[发明专利]变频发电电动驱动装置

说明书

本发明涉及一种变频发电电动驱动装置，用于电动机驱动行驶的车辆。

已有机动车辆的驱动动力汽油或柴油发动机是多级变速齿轮、离合器、传动轴、齿轮或链条来驱动车辆行驶，它们的制动刹车普遍采用磨擦装置，如中国专利93100736·4号，美国专利US595·817号，中国专利93206339·X号，上述方案存在齿轮、传动装置带来的噪音和振动，离合器、机械磨擦制动刹车装置带来的结构复杂、操纵驾驶不便和安全性差、机械故障多、维修不便等缺点。

本发明的目的是提供一种无变速齿轮、传动轴或链条、机械刹车装置的变频发电电动驱动装置，它具的无级变速驱动、电机启动和电气制动刹车、操纵方便、驾驶平稳、有可靠的安全性和实用性。

为实现上述目的，本发明设计如原理方框附图1中的汽油发电机(1)是同汽油机的汽缸体、汽缸盖、活塞、活塞环、活塞杆及点火系统构成发动机部分，发电机部分由三相爪极发电机及转子的偏心轴组成，发动机中不需要变速齿轮和离合器，只需把活塞杆与发电机转子偏心轴联在一起，当活塞上下运动时通过活塞杆和偏心轴带动发电机转子旋转，构成汽油发电机的整体。已有技术汽油机中的惯性轮，可由三相爪极发电机转子替代，发电机输出电压和频率高低由汽油机转速决定，转速由油门大小控制，所以只需控制汽油机油门即控制了汽油发电机输出电压和频率，发电机把电能直接馈送给三相力矩异步电动机，而电动机的外转子与车轮用复板联接为一体，这样发电机的电压、频率变化控制着电动机转速，即车轮转速或行车速度。由于现有汽油机的转速高于车轮转速，已有技术是通过多级齿轮来变速，本发明中是由发电机与电动机的磁级数不同来改变转速，发电机(即汽油机部分)转速为高转速少磁极数；电动机(即车轮)转速为低转速多个磁极数，按电机的转速式

    n＝60f/p  式中：n--电动机或发电机转速(转/分)；

    f--电流频率(周/秒)；

    p--磁极对数(两个磁极N、S为一对)。

上式说明，电机转速n与磁极对数p成反比。本发明不采用直流发电和直流电动机驱动而直接采用三相交流发电和三相力矩异步电动机驱动。其原因是后者损耗少，结构简单，维修方便。使用寿命长，而且既可用磁极数改变转速和转矩，又可用改变频率来无级调速，这种变频发电电动驱动装置既平稳又无齿轮传动带来的噪音和振动。

三相电动机(2)采用已有技术的三相力矩异步电动机，其结构特征是电动机的转子为无槽钢管实心结构型，转子在电动机外部，绕线定子在电动机内部；转子通过复板与车轮钢圈相联接构成一体，电机定子与车轮的轴紧固联接，这样使电机外周转子的转速即为车轮的转速，只要控制了电动机的转速即控制了车轮转速，或者是行车速度。

汽油机的转速设计在3000～6000转/分范围，磁极对数p＝1，其频率为每秒50～100周范围，转速提高对汽油机的经济油耗可节省。三相电动机磁极对数p＝5～10，其转速范围在1200～300转/分范围，行车速度可控制在已有技术的车速范围，还可采取电机外部联接方式改变电机磁极数的双速电机，达到更大范围的变速，适合不同车轮大小的行车速度。

逆变器(3)是把蓄电池(6)的直流电源，变为可调频率的三相交流电，已有技术的三相并联逆变器或三相串联逆变器均可实现上述目的。本发明设计变逆器(3)的目的有两个，其一是在市区慢速行车或红灯暂停车时，不必使汽油发电机继续工作，减少汽油机排放废气带来的环境污染，在关闭汽油发电机情况下，可由备用蓄电池(6)经逆变器(3)向三相力矩电动机供电，仍可使车辆开动或行驶(行驶车速和时间长短由蓄电池质量和电动机功率大小来确定)；其二是当汽油发电机需要重新启动工作时，可由备用蓄电池(6)经逆变器(3)向发电机提供三相交流电源，使发电机逆运行在电动机状态启动汽油发电机工作。

上述的工作过程共有三种状态：一、汽油发电机向三相电动机供电状态：二、备用蓄电池经逆变器向三相电动机供电状态；三、备用蓄电池经逆变器向汽油发电机供电状态，第一种状态为车辆快速行驶；第二种为慢速行驶；第三种为启动汽油发电机状态，在这种工作状态是发电机逆运行在电动机条件下来启动汽油机部分，使其能转入正常汽油发电机状态，整个启动过程结束即为发动机状态开始，所以这种状态是电启动过程，备用电源和逆变器都是短时工作过程。三种状态的控制是通过转换开关(5)来实现。它有四个工作位置，即“停止”、“快速”、“慢速”和“启动”。转换开关可选用已有产品的小型主令控制开关。