[实用新型]变极变频调速电动车驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种车用电机驱动系统。具体讲涉及一种变极变频调速电动车驱动装置。

背景技术

电动车在运行时，速度与力矩变化范围大，而驱动电机输出特性难与之匹配；为了跟随电动车运行时所需机械特性，以往在驱动系统安装机械变速箱进行换档变速。但是机械变速箱是由铁质齿轮构成，重量重，体积大，而且在低端速度的低力矩与低效率的弊病仍没有完全解决。虽则专利CN1297420C与JP200142157A采用极数不同的电机组合从而扩大电机驱动工作范围，提高了低端速度的力矩与效率。组合电机需要二台电机组，同样是体积大，重量重，价格高，而且很难做到二台以上电机组合。对当今的电动车来说并不是最佳选择。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种变极变频调速电动车驱动装置，这种装置能够跟随车辆运行全过程中所需机械特性。因此它在车辆的整个行驶过程中都能提供高效率的驱动能量，从而减少可携带能源消耗，增加行驶里程，延长电池寿命。同时该装置输出机械特性处于恒功率工作状态，低速度高力矩，加快了车辆起动速度，增强车辆上坡能力，提高了车辆性能。

为了实现上述目标，本实用新型的装置包括变极变频电机、软换档器、调速器、控制器和软换挡器，所说变极变频电机极数组为2-32之间的不同极数，工作变化频率为0.1-1000Hz的电机。

本实用新型提供的优选的变极变频调速电动车驱动装置中，所述电机的转子与定子上安装有转速信号发生器和接收器。

本实用新型提供的再一优选变极变频调速电动车驱动装置中，所述软换档器为自动换档器或手动换档器。

本实用新型提供的最优选变极变频调速电动车驱动装置中，所述软换档器为微处理器或/和继电器开关器件。

电机铁芯里的嵌着不同极数的电磁线圈组，它们的出线头分别与软换档器输出端连接。软换档器能自动或手动切换不同极数的电磁线圈组。在该电机的转子与定子上安装转速信号发生器和接收器。当电动机转速信号进入自动换档器的已写入程序的微处理器里，微处理器判断与决定是否进入相邻极数的电磁线圈组。如果切换大功率电机的线圈组、微处理器要与继电器开关等器件联合工作。手动软换档器只需要继电器组开关等器件组合就能在驾驶员操作之下进行切换，它可以不用在电机的转子与定子上安装转速信号发生器和接收器也能工作。换档器另一端是输入电源，它由调速器把直流电源进行逆变生成交流电后再集驾驶员操作下控制器的电子指令、电机所处那一极数的信号等调制成控制速度的变频调速电源，经换档器输出端进入变极变频电机并驱动该电机。当电动车在低速运行时，软换档器把调速电源切换到电机的最多极数的电磁线圈组里，使电机输出低速度与高力矩来驱动车辆。当高速运动时，软换档器把调速电源送到电机的最少极数的电磁线圈组，使电机输出高速度与低力矩来驱动电动车。同样在中速运动时，软换档器把调速电源送到电机中档的极数的电磁线圈组，使电机输出中等速度与中等力矩的驱动力量。这样软换档器执行变极变频电机的变极工作即速度与力矩粗调，使电机能在变频调速器的无级调速支持下，在变频电机各极的速度与力矩上进行细调，这目的使之能与电动车运行中各段各点所需特性相配合，而且成倍提高低端速度的力矩与效率，从而解决了变频电机低端速度的低力矩与低效率的缺点。由於电机具有一系列不同极数的电磁线圈组，它能分别输出一系列不同机械特性，这一系列特性是从低工频速度高力矩向高工频速度低力矩遂段展开，使整个路程都处于高效区内运行。(图3、图4)

本实用新型内容的特点是把变极电机与变频电机的优势结合在一台变极变频电机上，用变极电机进行速度与力矩分段粗调，成倍提高低端速度的力矩与效率，从而解决了变频电机低端速度的低力矩与低效率的难点；然而用变频电机对各极速度进行细调，始终保持电动车在整个路程都处于高效区内稳定运行。(图3、图4)，本实用新型还可以应用到其它的领域。

附图说明

图1、本实用新型结构框图

图2-a变极变频电机的电磁线圈组布线图

图2-b变极变频电机的电磁线圈组分布图

图2-c变极变频电机的不同极数电磁线圈组电源接线图

图3、不同极数的电磁线圈组的工作效率分布曲线图。

图4、变极变频电机输出机械特性的包络图

具体实施方法：

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，但该实施例不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型包括控制器，调速器，软换档器和变极变频电机。电源是直流电源，它供电给控制器，调速器，软换档器，变极变频电机的转速信号器。控制器在驾驶员操作下，产生了车子加速度或减速度的电子信号并送到调速器。调速器主器件是直流/交流逆变器，它把直流电源转变成交流电源，再集控制器发出有关加减速度的电子信号，电机转速信号，调制成一个变频交流电源，经软换档器输出端输入变极变频电机，控制电机速度及与电机连接的电动车的速度。软换档器主体是微处理器，微处理器预先写入程序，当电动机转速信号输入微处理器时。微处理器根据已写入程序与转速信号进行判断决定是否进入相邻极数的电磁线圈组，然后按电机极数接线图(图2-C)进行编程，把已调制成的变频交流电源送到相对应极数的电磁线圈组内，驱动电机。当微处理器的功率达不到电机要求时微处理器配备继电器，扩大功率。手动软处理器只需要继电器开关按电机极数的接线图2-c进行编程接线。然而在驾驶员操作下进行变极变频电机的极数切换。变极变频电机产生旋转磁场的两主部件是电磁线圈与铁芯。当电机在不同极数与不同的频率下铁芯都会产生不同磁阻与导磁率，因此变极变频电机是既具有普通变极电机性能又具有及普通变频电机性能。今选用一个适当的36槽铁芯使它是既接受2、4或8极电机运行时所产生磁阻，又接受铁芯在10-100Hz变化频率下产生磁阻，然后在该36槽铁芯里嵌上2，4或8极的电磁线圈如图2-a，图2-b，并把引头线接到电机电源接线图2-c的端子上，它的输入端2极、4极或8级的UVW分别接到软换档器的输出端，使变极变频电机按驾驶员要求与电动车在路道上的需要，能处于最佳运行状态。当电动车处于低速段运行，电机随着频率变化在在8极大力矩高效区工作(图3上部)，当电动车处于中速段运行，电机随着频率变化在4极中力矩高效区工作，(图3中部)当电动车在高速段运行，电机随着频率变化在2极低力矩高效区工作(图3下部)。因此电动车就可以随着电机的变极与变频在整个运行中都处于高效率范围内工作。如图4所示，变极变频电机与电动车的连接方式可以与电动车车轮同轴连接，也可以用机械传动方式进行连接。