專利名稱：雙機(jī)二維集成的三相異步輪轂電機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系涉及一種兩輪電動(dòng)車輪轂電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是涉及一種雙機(jī)二維集成的三相異步輪轂電機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
輪轂電機(jī)在兩輪電動(dòng)車中的應(yīng)用，廣泛采用永磁直流和永磁交流同步變頻電機(jī)， 而三相異步變頻電機(jī)目前尚未得到應(yīng)用，三相異步電機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)①體積小，重量輕; ②高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)；③良好的可控性和高穩(wěn)定性；④壽命長(zhǎng)，少維護(hù)甚至不維護(hù)；⑤制造簡(jiǎn)便，成本低；⑥噪聲低，振動(dòng)小，能有效提高舒適度；⑦一臺(tái)變頻驅(qū)動(dòng)控制器可拖掛多臺(tái)電機(jī)，且在中途切入時(shí)能保證相同速率和可靠的穩(wěn)定性。其缺點(diǎn)是三相異步電機(jī)本身 85% -88%的功能轉(zhuǎn)換效率比95% -98%的永磁電機(jī)低10%，如果與電子變頻技術(shù)相結(jié)合， 其工作效率就能超越永磁直流電機(jī)，接近永磁交流同步變頻電機(jī)，再加上雙機(jī)二維集成、 (電氣)再生制動(dòng)和電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)集成，以及矢量和恒轉(zhuǎn)矩、恒功率輸出控制技術(shù)集成，構(gòu)成一種新型兩輪電動(dòng)車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其綜合性能優(yōu)于目前兩輪電動(dòng)車所應(yīng)用的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是讓三相異步變頻電機(jī)在兩輪電動(dòng)車中得到廣泛應(yīng)用，且其實(shí)用效果、節(jié)能效果和性價(jià)比都優(yōu)于現(xiàn)有兩輪電動(dòng)車所應(yīng)用的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，是一種高集成發(fā)明創(chuàng)新。如變頻節(jié)能與變頻調(diào)速控制集成，雙機(jī)二維集成，(電氣)再生制動(dòng)和電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)集成，以及矢量和恒轉(zhuǎn)矩、恒功率輸出控制技術(shù)集成。采用集成優(yōu)勢(shì)，讓三相異步電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)能充分發(fā)揮，其缺點(diǎn)能得到彌補(bǔ)和改善。①本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是a、采用雙機(jī)二維集成模式，兩只電機(jī)的額定功率之比為4 6，即2/5 3/5，雙機(jī)二維集成分2種實(shí)施模式①后輪雙機(jī)左右兩側(cè)分置集成模式，②雙機(jī)前后輪分置集成模式。第①種模式的電機(jī)為內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，第②種模式的電機(jī)為外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。有3種工作運(yùn)行模式可供選擇①2/5電機(jī)工作運(yùn)行、②3/5電機(jī)工作運(yùn)行、③雙電機(jī)工作運(yùn)行。b、在普通三相異步電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理上作部分設(shè)計(jì)修改，①適當(dāng)增加電感量，②作磁不飽和設(shè)計(jì)，③提高絕緣等級(jí)(D級(jí)以上)，④、增加電機(jī)極數(shù)，使電機(jī)能在 6Hz——85Hz頻率范圍內(nèi)工作。C、由DC-DC升壓電路，變頻節(jié)能與變頻調(diào)速電路，矢量和恒轉(zhuǎn)矩、恒功率輸出電路，再生制動(dòng)和電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)電路而構(gòu)成變頻驅(qū)動(dòng)控制器。a、b、c三項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容組合構(gòu)成一種新型兩輪電動(dòng)車輪殻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是a、雙機(jī)二維集成的3種工作運(yùn)行模式，模式①在輕載、無風(fēng)阻、路況較好的情況下應(yīng)用；模式②在中載、中風(fēng)阻、路況較差或爬小坡的情況下應(yīng)用模式③在重載、較大風(fēng)阻、路況較差或爬較大坡度的情況下應(yīng)用。具有多種環(huán)境狀態(tài)下的適應(yīng)選擇功能，有優(yōu)越的節(jié)能節(jié)材效果，能延長(zhǎng)電動(dòng)車的續(xù)行里程。b、電子變頻技術(shù)是世界公認(rèn)的節(jié)能技術(shù)，能節(jié)能20% -30%。C、用于三相異步電機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)控制電路其設(shè)計(jì)和制作較為簡(jiǎn)易，而且性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜，具有高可靠性和低成本的特點(diǎn)。d、矢量控制能使電動(dòng)車軟啟動(dòng)和無極調(diào)速且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不會(huì)對(duì)電源產(chǎn)生大電流沖擊，能有效延長(zhǎng)電源使用壽命和提高安全可靠性。再生制動(dòng)是將機(jī)械能還原成電能再利用，是一項(xiàng)充分利用能源的節(jié)能技術(shù)。電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)用來取代機(jī)械摩擦制動(dòng)，既節(jié)材，且能消除摩擦噪音，降低維修成本。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作出進(jìn)一步說明。圖1是后輪雙機(jī)左右兩側(cè)分置二維集成輪轂電機(jī)結(jié)構(gòu)平面示意圖。圖2是輪轂左視平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是雙機(jī)前后輪分置二維集成結(jié)構(gòu)平面示意圖。圖4是變頻驅(qū)動(dòng)控制器基本結(jié)構(gòu)電路原理框架圖。圖1中，由輪轂及左右兩側(cè)分置的兩只相同結(jié)構(gòu)的三相異步電機(jī)組成，1是輪轂，2 是鋼球滾珠，3是輪轂驅(qū)動(dòng)齒輪，4是右電機(jī)外殼，5是右電機(jī)定子，6是右電機(jī)轉(zhuǎn)子，7是右電機(jī)轉(zhuǎn)子軸婆司套，8是雙機(jī)定位固定軸，9、13是右電機(jī)轉(zhuǎn)子軸婆司，10是右電機(jī)轉(zhuǎn)子軸，11 是轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)齒輪，12是右電機(jī)前端蓋，14齒輪離合彈簧。圖2中，1是輪轂，2是鋼球滾珠，3是輪轂驅(qū)動(dòng)齒輪。圖3中，1是輪轂，2是鋼球滾珠，3是電機(jī)外轉(zhuǎn)子，4是電機(jī)內(nèi)定子，5是電機(jī)右端蓋，6是固定軸，7是電機(jī)左端蓋。圖4中，1是蓄電池，2是升壓與再生回饋電路，3是IPM逆變電路，4是電機(jī)1，5是開關(guān)Kl，6是逆轉(zhuǎn)制動(dòng)開關(guān)，7是開關(guān)K2，8是電機(jī)2，9是控制單元。
具體實(shí)施例方式在圖1、圖2中，由輪轂1和左右兩只結(jié)構(gòu)相同的電機(jī)組成后輪雙機(jī)二維集成模式。 左右電機(jī)的外殼部分與鋼球滾珠2結(jié)合構(gòu)成滾動(dòng)滑配；電機(jī)轉(zhuǎn)子軸10為空心軸，雙機(jī)定位固定軸8從轉(zhuǎn)子軸內(nèi)孔穿過，兩者構(gòu)成滾動(dòng)滑配。轉(zhuǎn)子軸婆司9、13為接觸滑配件，當(dāng)右電機(jī)通電工作時(shí)，電機(jī)定子5產(chǎn)生電磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的吸引力使電機(jī)轉(zhuǎn)子6位置向左移動(dòng)，使轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)齒輪11與輪轂驅(qū)動(dòng)齒輪3閉合而驅(qū)動(dòng)輪轂。當(dāng)左電機(jī)通電工作時(shí)，左電機(jī)轉(zhuǎn)子軸齒輪與輪轂齒輪閉合驅(qū)動(dòng)輪轂，而右電機(jī)離合彈簧14使轉(zhuǎn)子向右移動(dòng)將轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)齒輪脫離。在圖3中，由輪轂1與電機(jī)外轉(zhuǎn)子3結(jié)合，內(nèi)定子4與固定軸6結(jié)合，電機(jī)右端蓋 5和左端蓋7與鋼球滾珠2結(jié)合構(gòu)成滾動(dòng)滑配。在圖4中，由蓄電池1提供電源，高頻電感L與IGBT元件構(gòu)成Su升壓控制開關(guān)， IGBT元件Sd作為再生回饋控制開關(guān)，兩者組合構(gòu)成升壓與再生回饋控制電路2。逆變電路 3采用IPM集成模塊，IPM由6只IGBT組成并配以過熱、過流、過壓和短路等智能保護(hù)電路。 電機(jī)1與電機(jī)2是兩只相同結(jié)構(gòu)的三相異步電機(jī)。開關(guān)Kl與開關(guān)Κ2為電機(jī)1、電機(jī)2的切換開關(guān)。逆轉(zhuǎn)制動(dòng)開關(guān)6為電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)設(shè)置?？刂茊卧?由Su升壓控制和Sd回饋控制電路、矢量和恒轉(zhuǎn)矩、恒功率輸出電路、速度調(diào)節(jié)指令元件和變頻調(diào)速控制電路組成，Su升壓控制和Sd回饋控制電路由UC3842系列芯片、多諧震蕩器和高頻脈沖變壓器等為主要元件組成，多諧振蕩器可選用LM555或其他芯片，矢量和恒轉(zhuǎn)矩、恒功率輸出電路由電阻分壓器和恒流集成芯片組成，可選用如AMC7150芯片等，變頻調(diào)速控制電路可采用SA866AE系列芯片和93C系列芯片組成，進(jìn)行EEPROM參數(shù)設(shè)定和串行接口自動(dòng)下載。
權(quán)利要求
1.一種雙機(jī)二維集成的三相異步輪轂電機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，應(yīng)用于兩輪電動(dòng)車，由輪轂及兩只結(jié)構(gòu)相同的三相異步變頻電機(jī)和變頻驅(qū)動(dòng)控制器所組成，是一種新型的兩輪電動(dòng)車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征是a、采用雙機(jī)二維集成模式，雙機(jī)的額定功率之比為 2/5 3/5，雙機(jī)二維集成分后輪雙機(jī)左右兩側(cè)分置和雙機(jī)前后輪分置2種模式，具有3種工作運(yùn)行模式，①2/5電機(jī)工作運(yùn)行、②3/5電機(jī)工作運(yùn)行、③雙電機(jī)工作運(yùn)行；b、變頻驅(qū)動(dòng)控制器內(nèi)部電路設(shè)有變頻節(jié)能和變頻調(diào)速功能，再生制動(dòng)和電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)功能及矢量和恒轉(zhuǎn)矩、恒功率輸出控制功能；C、三相異步變頻電機(jī)能在6Hz-85Hz頻率范圍內(nèi)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙機(jī)二維集成的三相異步輪轂電機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征是在圖1中，轉(zhuǎn)子軸上的離合彈簧14能將斷開電源后的電機(jī)轉(zhuǎn)子軸驅(qū)動(dòng)齒輪與輪轂驅(qū)動(dòng)齒輪脫離。
全文摘要
一種雙機(jī)二維集成的三相異步輪轂電機(jī)及變頻驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，是由兩只相同結(jié)構(gòu)的三相異步變頻電機(jī)組成，由后輪雙機(jī)左右兩側(cè)分置和雙機(jī)前后輪分置2種集成模式，3種工作運(yùn)行模式，具有優(yōu)越的工作環(huán)境適應(yīng)能力和節(jié)能功效，并與變頻驅(qū)動(dòng)控制器組合，構(gòu)成一種新型的兩輪電動(dòng)車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有變頻節(jié)能、再生制動(dòng)節(jié)能和電機(jī)逆轉(zhuǎn)制動(dòng)取代機(jī)械摩擦制動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02P5/747GK102195539SQ20101011759
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者杜哮宇 申請(qǐng)人:杜哮宇