專利名稱：一種雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電機及其控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙電源供電的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在混合動力汽車和純電動汽車汽車不斷發(fā)展的同時，對汽車驅(qū)動系統(tǒng)在不同路況下的工作性能、工作模式以及節(jié)能效果有了更高的要求。傳統(tǒng)的三相交流電機在面對不同路況以及驅(qū)動系統(tǒng)位于不同的行駛狀態(tài)時，不能實現(xiàn)多元的工作方案之間的轉(zhuǎn)換，也不能根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)的實際功率需求采用相應(yīng)的驅(qū)動方案以節(jié)約能量。且在驅(qū)動系統(tǒng)缺相的等故障模式下，三相電機繞組電流急劇上升，振動噪聲增大，影響系統(tǒng)的運行性能和壽 命，甚至危及駕駛安全，可靠性較差。因此，對于混合動力汽車和純電動汽車等對電機驅(qū)動系統(tǒng)可靠性及實用性要求較高的場合，電機驅(qū)動系統(tǒng)需要進(jìn)行升級和改善。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種可適應(yīng)各種路況和行駛狀態(tài)，且可在電機缺相等故障的情況下具有一定的繼續(xù)工作的能力的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)。本實用新型是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的具有左定子和右定子的交流電機、第一電源、第二電源、邏輯算法電路、驅(qū)動電路、交直流轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊，其特征在于第一繞組纏繞于左定子的定子槽，第二繞組纏繞于右定子的定子槽，左定子和右定子之間電隔離，第一繞組和第二繞組之間電隔離；第一電源和第二電源分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，驅(qū)動電路耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，交直流轉(zhuǎn)換模塊耦合至交流電機的第一繞組以及第二繞組的出線端，邏輯算法電路耦合至驅(qū)動電路，控制模塊耦合至邏輯算法電路。左定子和右定子的定子槽的中軸線為徑向，左定子和右定子沿交流電機的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的軸向并排設(shè)置，第一繞組和第二繞組為三相繞組。驅(qū)動電路對輸入其的信號進(jìn)行功率放大，第一電源為直流電源，第一電源與第一繞組形成供能匹配；第二電源為直流電源，第二電源第二繞組形成供能匹配。交直流轉(zhuǎn)換模塊對第一電源和第二電源所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對交流電機回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。第一電源和第二電源同時對交流電機進(jìn)行供電時，第一電源和第二電源所提供的電流的頻率一致。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個方面汽車驅(qū)動系統(tǒng)由控制模塊根據(jù)其采集的第一電源、第二電源、交流電機、以及車輛行駛信息、路況信息等，做出合理的能量分配方案，并向下級電路輸出指令，從而實現(xiàn)第一電源、第二電源、第一繞組和第二繞組間的功率分配，以實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)工作和節(jié)能效果。具體可體現(xiàn)為第一電源供電，第二電源不供電，第一繞組工作；或第一電源不供電，第二電源供電，第二繞組工作；或第一電源和第二電源共同供電，兩套繞組均工作；或第一電源接受交流電機提供的電能從而進(jìn)行充電；或第二電源接受交流電機提供的電能從而進(jìn)行充電；或第一電源和第二電源同時接受交流電機提供的電能從而進(jìn)行充電。此外，當(dāng)其中一套繞組系統(tǒng)發(fā)生故障時，另一套未發(fā)生故障的繞組可以繼續(xù)工作，以保證電動機正常運行；而且雙定子電機較傳統(tǒng)電機而言，減少了兩組繞組間的電磁干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性。

圖I是本實用新型的交流電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體視圖；圖2是本實用新型的交流電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的正視圖；圖3是本實用新型的交流電機的定子在未纏繞繞組時的側(cè)視圖；圖4是本實用新型的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型實施例做進(jìn)一步詳述，以下關(guān)于本實用新型的實施方式的描述只是示例性，并不是為了限制本實用新型的所要保護(hù)的主題，對于本實用新型所描述的實施例還存在的其他在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的變化，都屬于本實用新型所需要保護(hù)的主題。對于本實用新型中所提到得“耦合”，根據(jù)電氣、電子、機械領(lǐng)域的定義，是指兩個或兩個以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸信號或能量的現(xiàn)象，概括的說耦合就是指兩個或兩個以上的實體相互依賴于對方的一個量度。在本實用新型中可以理解為數(shù)字信號、電壓、電流等能量流的傳輸方式，根據(jù)各模塊之間的不同情況下作用關(guān)系本實用新型的中的“耦合”可以進(jìn)一步理解為直接連接或間接連接。所以雖然本實用新型的實施例中公布了一種各個組件的示例性布局和結(jié)構(gòu)，但該實用新型的保護(hù)主題內(nèi)還包含在保護(hù)主題的范圍內(nèi)具有不同的耦合方式下的其他布局和結(jié)構(gòu)。如附圖I至附圖4，其中，I是左定子，2是右定子，3是交流電機，4是第一電源，5是第二電源，6是邏輯算法電路，7是驅(qū)動電路，8是交直流轉(zhuǎn)換模塊，9是控制模塊，10是第一繞組，11是第二繞組，12是定子槽，13是定子槽中軸線，14是定子槽，15是定子槽中軸線，16是轉(zhuǎn)子，17是轉(zhuǎn)軸。如圖I、圖2、圖3所示，左定子I和右定子2沿著轉(zhuǎn)子16和轉(zhuǎn)軸17的軸向的方向并排設(shè)置與轉(zhuǎn)子16的外側(cè)。左定子I和右定子2之間電隔離，第一繞組10纏繞于左定子I的定子槽12，第二繞組11纏繞于右定子2的定子槽14，第一繞組10和第二繞組11之間電隔離。也就是說第一繞組10和左定子I組合體與第二繞組11和右定子2的組合體之間存在氣隙且相互獨立。圖3的a圖為左定子I在未纏繞繞組時的側(cè)視圖，b圖為右定子2在未纏繞繞組時的側(cè)視圖。左定子I的定子槽中軸線13和右定子2的定子槽中軸線15的方向均為徑向。為了使附圖的標(biāo)識簡潔，圖3中的a圖和b圖都只是標(biāo)識出一個定子槽和其定子槽中軸線，而圖上的其他定子槽和定子槽中軸線為了標(biāo)識簡潔而不做標(biāo)識。圖3所示的定子的大小、定子槽的數(shù)目及定子槽的形狀是本實施的示例性舉例，而本實用新型除對定子槽的中心軸的方向做限定以外，對于定子的定子槽的數(shù)目和定子槽的數(shù)量均不做限制。如圖4所示，第一電源4、第二電源5分別連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊8，第一電源4和第二電源5之間相互獨立，交直流轉(zhuǎn)換模塊8的與第一繞組10和第二繞組11的出線端分別連接，第一電源4作為交流電機3的第一繞組10供電來源，第二電源5作為交流電機3的第二繞組11的供電來源。第一電源4可以為電池或為電容，第二電源5也可以為電池或電容?？刂颇K9連接至邏輯算法電路6，邏輯算法電路6連接至驅(qū)動電路7，驅(qū)動電路7連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊8?？刂颇K9接收來 自第一電源4和第二電源5的電壓信息、電流信息、電荷狀態(tài)信息，以及交流電機3的狀態(tài)信息、車速信息、駕駛員的指令信息等信息。并根據(jù)接收到的信息向邏輯算法電路6輸出指令，邏輯算法電路6對指令進(jìn)行接收后將處理和運算的結(jié)果傳遞至下一級的驅(qū)動電路7，驅(qū)動電路7將接收到的信號進(jìn)行功率放大之后傳遞至交直流轉(zhuǎn)換模塊8,交直流轉(zhuǎn)換模塊8可將第一電源4和第二電源5所輸入的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，也可將由交流電機3回流的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，交直流轉(zhuǎn)換模塊8對通過其的能量流的進(jìn)行交流-直流或直流-交流變換，并實現(xiàn)第一電源4和第二電源5與交流電機3之間能量流的通斷的切換，完成對交流電機3、第一電源4和第二電源5的工作方式的切換。控制模塊9根據(jù)不同情況配置系統(tǒng)完成第一電源4、第二電源5和交流電機3的工作狀態(tài)的變換，表現(xiàn)形式為第一電源4供電,第二電源5不供電；或第一電源4不供電,第二電源5供電；或第一電源4和第二電源5共同供電；或第一電源4接受交流電機3提供的電能從而進(jìn)行充電；或第二電源5接受交流電機3提供的電能從而進(jìn)行充電；或第一電源4和第二電源5同時接受交流電機3提供的電能從而進(jìn)行充電等工作方式。接下來將根據(jù)汽車在不同路況和行駛狀態(tài)下對以上工作方式的實施方式作進(jìn)一步說明。當(dāng)汽車處于啟動狀態(tài)時，由于汽車的載荷、路況、所要求的加速度等情況的不同，汽車所需的啟動功率也不同，系統(tǒng)可根據(jù)所需啟動功率的大小自動配置為所需功率小時配置為第一電源4獨立供電或第二電源5獨自供電，所需功率大時配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車處于勻速行駛狀態(tài)時，系統(tǒng)通常自動配置為第一電源4或第二電源5獨自供電，但若汽車的載荷過大，或路況阻力較大的情況下也可自動配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車處于加速行駛狀態(tài)時，根據(jù)汽車載荷、路況、所要求的加速度等情況，系統(tǒng)可根據(jù)所需功率的大小自動配置為所需功率小時由第一電源4獨自供電或第二電源5獨自供電，所需功率大時自動配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車處于剎車或滑行的行駛狀態(tài)時，系統(tǒng)自動配置為回收交流電機3產(chǎn)生的電能至第一電源4或第二電源5。根據(jù)減速的加速度和剎車力度所決定的交流電機3產(chǎn)生可回收的電能，系統(tǒng)可根據(jù)電機狀態(tài)、電源狀態(tài)、行駛狀態(tài)等狀態(tài)信息配置為以下電能回收方案第一電源4接收電能，第二電源5不接收電能；或第二電源5接收電能，第一電源4不接收電能；或第一電源4和第二電源5同時接收電能。當(dāng)系統(tǒng)處于一個電源供電的狀態(tài)時，系統(tǒng)也可根據(jù)不同功率的供求情況自動配置另一個電源是否接收交流電機3所產(chǎn)生的電能，而當(dāng)?shù)谝浑娫春?第二電源5同時對交流電機3進(jìn)行供電時，通過驅(qū)動系統(tǒng)配置使第一電源4和第二電源5所提供的電流的頻率一致，以保證交流電機3的轉(zhuǎn)子可以有效運轉(zhuǎn)。關(guān)于電源4和電源5對交流電機3的電能回收的方案在這里做進(jìn)一步說明控制模塊9發(fā)出指令至邏輯算法電路6再至驅(qū)動電路7最后至交直流轉(zhuǎn)換模塊8，完成驅(qū)動系統(tǒng)工作方式的配置。一種方式為由一個電源經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8逆變后給與其相對應(yīng)的一組繞組供電驅(qū)動交流電機3，另一組繞組在轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)動下產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8整流后給另一個電源充電；另一種方式為由外部動力帶動交流電機3的轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)(如剎車、滑行等行駛狀態(tài))，兩組繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8整流后完成對電源的充電作用。上述描述為驅(qū)動系統(tǒng)在開啟充電的回路情況下的工作方案，驅(qū)動系統(tǒng)在實際的行駛過程中，控制模塊9會通過采集交流電機3狀態(tài)信息、電源電壓及荷電狀態(tài)等狀態(tài)信息、駕駛員操作信息和路況、速度信息等確定當(dāng)前是否進(jìn)行電能回收，以及兩個電源各 自的充電方案，從而進(jìn)一步對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行配置，在當(dāng)電源已充滿電或存在其他不適宜對電源進(jìn)行充電的情況下，驅(qū)動系統(tǒng)將不開啟充電回路，或在充電過程中斷開充電回路。第一電源4充電回路的通斷和第二電源5的充電回路的通斷，是相互獨立的。若交流電機3為交流異步電機，則在開啟某個電源的充電回路時，需向該電源所匹配的繞組提供勵磁；若交流電機3為永磁電機，則在開啟某個電源的充電回路時，不需向該電源所匹配的繞組提供勵磁。關(guān)于以上的工作方式，第一電源4與第一繞組10形成供能匹配，第二電源5與第二繞組11形成供能匹配，即無論是電源供電還是電機回流的電能對電源進(jìn)行充電，其對應(yīng)關(guān)系均為第一電源4無論是供電還是充電均是與第一繞組10相對應(yīng)，第二電源5無論是供電還是充電均是與第二繞組11相對應(yīng)。關(guān)于該驅(qū)動系統(tǒng)在交流電機3發(fā)生故障時的工作方式如下當(dāng)交流電機3的兩組繞組其中的一個定子的繞組發(fā)生故障時，由控制模塊9配置邏輯算法電路6，邏輯算法電路6配置驅(qū)動電路7，驅(qū)動電路7配置交直流轉(zhuǎn)換模塊8，使未發(fā)生故障的另一個定子的繞組在與之對應(yīng)的電源的供電下保證交流電機3繼續(xù)工作，以保證驅(qū)動系統(tǒng)正常運行。對于為本實用新型的示范性實施例，應(yīng)當(dāng)理解為是本實用新型的權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)方案的指導(dǎo)性作用，而非對本實用新型的限定。
權(quán)利要求1.一種雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，包括具有左定子(I)和右定子(2)的交流電機(3)、第一電源(4)、第二電源(5)、邏輯算法電路(6)、驅(qū)動電路(7)、交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)、控制模塊(9)，其特征在于所述第一繞組(10)纏繞于左定子(I)的定子槽(12)，第二繞組(11)纏繞于右定子(2)的定子槽(14)，左定子(I)和右定子(2)之間電隔離，第一繞組(10)和第二繞組(11)之間電隔離；第一電源(4)和第二電源(5)分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，驅(qū)動電路(7 )耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8 )，交直流轉(zhuǎn)換模塊(8 )耦合至交流電機(3 )的第一繞組(10)以及第二繞組(11)的出線端，邏輯算法電路(6)耦合至驅(qū)動電路(7)，控制模塊(9)耦合至邏輯算法電路(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述左定子(I)的定子槽中軸線(13)的方向為徑向，右定子(2)的定子槽中軸線(15)的方向為徑向。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述左定子(I)和右定子(2)沿交流電機(3)的轉(zhuǎn)子(16)和轉(zhuǎn)軸(17)的軸向并排設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述第一繞組(10)和第二繞組(11)為三相繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動電路(7)對輸入其的信號進(jìn)行功率放大。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)為直流電源，第一電源(4)與第一繞組(10)形成供能匹配；第二電源(5)為直流電源，第二電源(5)第二繞組(11)形成供能匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)對第一電源(4 )和第二電源(5 )所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對交流電機(3 )所回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)和第二電源(5)同時對交流電機(3)進(jìn)行供電時，第一電源(3)和第二電源(4)所提供的電流的頻率一致。
專利摘要本實用新型公布了一種雙定子電機驅(qū)動系統(tǒng)，第一繞組(10)纏繞于左定子(1)的定子槽(12)，第二繞組(11)纏繞于右定子(2)的定子槽(14)，左定子(1)和右定子(2)之間電隔離，第一繞組(10)和第二繞組(11)之間電隔離；第一電源(4)和第二電源(5)分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，驅(qū)動電路(7)耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)耦合至交流電機(3)的第一繞組(10)以及第二繞組(11)的出線端，邏輯算法電路(6)耦合至驅(qū)動電路(7)，控制模塊(9)耦合至邏輯算法電路(6)。針對傳統(tǒng)電機驅(qū)動系統(tǒng)的缺點，設(shè)計出一種可提高系統(tǒng)的能量使用效率并可有效應(yīng)對電機故障的雙電機驅(qū)動系統(tǒng)。
文檔編號B60L15/00GK202798545SQ20122041160
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者高小二, 吳亞軍, 趙建虎 申請人:天津市松正電動汽車技術(shù)股份有限公司