新型高效电力驱动结构及控制方法技术

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。

【技术实现步骤摘要】
新型高效电力驱动结构及控制方法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做功，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、做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.新型高效电力驱动结构及控制方法由电磁能单元及组合，通断时序合成，控制系统组成。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。电磁能单元的基本形式如(图1)所示。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，其能将以力或力矩的形式，作用于其自身或相对物体。其能量转换及做功形式如(图2)所示。其中：F→=Fq→+Ff→]]>按(图2)所示，当电磁能单元机构通电线圈有电流流过时，将产生由a’b’向ab方向的位置移动趋势并且闭合现象，这一过程可进一步表达为：   F2＝(FSinθ)2+(ACosθ)2(1/2π周期)而电磁能单元的基本工作模式的通断时序及合成也是基于(图2)所示a’b’向ab位置移动并且闭合这一通电工作周期内的由初始状态如a’b位置，至结束状态如a’a，b’b位置，这一过程中的接通工作电源或者断开工作电源及相应的通断时序及组合而得到的切向方向电磁力矩或法向方向电磁力矩。如(图3)所示。在电磁能单元通电的初始状态如a’b位置，至结束状态如a’a，b’b位置，这一工作周期内，切向方向，法向方向的电磁力矩有一个转换变化过程。在一个通电工作周期内，某一段时序内是切向方向电磁力矩为主要做功力矩如(图3)中的A段；某一段时序内是法向方向电磁力矩为主要做功力矩如(图3)中的-->B段；某一段时序内是切向方向、法向方向的电磁力矩共同做功力矩如(图3)中的C段。电磁能源单元及结构的基本工作模式的通断时序是通过切向方向、法向方向电磁力矩的做功的时域选择，得到不同方向的电磁力矩做功效果，同时也可以通过通断时序的时域选择得到单一切向方向的电磁力矩或者单一法向方向的电磁力矩。如(图2)所示的电磁能单元及结构形式实际应用于电动自行车项目时，可以由通断时序控制的切向方向电磁力矩为驱动车辆，由通断时序控制的法向方向电磁力矩为制动车辆(参阅图4)。新型高效电力驱动机构，就是通过这种电磁能转换，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。电磁能单元的结构设计对于不同的应用领域有着充分的设计、优化空间，例如：在新型高效电力驱动结构及控制方法实际应用于电动自行车项目中，“U”字型磁介质材料(电工钢片)可分布于车圈的最外缘(图4)。按自行车的使用范畴及特性，新型高效电力驱动结构及控制方法应用于电动自行车项目设计中，由于无需静态的启动力矩，结构上仅用一组电磁能单元就可以实现自行车的驱动/制动及运行模式。在新型高效电力驱动机构及控制方法实际应用于家用电器类的洗衣机装置设计中，电磁能单元可以两组或者多组排列(图5)。结构设计时电磁能单元按最合理的机械运动形式及应力位置如转桶的边缘分布。两组或多组电磁能单元的结构设计是适应于洗衣机的工作模式，如静态启动，正反方向转动及变速运动等。在新型高效电力驱动机构及控制方法实际应用于家用电器类的空调、电冰箱制冷压缩机的结构设计中，因其工作模式及运行特征无需再做圆周运动的功率输出方式，如前述、这时的电磁能单元及组合其做功形式由通断时序工作模式中-->的“法向方向的电磁力矩工作通电时域”就可以简单实现空调、电冰箱制冷压缩机的工作模式及运行特征，电磁能单元及组合的结构设计、排序如(图6，12)所示。光盘驱动(CD，DVD等)装置应用新型高效电力驱动结构及控制方法的实际应用中，磁介质材料(导磁粉末)有序的涂复在光盘表面，其光盘自身就是“转子”，两组电磁能单元及通断时序控制的“电磁力矩的切向方向电磁力矩及通电时域”就可以完成启动及正常运转，且由于通电时域的完全数字化工作模式使得光驱的读取速度(转动速度)和速度变化的精准度有着阶段性的提高。新型高效电力驱动机构及控制方法应用于电动汽车的驱动/制动装置设计时，可将电磁能单元及组合与车轮做成一体，所需较大的输出功率，可将电磁能单元在结构设计时在车轮的有限空间多组排列，包括驱动/制动轮的多轮设计方案。除了具有与传统电机驱动形式上单一旋转或电磁吸合的简单运行逻辑之外，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。而通过控制系统的完全数字化工作模式确定的脉动工作波源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、转动以及编程运行等等。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电磁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，其工作模式仅需为按通、断开及其时限的组合。(图3)所示的A区域时序段是电磁力切向方向力矩的主要部分，B区域时序段是电磁力法向方向力矩的主要部分，C区域时序段是电磁力矩切向、法向方向合成部分。通断时序的工作模式是-->将这几个时域区分本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，电驱动车辆的车轮等），通、断时序合成和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。

【技术特征摘要】
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，电驱动车辆的车轮等)，通、断时序合成和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...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚飞，
申请(专利权)人：姚飞，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]