專利名稱：一種雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電機(jī)及其控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙電源供電的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，在混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車汽車不斷發(fā)展的同時(shí)，對(duì)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在不同路況下的工作性能、工作模式以及節(jié)能效果有了更高的要求。傳統(tǒng)的三相交流電機(jī)在面對(duì)不同路況以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于不同的行駛狀態(tài)時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)多元的工作方案之間的轉(zhuǎn)換，也不能根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際功率需求采用相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方案以節(jié)約能量。且在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)缺相的等故障模式下，三相電機(jī)繞組電流急劇上升，振動(dòng)噪聲增大，影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能和壽 命，甚至危及駕駛安全，可靠性較差。因此，對(duì)于混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車等對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性及實(shí)用性要求較高的場(chǎng)合，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需要進(jìn)行升級(jí)和改善。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可適應(yīng)各種路況和行駛狀態(tài)，且可在電機(jī)缺相等故障的情況下具有一定的繼續(xù)工作的能力的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。本實(shí)用新型是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的具有左定子和右定子的交流電機(jī)、第一電源、第二電源、邏輯算法電路、驅(qū)動(dòng)電路、交直流轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊，其特征在于第一繞組纏繞于左定子的定子槽，第二繞組纏繞于右定子的定子槽，左定子和右定子之間電隔離，第一繞組和第二繞組之間電隔離；第一電源和第二電源分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，驅(qū)動(dòng)電路耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊，交直流轉(zhuǎn)換模塊耦合至交流電機(jī)的第一繞組以及第二繞組的出線端，邏輯算法電路耦合至驅(qū)動(dòng)電路，控制模塊耦合至邏輯算法電路。左定子和右定子的定子槽的中軸線為徑向，左定子和右定子沿交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的軸向并排設(shè)置，第一繞組和第二繞組為三相繞組。驅(qū)動(dòng)電路對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行功率放大，第一電源為直流電源，第一電源與第一繞組形成供能匹配；第二電源為直流電源，第二電源第二繞組形成供能匹配。交直流轉(zhuǎn)換模塊對(duì)第一電源和第二電源所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對(duì)交流電機(jī)回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。第一電源和第二電源同時(shí)對(duì)交流電機(jī)進(jìn)行供電時(shí)，第一電源和第二電源所提供的電流的頻率一致。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由控制模塊根據(jù)其采集的第一電源、第二電源、交流電機(jī)、以及車輛行駛信息、路況信息等，做出合理的能量分配方案，并向下級(jí)電路輸出指令，從而實(shí)現(xiàn)第一電源、第二電源、第一繞組和第二繞組間的功率分配，以實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)工作和節(jié)能效果。具體可體現(xiàn)為第一電源供電，第二電源不供電，第一繞組工作；或第一電源不供電，第二電源供電，第二繞組工作；或第一電源和第二電源共同供電，兩套繞組均工作；或第一電源接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電；或第二電源接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電；或第一電源和第二電源同時(shí)接受交流電機(jī)提供的電能從而進(jìn)行充電。此外，當(dāng)其中一套繞組系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一套未發(fā)生故障的繞組可以繼續(xù)工作，以保證電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行；而且雙定子電機(jī)較傳統(tǒng)電機(jī)而言，減少了兩組繞組間的電磁干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性。

圖I是本實(shí)用新型的交流電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的立體視圖；圖2是本實(shí)用新型的交流電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的正視圖；圖3是本實(shí)用新型的交流電機(jī)的定子在未纏繞繞組時(shí)的側(cè)視圖；圖4是本實(shí)用新型的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例做進(jìn)一步詳述，以下關(guān)于本實(shí)用新型的實(shí)施方式的描述只是示例性，并不是為了限制本實(shí)用新型的所要保護(hù)的主題，對(duì)于本實(shí)用新型所描述的實(shí)施例還存在的其他在權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的變化，都屬于本實(shí)用新型所需要保護(hù)的主題。對(duì)于本實(shí)用新型中所提到得“耦合”，根據(jù)電氣、電子、機(jī)械領(lǐng)域的定義，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的電路元件或電網(wǎng)絡(luò)的輸入與輸出之間存在緊密配合與相互影響，并通過(guò)相互作用從一側(cè)向另一側(cè)傳輸信號(hào)或能量的現(xiàn)象，概括的說(shuō)耦合就是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)體相互依賴于對(duì)方的一個(gè)量度。在本實(shí)用新型中可以理解為數(shù)字信號(hào)、電壓、電流等能量流的傳輸方式，根據(jù)各模塊之間的不同情況下作用關(guān)系本實(shí)用新型的中的“耦合”可以進(jìn)一步理解為直接連接或間接連接。所以雖然本實(shí)用新型的實(shí)施例中公布了一種各個(gè)組件的示例性布局和結(jié)構(gòu)，但該實(shí)用新型的保護(hù)主題內(nèi)還包含在保護(hù)主題的范圍內(nèi)具有不同的耦合方式下的其他布局和結(jié)構(gòu)。如附圖I至附圖4，其中，I是左定子，2是右定子，3是交流電機(jī)，4是第一電源，5是第二電源，6是邏輯算法電路，7是驅(qū)動(dòng)電路，8是交直流轉(zhuǎn)換模塊，9是控制模塊，10是第一繞組，11是第二繞組，12是定子槽，13是定子槽中軸線，14是定子槽，15是定子槽中軸線，16是轉(zhuǎn)子，17是轉(zhuǎn)軸。如圖I、圖2、圖3所示，左定子I和右定子2沿著轉(zhuǎn)子16和轉(zhuǎn)軸17的軸向的方向并排設(shè)置與轉(zhuǎn)子16的外側(cè)。左定子I和右定子2之間電隔離，第一繞組10纏繞于左定子I的定子槽12，第二繞組11纏繞于右定子2的定子槽14，第一繞組10和第二繞組11之間電隔離。也就是說(shuō)第一繞組10和左定子I組合體與第二繞組11和右定子2的組合體之間存在氣隙且相互獨(dú)立。圖3的a圖為左定子I在未纏繞繞組時(shí)的側(cè)視圖，b圖為右定子2在未纏繞繞組時(shí)的側(cè)視圖。左定子I的定子槽中軸線13和右定子2的定子槽中軸線15的方向均為徑向。為了使附圖的標(biāo)識(shí)簡(jiǎn)潔，圖3中的a圖和b圖都只是標(biāo)識(shí)出一個(gè)定子槽和其定子槽中軸線，而圖上的其他定子槽和定子槽中軸線為了標(biāo)識(shí)簡(jiǎn)潔而不做標(biāo)識(shí)。圖3所示的定子的大小、定子槽的數(shù)目及定子槽的形狀是本實(shí)施的示例性舉例，而本實(shí)用新型除對(duì)定子槽的中心軸的方向做限定以外，對(duì)于定子的定子槽的數(shù)目和定子槽的數(shù)量均不做限制。如圖4所示，第一電源4、第二電源5分別連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊8，第一電源4和第二電源5之間相互獨(dú)立，交直流轉(zhuǎn)換模塊8的與第一繞組10和第二繞組11的出線端分別連接，第一電源4作為交流電機(jī)3的第一繞組10供電來(lái)源，第二電源5作為交流電機(jī)3的第二繞組11的供電來(lái)源。第一電源4可以為電池或?yàn)殡娙?，第二電?也可以為電池或電容?？刂颇K9連接至邏輯算法電路6，邏輯算法電路6連接至驅(qū)動(dòng)電路7，驅(qū)動(dòng)電路7連接至交直流轉(zhuǎn)換模塊8?？刂颇K9接收來(lái) 自第一電源4和第二電源5的電壓信息、電流信息、電荷狀態(tài)信息，以及交流電機(jī)3的狀態(tài)信息、車速信息、駕駛員的指令信息等信息。并根據(jù)接收到的信息向邏輯算法電路6輸出指令，邏輯算法電路6對(duì)指令進(jìn)行接收后將處理和運(yùn)算的結(jié)果傳遞至下一級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路7，驅(qū)動(dòng)電路7將接收到的信號(hào)進(jìn)行功率放大之后傳遞至交直流轉(zhuǎn)換模塊8,交直流轉(zhuǎn)換模塊8可將第一電源4和第二電源5所輸入的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，也可將由交流電機(jī)3回流的交流電轉(zhuǎn)化為直流電，交直流轉(zhuǎn)換模塊8對(duì)通過(guò)其的能量流的進(jìn)行交流-直流或直流-交流變換，并實(shí)現(xiàn)第一電源4和第二電源5與交流電機(jī)3之間能量流的通斷的切換，完成對(duì)交流電機(jī)3、第一電源4和第二電源5的工作方式的切換。控制模塊9根據(jù)不同情況配置系統(tǒng)完成第一電源4、第二電源5和交流電機(jī)3的工作狀態(tài)的變換，表現(xiàn)形式為第一電源4供電,第二電源5不供電；或第一電源4不供電,第二電源5供電；或第一電源4和第二電源5共同供電；或第一電源4接受交流電機(jī)3提供的電能從而進(jìn)行充電；或第二電源5接受交流電機(jī)3提供的電能從而進(jìn)行充電；或第一電源4和第二電源5同時(shí)接受交流電機(jī)3提供的電能從而進(jìn)行充電等工作方式。接下來(lái)將根據(jù)汽車在不同路況和行駛狀態(tài)下對(duì)以上工作方式的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。當(dāng)汽車處于啟動(dòng)狀態(tài)時(shí)，由于汽車的載荷、路況、所要求的加速度等情況的不同，汽車所需的啟動(dòng)功率也不同，系統(tǒng)可根據(jù)所需啟動(dòng)功率的大小自動(dòng)配置為所需功率小時(shí)配置為第一電源4獨(dú)立供電或第二電源5獨(dú)自供電，所需功率大時(shí)配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車處于勻速行駛狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)通常自動(dòng)配置為第一電源4或第二電源5獨(dú)自供電，但若汽車的載荷過(guò)大，或路況阻力較大的情況下也可自動(dòng)配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車處于加速行駛狀態(tài)時(shí)，根據(jù)汽車載荷、路況、所要求的加速度等情況，系統(tǒng)可根據(jù)所需功率的大小自動(dòng)配置為所需功率小時(shí)由第一電源4獨(dú)自供電或第二電源5獨(dú)自供電，所需功率大時(shí)自動(dòng)配置為第一電源4和第二電源5共同供電。當(dāng)汽車處于剎車或滑行的行駛狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)配置為回收交流電機(jī)3產(chǎn)生的電能至第一電源4或第二電源5。根據(jù)減速的加速度和剎車力度所決定的交流電機(jī)3產(chǎn)生可回收的電能，系統(tǒng)可根據(jù)電機(jī)狀態(tài)、電源狀態(tài)、行駛狀態(tài)等狀態(tài)信息配置為以下電能回收方案第一電源4接收電能，第二電源5不接收電能；或第二電源5接收電能，第一電源4不接收電能；或第一電源4和第二電源5同時(shí)接收電能。當(dāng)系統(tǒng)處于一個(gè)電源供電的狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)也可根據(jù)不同功率的供求情況自動(dòng)配置另一個(gè)電源是否接收交流電機(jī)3所產(chǎn)生的電能，而當(dāng)?shù)谝浑娫春?第二電源5同時(shí)對(duì)交流電機(jī)3進(jìn)行供電時(shí)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配置使第一電源4和第二電源5所提供的電流的頻率一致，以保證交流電機(jī)3的轉(zhuǎn)子可以有效運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)于電源4和電源5對(duì)交流電機(jī)3的電能回收的方案在這里做進(jìn)一步說(shuō)明控制模塊9發(fā)出指令至邏輯算法電路6再至驅(qū)動(dòng)電路7最后至交直流轉(zhuǎn)換模塊8，完成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作方式的配置。一種方式為由一個(gè)電源經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8逆變后給與其相對(duì)應(yīng)的一組繞組供電驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)3，另一組繞組在轉(zhuǎn)子16的轉(zhuǎn)動(dòng)下產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8整流后給另一個(gè)電源充電；另一種方式為由外部動(dòng)力帶動(dòng)交流電機(jī)3的轉(zhuǎn)子16旋轉(zhuǎn)(如剎車、滑行等行駛狀態(tài))，兩組繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)交直流轉(zhuǎn)換模塊8整流后完成對(duì)電源的充電作用。上述描述為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在開(kāi)啟充電的回路情況下的工作方案，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)際的行駛過(guò)程中，控制模塊9會(huì)通過(guò)采集交流電機(jī)3狀態(tài)信息、電源電壓及荷電狀態(tài)等狀態(tài)信息、駕駛員操作信息和路況、速度信息等確定當(dāng)前是否進(jìn)行電能回收，以及兩個(gè)電源各 自的充電方案，從而進(jìn)一步對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行配置，在當(dāng)電源已充滿電或存在其他不適宜對(duì)電源進(jìn)行充電的情況下，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將不開(kāi)啟充電回路，或在充電過(guò)程中斷開(kāi)充電回路。第一電源4充電回路的通斷和第二電源5的充電回路的通斷，是相互獨(dú)立的。若交流電機(jī)3為交流異步電機(jī)，則在開(kāi)啟某個(gè)電源的充電回路時(shí)，需向該電源所匹配的繞組提供勵(lì)磁；若交流電機(jī)3為永磁電機(jī)，則在開(kāi)啟某個(gè)電源的充電回路時(shí)，不需向該電源所匹配的繞組提供勵(lì)磁。關(guān)于以上的工作方式，第一電源4與第一繞組10形成供能匹配，第二電源5與第二繞組11形成供能匹配，即無(wú)論是電源供電還是電機(jī)回流的電能對(duì)電源進(jìn)行充電，其對(duì)應(yīng)關(guān)系均為第一電源4無(wú)論是供電還是充電均是與第一繞組10相對(duì)應(yīng)，第二電源5無(wú)論是供電還是充電均是與第二繞組11相對(duì)應(yīng)。關(guān)于該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在交流電機(jī)3發(fā)生故障時(shí)的工作方式如下當(dāng)交流電機(jī)3的兩組繞組其中的一個(gè)定子的繞組發(fā)生故障時(shí)，由控制模塊9配置邏輯算法電路6，邏輯算法電路6配置驅(qū)動(dòng)電路7，驅(qū)動(dòng)電路7配置交直流轉(zhuǎn)換模塊8，使未發(fā)生故障的另一個(gè)定子的繞組在與之對(duì)應(yīng)的電源的供電下保證交流電機(jī)3繼續(xù)工作，以保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。對(duì)于為本實(shí)用新型的示范性實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解為是本實(shí)用新型的權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍內(nèi)其中的某一種示范性示例，具有對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)方案的指導(dǎo)性作用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定。
權(quán)利要求1.一種雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括具有左定子(I)和右定子(2)的交流電機(jī)(3)、第一電源(4)、第二電源(5)、邏輯算法電路(6)、驅(qū)動(dòng)電路(7)、交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)、控制模塊(9)，其特征在于所述第一繞組(10)纏繞于左定子(I)的定子槽(12)，第二繞組(11)纏繞于右定子(2)的定子槽(14)，左定子(I)和右定子(2)之間電隔離，第一繞組(10)和第二繞組(11)之間電隔離；第一電源(4)和第二電源(5)分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，驅(qū)動(dòng)電路(7 )耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8 )，交直流轉(zhuǎn)換模塊(8 )耦合至交流電機(jī)(3 )的第一繞組(10)以及第二繞組(11)的出線端，邏輯算法電路(6)耦合至驅(qū)動(dòng)電路(7)，控制模塊(9)耦合至邏輯算法電路(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述左定子(I)的定子槽中軸線(13)的方向?yàn)閺较颍叶ㄗ?2)的定子槽中軸線(15)的方向?yàn)閺较颉?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述左定子(I)和右定子(2)沿交流電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)子(16)和轉(zhuǎn)軸(17)的軸向并排設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一繞組(10)和第二繞組(11)為三相繞組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路(7)對(duì)輸入其的信號(hào)進(jìn)行功率放大。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)為直流電源，第一電源(4)與第一繞組(10)形成供能匹配；第二電源(5)為直流電源，第二電源(5)第二繞組(11)形成供能匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)對(duì)第一電源(4 )和第二電源(5 )所輸入的直流電流進(jìn)行直流變交流的轉(zhuǎn)換，對(duì)交流電機(jī)(3 )所回流的交流電流進(jìn)行交流變直流的轉(zhuǎn)換。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一電源(4)和第二電源(5)同時(shí)對(duì)交流電機(jī)(3)進(jìn)行供電時(shí)，第一電源(3)和第二電源(4)所提供的電流的頻率一致。
專利摘要本實(shí)用新型公布了一種雙定子電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，第一繞組(10)纏繞于左定子(1)的定子槽(12)，第二繞組(11)纏繞于右定子(2)的定子槽(14)，左定子(1)和右定子(2)之間電隔離，第一繞組(10)和第二繞組(11)之間電隔離；第一電源(4)和第二電源(5)分別耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，驅(qū)動(dòng)電路(7)耦合至交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)，交直流轉(zhuǎn)換模塊(8)耦合至交流電機(jī)(3)的第一繞組(10)以及第二繞組(11)的出線端，邏輯算法電路(6)耦合至驅(qū)動(dòng)電路(7)，控制模塊(9)耦合至邏輯算法電路(6)。針對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出一種可提高系統(tǒng)的能量使用效率并可有效應(yīng)對(duì)電機(jī)故障的雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B60L15/00GK202798545SQ20122041160
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者高小二, 吳亞軍, 趙建虎 申請(qǐng)人:天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份有限公司