线性运动等机构或系统。
d.控制方法。新型高效电力驱动机构取自电源的能量，按通、断机时序合成，是以具体的适用装置形式，设定的控制方法。如，电力驱动车辆用脉动工作波源模式时为驱动车轮转动，用定常工作波源模式时为制动车轮，而使驱动、制动从结构上成为合为一体的装置。在自动控制应用中的线性运动及行程等，由于有通、断时序合成新理念的推出，可扩展更广泛的应用领域。当应用于转动装置时，控制方法可以实现按每分钟N转、1/N转，或者只转N转、1/N转，甚至还可以在一个旋转周期内按多种速率，不同的力矩，以及不同旋转方向。同理，线性、非线性、曲线运动也可以按适用的通、断时序合成的方式实现。
6.新型高效电力驱动机构及控制方法采用的通、断时序合成方式是一种合理的电能输入方式。感性元件通有的感生电动势等特性，由于新型高效电力驱动机构及控制方法的工作模式，无需产生旋转磁场、极性倒相等使用条件，而采用单一的电流方向及续流电子元器件的工作形式，相比传统的电源输入方式，更有效的利用了电源能量及使用效率。新型高效电力驱动机构的有益效果，由于采用了最合理的结构方式，可以做到更简单、高效。例如，电力驱动车辆的驱动机构，可与车轮做为一体，当采用高效新型的控制系统可实现数字式操控及高效的运行方式，如节能运行模式、运动运行模式等。除了电力驱动机构本身的结构简单外，相对与车辆本身还可以省去传动系统、齿轮变速系统、差速系统等传统机构，且由于数控系统的多样性，可靠性等诸多功能，可将电力驱动车辆做成智能化、模糊化的运行方式成为可能。
7.具体实施方式
新型高效电力驱动机构及控制方法在电单车(电动自行车)项目中的应用。实验结果及样车参数行程100千米/一次充电车速20千米/小时充电2小时电源24V/5安时车重25千克新型高效电力驱动机构应用于电单车的驱动机构的结构其转子部分为玻璃纤维、树脂、电工钢片等复合材料。实验件实物为圆盘形式(直径236毫米，最大厚度9.2毫米，重量1.65千克)安装于前，后车轮或中链轮部位。控制方式为智能化、模糊运行方式。即，系统同步，回馈采样自动控制。(本项目另报专利)
权利要求
1新型高效电力驱动机构及控制方法由具有电磁能机构的电能单元(结构上由实际应用装置结构方式而定。如，电力驱动车辆的车轮等)，通、断时序合成合运行模式控制系统的共同作用下，构成了一个能在电力驱动应用中，提高效率、性能、功能，扩展使用范围的电能、机械能转换、控制装置。
2如权利要求1所述，新型高效电力驱动机构及控制方法中的电磁能机构或电能单元可因实际应用装置的设计功能、运行方式等设计出不同的型式。如果与通、断时序合成、运行模式控制系统共同构成的电力驱动控制装置均属权利2要求范围。
3如权利要求1所述，新型高效电力驱动机构及控制方法中的通、断时序合成如果与电磁能机构或电能单元运行模式控制系统共同构成的电力驱动控制装置均属权利3要求范围。
4如权利要求1所述，新型高效电力驱动机构及控制方法中的运行模式控制系统，如果与电磁能机构或电能单元通、断时序合成共同构成的电力驱动、控制装置均属权利4要求范围。
全文摘要
提出新型高效电力驱动机构及控制方法的目的式为了解决能量转换，提高效率问题。合理的结构形式及运行模式控制系统在提高工作效率的同时，还将扩大其实用范围。例如，适用于电动车的驱动、制动装置的“二合一”形式，且无需传动、减速、差速系统等机构。新型高效电力驱动机构及控制方法适用于改善、取代生产实际中普遍应用的传统形式中的电机驱动源(交、直流电机)。电力驱动车辆、工业自动化控制及执行机构、家用电器等。
文档编号H02P7/00GK1472880SQ02157269
公开日2004年2月4日 申请日期2002年12月27日 优先权日2002年12月27日
发明者姚飞, 姚 飞 申请人:姚飞, 姚 飞