专利名称：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或组合并控制其接通、断开相应的时序段得到相应的切向、法向方向的电磁力矩或者其两者的组合电磁力矩。所谓通、断时序合成还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做功方式的装置，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变化及力矩特性、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及控制方法的结构型式可按实际应用的方式选择和设计。如(图7)所示，若电磁能单元EA-EN及主体N与磁介质(导磁材料如电工钢片)MT及主体M分别属于电磁力矩作用的相对物体。当电磁能单元EA-EN及主体N分别通电时，将对MT及主体M产生电磁力矩的作用力。而电磁能单元EA-EN及主体N之间的先后通电时序、通电时长短、电流强度等参数的变化或者各种参数之间的编程，则可以确定MT及主体M的受力方向、力矩大小、速率及运动形式等。如(图7)MT及主体M中若有半径R(力臂)的存在，则MT及主体M可做圆周运动，并且具有因参数的改变或者其参数的编程使得装置具有转向、转动速度、转动力矩的控制能力。在新型高效电力驱动结构及控制方法实际应用于洗衣机实例中，电力驱动/制动装置的应力位置、运动形式及特征的实现，不再局限于传统电机的轴输出功率形式。实际的电磁能单元设计的结构及排列如(图5)，其工作模式即通断时序的通电时域选择所对应的是切向、法向电磁力矩的做功和实际的运行模式效果。作为电力驱动的车辆时，可与车轮作为一体。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(图3)中A区域脉动工作波源模式时为驱动车轮转动，用(图3)中B或者C区域工作波源模式时为减速或制动车轮，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、断时序及合成的完全数字化工作新理念的推出，可扩展更广泛的应用领域。当应用于转动装置时，控制方法可以由系统发出的KN个脉动工作波源、幅值、频率、相位等参数实现按每分钟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。(参阅例1，2，3)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。相对于传统电力驱动源的电机工作方式所产生的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，可与车轮作为一体，当采用新型高效电力驱动结构及控制方法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、安全优先中断模式等。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、差速系统等繁杂机构，且由于数控系统的多样性，可靠性等诸多功能，将电力驱动车辆做成智能化、模糊化的运行方式成为可能和简单。
7.示意图说明(图1) δ----------工艺气隙；Φ/B----------磁通及磁通强度；U/I---------电源及工作电流；MT----------磁介质及构成磁回路机构(如电工钢片)。
(图2)F------------电磁力；FQ-----------磁场切向方向作用力矩；FF-----------磁场法向方向作用力矩；δ----------工艺气隙；Φ/B---------磁通及磁通强度；U/I---------电源及工作电流；MT----------磁介质及构成磁回路机构(如电工钢片)。
(图3)A------------通断时序中A时域段；B------------通断时序中B时域段；C------------通断时序中C时域段；P------------特征点。
(图4)MA-MN--------磁介质及磁回路机构(电工钢片)EA-----------电磁能单元及作功位置；
R------------做功力臂；α-----------相差时序；IN-----------实时采样及A/D。
(图5)MT，MT。
MN，MN。-----磁介质及磁回路机构(电工钢片)；EA，EB，EC---电磁能单元及做功位置；EA。EB。EC。-电磁能单元启动辅助线圈及实时数据采集A/D转换；R------------做功力臂及转动半径；α-----------相差及时序；δ-----------工艺气隙。
(图6)EA-----------电磁能单元；U. ----------工作电源；H------------活塞工作行程；δ1，δ2------艺气隙(δ2＞δ1)；Φ-----------主磁通；L------------动力联杆。
(图7)EA，EN-------电磁能单元及组合；MT-----------磁介质及磁回路机构(导磁材料如电工钢片)；KU-----------通断时序及机构；U. ----------工作电源；FQ-----------切向方向电磁力；FF-----------法向方向电磁力；
F------------电磁力矩；δ-----------空气间隙；R------------圆周转动半径。
(图8) 略(图9) SH-----------洗衣机转筒上底边承物面(小孔透水)；SL-----------洗衣机转筒下底边；FL-----------水流整流段；FH-----------水流推力段(NACA-23015 20％+Y线段)；Q------------直线、曲线注点；A-A----------导流水箱(3-5组)；P.-----------实际水流方向；U.-----------转动方向。
(图10) EA-----------电磁能单元及作功位置；MT-----------磁介质材料及磁回路机构；H------------工作水面高度；C1-----------滚针轴承组(按圆周分布)；C2-----------滚珠轴承组(同心分布)；D------------应力导轨。
(图11) 略(图12) EA，EB
EA’EB’-----电磁能单元及做功位置；EC，EC’-----电磁能单元启动辅助线圈及实时数据、A/D转换；L1，L2，L3---做功力臂及动力输出联杆机构；B------------压缩机汽缸；H------------活塞工作行程；A，A’-------活塞。
8.具体实施方式
例1。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。新型高效电力驱动机构及控制方法属于电力驱动及自动控制范畴。在电动自行车项目的设计应用中，通过电磁能单元及组合、通断时序及组合、控制系统等核心技术组成机电一体化，自动控制、信息化、智能化、模糊运行方式等多项时代技术的全新装置。
在“U”字型(图1，图2)的磁介质材料(电工钢片)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材料内的磁路及磁通强度，形成了一个具有能量的机构即称为电磁能单元。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称为电磁能单元，其能将以力的形式，作用于其自身或相对物体。采用新型高效电力驱动机构及控制方法技术的电单车，就是通过这种新型高效的电磁能量转换，驱动机构应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。优化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式，目的是获得最高的使用效率。实际应用中电磁能单元可以是单个或组合运行，本项电单车设计只需单一的电磁能单元组(EA为1组，MT为8组)，且无需启动力矩及定义转动方向(反向转动令驱动结构闭锁)。
如前所述，新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用在电单车项目中其工作模式是将具有电磁能的机构作为有能基本单元，工作能量取自于电能及电能转换。工作时电磁能机构或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。工作模式仅需为接通、断开及其时限的组合。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术的应用在结构上无需再定义或局限与传统电机的轴输出功率的范畴，其结构形式可按实际应用的方式选择和设计。作为电力驱动自行车时，可与车轮作为一体，实现“无传动”的结构形式。(图4)新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电力驱动机构取自电源的能量，按通、断及时序合成，是以具体的适用装置形式，设定的控制方法。如电单车，电力驱动装置用(图3)中A区域脉动工作波源模式时为驱动车轮转动，用(图3)中B或C区域工作波源模式时为减速或制动车轮，而使驱动、制动从结构上成为装置的合为一体。
智能运行方式及模式选择逻辑图(图8)按非机动车定位的普通自行车的运行方式是一种静不平衡而动平衡(陀螺效应)的简单交通工具。其工作模式是I.乘驾者的蹬踏状态即人力驱动状态模式；II.乘驾者的非蹬踏状态即滚动滑行状态；III.乘驾者的反向蹬踏状态(无意义)及制动。
实时采样，数/模转换是新型高效电力驱动机构及控制方法应用于电单车运行方式的原始数据及各类工作模式基础。所谓实时即上述I.II.III类工作模式的同步数值采样，经A/D转换后由CPU进行数值处理并发出适时的指令。例如当车辆由I.模式转换II.模式工作方式时，中央数据处理器锁定I.模式的末级采样值(速率)，同时发出指令启动能量控制及驱动/制动机构。此时，中央数据处理的能量输出指令及能量密度至驱动/制动机构只需克服车辆行驶中的磨擦阻力和空气阻力并保持I.模式状态的末端速率行驶。换言之，由I.模式转换为II.模式工作方式的实际物理意义是乘驾者可以按照自己的习惯或路况条件，选择合适的速度即I.模式的末端速率，同时装置启动了的驱动机构按I.模式末端速率开始工作。即所谓智能化，模糊运行工作方式。使整个装置工作在效率较高的区域内。而实际应用中I.→II.→I.之间可以任意切换，只要乘驾者愿意或满足自己的行驶习惯，也就是采用新型高效电力驱动机构及控制方法技术的电单车的基本运行方式----正常模式。而运动模式，节能模式，导航模式等运行模式则由比较电路内固化的只读程序得以实现，以满足不同适用条件者自行选择，如上班一族，学生一族，长者一族等等。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术的特征之一是结构上驱动/制动为一体。不同逻辑的实现是通过控制系统的程序自动设置，新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电单车时，若实施正常自行车的III.模式状态，即可实现制动模式。这一操作过程是完全符合人机工程学的基本理念的。同时由于结构上允许制动应力臂充分的长，可以使得制动效率极高，而中央数据处理器还可提供紧急制动和缓制动及中间过渡工作区域等方式，其逻辑的实现均由实时采样，数/模转换等机构实现。
安全优先中断理念对于自行车这样简单交通工具的使用有着重要的意义。安全优先中断理念应用于电单车有两层含义首先是优先中断车辆行驶中的不安全因素，例如超速行驶，转弯时加速等等。其工作模式是断开驱动能源及驱动机构的同时启动缓制动模式。优先中断理念的另一层意义是对于装置本身的“自检”及保护程序，包括驱动/制动机构，能源，控制系统等各个组件。
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。相对于传统电力驱动源的电机工作方式所产生的感性元件通有的“感性”电气基本特性，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的使用效率。新型高效电力驱动机构及控制方法技术在电动自行车这类简单交通工具的实际应用，由于采用了最合理的结构方式，可以使装置做到更简单和高效。而新型高效电力驱动机构的电单车的驱动机构，可与车轮作为一体。当采用高效新型电力驱动机构及控制方法技术可实现数字式操控及高效的运行模式和运行模式等选择。除了电力驱动机构本身的结构简单外，相对于车辆本身还可以省去传动系统、变速系统等复杂机构。且由于数控系统的多样性可靠性等诸多功能，将电力驱动自行车辆做成智能化、模糊化的运行方式成为可能和简单。
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如下行程 100千米/一次充电车速 20千米/小时充电 2小时电源 24V/5A(Ni-Cd 20×1.2v/5a)驱动机构正常工作电流 1.5A车重 17.5千克车体 纤维质复合材料新型高效电力驱动机构及控制方法应用于电单车的驱动机构的结构及转动部分为玻璃纤维、树脂、电工钢片等材料复合制成。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(同步采样)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、智能模糊运行方式，运行模式选择，安全运行模式优先中断及自动控制。
例2。新型高效电力驱动机构及控制方法在家用电器类洗衣机项目上的实际应用。
新型高效电力驱动机构及控制方法属于电力驱动及自动控制范畴，应用于家用电器洗衣机项目的具体实例是由电磁能单元及组合，通断时序及组合，控制系统，“单向水流循环”机构等核心技术组成的机电一体化，自动控制，信息化，智能化，模糊运行方式等多项时代技术的全新装置。
在“U”字型(图1，2)的磁介质材料上，(电工钢片)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材料内的磁路及磁通强度，形成了一个具有能量的机构即称为电磁能单元。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称为电磁能单元，其能将以力的形式，作用于其自身或相对物体。采用新型高效电力驱动机构及控制方法技术的洗衣机，就是通过这种新型高效的电磁能量转换，驱动机构应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。优化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式，目的是获得最高的使用效率。实际应用中电磁能单元可以是单个或组合运行，本项洗衣机设计需3组(家用)电磁能单元，大型工业用洗衣机则可适量增加电磁能单元及结构分布。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用在洗衣机项目中其工作模式是将具有电磁能的机构作为有能基本单元，工作能量取自于电能及电能转换。工作时电磁能机构或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。工作模式仅需为接通、断开及其时限的组合。新型高效电力驱动机构及控制方法技术的应用在结构上无需再定义或局限与传统电机的轴输出功率的范畴，其结构形式可按实际应用的方式选择和设计。作为电力驱动洗衣机时，电磁能单元可与转筒作为一体，实现“无传动”的结构形式(图5)。作为电力驱动洗衣机应用新型高效电力驱动机构及控制方法＞技术时，其电磁能单元可以按转筒工作时的最佳应力位置分布，而由复合材料及磁介质材料合成的洗衣机转筒本身就是转子，因此无需再有动力传动及切换系统，而传统结构的转动部分的水密问题也可以不用考虑。新型高效电力驱动机构及控制方法应用于洗衣机可实现“无传动”，“一体化”，“驱动/制二合一”的结构形式。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电力驱动机构取自电源的能量，按通、断及时序合成，是以具体的适用装置形式，设定的控制方法。如洗衣机，电力驱动装置用(图3)A区域脉动工作波源模式时为驱动洗衣机转筒转动，用工作波源的频率，时序相差，幅值，脉宽等参数完成启动，速度变化，转动力矩变化等功能，用(图3)B或C区域工作波源模式或时序相差的通，断控制时为制动洗衣机转筒转动，而使驱动、制动从结构上成为装置的合为一体。
(1)运行模式I(洗涤)圆周旋转的水流与衣物之间的相对运动是各类现有产品洗衣机的主要洗涤方法。新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机的基本工作模式采用了新型的“单向水流循环”新理念，如(图9)所示。
“单向水流循环”不会象现有产品因圆周旋转流动产生的缠绕问题，也不需要作正，反向转动的切换，同时还大大减少了圆周旋转水流产生的运动质量所需能量及运动时的振动和噪音，使得新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机更象是一种在“家里工作”的机械装置。
按新型高效电力驱动机构及控制方法技术的应用于圆周运动工作模式的基本原理，控制系统是发出的工作脉源输入至电磁能单元的。其中，工作脉源的工作频率，工作幅值，工作脉宽等诸多因素是洗衣机工作时转筒转动的重要参数。按基本物理学的机械运动理论，运动中有质量的物体的启动所需能量；正常运行时所需能量；制动时所需能量等都是可以作为模拟量到数字量的转换。例如洗衣机工作时启动力矩所需能量在运行中占的比例较大，而正常运行时所需能量只须克服水流和机械运动的摩擦阻力即可，转筒转动的转速变换时须加、减输入能量等实际工作模态，都可以通过实时模拟量采集，模/数转换由cpu处理后，发出适当的参数指令驱动装置工作。由于新型高效电力驱动机构及控制方法是工作在完全的数字化状态，因此由新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机，做成数字化、智能化、模糊运行工作方式其结构十分简单。
如上述数字化的工作方式使得洗衣机的工作模式中的转速变化(水流)非常简单，由此新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机在不断变化的转动速度(水流速度变化)的工作模式下，可使得洗涤时衣物和水流可以有充分的相对运动，其工作效率远远高于现有产品的洗涤效果。
(2)运行模式II.(脱水)由于新型高效电力驱动机构及控制方法技术对于圆周运动工作模式的转动速度变化控制非常简单。新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机在实现运行模式II.时可以采用排水和低速启动转筒同时进行的工作方式，这一过渡工作模式使得被洗衣物在排水过程就可以相对均匀的(质量)分布在洗衣机转筒内，加上新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用在洗衣机上时是采用转筒直接驱动，在驱动方式和结构上允许安装承重轴承和同心轴承，可使新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机在脱水工作时的转速大大高于现有产品，在提高脱水效果同时还减少了能量输入及震动和噪声。(图10)(3)运行模式III.(制动)作为一种应急情况下的工作模式可选择使用，这是由于新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于洗衣机其结构上转筒自身就是转子，而驱动/制动两者合为一体及功能的实现只要在控制系统中改变工作波源的时区和形式即可。这种制动方式无需复杂的机械阻滞机构，电磁制动方式也没有任何机械接触及磨损件。
(4)运行方式及模式选择逻辑图(图11)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。相对于传统电力驱动源电机的工作方式所产生的感性元件通有的“感性”电气基本特性，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的使用效率。新型高效电力驱动机构及控制方法技术在洗衣机这类简单家用电器的实际应用，由于采用了最合理的结构方式，可以使装置做到更简单和高效。“单向水流循环”机构新理念是提高洗涤效率的先进方法。新材料、新结构的应用还提高了工作的可靠性和减少生产成本。而新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机的驱动机构，可与转筒作为一体。当采用新型高效电力驱动机构及控制方法技术可实现数字式操控及高效的运行模式和运行模式选择等。除了电力驱动机构本身的结构简单外，相对于洗衣机本身还可以省去传动系统、变速系统，动力切换，水密技术等复杂机构。且由于数控系统的多样性可靠性等诸多功能，将新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机做成智能化、模糊化的运行方式成为可能和简单。由于新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的洗衣机其相对简化的结构及低廉的成本可以将洗衣机分类制成大型，中型，小型和微型等形式，微型机可以作为家用的“一大一小”模式配备。
电磁能单元Eb...Ec，Eb。...Ec。(图5)可以按洗衣机容量的大小实际应用时增加或减少，例如工业用大型机可以用多组电磁能单元，小型家用洗衣机可以选择用1---3组电磁能单元。
智能运行方式及模式选择逻辑图(图11)新型高效电力驱动机构及控制方法应用于洗衣机的驱动机构(转筒)的结构其转动部分为玻璃纤维、树脂、电工钢片等材料复合制成。实验件实物为圆筒形式。控制方式为智能化、模糊运行方式，即系统同步、实时采样、智能模糊运行方式(水流速度自动设定，变换)，运行模式选择，安全运行模式优先中断及自动控制。
例3。新型高效电力驱动结构及控制方法实际应用于家用电器类空调、电冰箱制冷压缩机。
新型高效电力驱动机构及控制方法属于电力驱动及自动控制范畴，在电冰箱、空调机制冷压缩机项目上的应用是通过电磁能单元及组合，通断时序及组合，控制系统，等核心技术组成的机电一体化，自动控制、信息化、智能化、模糊运行方式等多项时代技术的全新装置。
在某一几何外型(图6)的磁介质材料上(电工钢片)，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材料内的磁路及磁通强度，形成了一个具有能量的机构即称为电磁能单元。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称为电磁能单元，其能将以力的形式，作用于其自身或相对物体。采用新型高效电力驱动机构及控制方法技术的电冰箱、空调机制冷压缩机的驱动机构就是通过这种新型高效的电磁能量转换，驱动机构应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。优化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式，目的是获得最高的使用效率。实际应用中电磁能单元可以是单个或组合运行，本项电冰箱、空调机制冷压缩机的结构设计需2--4组(家用)电磁能单元(图12)，大型工业用制冷压缩机则可适量增加电磁能单元及组合和结构分布。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用在电冰箱、空调机的制冷压缩机项目中其工作模式是将具有电磁能的机构作为有能基本单元，工作能量取自于电能及电能转换。工作时电磁能机构或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。工作模式仅需为接通、断开及其时限的组合。同样也可以通过改变工作波源的脉宽或幅值来适应不同的工作模式，而实际的物理意义为单位时间内的做功能量及力矩特性、速度特性等等。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术的应用在结构上无需再定义或局限与传统电机的轴输出功率的范畴，其结构形式可按实际应用的方式选择和设计。如，作为电力驱动电冰箱、空调机的制冷压缩机时，活塞可与电磁能单元作为一体，实现“无传动”的结构形式(图12)。作为电力驱动电冰箱、空调机的制冷压缩机应用新型高效电力驱动机构及控制方法技术时，其电磁能单元可以按压缩机活塞工作时的最佳应力位置分布，电磁能单元的磁路设计以最佳的磁路闭合时的气隙与机械，电气特性选择结构形式(图6)。其电—磁—机械能的转换效应与“气隙”特性正好适应于“打气筒”式的工作模式。而由复合材料及磁介质材料合成的活塞，电磁能单元及组合的连杆形成一个整体，因此无需再有动力传动及转动变换为直线运动系统，而传统结构的转动部分的密封问题也可以不用考虑。新型高效电力驱动机构及控制方法应用于电冰箱，空调机的制冷压缩机的驱动机构可实现“无传动”，“一体化”，的结构形式。直接驱动方式无须如现有产品常用的转动变换为直线运动的转换，同时还大大减少了圆周旋转产生的运动所需能量及运动时的振动和噪音，使得新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用于电冰箱、空调制冷压缩机更象是一种在“家里工作”的机械装置。
新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电力驱动机构取自电源的能量，按通、断及时序合成，是以具体的适用装置形式，设定的控制方法。电冰箱，空调机的制冷压缩机，电力驱动装置用(图3)中的B时域的脉动工作波源模式时为驱动活塞在汽缸内运行。用工作波源的频率，时序相差，幅值，脉宽等参数完成启动，速度变化，力矩变化等功能。
按新型高效电力驱动机构及控制方法技术的应用于往复运动工作模式的基本原理，控制系统是发出的工作脉源输入至电磁能单元的。其中，工作脉源的频率，幅值，脉宽等诸多因素是电冰箱、空调机的制冷压缩机工作时活塞运动(与电磁能单元一体)的重要参数。按基本物理学的机械运动理论和微电子学基本理论，运动中有质量的物体的启动所需能量；正常运行时所需能量等都是可以作为模拟量到数字量的转换，以及实时采样。例如电冰箱、空调机的制冷压缩机工作时当活塞行程至于上止点时，其力矩所需能量在运行中占的比例较大，而正常运行时所需能量只须克服机械运动的摩擦阻力即可，活塞运动的速度变换时须加、减输入能量等实际工作模态，都可以通过实时模拟量采集，模/数转换由CPU处理后，发出适当的参数指令驱动装置工作。由于新型高效电力驱动机构及控制方法是工作在完全的数字化状态，因此由新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电冰箱、空调机的制冷压缩机及驱动机构，做成数字化，智能化、模糊运行工作方式其装置的结构可以十分简单。
如上述数字化的工作方式使得电冰箱、空调机制冷压缩机的工作模式中的速度变化变得非常简单，由此新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电冰箱、空调机的制冷压缩机在不断变化的运动速度(活塞运动速度变化)的工作模式下，可使得汽缸内的压力变化可以有较宽的工作范围，即多种运行模式选择，其工作效率远远高于现有产品采用传统驱动方式的工作效果。活塞运动行程与力矩，机械运动特性与电磁能单元的电气特性有更好的组合。
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。相对于传统电力驱动源电机工作方式所产生的感性元件通有的“感性”电气基本特性而言，由于新型高效电力驱动机构及控制方法的基本工作模式，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的使用效率。新型高效电力驱动机构及控制方法技术在电冰箱、空调机的制冷压缩机这类简单家用电器的实际应用，由于采用了最合理的结构方式，可以使装置做到更简单和高效，新材料，新结构的应用还提高了装置的可靠性和减少生产成本。而新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电冰箱、空调机的制冷压缩机的驱动机构，可与活塞作为一体。采用新型高效电力驱动机构及控制方法技术可实现数字式操控及高效的运行模式和运行模式选择等。除了电力驱动机构本身的结构简单外，相对于电冰箱、空调机的制冷压缩机本身还可以省去传动系统、变速系统，转动变换为直线往复运动，机体的密封技术等复杂机构。且由于数控系统的多样性可靠性等诸多功能，将新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电冰箱、空调机做成智能化、模糊化的运行方式成为可能和简单。由于新型高效电力驱动机构及控制方法技术应用的电冰箱、空调机的制冷压缩机其相对简化的结构及低廉的成本可以将电冰箱、空调机分类制成大型，中型，小型和微型等形式，微型机可以作为家用的“一大一小”模式配备。
电磁能单元Eb...Ec，Eb’...Ec(图12)，可以按制冷压缩机容量的大小实际应用时增加或减少，例如工业用大型机可以用多组电磁能单元，小型家用电冰箱，空调机可以选择用2--4组电磁能单元及组合新型高效电力驱动机构及控制方法应用于电冰箱、空调机制冷压缩机驱动机构的结构其直线往复运动部分为玻璃纤维、树脂、电工钢片等材料复合制成。实验件实物如(图6)所示。控制方式为智能化、模糊运行方式，即系统同步、实时采样、智能模糊运行方式。
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H02P7/00GK1661905SQ20051003816
公开日2005年8月31日 申请日期2005年1月20日 优先权日2005年1月20日
发明者姚飞 申请人:姚飞