專利名稱：數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車新型動(dòng)力裝置，特別涉及一種可根據(jù)隨機(jī)條件的不同而實(shí)時(shí)改變?yōu)殡娏︱?qū)動(dòng)或電能轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存狀態(tài)的汽車新型動(dòng)力裝置。
自1886年汽車問世以來，只有一百多年的歷史，但它對(duì)人類文明的發(fā)展起了十分重要的作用。最早的汽車是用蒸汽機(jī)作動(dòng)力的，所以稱之為“汽車”，內(nèi)燃機(jī)問世后，汽車開始裝用汽油機(jī)和柴油機(jī)，并使汽車的動(dòng)力性能得到質(zhì)的飛躍和改善。近十余年來，從動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)等處著眼，汽車開始趨向采用柴油機(jī)。但是，汽車的動(dòng)力仍然處于不斷變革之中，隨著汽車化程度的不斷提高，能源和生態(tài)問題日益尖銳，而且，內(nèi)燃機(jī)所用的石油制品燃料最終是要枯竭的，所以，對(duì)汽車改用其他動(dòng)力的研究和實(shí)踐正在全世界各個(gè)汽車大國(guó)加緊進(jìn)行。例如，以電作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車已問世多年，用氫氣作燃料乃至以太陽(yáng)能為動(dòng)力的汽車都已研制成功，只是這些新型動(dòng)力汽車售價(jià)昂貴，很少有人問津，以至人們?nèi)栽诶^續(xù)孜孜不倦的探索改進(jìn)途徑和新的動(dòng)力裝置。
本發(fā)明的目的是提供一種汽車新型動(dòng)力裝置-數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的由三臺(tái)其轉(zhuǎn)子外緣裝有稀土永磁材料制成多個(gè)磁極的稀土永磁全速同步電機(jī)、慣性飛輪、蓄電池、整流器、傳感器與數(shù)字控制裝置所組成，其特征在于其中兩臺(tái)作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的稀土同步電機(jī)的輸出軸分別與汽車左右兩側(cè)的車輪輪軸相鎖固連接，這兩個(gè)稀土同步電機(jī)的定子線圈分別外接有一個(gè)雙向可變頻逆變器，而這兩個(gè)逆變器分別通過直流匯流排與蓄電油和另一臺(tái)作為儲(chǔ)能/換能器的稀土全速同步電機(jī)的定子線圈外接的雙向可變頻逆變器相連接；上述蓄電池通過一個(gè)整流器和電源插頭，可與供電網(wǎng)連通；上述儲(chǔ)能/換能電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上裝有一個(gè)密封在鋁合金真空殼體里的慣性飛輪；有對(duì)上述三個(gè)雙向可變頻逆變器進(jìn)行數(shù)字控制的可編程控制器，該可編程控制器與若干個(gè)分裝在方向盤、油門踏板處的傳感器構(gòu)成電連接。
上述作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的兩臺(tái)稀土同步電機(jī)及車輪可以安裝在汽車的后車輪。
上述作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的兩臺(tái)稀土同步電機(jī)及車輪可以安裝在已有動(dòng)力裝置的汽車的前車輪。
上述慣性飛輪及其同軸的稀土電機(jī)，可以安裝在汽車車架的座位下側(cè)。
本發(fā)明是申請(qǐng)人在其專利技術(shù)《數(shù)控稀土全速同步電機(jī)》(CN91101473.X)、《數(shù)控全速電力/動(dòng)力裝置》(CN93200001.0)和《數(shù)控全速儲(chǔ)能-換能裝置》(CN94203493.7)基礎(chǔ)上的又一項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造，也是以電子，信息技術(shù)為基礎(chǔ)的三端可逆換能器的一項(xiàng)工程實(shí)際應(yīng)用技術(shù)。本發(fā)明實(shí)質(zhì)上是將具有電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)雙重功能的兩臺(tái)稀土永磁全速同步電機(jī)與汽車的車輪輪軸結(jié)合成一體，作為汽車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力裝置；同時(shí)，將另一臺(tái)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)的全速稀土同步電機(jī)與慣性飛輪相結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的高速物理儲(chǔ)能/換能裝置，再通過與每個(gè)稀土永磁同步電機(jī)的定子線圈相連接的三個(gè)雙向可變頻逆變器和可編程控制器、傳感器組成一個(gè)自成閉環(huán)系統(tǒng)、不受速度匹配支約的有機(jī)整體-數(shù)控全速儲(chǔ)能/轉(zhuǎn)換的汽車動(dòng)力裝置。
稀土永磁同步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩大、轉(zhuǎn)速范圍廣，還能在適當(dāng)時(shí)候自動(dòng)切換成發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作，以便回收能量。裝在汽車車輪輪軸上的兩臺(tái)稀土同步電機(jī)平時(shí)承擔(dān)驅(qū)動(dòng)，不但具有驅(qū)動(dòng)剛性好，可以工作在大負(fù)荷狀態(tài)，而且在汽車上、下坡或減速、剎車時(shí)，可以吸收負(fù)載變化所產(chǎn)生的能量，將之變?yōu)殡娔?，反向傳輸給另一臺(tái)作為儲(chǔ)能/換能器的稀土永磁同步電機(jī)進(jìn)行物理儲(chǔ)能，從而在汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力之間進(jìn)行高效相互轉(zhuǎn)換，再輔以化學(xué)儲(chǔ)能的蓄電池，就可以把上述物理儲(chǔ)能器的能量高效、低耗地轉(zhuǎn)換成可以隨機(jī)變化的汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。本發(fā)明的動(dòng)力裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；利用交流電網(wǎng)作為其能源，不僅電費(fèi)價(jià)格遠(yuǎn)較同樣效能的汽油低廉，還可將原來剎車、上下坡機(jī)械能等白白損耗的能量再次回收轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，既減少石油制品燃燒和熱消耗的環(huán)境污染，又能節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用支出和回收再生能源，總之，本發(fā)明是無污染汽車的比較理想而實(shí)用的新型動(dòng)力設(shè)備。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成原理圖。
圖2是本發(fā)明中儲(chǔ)能/換能器的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
參見圖1，本發(fā)明是由三臺(tái)其轉(zhuǎn)子外緣裝有稀土永磁材料制成多個(gè)磁極的全速稀土永磁同步電機(jī)1、2、3，慣性飛輪34、蓄電池5、整流器6、傳感器與數(shù)字控制裝置所組成，其中兩臺(tái)作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力源的稀土永磁同步電機(jī)1、2的輸出軸分別與汽車左右兩側(cè)的車輪11、21輪軸相鎖固連接，這兩個(gè)稀土同步電機(jī)1、2以蓄電池5和裝置內(nèi)部另一臺(tái)稀土同步電機(jī)3輸出的直流電為動(dòng)力源，這兩個(gè)電機(jī)1、2可分別受控以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)或后退；也可以控制其分別以彼此不同的轉(zhuǎn)速各自轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)汽車向左或向右拐彎，由此可省略汽車的差速機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)稀土同步電機(jī)1、2的定子線圈分別外接有一個(gè)雙向可變頻逆變器10、20，而這兩個(gè)逆變器10、20分別設(shè)有直流匯流排與蓄電池5和另一臺(tái)作為儲(chǔ)能/換能器的稀土永磁全速同步電機(jī)3的定子線圈外接的雙向可變頻逆變器30相連接，由此從蓄電池5和稀土電機(jī)3獲取上述兩個(gè)稀土永磁電機(jī)1、2的轉(zhuǎn)動(dòng)能源，從而驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)；而當(dāng)汽車由高速變?yōu)榈退傩旭偅驈母咂孪蛳禄袝r(shí)，上述兩個(gè)稀土永磁電機(jī)1、2產(chǎn)生的電力能源也會(huì)通過這些雙向可變頻逆變器10、20、30反向傳輸給蓄電池5充電或給稀土永磁電機(jī)3饋電，使慣性飛輪34加速旋轉(zhuǎn)而儲(chǔ)能。而上述稀土電機(jī)1、2、3之間的動(dòng)力/電力和儲(chǔ)能/換能轉(zhuǎn)換都是在可編程控制器4里的控制軟件實(shí)時(shí)控制下完成的。蓄電池5通過一個(gè)整流器6和電源插頭7與供電網(wǎng)聯(lián)通，籍此獲取電網(wǎng)電力充電儲(chǔ)能。
參見圖1、圖2，在儲(chǔ)能/換能器的稀土永磁電機(jī)3的稀土永磁轉(zhuǎn)子32外側(cè)裝有一個(gè)密封在真空殼體33里的慣性飛輪34，該電機(jī)的定子位于永磁轉(zhuǎn)子32的里側(cè)，定子線圈35的鐵芯采用高頻高導(dǎo)磁率的鐵涂氧材料制成，以便在定子線圈35中通過高頻交流電時(shí)，可使稀土永磁轉(zhuǎn)子32在高頻磁場(chǎng)作用下高速旋轉(zhuǎn)，從而讓飛輪34也高速轉(zhuǎn)動(dòng)，其最高速可達(dá)數(shù)萬轉(zhuǎn)/分，可以儲(chǔ)存足夠的慣性動(dòng)能。圖中36是滾動(dòng)軸承，37是中空固定軸，電機(jī)定子線圈35的饋電導(dǎo)線由此引出接入其雙向可變頻逆變器30里。還有對(duì)三個(gè)雙向逆變器10、20、30進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字控制的可編程控制器4，該可編程控制器4與若干個(gè)分裝在方向盤、油門踏板處的傳感器81、82構(gòu)成電連接。其中三個(gè)逆變器10、20、30、蓄電池5和可編程控制器4通過直流匯流排和控制線連結(jié)成一個(gè)整體，其中可編程控制器4中裝有實(shí)時(shí)控制儲(chǔ)能/換能裝置、動(dòng)力/電力轉(zhuǎn)換和三個(gè)逆變器動(dòng)行的控制軟件，由此構(gòu)成一個(gè)可以彼此轉(zhuǎn)換能量的獨(dú)立系統(tǒng)。
本發(fā)明的工作原理是既可以從蓄電池5或儲(chǔ)能/換能器電機(jī)3獲取電能，經(jīng)雙向逆變器10、20將直流電被控改變成頻率、相位都可變的交流電輸出，并通過改變輸出電流的頻率、相位、電流來分別控制稀土電機(jī)1、2的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、輸出扭矩，從而驅(qū)動(dòng)汽車車輪前進(jìn)。也可以把因汽車轉(zhuǎn)速變化或高度位置變化而使兩個(gè)動(dòng)力/電力稀土電機(jī)1、2的永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)而在其定子線圈里感應(yīng)生成的電勢(shì)引出，由雙向逆變器10、20將其轉(zhuǎn)換成直流電饋入蓄電池5作化學(xué)能儲(chǔ)存，或再經(jīng)逆變器30饋入儲(chǔ)能/換能器稀土永磁電機(jī)3的高速慣性飛輪34作物理能儲(chǔ)存。所以，本發(fā)明是充分利用稀土永磁同步電機(jī)具有動(dòng)力-電力轉(zhuǎn)換特點(diǎn)，再輔以雙向逆變器，可編程控制器，高速慣性飛輪和相應(yīng)的軟件控制系統(tǒng)等高科技產(chǎn)品及手段，應(yīng)用于汽車的新型動(dòng)力裝置。一旦從電網(wǎng)饋入蓄電池5足夠電能后，該動(dòng)力裝置就成為可以回收再生能源的泛能驅(qū)動(dòng)裝置。
由于本發(fā)明是自成系統(tǒng)的動(dòng)力裝置，它既可以安裝在現(xiàn)有汽車上作為內(nèi)燃機(jī)(第一動(dòng)力)的輔助-第二動(dòng)力，此時(shí)，作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的兩個(gè)電機(jī)1、2通常安裝在前車輪上；也可以作為新型汽車的原動(dòng)力裝置而將本發(fā)明的兩個(gè)換能電機(jī)1、2安裝在后車輪上。上述慣性飛輪34及其同軸的稀土電機(jī)3則可安裝在汽車車架的座位下側(cè)，降低汽車重心。汽車既可以單獨(dú)采用本發(fā)明(即所謂第二動(dòng)力)驅(qū)動(dòng)行駛。也可以采用柴油機(jī)的第一動(dòng)力及本發(fā)明的第二動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。通常，在城市里行駛，車速較低，驅(qū)動(dòng)功率不大，可以采用上述第一種方式運(yùn)行，節(jié)省燃料，又不會(huì)造成環(huán)境污染，可實(shí)現(xiàn)零排放驅(qū)動(dòng)。而在高速公路或郊區(qū)行駛時(shí)，汽車需要以持續(xù)的大功率驅(qū)動(dòng)。由于離開了繁華城市，排放污染的影響相對(duì)較小，汽車就可以采用上述第二種方式運(yùn)行。由于在汽車的原動(dòng)力基礎(chǔ)上又增加了作為第二動(dòng)力的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)，可以增大汽車的最大輸出功率，由原來的兩輪驅(qū)動(dòng)改變?yōu)樗妮嗱?qū)動(dòng)，增加了汽車的高速通過能力；另外，由于采用本發(fā)明驅(qū)動(dòng)可再生能源并回收利用，要比常規(guī)汽車節(jié)省燃料，從而降低運(yùn)輸費(fèi)用。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置，由三臺(tái)其轉(zhuǎn)子外緣裝有稀土永磁材料制成多個(gè)磁極的稀土永磁全速同步電機(jī)、慣性飛輪、蓄電池、整流器、傳感器與數(shù)字控制裝置所組成，其特征在于其中兩臺(tái)作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的稀土同步電機(jī)的輸出軸分別與汽車左右兩側(cè)的車輪輪軸相鎖固連接，這兩個(gè)稀土同步電機(jī)的定子線圈分別外接有一個(gè)雙向可變頻逆變器，而這兩個(gè)逆變器分別通過直流匯流排與蓄電池和另一臺(tái)作為儲(chǔ)能/換能器的稀土全速同步電機(jī)的定子線圈外接的雙向可變頻逆變器相連接；上述蓄電池通過一個(gè)整流器和電源插頭，可與供電網(wǎng)連通；上述儲(chǔ)能/換能電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上裝有一個(gè)密封在鋁合金真空殼體里的慣性飛輪；有對(duì)上述三個(gè)雙向可變頻逆變器進(jìn)行數(shù)字控制的可編程控制器，該可編程控制器與若干個(gè)分裝在方向盤、油門踏板處的傳感器構(gòu)成電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置，其特征在于上述作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的兩臺(tái)稀土同步電機(jī)及車輪可以安裝在汽車的后車輪。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置，其特征在于上述作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力的兩臺(tái)稀土同步電機(jī)及車輪可以安裝在已有動(dòng)力裝置的汽車的前車輪。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置，其特征在于上述慣性飛輪及其同軸的稀土電機(jī)，可以安裝在汽車車架的座位下側(cè)。
全文摘要
一種數(shù)控全速儲(chǔ)能/換能的汽車動(dòng)力裝置,由三臺(tái)稀土永磁同步電機(jī)、慣性飛輪、蓄電池與數(shù)字控制裝置等組成。其中兩臺(tái)稀土電機(jī)作為汽車驅(qū)動(dòng)動(dòng)力/電力源而直接裝在車輪輪軸上,另一臺(tái)稀土電機(jī)轉(zhuǎn)子外緣裝有一個(gè)密封的真空殼體里的高速慣性飛輪,作為物理儲(chǔ)能/換能器,再配合各個(gè)電機(jī)的雙向可逆可變頻逆變器、直流匯流排和可編程控制器及控制軟件,構(gòu)成一個(gè)可轉(zhuǎn)換能量的獨(dú)立系統(tǒng)。該裝置可作為無污染的第二動(dòng)力安裝在現(xiàn)有汽車上,也可獨(dú)立安裝作為汽車驅(qū)動(dòng)力。
文檔編號(hào)B60K1/00GK1184041SQ9612084
公開日1998年6月10日 申請(qǐng)日期1996年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月3日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠