CN105990981A - 脚踏控制电动装置、电动车及其驱动与制动、增程方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脚踏控制电动装置和电动车，所述电动装置包括电源调制器、驱动操控装置、定子单元、转子单元、转体和脚踏链轮；转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元；转子单元材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；定子单元至少设置一个且与转子单元周期相对气隙不大于80mm；驱动操控装置设置在与脚踏链轮周期对应的固定部位或一体化设计制造；电源调制器通过驱动操控装置/电磁制动装置获取用户指令并相应输出时序电流，使电动装置实现驱动/制动；所述电动车包括车架、电池组和至少一个车轮，至少设置一套电动装置，增程系统在设定逻辑状态为二次电池组补充电能。

Description

脚踏控制电动装置、电动车及其驱动与制动、增程方法

技术领域

本发明涉及电动车及其电源动力设计领域，特别涉及一种电动装置的机械结构及其驱动与制动的时序电流设计方法以及电动车的增程方法。

背景技术

目前电动自行车市场主流是配用电动轮，这类电动轮实际是将传统设置在轴上的电动机变形在轮毂内；狭义轮毂是指与传动轴连接的法兰、轴承座等部分，目前国内用户更多指的是轮圈，本说明书所述的轮毂涵盖狭义的轮毂和轮圈两部分。

市场上电动自行车的供电驱动，大多设置为把手旋转式控制，该设计是近年电动自行车事故持续攀升的安全隐患之一；因为传统摩托车属机动车，驾驶员具备一定操纵技巧，而电动自行车非机动车，驾驶员大部分没有接受过机动车操纵训练，遇到突发情况时习惯紧握旋转式把手，使电动自行车处于供电驱动状态，甚至加速，而电动自行车在整车倾斜状态下加速，会造成非常严重的后果。

永磁无刷直流电机主要由电机本体、位置检测器和电源逆变控制器组成，一般结构为永磁体设置在转子、磁极N/S交替相间排布，若干绕组设置在定子，位置检测器和逆变控制器一起构成电子换向器取代机械接触式换向装置，绕组通电形成旋转磁场而使转子旋转；其明显问题是正弦波变形的近似度调制，其动力供电虽然采用PWQ技术，但在控制思想方法上仍受限于电动机的传统设计。

国内外同行近年还试图开发在轮沿设置原动机构的电动轮，例如市场上一种在车圈外缘设齿并安装输出轴带齿电动机的电动自行车，通过齿轮传递电动机的轴输出动力，这类设计虽有新意，由于采用传统电动机和常规方式供电，其电能转换效率与轮毂式电机类同，并且在车圈外缘设置电动机会受到功率的限制。

续行里程短是现阶段电动车的软肋，行业普遍认为在高能量电池进入商用前，靠增加电池数量提升电动车的续行里程不现实，目前汽车市场主流是发展油、电双源混合车，其设计思想为：汽车起步或低速时使用电动机的动力，达到某个速度阀值时变换为使用内燃机的动力，从而降低汽车在起步或低速时因燃油在内燃机燃烧不完全引起的排气污染；其技术结构特征为：在传统设计基础上并行增加一套电连接电池组的电动机系统，电动机由电池组提供电能输出动力；两路动力通过油、电动力转换装置共用机械传动系统，将内燃机或电动机的动力传递到轮毂上，这类双源动力的设计可称之为油、电动力并行系统，其明显缺点为制造成本高。

发明内容

本发明的目的，在于克服现有电动车用直流电动机的内部结构的缺陷，提供一种内部结构有别于传统的设计，同时通过电源调制器将直流电改变为一种非通电方向交替变换的时序电流供电方案，结构简单，转矩大，工艺容易实现。

本发明提供的一种脚踏控制的电动装置，所述电动装置包括电源调制器1、驱动操控装置9a、定子单元3a、转子单元3b、转体6和脚踏链轮16；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元3b；所述转子单元的材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；当转体6上含有多个永磁体转子单元3b1时，永磁体转子单元环绕转体设置的磁极方向相同；所述定子单元3a至少设置一个在靠近转体的固定部位，其与转子单元形成的周期性相对气隙3d不大于80mm；所述驱动操控装置9a设置在与脚踏链轮16周期对应的固定部位，或与脚踏链轮一体化设计制造；

所述电源调制器1包括电源输入端1a、时序电流输出端1b和驱动信号输入端1d，电源输入端电连接电池组8的正负极，时序电流输出端电连接定子单元的内部绕组，驱动信号输入端电连接驱动操控装置9a；所述电源调制器对定子单元3a内部绕组供电使定子单元形成的电磁极方向，设置为与所述永磁体转子单元3b1运动相向的磁极相反；所述驱动操控装置通过用户对脚踏链轮16的旋转周期/频率获取指令并使电源调制器相应输出时序电流，或组合电源调制器输出电流的其他控制方式，实现电动装置的驱动。

优选的，所述电源调制器的额定功率不超过12kW。

优选的，所述电源调制器输出电流的其他控制方式，包括恒定电流强度及分档恒定电流强度控制、推拉操纵杆控制以及其他任意人工控制的方式，包括遥控。所述的脚踏链轮，包括传统以踏行为目的(轮上设齿、通过踏行旋转并通过链条将踏行力传递至车轮的转动轴上)、仅以控制电源调制器输出电流强度为目的以及兼有两者目的的任意设计；力传动形式包括链条、齿轮、磨擦轮或其他任意形式。

优选的，所述转体6包括车轮5的轮圈、轮毂15以及通过机械构件同轴7分别固连轮圈/轮毂内缘和车轮转动轴的环形机械圈；

所述车轮5的轮圈具有一个机械圆环；所述轮毂15至少具有两个机械圆环，若干机械圆环通过机械构件同轴固连；所述分别固连轮圈/轮毂内缘和轮毂内环形机械圈的机械构件，包括外置辐条或与轮圈/轮毂一体化设计制造的机械筋条。

更优选的，所述的机械构件还包括若干齿轮组合的减速/变矩装置2；减速/变矩装置的传动输入端与转体6机械固连，其传动输出端与轮圈、轮毂的内缘机械固连；减速/变矩装置独立设置，或与转体或轮毂一体化设置。

所述转子单元3b材料的永磁体为常规磁钢、钕铁硼等一类带有固定磁极、并且磁极方向不因外磁场而改变的物质；所述导磁体为常规磁介质中一类自身不带磁性、但在外磁场作用下感应生磁并且磁极方向与外磁场方向相反的物质。

所述转子单元3b设置于转体6上的安装位置包括嵌合于转体的外缘、内缘、转体内部或与转体一体化设计制造，在不影响安装于转体的前提下不限形状；所述转子单元在转体上的间隔设置优选均匀排布。所述永磁体转子单元在转体6上同极向设置，包括N/S两极连线与转体6同轴法线10重合/垂直的4种典型组合状态，以及在4种典型组合状态基础上N/S两极连线偏转不超过22度。

优选的，所述定子单元3a由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其内部线圈绕组可任意串联、并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线外接回路；对外电连接的方式可以为两线或多线构成的回路。

优选的，所述靠近转体6设置定子单元3a的固定部位，包括转体外部的车架、转体内与车轮固定轴固连的机械装置；若干定子单元绕组通电组合的电磁极方向设置，遵循与转子单元3b运动相向磁极相反的原则，以其组合电磁场穿过气隙3d的磁通量获得最大值为优选。所述定子单元3a或若干定子单元组合在靠近转体6固定部位的设置，包括内部绕组通电形成的电磁极两极连线12与车轮5的法线10垂直/重合的4种典型状态，以及包括偏转不超过22度角；

优选的，所述电动装置还包括传感装置，所述传感装置包括若干能感应所述转子单元与定子单元相对位置的传感单元3c；所述传感单元与所述电源调制器的传感信号输入端1c电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元；

优选的，所述传感装置还包括定子单元的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定子单元磁芯的绕组以及由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。

优选的，所述电动装置还包括电磁制动装置9b，所述电源调制器1还包括制动信号输入端1e，其电连接电磁制动装置；所述电源调制器通过电磁制动装置获取用户的制动指令并相应输出时序电流，使电动装置实现制动。

本发明中，所述电源调制器将直流电源转换为时序电流，使电动装置中的定子单元被限定在电源调制器设定的时域周期性地通电和断电。

本发明中，所述含有上述任一电动装置的电动车包括车架4、电池组8和至少一个车轮5，所述电动车至少设置一套所述的电动装置；所述电池组包括一次性使用的一次电池8a或可重复多次充电使用的二次电池8b，或两者组合设置；所述的车架任意；所述的车轮包括单轮毂以及同轴紧凑安装两个轮毂的准单轮结构。

优选的，所述一次电池8a和二次电池8b两者组合设置包括电并联连接。

更优选的，所述电动车配置二次电池组8b时加装电能补充装置18，所述电能补充装置包括材料任意的一次电池8a与控制装置组合，或为内燃发电机与系统控制装置组合，或两者组合设置；电能补充装置通过逻辑充电装置17电连接二次电池组；所述的逻辑充电装置独立设置，或将其部分逻辑功能或全部逻辑功能集成于电源调制器1内。所述的增程系统包括电能补充装置和逻辑充电装置。

所述一次电池8a的控制装置至少包括一次电池启动装置；所述内燃发电机包括内燃机和发电机，所述系统控制装置至少包括内燃机启动及停止装置；所述内燃机的燃料任意；所述电能补充装置的组合设置，包括一次电池与控制装置、内燃发电机与控制装置各设置一套以上。所述逻辑充电装置至少包括充电控制装置，其设计亦可兼有一次电池的控制装置或/和发电机的电路控制装置的功能。

本发明还公开了一种前述电动装置的驱动方法，该方法由电源调制器通过所述转子单元3a和定子单元3b的位置关系输出时序电流控制电动装置转动；

所述时序根据转体旋转方向而定义，所述时序电流根据定子单元电磁场在转体上的有效作用区间结合转体上的转子单元个数而设置若干个通断周期T，每个通断周期T包括供电时域和断电时域；所述供电时域位于相应的时间段，所述为转子单元绕轴并与轴确定的法线与定子单元和轴所确定法线所形成的动态夹角，所述为转子单元绕轴切线方向与其所受定子单元电磁力作用方向重合状态所确定的值；所述断电时域内电源调制器1不输出电流。

优选的，所述供电时域的电流不限波形、频率及占空比。

优选的，所述通电时域T₁内初始的电流、电压或定子单元的磁通强度由传感装置获取转体转速实时值结合驱动操控装置9a给出的指令而调整。

优选的，所述方法还包括校正步骤；所述校正步骤为将定子单元与转子单元周期性隔气隙相对、处于同一法线的状态(为0)作为基准座标和基准时间，当转子单元每次前转至基准座标时，电源调制器进行一次时间归0校准并记录本次周期时间，通过与上次转子单元前转至基准座标的周期时间比较，从而获知转体旋转周期时间，并控制输出电流。

本发明还公开了所述电动装置的制动方法，该方法根据所述转子单元趋近定子单元、转子单元和定子单元处同一法线相对(为0)以及处于远离状态的至少一个时域中，通过电磁制动装置9b使电源调制器输出时序电流控制电动装置制动；

所述时序根据转体旋转方向而定义；所述转子单元趋近定子单元为状态的相应时间段，所述为转子单元绕轴并与轴确定的法线与定子单元和轴所确定法线所形成的动态夹角，所述为转子单元在转体绕轴切线方向与其所受定子单元电磁力作用方向重合状态所确定的值。

优选的，所述方法还包括校正步骤，所述校正步骤将为0作为基准座标和基准时间，通过传感装置获知转子单元趋近/相对/远离定子单元的位置状态。

所述电源调制器对电动装置的驱动通电和制动通电的逻辑关系设置为或。

优选的，所述输出电流控制步骤包括：

1)驱动操控装置9对电源调制器1无输入指令时，电源调制器休眠；

2)驱动操控装置9给出加速指令时，电源调制器1输出时序电流；

3)当电动装置转速或通电频率达到设定的阈值时，所述的电源调制器断电。

本发明还公开了所述电动车配置二次电池组的一种增程方法，该方法在电动装置运行中需要为二次电池组8b持续补充电能，或当二次电池组实时电压或残存容量值低于所设定的阀值时，启用电能补充装置18为二次电池组补充电能。

本发明针对电动装置的设计特点，对电源调制器植入数控编程逻辑，使之实现高效节电。所述电动装置应用于电动车可使用一次电池、二次电池或两类电池组合，所述一次电池包括所有一次性放电的电池和各种燃料电池，例如锌空气电池、铝空气电池以及氢转换电能等可提供一次性电能的装置；所述二次电池包括所有放电后可反复充电的电池，例如锂电池、铅电池、金属储氢电池等。鉴于目前电动车市场所配用二次电池的储能密度较低，本发明针对这一技术现状设计了旨在对二次电池补充电能的增程系统，有效解决电动车续行里程短的公知主要问题。

本发明的优点在于：脚踏控制的电动装置具有时序供电结合人机工程控制带来的节能效果，增程系统可克服电动车续行里程短的主要问题，以此方案进行设计的电动装置结构简单、组合多样化、成本低，有效适应高端电动车的设计要求。

附图说明

图1a是本发明电动装置机械本体的一种基础结构示意图。

图1b是转子单元设置于电动车的轮圈上的一种结构示意图。

图1c是转子单元设置于电动车的轮毂内缘的一种结构示意图。

图1d是转子单元设置于车轮内专用转体的一种结构示意图。

图2a是永磁体转子单元在转体的一种磁极设置示意图。

图2b是永磁体转子单元在转体的另一种磁极设置示意图。

图2c是导磁体转子单元在转体的一种设置示意图。

图3a是定子单元柱型绕芯设置为与转体法线垂直的示意图。

图3b是定子单元柱型绕芯设置为与转体法线重合的示意图。

图3c是定子单元凹型绕芯上部正对转体内缘的结构示意图。

图4a是转子单元所受电磁力的方向分解及绕轴形成动态夹角示意图。

图4b是转子单元与定子单元处于同轴法线的状态示意图。

图5a是电源调制器的基本工作逻辑示意图。

图5b是一种实现电源调制器的数字技术逻辑的模块组合示意图。

图5c是电源调制器增设电磁制动装置输入端的工作逻辑示意图。

图6是电源调制器输出电流呈周期性通断的时序示意图。

图7a是一个定子单元组合8个转子单元的一种局部结构示意图。

图7b是转体逆时针旋转对应的一种通断电时域示意图。

图7c是对应一个定子单元组合8个转子单元的一种通电逻辑示意图。

图8a是两个定子单元组合8个转子单元的一种局部结构示意图。

图8b是12个定子单元组合12个转子单元的一种局部结构示意图。

图9a是增程系统对二次电池组充电的一种逻辑控制结构示意图。

图9b是增程系统对二次电池组充电的另一种逻辑控制结构示意图。

图10是本发明应用于三轮车的一种局部结构示意图。

附图标识：

1、电源调制器；1a、电源输入端；1b、时序电流输出端；1c、传感信号输入端；1d、驱动信号输入端；1e、制动信号输入端；2、减速/变矩装置；3a、定子单元；3b、转子单元；3c、传感单元；3d、气隙；4、车架；5、车轮；6、转体；7、轮轴；8、电池组；8b、二次电池组；9a、驱动操控装置；9b、电磁制动装置；10、同轴法线；11、车轮切线；12、绕组两极方向连线；14、间隔；15、轮毂；16、脚踏链轮；17、逻辑充电装置；18、电能补充装置；转子单元绕轴的动态夹角。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明进行详细说明。

本发明所述电动装置的一种电机本体基础结构如图1a所示，转体6上转子单元的N/S磁极同向排布，与常规技术N/S磁极交替排布的方案不同；所述转体可以是车轮5的轮圈，如图1b所示；或是所述的轮毂，如图1c所示；也可以是同轴设置于车轮内的环形机械圈，如图1d所示。定子单元3a由良导线环绕磁芯而成，所述良导线通常使用铜材或镀铜金属，磁芯使用常规磁介质材料，该类磁介质为本领域技术人员公知的一种在外磁场作用下可产生更强附加磁场的物质。

参见图2a，转体6上设置一个永磁体转子单元3b1，其S极面向转体内的轴7，一个定子单元3a设置在靠近转体内缘的固定部位，其绕组通电的N极面向转体，两者运动相对的气隙3d足够小，则转子单元趋近通电的定子单元时，会受到定子单元磁作用吸引而使转体加速运动；在另一个实施例中，永磁体转子单元3b1的S极运动相向定子单元，定子单元绕组通电的N极逆转体旋转方向与其相对，两者磁作用同样为相吸，如图2b所示；如果转体上设置的是导磁体转子单元3b2，因其载磁为被定子单元电磁场感应所至，无论定子单元绕组的通电方向如何设置，两者磁作用均为相吸，如图2c所示；该定子单元电磁极与转子单元相吸关系设置是本发明所述电动装置的基础模型，优选两种不同基材组合设置，因为永磁体和导磁体具有主动载磁和被动载磁的两种不同特性，可根据其不同特性多样化组合。

转子单元所受电磁力与定子单元电磁场作用于转体的区间相关，对绕芯为柱状或工字形的定子单元，其电磁力线穿越气隙的最大区间，对应于电磁极两极连线12与转体的相应法线10垂直(与相应切线11平行)的状态，如图3a所示；柱状或工字形绕芯亦可设置为电磁极的两极连线与转体相应法线重合，如图3b所示，该设置方式通常为多个定子单元组合排布时选用。对于凹型绕芯，其电磁力对转子单元的作用区间，位于凹型绕芯上部正对转体的两端范围内，如图3c所示。

转子单元在转体上绕轴运动时，其所受电磁力F可分解为同轴法线10方向F₁₀与绕轴切线11方向F₁₁，其中对绕轴有贡献的是F₁₁；同时，转子单元和轴所确定的法线与定子单元和轴所确定的法线形成了一个动态夹角其绕轴趋近定子单元的切线方向与所受到电磁力F作用方向重合为一特殊状态，此时夹角为定值如图4a所示；转子单元所受电磁力的有效作用区间，位于以为0状态为基准的位置区间内(所述±根据转体的旋转方向而相对定义)。当为0时，F₁₀为最大值，F₁₁为0，此时对转子单元绕轴无贡献，如图4b所示。F₁₁和F₁₀为一对此消彼长的运动变量，其理论强弱变换以为分界点，在的状态表现为以切向驱动力F₁₁为主，在的状态表现为以法向制动力F₁₀为主。

本发明电动装置的驱动技术方案为：电源调制器对应的状态时域通电，其余时域断电；当设计目标为节电时，优选甚至对应的时域通电；当需要充分利用转体的转动惯量时，优选甚至 对应的时域通电；因的状态以制动力F₁₀为主，在状态通电对驱动已失去优化意义；所述该驱动电流的通断时域如图6所示，其中T₁为通电时间，T₂和T₀均为断电时间，(T₁+T₂+T₀)构成了时序驱动电流周期T。本发明电动装置的制动技术方案为：电源调制器对应T₂和T₀的部分时域或全部时域设置为通电，所述T₂为转子单元绕轴对应的时域，所述T₀为转子单元远离定子单元的时域，同理，因在状态存在可观的切向力F₁₁，对制动无益。

上述根据状态的通、断电控制，可近似变换为相对时间控制，因为电源调制器通过时序校准容易判知从到为0、即(T₁+T₂)的时间段，只要设定T₁与T₂的相对时间，即等价于对相应状态的通、断电时域控制；例如控制对应至的时域通电，可简要设定为在(T₁+T₂)的时间段起始1/2时域通电，之后1/2时域断电；同理，当控制对应至0的时域通电，可简要设定为在(T₁+T₂)的时间段起始2/3时域断电，之后1/3时域通电；(T₁+T₂)是一个与转体转速相关的量，以时序周期的相对时间确定的状态在变速状态时会出现偏差，该相对时间偏差由电源调制器对应为0的状态给予校准，在下一周期校正。

为一个关联定子单元及转子单元设置方案的磁作用隐变量，通常是运用为0及为的显态位置作为传感装置判断电动装置内部相对位置的一种依据；的精确位置是一个与转体弧度、气隙间距、定子单元绕芯形状及其排布等参数相关的值，有多种理论模型，具体设计时应经实验校准。电源调制器相应输出驱动或制动电流的工作逻辑可由常规开关控制线路实现，也可采用CPU编程结合功率模块组电路实现，或采用大规模集成电路技术制造的专用芯片实现。

图7a是一个定子单元组合8个转子单元的局部结构示意图，定子单元在转体一个旋转周期π分别与8个转子单元发生磁作用，电源调制器对应的理论时序电流划分为8个(T₁+T₂+T₀)周期，图7b标示了一种设定T为π/8、与转体旋转方向对应的T₁、T₂和T₀示意时域，图7c为其中一个周期T的通电逻辑示意图。转子单元并非设置越多越好，其在转体上的数目n受限于所受定子单元电磁力有效作用区间相应的空间占位，否则电源调制器对应输出的时序电流周期会重叠。

如图8a所示，转体内设置两个定子单元，转体上设置8个转子单元，在转体旋转周期中，电源调制器要为两个定子单元分别提供8个周期为(T₁+T₂+T₀)的时序电流，这种组合设置方式一般适用于车轮的轮圈；对于转子单元设置在轮毂内转体的设计，可优选8个定子单元组合10个转子单元、12个定子单元组合12个转子单元(如图8b所示)，等等。理论上当H个定子单元与n个转子单元组合设计时，如果电源调制器对H个定子单元绕组分立供电，需对应设计n*H个电流时序，即n*H个(T₁+T₂+T₀)电流时序，编程将十分复杂；因此在多个定子单元的实用系统设计中，优选H个定子单元绕组电串联组合，或H个定子单元绕组分为若干组外接电源调制器；例如12个定子单元的绕组串联，每4个绕组中间引出抽头共三根线对外电连接电源调制器，技术上还可利用该三根线两两比较的微分电位的不同，作为一种判别转子单元与定子单元相对位置的信号源，替代独立设置的传感单元。

电源调制器可用常规开关电路设计或脉冲数字技术实现，后者的基础功能模块一般包括电源变换电路、内存贮有工作程序的微处理器和信号输入输出电路，能通过传感单元3c反馈信号相应地控制驱动模块输出的时序电流；电源调制器的基本工作逻辑如图5a简示，图5b是一种实现数字技术逻辑的模块组合示意图。

电源调制器的工作逻辑变换指令信号通常是从固连在转体内部或外部的传感单元3c获得，传感单元不限于使用磁电感应绕组或霍尔元件，也可使用光电编码器等，当转子单元绕轴周期性运动时，传感单元可获得电流(电压)的变化率反馈给电源调制器，电源调制器依据其传感信号相应发出电流时序。根据对传感单元的工作精度及可靠性要求，传感单元可在转体内部或外部设置一个或若干个，甚至变形为从上述多个定子单元绕组串联成多线回路反馈的方式、以及运用定子单元3a双线环绕的绕组反馈方式获得工作逻辑变换指令信号，此时电源调制器的传感信号输入端1c相应内置，其响应处理对电源调制器的工作程序逻辑提出了较高要求。

综上，所述的电源调制器是一个逻辑电源开关系统，时序通电周期/频率反映了单位时间内定子单元3a对转子单元3b的通电作用次数，该时序频率间接定义了转体的转速及定子单元所需的通电幅值或电磁力(源于电源调制器向定子单元的绕组通电)，通电幅值越大，单位时间内定子单元通电对转子单元的作用力越大、作用次数越多，其结果是转体的转速越快。电源调制器所输出电流的时序频率，与转体旋转一个周期隐含的(T₁+T₂+T₀)时序作用次数、通电平均强度以及转体的转速是相互对应的诸物理量关系，当电源调制器的诸多设定条件进入逻辑工作状态后，控制了时序通电的频率也就是控制了电动装置的转速。该人工控制电动装置的转速是通过驱动操控装置9a电连接电源调制器的输入端1d来实现。

所述驱动操控装置9a设置为脚踏链轮控制电动装置转速的方式，是建立在电源调制器对定子单元绕组的输出电流/时序频率与脚踏链轮旋转周期成反比、或曰与脚踏链轮旋转频率成正比的方法基础上。该技术目标可以采用传统技术实现，例如在脚踏链轮旋转中周期对应的区域设置一磁电感应装置，通过周期性获得的电脉冲信号而使电源调制器判知骑行者所需要的车速；该技术目标也可以在脚踏链轮及其旋转周期相关的电动车部件采用光敏、霍尔控制等技术实现。所述电源调制器分档恒定电流强度即固定电动装置转速的控制方式，可设计为若干档位，例如1档为切换脚踏控制电动装置转速，2档、3档、4档分别对应电动车的某设定车速。

当电动装置增设电磁力制动功能时，电源调制器相应增设的制动信号输入端1e与电磁制动装置9b电连接，如图5c所示；电磁制动装置的功能为可控制电源调制器所输出的制动通电强度，制动通电电流越大，电磁制动效果越好。

本发明中，转子单元优选永磁体和导磁体两种材料组合设置，其优点在于：如果转体上仅设置永磁体转子单元3b1，因其磁极固定，在运动模型中无论磁极方向怎样排布，均不能以动态反极形式跟随定子单元的电磁力作用，对电动装置的驱动、制动控制效果不如采用导磁体转子单元好；如果转体上仅设置导磁体转子单元3b2，因其磁极是感应生磁，当其刚好处于与定子单元隔气隙处于同一法线7、为0时，容易出现堵转；两种材料组合设置可兼有两者的优点。当转体上设置有永磁体转子单元3b1，电源调制器容易通过传感装置判知为0的内部位置状态，相应发出静态启动时序电流；所谓静态启动时序电流的一个简单例，是电源调制器在设定时间最大值得不到传感装置反馈信号的情况下，实时发出与正常驱动电流方向相反的启动电流，使转体上至少一个永磁体转子单元3b1受到同性磁极相斥作用而偏离与定子单元隔气隙处于同一法线、为0的状态，避免启动不畅顺。

定子单元在转体内的设置要点，是要使转子单元在周期性旋转中与其形成有效发生磁作用的相对气隙3d，该气隙是定子单元向转子单元传递电磁力作用的能量通道，气隙越小越有利于磁能量作用传递，但气隙过小易发生机械接触，设计时需综合把握材料的刚性和机械加工精度。图1a、图1b和图1c是定子单元设置在转体内缘的一种示例，定子单元也可改变为设置在转体外缘固定部位的结构。

当电动装置的最佳速度/转矩需要外加机械装置调整时，可加入减速/变矩装置2，通过若干齿轮的组合达到改变机械传动输入端的转速或改变转矩的技术目标，减速/变矩装置的设计方案较多，既可独立设置，也可以在转体外部实行一体化整体设计，甚至变形为与外部旋转装置连体设计；但在转体外部非同轴设置减速/变矩装置时，通常需配置悬架、减震弹簧等调整重心，非优选方案。

目前市场主流电动车是配置二次电池，由于二次电池的比能量低，铅电池一般仅为40VAh/Kg，锂电池一般为120VAh/Kg，配车的续航里程欠理想；一次电池的优点是自放电小、比能量高，近期实验室制作的铝空气电池的比能量已达到8000VAh/Kg以上，但这类金属电极一次电池普遍伴随内阻大的缺陷，其比能量虽高但大电流放电能力却不强，虽然其未来应用前景被业界看好，但现阶段仍难满足电动车电动装置对放电性能的需求，较稳健的技术方案是作为辅助电能使用。

本发明所述电动车优选在配置二次电池的技术基础上，增加设置电能补充装置18和逻辑充电装置17，行业习惯统称为增程系统；所述逻辑充电装置的主要功能是监测二次电池组8b的实时状态，并在设定的工作逻辑下为二次电池组补充电能，如图9a所示；所述二次电池组的实时状态至少包括实时电压或残存容量，例如某电动车的铅电池组的标称工作电压为48V，其正常工作电压区间为42.0V至53.2V，当设定铅电池组补充电的电压阀值为47V时，只要逻辑充电装置监测到电池组的实时电压下降至47V，即启动电能补充装置为二次电池组补充电。所述的逻辑充电监测和直流充电控制的功能，也可以部分或全部移植至电源调制器实现，图9b所示的是一种由电源调制器监测二次电池组实时电压并控制充电逻辑、直流充电功能由逻辑充电装置完成的基础结构示意图。所述增程系统的电能补充装置，可以为材料任意的一次电池与直流充电控制装置组合而成，例如采用铝空气电池。

电能补充装置也可以为燃料箱、内燃机、发电机和整流装置组合而成，该类装置组合均为相对成熟技术，所述的燃料包括但不限于甲醇、乙醇、汽油、柴油、天燃气、气态或液态氢等；业内公知，内燃机的一个重要特点是在低速或变速时的状态燃烧不充分，但在定速尤其是高速的恒功率状态下工况一般都较理想，由于本发明电动车的增程系统功能仅是为二次电池组补充电能，内燃机可设置在恒功率工况，即使电能补充装置的电能来源是采用内燃机燃料，燃烧排放也十分低。

所述增程系统的两类电能补充装置，在电动车设计可组合并用。

本说明书所述的优选例仅为推荐，若干技术方案可部分使用，也可加入或组合并用其他成熟技术。只要根据电动装置的磁流能量特点，通过对电源调制器设计可精确控制的时序电流，即可实现本发明方案的基本技术目标。

对电动车以及电动机技术较深入了解的专业人士，都不难在本发明所述的方案基础上，举一反三地变形实施本发明内容。本发明所述电动装置的基础结构、电源调制器的电流时序控制方法、电能补充方案及其衍生的技术变形实施，均应被列入本发明的保护范围。

实施例1、

一种电动装置及含有该装置的两轮车，配套车架4的局部结构如图1c所示，车轮周长为1000mm，电池组8b选用24V12Ah磷酸铁锂电池安装在车架内部。电动装置的转体采用一个具有转动轴、周长为100mm的双环形钛铝合金轮毂15，配置在后轮，轮毂内同轴7套装一个带固定轴的圆盘，该圆盘的固定轴外部机械参数参照配套两轮车的数据设计，并用于取代常规两轮车的固定轮轴而安装，在圆盘上安装一个定子单元3a；轮毂内缘设置8个材料为钕铁硼的转子单元。

转子单元加工成长度为2mm的带弧形的盒状小单元，宽度和厚度在不影响安装的情况下取最大值，8个转子单元间隔平均设置，其S极全部面向车轮5前行的旋转方向；定子单元3a的绕芯选择凹形铁磁体，绕组由一根直径0.60mm的铜线环绕凹形磁芯45圈而成，安装要点：将定子单元安装在圆盘上靠近转体内缘4mm的部位，外加螺丝固定，凹形绕芯的弧形对应转体圆弧而安装，上部正对转体内缘(如图3c所示)，绕芯两端对应转体占位32度机械角。

设定电动装置配车最大时速20km/h即5.6m/s(5.6转/s)，计取车轮相应的旋转周期时间为180ms；因定子单元对应车轮一个旋转周期与8个转子单元发生电磁作用，电源调制器对电动装置供电的(T₁+T₂+T₀)时序周期最小值T为180ms/8即22.5ms；电源调制器1最大过载功率450W，设定供电时序T₁：(T₂+T₀)为1：6；在额定电压24V时测得最大车速的电流强度为12A，该电流强度是一个根据整车重量、驾驶员额固定重结合电动装置设计并经实验校准的值。电源调制器的电源输入端1a电连接电池组8的正负极，时序驱动电流输出端1b电连接定子单元的线圈绕组，传感信号输入端1c电连接传感单元3c，驱动信号输入端1d电连接驱动操控装置9a，定子单元内部绕组的通电方向，设置为绕芯N极逆车轮5旋转方向。传感单元3c选用常规磁电感应绕组，将其固连在靠近转体内缘的部位。

驱动操控装置9a设置为脚踏链轮16旋转周期/频率控制电源调制器输出的电流强度、从而达到控制电动装置转速的方式；在靠近脚踏链轮的外缘安装一块永磁体，该永磁体伴随脚踏链轮旋转，在车架4与该永磁体周期相对的固定部位设置一磁电感应装置，通过磁电感应装置周期性获得的电脉冲信号而使电源调制器判知骑行者所需要的车速；通过对电源调制器的逻辑设计，使脚踏链轮每旋转一周对应车轮旋转两周，即脚踏链轮旋转越快，电源调制器输出的电流强度越大，车速越快。电动两轮车常规使用的照明灯、转弯/制动信号灯、音鸣等通断电操控的控制单元，均采用市购产品配套。

电源调制器采用脉冲数字技术实现，其核心模块包括常规CPU和一个设计功率450W的驱动模块，其工作逻辑如图5b所示，脉冲频率50KHz，其中脉冲变换调理电路主要是完成将脉冲信号转换为阶梯波信号，脉冲信号发生器主要产生所需的脉冲信号，其次经微分电路输出尖峰脉冲，然后经过限幅电路将尖峰脉冲的负半周滤除，剩下正半轴尖峰脉冲，用集成运放组成的积分电路进行积分累加，加上电压比较器和控制电路组成了完整的阶梯脉冲信号，对电路的各个元件进行参数调整，从而得到满足工作逻辑要求的阶梯波信号。

电源调制器设定的工作逻辑为：以定子单元3a与转子单元3b周期性隔气隙3d相对、处于同一法线10(为0)的状态记为基准座标和基准时间，当人力助动或驱动操控装置9a给出驱动信号、并且传感单元3c感知转子单元3b绕轴前转至达到位置(约16度角，对应转子单元进入凹形绕芯两端范围内隔气隙相对的初始时刻，精细值以实验为准)的时刻，电源调制器启动输出T₁电流为8A、T₁与(T₂+T₀)比值为1：6的通、断电时序；当转子单元每次绕轴至基准座标时，电源调制器进行一次时间归0校准并记录本次周期时间，通过与转子单元上次绕至基准座标的周期时间比较，获知本次周期时间的实时值，并根据实时状态对下一步工作逻辑进行判定：如果驱动操控装置9a无信号输入指令(不踏行脚踏链轮16)，电源调制器休眠；如果驱动操控装置给出的信号指令是加速(踏行脚踏链轮16)，则电源调制器在下一周期对应为位置的时刻，继续执行T₁与(T₂+T₀)比值为1：6的通、断电时序，实时通电的平均强度通过脚踏链轮的踏行旋转速度由驱动操控装置给出；如果驱动操控装置维持在电源调制器输出电流接近12A的状态，上述设定的逻辑状态将使电源调制器的时序通电频率越来越高，对应车轮每周期中定子单元3a对转子单元3b的电磁力作用次数越来越多，车速越来越快；当时序通电频率高于所设定的1/2.25ms(对应转体转速56转/s)或电源调制器输出电流连续4s维持在12A的状态时，电源调制器1无条件断电而达到自动限速的设计目标。

本实施例所述的电动装置可相应安装在两轮车和三轮车的前轮以及单轮车上；可每个车轮安装一套电动装置，也可对应一个车轮安装多套电动装置。

本实施例所述电动装置涵盖狭义的电机本体和电动装置系统，以下述例相同。

实施例2、

将实施例1所述轮毂15内缘设置8个转子单元的材料，变换为4个钕铁硼、4个常规导磁体，钕铁硼转子单元与导磁体转子单元一一相间平均设置。

电源调制器采用的脉冲数字技术方案和实施例1类同，工作逻辑调整为：当对定子单元绕组启动通电时，在4s内以6A为基准、对应车轮旋转周期在每下一个周期自动加大10％输出强度的电流时序，从第5s起始等待驱动操控装置的下一步工作指令：如果驱动操控装置9a无输入指令，电源调制器1休眠；如果驱动操控装置给出的指令是加速，则电源调制器在下一周期启动通电的时刻，执行T₁与(T₂+T₀)比值为1：6的电流时序，实时通电的平均强度由驱动操控装置9a给出。

所述钕铁硼转子单元与导磁体转子单元一一相间设置的方案，亦可以更改为所述钕铁硼转子单元与导磁体转子单元两两相间设置。前述通过磁电感应装置获得周期性电脉冲信号的技术方案目标，也可以改用光敏控制技术来系统实现。

实施例3、

将实施例1所述电动装置的轮毂15更改为一个具有转动轴、周长为100mm的单环形钛铝合金圈形式的转体6，转体内同轴7套装一个带固定轴的圆盘，该圆盘的固定轴外部机械参数同样参照配套两轮车的数据设计，并用于取代常规两轮车的固定轮轴而安装，在圆盘上安装一个定子单元3a；转体外部设置有一个由若干齿轮组合而成的减速/变矩装置2，其与转体同轴心安装，减速比为10：1；减速/变矩装置的外部设置有若干机械孔，若干辐条的一端穿孔固定，另一端固连轮毂(轮圈)内缘，使电动装置实现对车轮5的传动，如图1d所示。

电动装置配车最大时速20km/h即5.6m/s(5.6转/s)，计取车轮相应的旋转周期时间为180ms；电动装置的转体6经过减速/变矩装置2对应的限速值为56转/s，相应的旋转周期时间18ms，即电源调制器对电动装置供电的(T₁+T₂+T₀)时序周期最小值T为18ms，电源调制器供电的(T₁+T₂+T₀)时序周期最小值T为18/8即2.25ms，设定时序T₁：(T₂+T₀)同为1：6，其余与实施例1类同。

实施例4、

对实施例1的电动装置增设电磁力制动功能。

电动车的电磁制动装置9b为一个十级变阻器，电源调制器相应增加制动信号输入端1e电连接电磁制动装置；当人工控制电磁制动装置发出制动信号时，电源调制器切断T₁对应时序的电流，启动T₂时域供电，供电时域设定为传感单元3c感知转子单元3b绕轴至绕轴至为4度到为0位置的时间段。

电源调制器所输出的制动电流，对应电磁制动装置9b的十级阻档设置为十级强度，设定输出的电流强度为：首级5A、末级16A，十级电流平均设置。

前述在转体外部设置减速/变矩装置2可以剥离电动装置设计，因限速对应的车轮旋转周期时间为180ms，电源调制器对电动装置供电的(T₁+T₂+T₀)时序周期最小值T相应改变为180ms/8即22.5ms，供电时序T₁：(T₂+T₀)为1：6不变。

实施例5、

将实施例4电动装置的制动逻辑进一步优化为：电源调制器启动T₂时域通电的同时，将T₀部分时域的工作逻辑同步变换为通电，该T₀部分时域的数值与(T₁+T₂)相等，T₀通电启动时刻以为0开始计时；电源调制器在该T₀部分时域所输出的电流强度与T₂时域相同。本实施例对定子单元绕组的制动通电增加了转子单元和定子单元处于远离状态的时域，加强了制动效果，该制动通电时域也可以对应周期时序T简要设定为：在(T₁+T₂+T₀)时序中，起始3/8时域断电，之后5/8时域诵电。

本实施例可进一步加装增程系统，以甲醇发电机系统为电能补充装置18，发电机系统由甲醇燃料箱、甲醇内燃机、发电机和整流装置组合而成；增程系统的逻辑充电装置17主要由电池组实时电压监测模块、恒电压限定电流充电模块和工作逻辑控制模块等功能模块所组成，工作逻辑为：当监测到电池组的实时电压下降至23V时，自动启动甲醇发电机系统为磷酸铁锂电池组8b补充电能，其充电工作方式为恒定电压28.2V限制最大电流4A，当充电电流小于0.5A时自动停止充电。

实施例6、

在实施例1的基础上，每套电动机械装置内的定子单元3a增设为两个，合金转体以一体化成型工艺在内部嵌合8个间隔平均设置的永磁体转子单元3b，8个转子单元的S极全部正对转体的轴。两个定子单元的绕芯改为圆柱形，绕组匝数同为60圈，安装时圆柱形绕芯两端与转体相应的法线10垂直，如图3a所示；两个定子单元安装在转体6内部法线平面的中心、靠近转体内缘5mm的固定部位，技术要求与旋转方向毗邻转子单元3b的机械间距相同，两个定子单元的绕组电串联连接，在转体旋转周期中共同与其均匀分布的8个转子单元发生电磁力作用。

本实施例中，驱动供电时域定义从至为位置相应的时间段，制动供电时域定义为从至为0相应的时间段。两个定子单元的机械布局，也可以改为在转体内部两侧对称的固定部位安装，绕组电串联连接且电磁极方向相同。

实施例7、

设计一种通用型的的电动装置，电动装置的转体6通过减速/变矩装置2与车轮的轮毂内缘固连；在转体内部设置12个与固定轴固连的定子单元3a，定子单元绕芯为圆柱形，绕组匝数55圈，安装时圆柱形绕芯两端连线12与转体相应的法线10重合，如图3b所示，并且在靠近转体内缘5mm的环形部位间隔均匀分布；钛铝合金转体6以一体化成型工艺在内部嵌合12个间隔平均设置的永磁体转子单元3b，如图8b所示，12个转子单元的N极全部正对转体的轴7。

12个定子单元的绕组电串联连接，每4个定子单元的绕组中间引出抽头，对外形成3根线组成电外接回路(类似于传统电动机内部绕组的Δ形接法)，在转体旋转周期中与其均匀分布的12个转子单元发生电磁力作用；电源调制器的电连接方式对应设计为三线回路，其相应输出的时序脉冲电流在三线构成的各个回路中平均分配；电源调制器对定子单元绕组的通电方向设置为绕芯S极逆转体旋转方向；本实施例可以进一步利用定子单元3a绕组外接两相反馈的两两比较微分电位差，作为定子单元与转子单元内部位置判别的信号源，替代独立设置的传感单元。

减速/变矩装置2可以根据不同用途而设计减速比，电动装置的驱动、制动控制方式与前述定子单元设置于转体内部的方法类同，驱动供电时域定义从至为位置相应的时间段，制动供电时域定义为从至为0相应的时间段。

本实施例磁电感应装置9a通过脚踏链轮获得周期性电脉冲信号的技术方案，采用业内公知的霍尔控制技术来系统实现。

实施例8、

将实施例7所述的电动装置安装在电动三轮车的两个后轮，脚踏链轮与前轮固定轴上的齿轮链接，电池组选用48V100Ah铅酸胶体电池8b。

本实施例所述三轮车加装增程系统，如图10所示，电能补充装置18选用48V1000Ah铝空气一次电池系统；电能补充装置的工作方式设置为三轮车启动时同步工作，并在电动装置运行中对电池组浮充电，逻辑充电装置17设计为恒定电压54V、限定最大充电电流20A的工作方式；本实施例因两个后轮在转弯行驶时存在差速，设置限速并对电源调制器内置差速程序，使转弯行驶更稳定。

实施例9、

将实施例8所述三轮车改为双增程系统。所述双增程系统是在实施例8基础上增加一套内燃发电机系统(包括燃料箱、内燃机、发电机和整流装置及其控制系统)；双增程系统的逻辑充电装置17的功能模块包括充电模块和控制模块，充电模块设置有两路输入端，分别电连接铝空气电池系统的电能输出端和内燃发电机系统的电能输出端；逻辑充电装置17的充电模块输出端电连接铅酸胶体电池的正负极，其工作启动由逻辑充电装置的控制模块通过电连接电源调制器1实现逻辑控制。

逻辑充电装置通过电源调制器1的编程控制，实现对铅酸胶体电池的实时电压/残存容量的监测和充电控制功能；双增程系统为铅酸胶体电池补充电能时，优先启用内燃发电机系统，当内燃发电机系统不能工作时继续启用铝空气电池系统。内燃发电机系统使用的燃料任意。

实施例10、

在实施例1凹形绕芯上部正对转体的内缘的设计基础上，将凹形绕芯的上部逆转体旋转方向偏转5度角，转子单元3b顺转体旋转方向偏转5度角，其余与实施例1类同。本实施例因定子单元3a内部绕组通电后形成电磁场的偏转角，更符合转子单元绕轴与定子单元周期性相吸的动态模型，效果比实施例1要好。

此外还可将实施例1的定子单元改变为双线环绕磁芯，其中一个回路由一根直径0.60mm的铜线环绕凹形磁芯45圈而成，用于动力供电，电连接电源调制器1；另一个回路由一根直径0.20mm的铜线环绕凹形磁芯15圈而成，用作替代独立设置的传感单元3b，作为转子单元3b伴随转体旋转位置的判别信号源。

实施例11、

一种准单轮结构电动车用的电动装置，电动装置内部结构与实施例6类同；所述准单轮结构是同轴紧凑安装两个轮毂，电动装置的电机本体部分设在两个轮毂之间的轴上；转体6外部设置两个与其同轴的减速/变矩装置2，减速比为12：1；每个减速/变矩装置的外部设置有若干传力筋务，其一端通过机械装置与减速/变矩装置2的外部固连，另一端固连车轮的轮圈，使电动装置实现对准单轮的机械传动。

本实施例中，驱动供电时域定义为从至为位置相应的时间段，制动供电时域定义为从至为0相应的时间段，驱动操控装置9a设置为遥控。

本实施例所述的结构可在一个轮以上的电动车实施，使电动行驶效果更稳定。

实施例12、

一种把转子单元设置在车轮5的轮圈上的电动自行车。

该车为前后两轮结构，选用如图1b所示的轻便型车架4，选用周长为1000mm的车轮5，电动装置设计为8个转子单元3b与一个定子单元3a的组合，设置在后轮，电池组8选用18V12Ah锌镍电池。

转子单元选择优质永磁钢，加工成长度25mm的盒型小单元，宽度在不影响轮圈外橡胶轮的情况下取最大值，紧密安装在钛铝合金材料制成的轮圈的外缘；定子单元绕芯选择凹形铁磁体，绕芯下部加工成与轮圈对应的圆弧形，线圈绕组由一根直径0.50mm的铜线环绕凹形磁芯38圈而成，安装要点：通过外加螺丝将定子单元固连在靠近轮圈内缘的车架4部位，凹形绕芯上部正对车轮5的轮圈内缘(如图3c所示)，与轮圈内缘形成8mm的间隔，两端对应同轴轮圈占位35度角。

本实施例设定的最大时速20km/h即5.6m/s，计取限速对应的车轮5旋转周期时间为180ms，即(T₁+T₂+T₀)时序周期最小值为180ms，因定子单元对应车轮一个旋转周期与8个转子单元发生电磁作用，电源调制器对电动装置供电的(T₁+T₂+T₀)时序周期最小值T为180ms/8即22.5ms；电源调制器1采用脉冲数字技术实现，最大过载功率350W，设定时序T₁：(T₂+T₀)为1：5；电源调制器对应最大时速输出的电流强度在额定电压24V时为9A。

驱动操控装置9a的设置方式及其与电源调制器的电连接方法与驱动控制逻辑与实施例1类同，本实施例将传感单元3c设置在前轮的车架4上，在前轮周期面对传感单元的环形区域任意部位，专门设置一块永磁体，使传感单元的感应绕组伴随车轮旋转而周期性获得传感信号。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (14)

1.一种脚踏控制的电动装置，其特征在于，所述电动装置包括电源调制器(1)、驱动操控装置(9a)、定子单元(3a)、转子单元(3b)、转体(6)和脚踏链轮(16)；所述转体为一个具有转动轴的环形机械圈，其上间隔设置至少2个转子单元(3b)；所述转子单元的材料包括永磁体或导磁体，或两者组合设置；当转体(6)上含有多个永磁体转子单元(3b1)时，永磁体转子单元环绕转体设置的磁极方向相同；所述定子单元(3a)至少设置一个在靠近转体的固定部位，其与转子单元形成的周期性相对气隙(3d)不大于80mm；所述驱动操控装置(9a)设置在与脚踏链轮(16)周期对应的固定部位，或与脚踏链轮一体化设计制造；

所述电源调制器(1)包括电源输入端(1a)、时序电流输出端(1b)和驱动信号输入端(1d)，电源输入端电连接电池组(8)的正负极，时序电流输出端电连接定子单元的内部绕组，驱动信号输入端电连接驱动操控装置(9a)；所述电源调制器对定子单元(3a)内部绕组供电使定子单元形成的电磁极方向，设置为与所述永磁体转子单元(3b1)运动相向的磁极相反；所述驱动操控装置通过用户对脚踏链轮(16)的旋转周期/频率获取指令并使电源调制器相应输出时序电流，或组合电源调制器输出电流的其他控制方式，实现电动装置的驱动。

2.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述转体(6)包括车轮(5)的轮圈、轮毂(15)以及通过机械构件同轴(7)分别固连轮圈/轮毂内缘和车轮转动轴的环形机械圈。

3.根据权利要求2所述的电动装置，其特征在于，所述的机械构件包括若干齿轮组合的减速/变矩装置(2)；减速/变矩装置的传动输入端与转体(6)机械固连，其传动输出端与轮圈、轮毂的内缘机械固连；减速/变矩装置独立设置，或与转体或轮毂一体化设置。

4.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述定子单元(3a)由至少一组良导线环绕磁介质材料的磁芯而成，其若干个组合得到的绕组之间通过串联或并联连接，或通过不同绕组之间引出中间抽头组成多线外接回路。

5.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述电动装置还包括传感装置，所述传感装置包括若干能感应所述转子单元(3b)与定子单元(3a)相对位置的传感单元(3c)；所述传感单元与所述电源调制器的传感信号输入端(1c)电连接；所述电动装置至少在转体的内部或外部设置一传感单元。

6.根据权利要求5所述的电动装置，其特征在于，所述传感装置还包括定子单元(3a)的内部绕组，所述内部绕组包括环绕定子单元磁芯的绕组以及由若干定子单元绕组之间串联而成的多线外接回路。

7.根据权利要求1所述的电动装置，其特征在于，所述电动装置还包括电磁制动装置(9b)，所述电源调制器(1)还包括制动信号输入端(1e)，其电连接所述的电磁制动装置；所述电源调制器通过电磁制动装置获取用户的制动指令并相应输出时序电流，使电动装置实现制动。

8.一种电动车，其特征在于，其至少设置一套含有如权利要求1～7任一项所述的电动装置，所述电动车包括车架(4)、电池组(8)和至少一个车轮(5)；所述电池组包括一次性使用的一次电池(8a)或可重复多次充电使用的二次电池(8b)，或两者组合设置。

9.根据权利要求8所述的电动车，其特征在于，所述电动车配置二次电池组(8b)时加装电能补充装置(18)，所述电能补充装置包括材料任意的一次电池(8a)与控制装置组合，或为内燃发电机与系统控制装置组合，或两者组合设置；电能补充装置通过逻辑充电装置(17)电连接二次电池组。

10.基于权利要求1～7任一电动装置的驱动方法，该方法由电源调制器通过所述转子单元(3a)和定子单元(3b)的位置关系输出时序电流控制电动装置转动；

所述时序根据转体旋转方向而定义，所述时序电流根据定子单元电磁场在转体上的有效作用区间结合转体上的转子单元个数而设置若干个通断周期T，每个通断周期包括供电时域和断电时域；所述供电时域位于相应的时间段，所述为转子单元绕轴并与轴确定的法线与定子单元和轴所确定法线所形成的动态夹角，所述为转子单元绕轴切线方向与其所受电磁力作用方向重合所确定的值；

所述断电时域内电源调制器(1)不输出电流。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述通电时域内初始的电流、电压或定子单元(3a)的磁通强度由传感装置获取转体转速实时值结合驱动操控装置(9a)给出的指令而调整。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括校正步骤；所述校正步骤为将转子单元和定子单元处同轴法线相对、为0的状态作为基准座标和基准时间，当转子单元每次前转至基准座标时，电源调制器(1)进行一次时间归0校准并记录本次周期时间，通过与上次转子单元前转至基准座标的周期时间比较，从而获知转体的旋转周期时间，并控制输出电流。

13.基于权利要求1～7任一电动装置的制动方法，该方法在所述转子单元趋近定子单元、转子单元和定子单元处同轴法线相对以及转子单元和定子单元处于远离状态的至少一个时域中，输出时序电流控制电动装置制动；

所述转子单元趋近定子单元为状态的相应时间段，所述为转子单元绕轴并与轴确定的法线与定子单元和轴所确定法线所形成的动态夹角，所述为转子单元绕轴切线方向与其所受电磁力作用方向重合所确定的值。

14.基于权利要求8或9所述电动车的增程方法，该方法在电动装置运行中需要为二次电池组(8b)持续补充电能，或当二次电池组的实时电压或残存容量值低于所设定的阀值时，启用电能补充装置(18)为二次电池组补充电能。