專利名稱：電動輪驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(qū)動器”94212417.0“離心式泊形電動輪驅(qū)動器”，等其動力部分都是采用直流電機，因為這種電機額定轉(zhuǎn)速較高，一般都在每分鐘3000轉(zhuǎn)以上，因此都必需用齒輪減速器把電機轉(zhuǎn)速降至自行車所容許的轉(zhuǎn)速(每分鐘150-180轉(zhuǎn))。由于采用了齒輪減速器，都得采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(yīng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速扭矩恒定、可調(diào)速的電動輪驅(qū)動裝置。
本實用新型所述的電動輪驅(qū)動裝置主要由步進磁阻電機、輪轂、調(diào)速及功率變換器組成，輪轂直接與磁阻電機的轉(zhuǎn)子相聯(lián)接，并通過軸承固定在車軸上，輪轂通過輻條與車輪聯(lián)接，磁阻電機的定子固定在車軸上，定子上繞有相線圈，調(diào)速及功率變換器由環(huán)形分配器和功率開關(guān)管聯(lián)接而成，上述的相線圈為功率開關(guān)管的負載。轉(zhuǎn)子系由導(dǎo)磁材料疊片疊壓而成。
本實用新型所述裝置可由脈沖信號的頻率控制車輪轉(zhuǎn)速，而脈沖信號的頻率可以調(diào)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(zhuǎn)子供電，可大大提高電機的壽命；本裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、具有強有力的制動能力，額定輸出功率高，可適用于自行車、摩托車、汽車、叉車等。
以下結(jié)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(jié)構(gòu)圖。
圖2為徑向磁場磁阻電機電動輪結(jié)構(gòu)圖。
圖3為四相步進磁阻電機結(jié)構(gòu)原理圖。
首先結(jié)合
本實用新型的工作原理圖3所示是定子為8極，轉(zhuǎn)子為6極的4相步進磁阻電機結(jié)構(gòu)原理圖，它是一種雙凸極電機，轉(zhuǎn)子由導(dǎo)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(lián)，構(gòu)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(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，具體過程如下當(dāng)A相繞組控制開關(guān)S閉合時，A相通電激磁，所產(chǎn)生的磁通力圖使轉(zhuǎn)子極軸線aa‘與定子極軸線AA’相重合，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，順序給A、B、C、D相繞組通電，則轉(zhuǎn)子便按逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動起來，根據(jù)這個原理，把圖3變?yōu)榫唧w的徑向磁場磁阻電機電動輪結(jié)構(gòu)即為圖2所示，也可把徑向磁場變?yōu)檩S向磁場，其工作原理也是一樣的，由此可構(gòu)成軸向磁場磁阻電機電動輪驅(qū)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(diào)速及功率變換器11組成，將步進磁阻電機的定子4固定在自行車的后軸1上，把電機的轉(zhuǎn)子7直接與輪轂5相聯(lián)，并通過軸承9再固定在自行車的后軸1上，輪轂5通過輻條6與車輪聯(lián)接，當(dāng)電機定子4上的線圈3順序通電時，通過轉(zhuǎn)子磁極7使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(見上述磁阻電機工作原理)，因為電機轉(zhuǎn)子7與輪轂直接聯(lián)接，故輪轂5通過輻條6帶動車輪旋轉(zhuǎn)。此時固定在輪轂5右端上的小飛輪8，因內(nèi)部裝有超越離合器，只是空轉(zhuǎn)不會帶動裝在其上的腳踏傳動鏈條移動，腳踏板也不會轉(zhuǎn)動。通過調(diào)速及功率變換器、控制脈沖信號的頻率，可控制電機定子相線圈順序通電的快慢，就可控制電機轉(zhuǎn)子、輪轂、車輪轉(zhuǎn)速的快慢。當(dāng)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(xù)給電機某相線圈供電，但不給脈沖信號，使環(huán)形分配器F的輸出不產(chǎn)生轉(zhuǎn)移，即只固定給某相線圈通電，它產(chǎn)生的磁場，吸住其相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子磁極，使電機轉(zhuǎn)子、輪轂、車輪不再轉(zhuǎn)動，從而起到電剎車的作用，這兩種剎車使自行車更為安全。如果松開手剎車，繼續(xù)使脈沖信號工作，讓調(diào)速及功率變換器順序輸出，則電機轉(zhuǎn)子、輪轂、車輪又可繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。由此可見，使用這種電動輪驅(qū)動器，不但可作為電動驅(qū)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，采用由脈沖信號控制的多路輸出環(huán)形分配器F，即由脈沖信號，一步一步的使定子相繞組通電，則轉(zhuǎn)子也就一步一步的旋轉(zhuǎn)，只要控制脈沖信號的頻率，就可控制電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，因為電機轉(zhuǎn)子直接與輪轂相聯(lián)，即用脈沖信號的頻率就可控制車輪轉(zhuǎn)速，又因脈沖信號的頻率可調(diào)得很低，車輪轉(zhuǎn)速也可很低，所以可省去一套齒輪減速器。2)電機供電是由脈沖信號控制的無觸點多路輸出環(huán)形分配功率變換器送給電機定子相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，并由于磁場扭曲而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，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)具有寬廣的恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，甚至在轉(zhuǎn)速很接近零時，輸出轉(zhuǎn)矩與高轉(zhuǎn)速時輸出轉(zhuǎn)矩基本相同，因為它的負載始終都是恒定的相線圈電阻。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(zhuǎn)矩方向都不變，因此在設(shè)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(guān)管數(shù)量減至最少，每相只需一個開關(guān)管，具有很大經(jīng)濟價值，又由于功率變換器始終與電機激磁線圈串聯(lián)，不會出現(xiàn)直通故障，無需故障保護裝置，使功率變換器結(jié)構(gòu)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(dāng)只給某相線圈通電，但又不給脈沖信號使輸出轉(zhuǎn)移時，轉(zhuǎn)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，這對于電動車是很有用的。6)不給定子相繞組供電時，即關(guān)斷電源，電機定子相線圈不產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子不受制約，相應(yīng)輪轂及車輪也不受制約而可自由轉(zhuǎn)動，所以當(dāng)用于電動自行車時，又可省去與電動傳動分離的離合器裝置，并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(zhuǎn)向，這就給其它需要正、反轉(zhuǎn)的電動輪，如殘疾人輪椅、電動汽車等提供了方便。8)由于這種電機的轉(zhuǎn)子僅由導(dǎo)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，因此易于冷卻，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托車、汽車、叉車等提供可能。
權(quán)利要求1.一種電動輪驅(qū)動裝置，其特征在于主要由步進磁阻電機(10)、輪轂(5)、調(diào)速及功率變換器(11)組成，輪轂(5)直接與磁阻電機的轉(zhuǎn)子(7)相聯(lián)接，并通過軸承(9)固定在車軸(1)上，輪轂(5)通過輻條(6)與車輪聯(lián)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(diào)速及功率變換器(11)由環(huán)形分配器F和功率開關(guān)管S聯(lián)接而成，上述的相線圈為功率開關(guān)管的負載。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子(7)系由導(dǎo)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(qū)動裝置主要由步進磁阻電機10、輪轂5、調(diào)速及功率變換器11組成,輪轂5直接與磁阻電機的轉(zhuǎn)子7相聯(lián)接,并通過軸承9固定在車軸1上,輪轂5通過輻條6與車輪聯(lián)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(diào)速及功率變換器11由環(huán)形分配器F和功率開關(guān)管S聯(lián)接而成,上述的相線圈為功率開關(guān)管的負載。轉(zhuǎn)子系由導(dǎo)磁材料疊片疊壓而成。本實用新型可適用于自行車、摩托車、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(yōu)先權(quán)日1997年1月16日
發(fā)明者曾立敏 申請人:曾立敏