專利名稱：變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。具體講涉及一種變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車在運(yùn)行時(shí)，速度與力矩變化范圍大，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出特性難與之匹配；為了跟隨電動(dòng)車運(yùn)行時(shí)所需機(jī)械特性，以往在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)安裝機(jī)械變速箱進(jìn)行換檔變速。但是機(jī)械變速箱是由鐵質(zhì)齒輪構(gòu)成，重量重，體積大，而且在低端速度的低力矩與低效率的弊病仍沒有完全解決。雖則專利CN1297420C與JP200142157A采用極數(shù)不同的電機(jī)組合從而擴(kuò)大電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作范圍，提高了低端速度的力矩與效率。組合電機(jī)需要二臺(tái)電機(jī)組，同樣是體積大，重量重，價(jià)格高，而且很難做到二臺(tái)以上電機(jī)組合。對(duì)當(dāng)今的電動(dòng)車來說并不是最佳選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置，這種裝置能夠跟隨車輛運(yùn)行全過程中所需機(jī)械特性。因此它在車輛的整個(gè)行駛過程中都能提供高效率的驅(qū)動(dòng)能量，從而減少可攜帶能源消耗，增加行駛里程，延長(zhǎng)電池壽命。同時(shí)該裝置輸出機(jī)械特性處于恒功率工作狀態(tài)，低速度高力矩，加快了車輛起動(dòng)速度，增強(qiáng)車輛上坡能力，提高了車輛性能。 為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的裝置包括變極變頻電機(jī)、軟換檔器、調(diào)速器、控制器和軟換擋器，所說變極變頻電機(jī)極數(shù)組為2-32之間的不同極數(shù)，工作變化頻率為0. l-1000Hz的電機(jī)。 本發(fā)明提供的優(yōu)選的變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置中，所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子上安裝有轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器和接收器。 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置中，所述軟換檔器為自動(dòng)換檔器或手動(dòng)換檔器。 本發(fā)明提供的最優(yōu)選變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置中，所述軟換檔器為微處理器或/和繼電器開關(guān)器件。 電機(jī)鐵芯里的嵌著不同極數(shù)的電磁線圈組，它們的出線頭分別與軟換檔器輸出端連接。軟換檔器能自動(dòng)或手動(dòng)切換不同極數(shù)的電磁線圈組。在該電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子上安裝轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器和接收器。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)入自動(dòng)換檔器的已寫入程序的微處理器里，微處理器判斷與決定是否進(jìn)入相鄰極數(shù)的電磁線圈組。如果切換大功率電機(jī)的線圈組、微處理器要與繼電器開關(guān)等器件聯(lián)合工作。手動(dòng)軟換檔器只需要繼電器組開關(guān)等器件組合就能在駕駛員操作之下進(jìn)行切換，它可以不用在電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子上安裝轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器和接收器也能工作。換檔器另一端是輸入電源，它由調(diào)速器把直流電源進(jìn)行逆變生成交流電后再集駕駛員操作下控制器的電子指令、電機(jī)所處那一極數(shù)的信號(hào)等調(diào)制成控制速度的變頻調(diào)速電源，經(jīng)換檔器輸出端進(jìn)入變極變頻電機(jī)并驅(qū)動(dòng)該電機(jī)。當(dāng)電動(dòng)車在低速運(yùn)行時(shí)，軟換檔器把調(diào)速電源切換到電機(jī)的最多極數(shù)的電磁線圈組里，使電機(jī)輸出低速度與高力矩來驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，軟換檔器把調(diào)速電源送到電機(jī)的最少極數(shù)的電磁線圈組，使電機(jī)輸出高速度與低力矩來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車。同樣在中速運(yùn)動(dòng)時(shí)，軟換檔器把調(diào)速電源送到電機(jī)中檔的極數(shù)的電磁線圈組，使電機(jī)輸出中等速度與中等力矩的驅(qū)動(dòng)力量。這樣軟換檔器執(zhí)行變極變頻電機(jī)的變極工作即速度與力矩粗調(diào)，使電機(jī)能在變頻調(diào)速器的無級(jí)調(diào)速支持下，在變頻電機(jī)各極的速度與力矩上進(jìn)行細(xì)調(diào)，這目的使之能與電動(dòng)車運(yùn)行中各段各點(diǎn)所需特性相配合，而且成倍提高低端速度的力矩與效率，從而解決了變頻電機(jī)低端速度的低力矩與低效率的缺點(diǎn)。由於電機(jī)具有一系列不同極數(shù)的電磁線圈組，它能分別輸出一系列不同機(jī)械特性，這一系列特性是從低工頻速度高力矩向高工頻速度低力矩遂段展開，使整個(gè)路程都處于高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。(圖3、圖4) 本發(fā)明內(nèi)容的特點(diǎn)是把變極電機(jī)與變頻電機(jī)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一臺(tái)變極變頻電機(jī)上，用變極電機(jī)進(jìn)行速度與力矩分段粗調(diào)，成倍提高低端速度的力矩與效率，從而解決了變頻電機(jī)低端速度的低力矩與低效率的難點(diǎn)；然而用變頻電機(jī)對(duì)各極速度進(jìn)行細(xì)調(diào)，始終保持電動(dòng)車在整個(gè)路程都處于高效區(qū)內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。(圖3、圖4)，本發(fā)明還可以應(yīng)用到其它的領(lǐng)域。


圖1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖 圖2-a變極變頻電機(jī)的電磁線圈組布線圖 圖2-b變極變頻電機(jī)的電磁線圈組分布圖 圖2-c變極變頻電機(jī)的不同極數(shù)電磁線圈組電源接線圖 圖3、不同極數(shù)的電磁線圈組的工作效率分布曲線圖。 圖4、變極變頻電機(jī)輸出機(jī)械特性的包絡(luò)圖 具體實(shí)施方法 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但該實(shí)施例不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
如圖l所示，本發(fā)明包括控制器，調(diào)速器，軟換檔器和變極變頻電機(jī)。電源是直流電源，它供電給控制器，調(diào)速器，軟換檔器，變極變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)器。控制器在駕駛員操作下，產(chǎn)生了車子加速度或減速度的電子信號(hào)并送到調(diào)速器。調(diào)速器主器件是直流/交流逆變器，它把直流電源轉(zhuǎn)變成交流電源，再集控制器發(fā)出有關(guān)加減速度的電子信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，調(diào)制成一個(gè)變頻交流電源，經(jīng)軟換檔器輸出端輸入變極變頻電機(jī)，控制電機(jī)速度及與電機(jī)連接的電動(dòng)車的速度。軟換檔器主體是微處理器，微處理器預(yù)先寫入程序，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入微處理器時(shí)。微處理器根據(jù)已寫入程序與轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行判斷決定是否進(jìn)入相鄰極數(shù)的電磁線圈組，然后按電機(jī)極數(shù)接線圖(圖2-C)進(jìn)行編程，把已調(diào)制成的變頻交流電源送到相對(duì)應(yīng)極數(shù)的電磁線圈組內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)微處理器的功率達(dá)不到電機(jī)要求時(shí)微處理器配備繼電器，擴(kuò)大功率。手動(dòng)軟處理器只需要繼電器開關(guān)按電機(jī)極數(shù)的接線圖2-c進(jìn)行編程接線。然而在駕駛員操作下進(jìn)行變極變頻電機(jī)的極數(shù)切換。變極變頻電機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的兩主部件是電磁線圈與鐵芯。當(dāng)電機(jī)在不同極數(shù)與不同的頻率下鐵芯都會(huì)產(chǎn)生不同磁阻與導(dǎo)磁率，因此變極變頻電機(jī)是既具有普通變極電機(jī)性能又具有及普通變頻電機(jī)性能。今選用一個(gè)適當(dāng)?shù)?6槽鐵芯使它是既接受2、4或8極電機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生磁阻，又接受鐵芯在10-100Hz變化頻率下產(chǎn)生磁阻，然后在該36槽鐵芯里嵌上2，4或8極的電磁線圈如圖2-a，圖2-b，并把引頭線接到電機(jī)電源接線圖2-c的端子上，它的輸入端2極、4極或8級(jí)的UVW分別接到軟換檔器的輸出端，使變極變頻電機(jī)按駕駛員要求與電動(dòng)車在路道上的需要，能處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電動(dòng)車處于低速段運(yùn)行，電機(jī)隨著頻率變化在在8極大力矩高效區(qū)工作(圖3上部)，當(dāng)電動(dòng)車處于中速段運(yùn)行，電機(jī)隨著頻率變化在4極中力矩高效區(qū)工作，(圖3中部)當(dāng)電動(dòng)車在高速段運(yùn)行，電機(jī)隨著頻率變化在2極低力矩高效區(qū)工作(圖3下部)。因此電動(dòng)車就可以隨著電機(jī)的變極與變頻在整個(gè)運(yùn)行中都處于高效率范圍內(nèi)工作。如圖4所示，變極變頻電機(jī)與電動(dòng)車的連接方式可以與電動(dòng)車車輪同軸連接，也可以用機(jī)械傳動(dòng)方式進(jìn)行連接。
權(quán)利要求
一種變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置，所說裝置包括電機(jī)、調(diào)速器、控制器和軟換擋器，其特征在于，所述電機(jī)極數(shù)組為2-32，工作變化頻率為0.1-1000Hz。
2. 如權(quán)利要求1所述的變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子與 定子上安裝有轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)生器和接收器。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述軟換檔器 為自動(dòng)換檔器或手動(dòng)換檔器。
4. 如權(quán)利要求3所述的變極變頻調(diào)速電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述軟換檔器為微 處理器或/和繼電器開關(guān)器件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種變極調(diào)速與變頻調(diào)速聯(lián)合擇優(yōu)控制的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置，所說裝置所說裝置包括電機(jī)、調(diào)速器、控制器和軟換擋器，所述電機(jī)極數(shù)組為2-32，工作變化頻率為0.1-1000Hz。本發(fā)明提供的電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置把變極電機(jī)與變頻電機(jī)的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一臺(tái)變極變頻電機(jī)上，用變極電機(jī)的變極方式進(jìn)行電機(jī)速度與力矩的分段粗調(diào)，成倍提高了低端速度的力矩與效率，解決了變頻電機(jī)低端速度的低力矩與低效率的缺點(diǎn)；然而用變頻電機(jī)對(duì)各極速度進(jìn)行細(xì)調(diào)，始終保持電動(dòng)車在整個(gè)路程都處于高效區(qū)內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。起動(dòng)力矩大，上坡能力強(qiáng)，效率高。可攜帶能源消耗減少了，延長(zhǎng)電池壽命，提高了電動(dòng)車的車輛性能。
文檔編號(hào)H02P27/04GK101734174SQ20081018004
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者陳嘉圣, 陳成勛 申請(qǐng)人:陳成勛