電動輪驅動裝置的製作方法
2023-05-04 08:27:26
專利名稱：電動輪驅動裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種車輛動力裝置。
目前所公開的各種車輛動力裝置，如90109938.4「電動自行車脈動電流助動裝置」，88219183.7「同軸式電動助力自行車」、9228466.5「電動車輪驅動器」94212417.0「離心式泊形電動輪驅動器」，等其動力部分都是採用直流電機，因為這種電機額定轉速較高，一般都在每分鐘3000轉以上，因此都必需用齒輪減速器把電機轉速降至自行車所容許的轉速(每分鐘150-180轉)。由於採用了齒輪減速器，都得採用離合器進行傳動部分的分離，以減小自行車在腳踏時的阻力，這就需要增加減速器和離合器兩個機械部分，相應增加了機械零件、加工成本、裝配維修量及機械故障率。另外，上述專利都得使用電刷，因而壽命短，這是該電機的最大弱點，而且這種電機在起動或堵轉時其反電勢為零，故使電機工作電流猛然增加(可增至額定電流的5-7倍)，所以容易損壞控制器或電機。
本實用新型的目的旨在提供一種不用齒輪減速器、離合器和電刷，高低轉速扭矩恆定、可調速的電動輪驅動裝置。
本實用新型所述的電動輪驅動裝置主要由步進磁阻電機、輪轂、調速及功率變換器組成，輪轂直接與磁阻電機的轉子相聯接，並通過軸承固定在車軸上，輪轂通過輻條與車輪聯接，磁阻電機的定子固定在車軸上，定子上繞有相線圈，調速及功率變換器由環形分配器和功率開關管聯接而成，上述的相線圈為功率開關管的負載。轉子系由導磁材料疊片疊壓而成。
本實用新型所述裝置可由脈衝信號的頻率控制車輪轉速，而脈衝信號的頻率可以調得很低，所以可以省去齒輪減速器，本裝置不通過電刷給電機轉子供電，可大大提高電機的壽命；本裝置結構簡單、體積小、具有強有力的制動能力，額定輸出功率高，可適用於自行車、摩託車、汽車、叉車等。
以下結合附圖對本實用新型做進一步的描述。
圖1為本實用新型結構圖。
圖2為徑向磁場磁阻電機電動輪結構圖。
圖3為四相步進磁阻電機結構原理圖。
首先結合
本實用新型的工作原理圖3所示是定子為8極，轉子為6極的4相步進磁阻電機結構原理圖，它是一種雙凸極電機，轉子由導磁性能好的疊片疊壓而成，既無繞組也無永磁體。定子各極上繞有集中繞組，徑向相對極的繞組串聯，構成一相。其工作原理是，磁通總是要沿磁阻最小的路徑閉合，由磁場扭曲而產生旋轉力矩，具體過程如下當A相繞組控制開關S閉合時，A相通電激磁，所產生的磁通力圖使轉子極軸線aa『與定子極軸線AA』相重合，從而產生轉矩，順序給A、B、C、D相繞組通電，則轉子便按逆時針方向連續轉動起來，根據這個原理，把圖3變為具體的徑向磁場磁阻電機電動輪結構即為圖2所示，也可把徑向磁場變為軸向磁場，其工作原理也是一樣的，由此可構成軸向磁場磁阻電機電動輪驅動器如圖1所示。
附圖1、2可做為本實用新型的實施例。
本實用新型由步進磁阻電機10、輪轂5、調速及功率變換器11組成，將步進磁阻電機的定子4固定在自行車的後軸1上，把電機的轉子7直接與輪轂5相聯，並通過軸承9再固定在自行車的後軸1上，輪轂5通過輻條6與車輪聯接，當電機定子4上的線圈3順序通電時，通過轉子磁極7使轉子旋轉(見上述磁阻電機工作原理)，因為電機轉子7與輪轂直接聯接，故輪轂5通過輻條6帶動車輪旋轉。此時固定在輪轂5右端上的小飛輪8，因內部裝有超越離合器，只是空轉不會帶動裝在其上的腳踏傳動鏈條移動，腳踏板也不會轉動。通過調速及功率變換器、控制脈衝信號的頻率，可控制電機定子相線圈順序通電的快慢，就可控制電機轉子、輪轂、車輪轉速的快慢。當要剎車時，一方面可用自行車的原有手剎車，另一方面可繼續給電機某相線圈供電，但不給脈衝信號，使環形分配器F的輸出不產生轉移，即只固定給某相線圈通電，它產生的磁場，吸住其相對應的轉子磁極，使電機轉子、輪轂、車輪不再轉動，從而起到電剎車的作用，這兩種剎車使自行車更為安全。如果鬆開手剎車，繼續使脈衝信號工作，讓調速及功率變換器順序輸出，則電機轉子、輪轂、車輪又可繼續旋轉。由此可見，使用這種電動輪驅動器，不但可作為電動驅動，也可作為電動制動。這種電動輪具有如下幾個特點1)給定子相繞組通電的裝置，採用由脈衝信號控制的多路輸出環形分配器F，即由脈衝信號，一步一步的使定子相繞組通電，則轉子也就一步一步的旋轉，只要控制脈衝信號的頻率，就可控制電機轉子的轉速，因為電機轉子直接與輪轂相聯，即用脈衝信號的頻率就可控制車輪轉速，又因脈衝信號的頻率可調得很低，車輪轉速也可很低，所以可省去一套齒輪減速器。2)電機供電是由脈衝信號控制的無觸點多路輸出環形分配功率變換器送給電機定子相繞組產生旋轉磁場，並由於磁場扭曲而使轉子旋轉，它不像一般永磁直流電機，是通過電刷給電機供電的，所以不用電刷，大大增長了電機的壽命。3)具有寬廣的恆轉矩區，甚至在轉速很接近零時，輸出轉矩與高轉速時輸出轉矩基本相同，因為它的負載始終都是恆定的相線圈電阻。4)從圖3可看出，此電機無論通以正向電流或反向電流，其轉矩方向都不變，因此在設計功率變換器時，不要求電流周期倒向，從而可使電路中功率開關管數量減至最少，每相只需一個開關管，具有很大經濟價值，又由於功率變換器始終與電機激磁線圈串聯，不會出現直通故障，無需故障保護裝置，使功率變換器結構簡單，降低了功率變換器的成本及體積。5)具有強有力的制動能力，因為當只給某相線圈通電，但又不給脈衝信號使輸出轉移時，轉子某極被磁場緊緊的吸引在一個固定位置上，從而起到車輪的制動作用，這對於電動車是很有用的。6)不給定子相繞組供電時，即關斷電源，電機定子相線圈不產生磁場，轉子不受制約，相應輪轂及車輪也不受制約而可自由轉動，所以當用於電動自行車時，又可省去與電動傳動分離的離合器裝置，並且在腳踏時阻力很小。7)由圖3可看出，改變給電機相線圈的通電順序，即D、C、B、A，就可改變電機的轉向，這就給其它需要正、反轉的電動輪，如殘疾人輪椅、電動汽車等提供了方便。8)由於這種電機的轉子僅由導磁的疊片疊合而成，沒有線圈也沒有永磁體，電機的絕大部分損耗集中在不動的定子上，因此易於冷卻，具有極好的散熱性能，如果增加額外的冷卻手段還可以進一步提高額定輸出功率，這就為需要大功率輸出的電動輪如摩託車、汽車、叉車等提供可能。
權利要求1.一種電動輪驅動裝置，其特徵在於主要由步進磁阻電機(10)、輪轂(5)、調速及功率變換器(11)組成，輪轂(5)直接與磁阻電機的轉子(7)相聯接，並通過軸承(9)固定在車軸(1)上，輪轂(5)通過輻條(6)與車輪聯接，磁阻電機的定子(4)固定在車軸(1)上，定子(4)上繞有相線圈，調速及功率變換器(11)由環形分配器F和功率開關管S聯接而成，上述的相線圈為功率開關管的負載。
2.按照權利要求1所述的裝置，其特徵在於轉子(7)系由導磁材料疊片疊壓而成。
專利摘要本實用新型涉及到一種車輛動力裝置。本實用新型所述的電動輪驅動裝置主要由步進磁阻電機10、輪轂5、調速及功率變換器11組成,輪轂5直接與磁阻電機的轉子7相聯接,並通過軸承9固定在車軸1上,輪轂5通過輻條6與車輪聯接,磁阻電機的定子4固定在車軸1上,定子4上繞有相線圈,調速及功率變換器11由環形分配器F和功率開關管S聯接而成,上述的相線圈為功率開關管的負載。轉子系由導磁材料疊片疊壓而成。本實用新型可適用於自行車、摩託車、汽車、叉車等。
文檔編號H02K7/14GK2285535SQ9720961
公開日1998年7月1日 申請日期1997年1月16日 優先權日1997年1月16日
發明者曾立敏 申請人:曾立敏