专利名称：双机二维集成的三相异步轮毂电机及变频驱动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明系涉及一种两轮电动车轮毂电机及驱动系统，尤其是涉及一种双机二维集成的三相异步轮毂电机及变频驱动控制系统。
背景技术：
轮毂电机在两轮电动车中的应用，广泛采用永磁直流和永磁交流同步变频电机， 而三相异步变频电机目前尚未得到应用，三相异步电机有如下优点①体积小，重量轻; ②高起动转矩倍数；③良好的可控性和高稳定性；④寿命长，少维护甚至不维护；⑤制造简便，成本低；⑥噪声低，振动小，能有效提高舒适度；⑦一台变频驱动控制器可拖挂多台电机，且在中途切入时能保证相同速率和可靠的稳定性。其缺点是三相异步电机本身 85% -88%的功能转换效率比95% -98%的永磁电机低10%，如果与电子变频技术相结合， 其工作效率就能超越永磁直流电机，接近永磁交流同步变频电机，再加上双机二维集成、 (电气)再生制动和电机逆转制动集成，以及矢量和恒转矩、恒功率输出控制技术集成，构成一种新型两轮电动车的电驱动系统，其综合性能优于目前两轮电动车所应用的电驱动系统。
发明内容
本发明的目的是让三相异步变频电机在两轮电动车中得到广泛应用，且其实用效果、节能效果和性价比都优于现有两轮电动车所应用的电驱动系统，是一种高集成发明创新。如变频节能与变频调速控制集成，双机二维集成，(电气)再生制动和电机逆转制动集成，以及矢量和恒转矩、恒功率输出控制技术集成。采用集成优势，让三相异步电机的优点能充分发挥，其缺点能得到弥补和改善。①本发明所采用的技术方案是a、采用双机二维集成模式，两只电机的额定功率之比为4 6，即2/5 3/5，双机二维集成分2种实施模式①后轮双机左右两侧分置集成模式，②双机前后轮分置集成模式。第①种模式的电机为内转子结构，第②种模式的电机为外转子结构。有3种工作运行模式可供选择①2/5电机工作运行、②3/5电机工作运行、③双电机工作运行。b、在普通三相异步电机的结构原理上作部分设计修改，①适当增加电感量，②作磁不饱和设计，③提高绝缘等级(D级以上)，④、增加电机极数，使电机能在 6Hz——85Hz频率范围内工作。C、由DC-DC升压电路，变频节能与变频调速电路，矢量和恒转矩、恒功率输出电路，再生制动和电机逆转制动电路而构成变频驱动控制器。a、b、c三项技术内容组合构成一种新型两轮电动车轮殻电机驱动系统。本发明的有益效果是a、双机二维集成的3种工作运行模式，模式①在轻载、无风阻、路况较好的情况下应用；模式②在中载、中风阻、路况较差或爬小坡的情况下应用模式③在重载、较大风阻、路况较差或爬较大坡度的情况下应用。具有多种环境状态下的适应选择功能，有优越的节能节材效果，能延长电动车的续行里程。b、电子变频技术是世界公认的节能技术，能节能20% -30%。C、用于三相异步电机的变频驱动控制电路其设计和制作较为简易，而且性能稳定、价格便宜，具有高可靠性和低成本的特点。d、矢量控制能使电动车软启动和无极调速且运转平稳，不会对电源产生大电流冲击，能有效延长电源使用寿命和提高安全可靠性。再生制动是将机械能还原成电能再利用，是一项充分利用能源的节能技术。电机逆转制动用来取代机械摩擦制动，既节材，且能消除摩擦噪音，降低维修成本。
下面结合附图和实施例对本发明作出进一步说明。图1是后轮双机左右两侧分置二维集成轮毂电机结构平面示意图。图2是轮毂左视平面结构示意图。图3是双机前后轮分置二维集成结构平面示意图。图4是变频驱动控制器基本结构电路原理框架图。图1中，由轮毂及左右两侧分置的两只相同结构的三相异步电机组成，1是轮毂，2 是钢球滚珠，3是轮毂驱动齿轮，4是右电机外壳，5是右电机定子，6是右电机转子，7是右电机转子轴婆司套，8是双机定位固定轴，9、13是右电机转子轴婆司，10是右电机转子轴，11 是转子轴驱动齿轮，12是右电机前端盖，14齿轮离合弹簧。图2中，1是轮毂，2是钢球滚珠，3是轮毂驱动齿轮。图3中，1是轮毂，2是钢球滚珠，3是电机外转子，4是电机内定子，5是电机右端盖，6是固定轴，7是电机左端盖。图4中，1是蓄电池，2是升压与再生回馈电路，3是IPM逆变电路，4是电机1，5是开关Kl，6是逆转制动开关，7是开关K2，8是电机2，9是控制单元。
具体实施例方式在图1、图2中，由轮毂1和左右两只结构相同的电机组成后轮双机二维集成模式。 左右电机的外壳部分与钢球滚珠2结合构成滚动滑配；电机转子轴10为空心轴，双机定位固定轴8从转子轴内孔穿过，两者构成滚动滑配。转子轴婆司9、13为接触滑配件，当右电机通电工作时，电机定子5产生电磁场，磁场的吸引力使电机转子6位置向左移动，使转子轴驱动齿轮11与轮毂驱动齿轮3闭合而驱动轮毂。当左电机通电工作时，左电机转子轴齿轮与轮毂齿轮闭合驱动轮毂，而右电机离合弹簧14使转子向右移动将转子轴驱动齿轮脱离。在图3中，由轮毂1与电机外转子3结合，内定子4与固定轴6结合，电机右端盖 5和左端盖7与钢球滚珠2结合构成滚动滑配。在图4中，由蓄电池1提供电源，高频电感L与IGBT元件构成Su升压控制开关， IGBT元件Sd作为再生回馈控制开关，两者组合构成升压与再生回馈控制电路2。逆变电路 3采用IPM集成模块，IPM由6只IGBT组成并配以过热、过流、过压和短路等智能保护电路。 电机1与电机2是两只相同结构的三相异步电机。开关Kl与开关Κ2为电机1、电机2的切换开关。逆转制动开关6为电机逆转制动设置。控制单元9由Su升压控制和Sd回馈控制电路、矢量和恒转矩、恒功率输出电路、速度调节指令元件和变频调速控制电路组成，Su升压控制和Sd回馈控制电路由UC3842系列芯片、多谐震荡器和高频脉冲变压器等为主要元件组成，多谐振荡器可选用LM555或其他芯片，矢量和恒转矩、恒功率输出电路由电阻分压器和恒流集成芯片组成，可选用如AMC7150芯片等，变频调速控制电路可采用SA866AE系列芯片和93C系列芯片组成，进行EEPROM参数设定和串行接口自动下载。
权利要求
1.一种双机二维集成的三相异步轮毂电机及变频驱动控制系统，应用于两轮电动车，由轮毂及两只结构相同的三相异步变频电机和变频驱动控制器所组成，是一种新型的两轮电动车电驱动系统，其特征是a、采用双机二维集成模式，双机的额定功率之比为 2/5 3/5，双机二维集成分后轮双机左右两侧分置和双机前后轮分置2种模式，具有3种工作运行模式，①2/5电机工作运行、②3/5电机工作运行、③双电机工作运行；b、变频驱动控制器内部电路设有变频节能和变频调速功能，再生制动和电机逆转制动功能及矢量和恒转矩、恒功率输出控制功能；C、三相异步变频电机能在6Hz-85Hz频率范围内工作。
2.根据权利要求1所述的双机二维集成的三相异步轮毂电机及变频驱动控制系统，其特征是在图1中，转子轴上的离合弹簧14能将断开电源后的电机转子轴驱动齿轮与轮毂驱动齿轮脱离。
全文摘要
一种双机二维集成的三相异步轮毂电机及变频驱动控制系统，是由两只相同结构的三相异步变频电机组成，由后轮双机左右两侧分置和双机前后轮分置2种集成模式，3种工作运行模式，具有优越的工作环境适应能力和节能功效，并与变频驱动控制器组合，构成一种新型的两轮电动车电驱动系统，具有变频节能、再生制动节能和电机逆转制动取代机械摩擦制动等优点。
文档编号H02P5/747GK102195539SQ20101011759
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者杜哮宇 申请人:杜哮宇