專利名稱：變極變頻調(diào)速電動車驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用電機驅(qū)動系統(tǒng)。具體講涉及一種變極變頻調(diào)速電動車驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
電動車在運行時，速度與力矩變化范圍大，而驅(qū)動電機輸出特性難與之匹配；為了跟隨電動車運行時所需機械特性，以往在驅(qū)動系統(tǒng)安裝機械變速箱進行換檔變速。但是機械變速箱是由鐵質(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)不同的電機組合從而擴大電機驅(qū)動工作范圍，提高了低端速度的力矩與效率。組合電機需要二臺電機組，同樣是體積大，重量重，價格高，而且很難做到二臺以上電機組合。對當今的電動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)速電動車驅(qū)動裝置，這種裝置能夠跟隨車輛運行全過程中所需機械特性。因此它在車輛的整個行駛過程中都能提供高效率的驅(qū)動能量，從而減少可攜帶能源消耗，增加行駛里程，延長電池壽命。同時該裝置輸出機械特性處于恒功率工作狀態(tài)，低速度高力矩，加快了車輛起動速度，增強車輛上坡能力，提高了車輛性能。 為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明的裝置包括變極變頻電機、軟換檔器、調(diào)速器、控制器和軟換擋器，所說變極變頻電機極數(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。 本發(fā)明提供的優(yōu)選的變極變頻調(diào)速電動車驅(qū)動裝置中，所述電機的轉(zhuǎn)子與定子上安裝有轉(zhuǎn)速信號發(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)速電動車驅(qū)動裝置中，所述軟換檔器為自動換檔器或手動換檔器。 本發(fā)明提供的最優(yōu)選變極變頻調(diào)速電動車驅(qū)動裝置中，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。軟換檔器能自動或手動切換不同極數(shù)的電磁線圈組。在該電機的轉(zhuǎn)子與定子上安裝轉(zhuǎn)速信號發(fā)生器和接收器。當電動機轉(zhuǎn)速信號進入自動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入相鄰極數(shù)的電磁線圈組。如果切換大功率電機的線圈組、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行切換，它可以不用在電機的轉(zhuǎn)子與定子上安裝轉(zhuǎn)速信號發(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、電機所處那一極數(shù)的信號等調(diào)制成控制速度的變頻調(diào)速電源，經(jīng)換檔器輸出端進入變極變頻電機并驅(qū)動該電機。當電動車在低速運行時，軟換檔器把調(diào)速電源切換到電機的最多極數(shù)的電磁線圈組里，使電機輸出低速度與高力矩來驅(qū)動車輛。當高速運動時，軟換檔器把調(diào)速電源送到電機的最少極數(shù)的電磁線圈組，使電機輸出高速度與低力矩來驅(qū)動電動車。同樣在中速運動時，軟換檔器把調(diào)速電源送到電機中檔的極數(shù)的電磁線圈組，使電機輸出中等速度與中等力矩的驅(qū)動力量。這樣軟換檔器執(zhí)行變極變頻電機的變極工作即速度與力矩粗調(diào)，使電機能在變頻調(diào)速器的無級調(diào)速支持下，在變頻電機各極的速度與力矩上進行細調(diào)，這目的使之能與電動車運行中各段各點所需特性相配合，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低端速度的低力矩與低效率的缺點。由於電機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，使整個路程都處于高效區(qū)內(nèi)運行。(圖3、圖4) 本發(fā)明內(nèi)容的特點是把變極電機與變頻電機的優(yōu)勢結(jié)合在一臺變極變頻電機上，用變極電機進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低端速度的低力矩與低效率的難點；然而用變頻電機對各極速度進行細調(diào)，始終保持電動車在整個路程都處于高效區(qū)內(nèi)穩(wěn)定運行。(圖3、圖4)，本發(fā)明還可以應用到其它的領(lǐng)域。


圖1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖 圖2-a變極變頻電機的電磁線圈組布線圖 圖2-b變極變頻電機的電磁線圈組分布圖 圖2-c變極變頻電機的不同極數(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、變極變頻電機輸出機械特性的包絡(luò)圖 具體實施方法 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述，但該實施例不能理解為對本發(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。電源是直流電源，它供電給控制器，調(diào)速器，軟換檔器，變極變頻電機的轉(zhuǎn)速信號器?？刂破髟隈{駛員操作下，產(chǎn)生了車子加速度或減速度的電子信號并送到調(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，電機轉(zhuǎn)速信號，調(diào)制成一個變頻交流電源，經(jīng)軟換檔器輸出端輸入變極變頻電機，控制電機速度及與電機連接的電動車的速度。軟換檔器主體是微處理器，微處理器預先寫入程序，當電動機轉(zhuǎn)速信號輸入微處理器時。微處理器根據(jù)已寫入程序與轉(zhuǎn)速信號進行判斷決定是否進入相鄰極數(shù)的電磁線圈組，然后按電機極數(shù)接線圖(圖2-C)進行編程，把已調(diào)制成的變頻交流電源送到相對應極數(shù)的電磁線圈組內(nèi)，驅(qū)動電機。當微處理器的功率達不到電機要求時微處理器配備繼電器，擴大功率。手動軟處理器只需要繼電器開關(guān)按電機極數(shù)的接線圖2-c進行編程接線。然而在駕駛員操作下進行變極變頻電機的極數(shù)切換。變極變頻電機產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的兩主部件是電磁線圈與鐵芯。當電機在不同極數(shù)與不同的頻率下鐵芯都會產(chǎn)生不同磁阻與導磁率，因此變極變頻電機是既具有普通變極電機性能又具有及普通變頻電機性能。今選用一個適當?shù)?6槽鐵芯使它是既接受2、4或8極電機運行時所產(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電源接線圖2-c的端子上，它的輸入端2極、4極或8級的UVW分別接到軟換檔器的輸出端，使變極變頻電機按駕駛員要求與電動車在路道上的需要，能處于最佳運行狀態(tài)。當電動車處于低速段運行，電機隨著頻率變化在在8極大力矩高效區(qū)工作(圖3上部)，當電動車處于中速段運行，電機隨著頻率變化在4極中力矩高效區(qū)工作，(圖3中部)當電動車在高速段運行，電機隨著頻率變化在2極低力矩高效區(qū)工作(圖3下部)。因此電動車就可以隨著電機的變極與變頻在整個運行中都處于高效率范圍內(nèi)工作。如圖4所示，變極變頻電機與電動車的連接方式可以與電動車車輪同軸連接，也可以用機械傳動方式進行連接。
權(quán)利要求
一種變極變頻調(diào)速電動車驅(qū)動裝置，所說裝置包括電機、調(diào)速器、控制器和軟換擋器，其特征在于，所述電機極數(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)速電動車驅(qū)動裝置，其特征在于所述電機的轉(zhuǎn)子與 定子上安裝有轉(zhuǎn)速信號發(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)速電動車驅(qū)動裝置，其特征在于所述軟換檔器 為自動換檔器或手動換檔器。
4. 如權(quán)利要求3所述的變極變頻調(diào)速電動車驅(qū)動裝置，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)控制的電動車驅(qū)動裝置，所說裝置所說裝置包括電機、調(diào)速器、控制器和軟換擋器，所述電機極數(shù)組為2-32，工作變化頻率為0.1-1000Hz。本發(fā)明提供的電動車驅(qū)動裝置把變極電機與變頻電機的優(yōu)勢結(jié)合在一臺變極變頻電機上，用變極電機的變極方式進行電機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，解決了變頻電機低端速度的低力矩與低效率的缺點；然而用變頻電機對各極速度進行細調(diào)，始終保持電動車在整個路程都處于高效區(qū)內(nèi)穩(wěn)定運行。起動力矩大，上坡能力強，效率高。可攜帶能源消耗減少了，延長電池壽命，提高了電動車的車輛性能。
文檔編號H02P27/04GK101734174SQ20081018004
公開日2010年6月16日 申請日期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 申請人:陳成勛