安培力剎車裝置及包括其的能量回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種安培力剎車裝置及包括其的能量回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有技術(shù)中，地面交通工具主要還是依托以車輪作為移動(dòng)及支撐結(jié)構(gòu)的載體。近幾年電動(dòng)車開始出現(xiàn)在市場(chǎng)上，然而在電動(dòng)車輛普及之前，絕大多數(shù)的機(jī)動(dòng)車都在使用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源。眾所周知，內(nèi)燃機(jī)是通過(guò)消耗汽油、柴油等化學(xué)燃料，將燃燒釋放的能量傳遞到機(jī)械。因此，隨著電能驅(qū)動(dòng)的廣泛應(yīng)用，以及綠色環(huán)保、節(jié)能減排意識(shí)的提高和推廣，以電能為驅(qū)動(dòng)的車輛將會(huì)在未來(lái)逐漸普及并逐漸替代內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。
[0003]在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的大前提下，電能的使用效率是新一代電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的重要研究領(lǐng)域。由于電機(jī)可以很高效的通過(guò)磁場(chǎng)將電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，反之也能很高效的將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，從而電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)可分為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩類，兩者有相同的原理。
[0004]具體地說(shuō)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛在行駛過(guò)程中，從靜止到運(yùn)動(dòng)再到靜止，可分為三個(gè)行駛狀態(tài):一、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，即給電機(jī)供電產(chǎn)生動(dòng)力輸出的狀態(tài);二、滑行狀態(tài)，即停止給電機(jī)供電，車輛隨慣性滑行的狀態(tài);三、剎車狀態(tài)，即通過(guò)剎車組件將車輛動(dòng)能消耗并逐漸停止運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。
[0005]根據(jù)慣性定律的理論依托，在理想環(huán)境下物體進(jìn)行勻速的直線運(yùn)動(dòng)，不消耗任何能量。實(shí)際中，我們也可以發(fā)現(xiàn)車輛勻速行駛時(shí)比起頻繁起停時(shí)的能耗要小很多。例如，汽車在高速公路上長(zhǎng)距離高速行駛時(shí)，其油耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市區(qū)內(nèi)擁堵路線在頻繁起停行駛時(shí)的油耗。盡管高速行駛的車輛的機(jī)械阻力、風(fēng)阻、地面阻力都大于在市區(qū)內(nèi)低速行駛的車輛，但高速上行駛的油耗仍然低于市區(qū)內(nèi)行駛的油耗。在內(nèi)燃機(jī)上，這些能量主要浪費(fèi)在怠速和剎車上，而其中頻繁起停消耗的能量是最主要的。
[0006]此外，根據(jù)駕駛者在剎車時(shí)所需的感受，剎車系統(tǒng)需要提供穩(wěn)定的剎車力，即無(wú)論車速快還是慢只要人啟動(dòng)剎車，就產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)久穩(wěn)定的力度或駕駛者所需的力度來(lái)完成剎車過(guò)程;反之在駕駛者在剎車過(guò)程中剎車力度如果產(chǎn)生突然的變化或者不受駕駛者控制的、超出駕駛者預(yù)期的力度變化，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問(wèn)題。
[0007]安培力是通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈切割磁感線產(chǎn)生的動(dòng)能到電能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中，根據(jù)安培力定律的基本原理F = BIL，安培力在自然情況下會(huì)根據(jù)車速的變化帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，由于磁場(chǎng)和有效線圈長(zhǎng)度不變導(dǎo)致電流的變化，車速越低產(chǎn)生的瞬時(shí)剎車力度就會(huì)越小，反之亦然。這種剎車表現(xiàn)是與駕駛習(xí)慣相背的，如果直接使用這樣的結(jié)構(gòu)來(lái)作為剎車，由于人無(wú)法對(duì)瞬時(shí)車速和瞬時(shí)安培力之間的計(jì)算關(guān)系進(jìn)行無(wú)縫的瞬間反應(yīng)和測(cè)算，駕駛者很難預(yù)知當(dāng)下自己剎車時(shí)會(huì)產(chǎn)生多大的剎車力度，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的操控安全問(wèn)題。
[0008]因此，如何降低車輛的油耗，克服物理剎車和安培力剎車各自的問(wèn)題，提高安全性能是電機(jī)領(lǐng)域需要亟待解決的?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電機(jī)能量浪費(fèi)，能耗大的缺陷，提供一種安培力剎車裝置及包括其的能量回收系統(tǒng)。
[0010]本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的:一種安培力剎車裝置，其特點(diǎn)在于，所述安培力剎車裝置包括:外殼；電機(jī)定轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)定轉(zhuǎn)子安裝在所述外殼內(nèi)；
[0011]中軸，所述中軸貫穿所述電機(jī)定轉(zhuǎn)子，且所述中軸與所述電機(jī)定轉(zhuǎn)子的定子固定連接；
[0012]行星機(jī)構(gòu)，所述行星機(jī)構(gòu)穿設(shè)在所述中軸上，并位于所述電機(jī)定轉(zhuǎn)子和一套筒之間，用于傳遞動(dòng)力；
[0013]外殼碟剎盤，所述外殼碟剎盤與所述外殼連接，并且套設(shè)于所述套筒的外圍；
[0014]行星碟剎盤，所述行星碟剎盤與所述套筒的一端連接。
[0015]較佳地，所述行星機(jī)構(gòu)包括行星架、太陽(yáng)輪和行星輪，且所述行星機(jī)構(gòu)與所述電機(jī)定轉(zhuǎn)子連接；
[0016]所述行星輪設(shè)置在所述行星架上，且分別與所述太陽(yáng)輪嚙合;所述外殼的內(nèi)壁上設(shè)有行星外輪，所述行星外輪與所述行星輪嚙合;所述行星架與所述套筒的另一端連接。
[0017]較佳地，所述行星碟剎盤位于所述外殼碟剎盤的外側(cè)。
[0018]較佳地，所述行星架通過(guò)單向軸承固定在所述中軸上。
[0019]較佳地，所述行星架上的中心軸孔處設(shè)有一缺口，所述中軸上靠近所述太陽(yáng)輪的下端處設(shè)有一凸塊，所述凸塊插設(shè)在所述缺口內(nèi)。
[0020]較佳地，所述行星碟剎盤上開設(shè)有若干開孔和中心安裝孔，所述中心安裝孔通過(guò)螺栓將所述行星碟剎盤連接至所述套筒，所述若干開孔呈環(huán)狀布置在所述中心安裝孔周圍。
[0021]較佳地，所述外殼碟剎盤與所述外殼一體成型。
[0022]本實(shí)用新型還提供了一種能量回收系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，所述能量回收系統(tǒng)包括如上所述的安培力剎車裝置、電力控制裝置和能量存儲(chǔ)裝置，所述電力控制裝置與所述安培力剎車裝置連接，用于將電力分配至所述安培力剎車裝置，所述能量存儲(chǔ)裝置與所述安培力剎車裝置連接，用于將剎車產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存入電容。
[0023]較佳地，所述電力控制裝置包括控制器、速度采集模塊、電壓采樣模塊、第一控制切換模塊及三相整流模塊，所述第一控制切換模塊設(shè)置在所述安培力剎車裝置和所述三相整流模塊之間，所述三相整流模塊、所述能量存儲(chǔ)裝置及所述電壓采樣模塊依次連接，所述電壓采樣模塊連接至所述控制器，所述安培力剎車裝置通過(guò)霍爾信號(hào)與所述速度采集模塊連通，且所述速度采集模塊連接至所述控制器。
[0024]較佳地，所述電力控制裝置還包括驅(qū)動(dòng)模塊、升壓模塊、第二控制切換模塊及負(fù)載模塊，所述控制器與所述驅(qū)動(dòng)模塊連通，所述升壓模塊設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)模塊、所述能量存儲(chǔ)裝置及所述第二控制切換模塊之間，通過(guò)所述第二控制切換模塊連接至所述負(fù)載模塊。
[0025]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:
[0026]本實(shí)用新型安培力剎車裝置是集電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和剎車組建一體的電機(jī)結(jié)構(gòu)。其不僅有現(xiàn)有無(wú)刷直流電機(jī)的所有特性，同時(shí)兼顧制動(dòng)能量回收和碟剎制動(dòng)組件的安裝。所述安培力剎車裝置能夠?qū)④囕v啟動(dòng)時(shí)提供的較大啟動(dòng)力在剎車過(guò)程中回收回來(lái)，然后在此用于下一次的啟動(dòng)，不斷重復(fù)循環(huán)。這樣頻繁起停的駕駛狀態(tài)所消耗的能量可以無(wú)限接近于勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所消耗的能量，即大幅提高電池一次充電的行駛里程。
【附圖說(shuō)明】
[0027]本實(shí)用新型上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變的更加明顯，在附圖中相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的特征，其中:
[0028]圖1為本實(shí)用新型安培力剎車裝置的主視圖。
[0029]圖2為本實(shí)用新型安培力剎車裝置的側(cè)視圖。
[0030]圖3為圖2中沿A-A線剖開的剖視圖。
[0031]圖4為圖3中B部分的放大圖。
[0032]圖5為本實(shí)用新型安培力剎車裝置的立體圖。
[0033]圖6為圖5中沿C-C線剖開的剖視圖。
[0034]圖7為本實(shí)用新型能量回收系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為讓本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)說(shuō)明。
[0036]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0037]圖1為本實(shí)用新型安培力剎車裝置的主視圖。圖2為本實(shí)用新型安培力剎車裝置的偵抑見圖。圖3為圖2中沿A-A線剖開的剖視圖。圖4為圖3中B部分的放大圖。圖5為本實(shí)用新型安培力剎車裝置的立體圖。圖6為圖5中沿C-C線剖開的剖視圖。
[0038]如圖1至圖6所示，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中公開了一種安培力剎車裝置10，其包括外殼11、電機(jī)定轉(zhuǎn)子18、中軸12、行星機(jī)構(gòu)、外殼碟剎盤13及行星碟剎盤14。
[0039]其中，電機(jī)定轉(zhuǎn)子18安裝在外殼11內(nèi)。中軸12貫穿電機(jī)定轉(zhuǎn)子18，且中軸12與電機(jī)定轉(zhuǎn)子18的定子固定連接。所述行星機(jī)構(gòu)穿設(shè)在中軸12上，并位于電機(jī)定轉(zhuǎn)子18和一套筒20之間，用于傳遞動(dòng)力。外殼碟剎盤13與外殼11連接，并且套設(shè)于套筒20的外圍。行星碟剎盤14與套筒20的一端連接。進(jìn)一步優(yōu)選地，可以將外殼碟剎盤13與外殼11 一體成型。
[0040]所述行星機(jī)構(gòu)包括行星架15、太陽(yáng)輪16和行星輪17，太陽(yáng)輪16固定在中軸12上，且所述行星機(jī)構(gòu)與電機(jī)定轉(zhuǎn)子18連接。行星輪17設(shè)置在行星架15上，且分別與太陽(yáng)輪16嚙合。在外殼11的內(nèi)壁上設(shè)有行星外輪(圖中未示)，所述行星外輪與行星輪17嚙合，行星架15與套筒20的另一端連接。
[0041]行星碟剎盤14位于外殼碟剎盤13的外側(cè)。行星架15通過(guò)單向軸承固定在中軸12上。其可以達(dá)到以下效果:一、車輛在行駛中，行星架受到單向軸承的制約并傳遞動(dòng)能；二、車輛滑行時(shí)，行星架從動(dòng)，不帶動(dòng)電機(jī)，從而不產(chǎn)生磁阻;三、剎車過(guò)程中受到離合器制約，按照剎車力度不同，將勢(shì)能按比例傳遞到電機(jī)，并發(fā)電產(chǎn)生剎車力。進(jìn)一步具體地，在行星架15上的中心軸孔處設(shè)有一缺口，在中軸12上靠近太陽(yáng)輪16的下端處設(shè)有一凸塊，所述凸塊插設(shè)在所述缺口內(nèi)。
[0042]優(yōu)選地，如圖1所示，在行星碟剎盤14上開設(shè)有若干開孔141和中心安裝孔142。此處，中心安裝孔142通過(guò)螺栓將行星碟剎盤14連接至套筒20，若干開孔141呈環(huán)狀布置在中心安裝孔142的周圍。
[0043]上述套筒20作為離合器，當(dāng)然這里的離合器可以是任何在剎車過(guò)程中能夠制約行星架運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。此處采用套筒20將電機(jī)內(nèi)的行星架和外部碟式剎車片鏈接，剎車片通過(guò)物理卡鉗制動(dòng)。這樣的好處在于:一、作用力方向和齒輪組平行，對(duì)齒輪磨損小；二、可以平