专利名称：双机或多机二维集成的三相异步主轴直驱式电机系统的制作方法
技术领域：
本发明系涉及一种三轮或四轮电动车的主轴直驱式电机系统，尤其是涉及一种三相异步双机或多机二维集成的主轴直驱式电机系统，是一种新型车用驱动电机系统。
背景技术：
轮毂电机在三轮或四轮电动车中的应用广泛采用永磁直流和永磁交流同步电机， 且都以链轮传动方式来驱动车辆，双机或多机二维集成，三相异步电机，主轴直驱的结构模式目前尚未得到应用。本发明是为了让该新型车用电机驱动系统能得到广泛应用。因有其综合集成之创新特点，与目前在三轮或四轮电动车中所应用的驱动电机系统相比，具有综合性能强，节能节材效果好及性价比高等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种双机或多机二维集成的三相异步主轴直驱式电机糸统， 在三轮或四轮电动车辆中能得到广泛应用。其节能、节材、多功能和性价比方面要优于现有的车用电机驱动系统，让电子变频技术，电气再生制动节能技术，原地转向和掉头技术及三相异步变频电机的优点在电动车辆的驱动系统中充分应用并发挥最大优势。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是A、采用双机或多机二维集成结构模式，由2只或多只原理结构相同但功率差异的两组电机组成，功率之比为4 6，即 2/5 3/5。二维集成分双机或多机2种实施方式，有6种工作运行模式可供选择①2/5 电机组工作运行，②3/5电机组工作运行，③双机组同时工作运行，④双机组对称逆顺转运行，即车辆原地转向或掉头运行，⑤逆转运行，即倒车运行，⑥再生制动和电机逆转制动工作运行。B、采用三相异步电机与电子变频调速技术和矢量控制电路技术相结合模式，此结合具有一台变频器可控制多台电机的优点，同时具有较高的可操控性，且变频器的电路较为简单容易制作。电机应在三相异步电机的原理基础上略作改造，如在电机转定子上加大磁隙，以免产生由高次谐波所引起的共振噪音。在线圈中适当增加电感量和提高绝缘等级 (D级以上)及增加极数(6极以上)，改造成能在6Hz—85Hz频率范围内正常工作的变频电机。C、采用主轴直驱的机械传动模式，省去了传动链轮和链条，从而减少了由链轮链条摩擦而产生的能量损失，可达到少维修甚至不维修。D、二维集成的2种实施方式，其电机机械结构均采用内转子离合式结构，即电机转子轴制成空心的滑动轴，轮毂主轴从电机转子轴内孔中穿过，两者之间形成滚动滑配，利用弹簧的推动和电磁场的引力来实现离合器的离与合，达到传动的目的。E、驱动控制电路系统采用电子变频技术和矢量控制电路技术，并设置有倒车、原地转向和掉头、大、中、小、三档电机功率切换及电气再生和逆转制动等6种控制电路结构。F、为原地转向或掉头功能之需，在驱动主轴中间位置设置有逆顺转离合器装置。本发明的有益效果是a、双机或多机二维集成的6种工作运行模式，模式①在轻载，无风阻，路况好的情况下应用，模式②在中载，中风阻路况较差或爬小坡时应用，模式③ 在重载，大风阻，路况更差或爬较大坡时应用，模式④在原地转向或掉头时应用，模式⑤在车辆需要倒车时应用，模式⑥在车辆需要减速或制动的情况下应用。具有多功能特性和节能节材效果。能行效延长蓄电瓶的使用寿命和车辆续行里程。b、三相异步电机与电子变频调速技术、矢量控制电路技术有效结合，能实现一台变频器控制多台电机的技术要求，同时能有效保证可操控性和稳定性，便于变频器的设计生产及降低成本，而三相异步电机又具有如下优点①可控性、稳定性优于其他电机，②寿命长，少维护甚至不维护，③制造简便， 成本低，性价比高，④体积小，重量轻，力矩大，⑤噪声低，振动小，能有效提高运行舒适度， ⑥能方便和优化再生制动和电机逆转制动的实现和实施，达到理想的能源回收效果和省却机械摩擦制动件，避免摩擦制动噪音。C、主轴直驱式电机传动模式，省却了链轮链条等传动件，免去了由链轮链条摩擦而产生的约10%的能量损失，具节能、节材和减少维修等优点。
下面结合附图和实施例对本发明作出进一步说明。图1是主轴直驱式多机组成的二维集成模式正面结构示意图。图2是主轴直驱式多机组成的二维集成模式正面结构剖面图。图3是主轴直驱式双机组成的二维集成模式正面结构剖面图。图4是电子变频及控制驱动电路基本结构框架图。图5是逆顺转离合器正面剖视图。图6是逆顺转离合器端面剖视1中，由左右侧1号和左右侧2号四只电机组成的二维集成结构模式，1是左右侧轮毂，2是左侧1号电机，3是左侧2号电机，4是驱动主轴，5是逆顺转离合器，6是右侧2 号电机，7是右侧1号电机。图2中，1——7标记与图1相同，左右侧1号机组和左右侧2号机组4机结构原理相同，只作一例标述。8是定子，9是转子，10是转子轴，11是离合外齿轮，12是推力弹簧， 13是离合内齿轮，14、16是电机端盖轴承，15是转子轴婆司。图3中，1是左右轮毂，2是左电机，3是右电机，4是驱动主轴，5是逆顺转离合器， 6是机壳，7是定子，8是转子，9是转子轴，10是离合器外齿轮，11是离合器内齿轮，12是推力弹簧，13是婆司，14、15是左右端盖轴承。图4中，1是电瓶，2是升压与再生回馈控制电路，3是IPM逆变电路，4是左机组倒顺开关，5是右机组倒顺开关，6是左侧1号电机，7是左侧1号电机开关，8是左侧2号电机， 9是左侧2号电机开关，10是右侧2号电机，11是右侧2号电机开关，12是右侧1号电机， 13是右侧1号电机开关，14是控制单元。图5中，1是左驱动主轴，2是逆顺转离合器壳体，3、7、10、13是滚珠，4是离合器左基块，5、12是离合滚珠，6、11是弹簧，8是右驱动主轴，9是离合器右基块。图6中，1是离合器基块，2、3、4、5、6、7是离合滚珠弹簧孔。
具体实施例方式在图1、图2中，由四只原理结构相同但功率差异的两组电机组成二维集成结构模式，2和7为2/5功率机组，3和6为3/5功率机组，5是逆顺转离合器，为原地转向或掉头之需而设置，四只电机的机械结构相同，均为内转子离合式结构，由磁场吸力将离合外齿轮11与离合内齿轮13闭合驱动主轴4而传动车辆，不工作时，由于失去了磁场吸力，推力弹簧12 将离合外齿轮脱开，使主轴与内转子轴10成滑动配。在图3中，由二只原理结构相同但功率差异的两组电机组成二维集成结构模式，2 为2/5功率电机，3为3/5功率电机，其电机的机械结构和工作原理与图2相同。在图4中，由蓄电瓶1提供电源，升压与再生回馈控制电路2，是由高频电感L与 IGBT元件构成升压回路，并由Su升压开关控制，能将48V直流电压升到150V输入IPM模土夬，另一只IGBT与相关元件构成再生回馈回路，并由Sd回馈开关控制，当Su关闭时，Sd自动导通形成回馈回路。逆变电路3采用IPM集成模块，IPM由6只IGBT组成并配以过热、 过压、过流和欠压短路等智能电路及电能反馈电路。7、9、11、13是四只电机的切换控制开关。控制单元14由升压与回馈控制、矢量控制、变频调速控制等电路组成，升压与回馈控制可采用于动切换，速度调节指令可采用电位器，矢量控制可采用多谐振荡器芯片及电阻分压器和恒流集成芯片，变频调速可采用SA866E和93C系列芯片，并进行EEPROM参数计算设定和串行接口自动下载。在图5、图6中，为车辆能具备在原地转向和掉头之功能，左右两组电机需作逆顺对称运转，故在驱动主轴中间位置设置有逆顺转离合器，6只弹簧所具有的额定弹力将6只离合滚珠顶出离合器右基块11的端面而进入离合器左基块4的端面圆孔内，成闭合状；当左右电机组作逆顺转对称运转时，扭力增大，当扭力大于弹簧的弹力时，离合滚珠被压回到离合器右基块端面内，成脱开状。
权利要求
1.一种双机或多机二维集成的三相异步主轴直驱式电机系统，应用于三轮或四轮电动车，是一种新型的三轮或四轮电动车驱动电机系统，其特征是a、由只或多只原理结构相同但功率差异的两组电机组成二维集成结构模式，功率之比为2/5 3/5，分双机或多机二维集成2种实施方式，有倒车、原地转向和原地掉头、2/5、3/5、双机组及再生和逆转制动等6 种工作运行模式，b、采用三相异步电机与电子变频调速技术和矢量控制电路技术相结合模式，C、采用主轴直驱式机械结构传动模式。
2.根据权利要求1所述的双机或多机二维集成的三相异步主轴直驱式电机系统，其特征是驱动控制电路系统采用电子变频调速技术和矢量控制电路技术，并设置有倒车、原地转向和掉头、大、中、小、三档电机功率切换及电气再生和逆转制动等6种控制电路结构。
3.根据权利要求1所述的双机或多机二维集成的三相异步主轴直驱式电机系统，其特征是为原地转向和掉头之需，在驱动主轴中间位置设置有逆顺转离合器装置，顺倒转时闭合，逆顺转时脱离。
全文摘要
一种双机或多机二维集成的三相异步主轴直驱式电机系统，是由2只或多只原理结构相同但功率差异的两组电机构成二维集成结构模式，功率之比为2/5∶3/5，分双机集成和多机集成两种实施方式，有倒车、原地转向和掉头、大、中、小、三档电机功率切换及再生和逆转制动等6种工作运行模式，具有多功能、高性能、高性价比和节能节材效果好等优点，是一种新型优越的三轮或四轮电动车的电驱动系统。
文档编号H02P21/00GK102377378SQ20101026445
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者杜泽宇 申请人:杜泽宇