[發明專利]與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統及其調節方法

有效

• 申請號: 200710048979.X
• 申請日: 2007-04-23
• 公開（公告）號: CN101050729A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: 呂虹
• 申請（專利權）人: 桂林吉星電子等平衡動力有限公司
• 主分類號: F02D29/00
• 分類號: F02D29/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司
• 代理人: 歐陽波

1.一種與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統，包括電機、伺服驅動器、控制單元和直流母線，其特征在于：?

所述電機為永磁同步伺服電機，電機的外轉子（4）與燃油發動機（1）軸（2）直連；該電機的內轉子（5）軸為本系統的輸出軸（7）；電機的外轉子（4）的軸上安裝速度和位置傳感器（3），安裝于外轉子（4）軸上的速度和位置傳感器（3）連接伺服驅動器（12）和控制單元（13）；電機的內轉子（5）軸上安裝位置傳感器（8），安裝于內轉子（5）軸上的位置傳感器（8）連接伺服驅動器（12）；外轉子（4）和內轉子（5）二者其一嵌有永磁磁極，另一個為繞制在鐵芯上的繞組，繞組通過集電環（6）與伺服驅動器（12）連接；伺服驅動器（12）連接直流母線（11）；伺服驅動器（12）連接控制單元（13），伺服驅動器（12）內存儲有電機驅動電流與扭矩設定值及電機內外轉子（5、4）相對位置的關系數據；控制單元（13）根據燃油發動機（1）轉速和內部存儲的發動機最佳效率曲線的轉速-扭矩關系數據，向伺服驅動器（12）提供扭矩設定值；

所述系統的電機外轉子（4）與燃油發動機（1）的軸同步轉動，伺服驅動器（12）通過外轉子（4）的速度和位置傳感器（3）和內轉子（5）的位置傳感器（8）獲得內外轉子（5、4）的相對位置，根據內外轉子（5、4）的相對位置和控制單元（13）提供的扭矩設定值，并按其所存儲的內外轉子（5、4）的相對位置及扭矩設定值與驅動電流關系數據通過集電環（6）向電機內轉子（5）或外轉子（4）的繞組動態輸出相應的電流矢量并進行扭矩伺服控制，通過外轉子（4）對燃油發動機（1）的軸（2）施加相應的扭矩，發動機的軸（2）通過內外轉子（5、4）的電磁力耦合向輸出軸（7）傳遞扭矩，其扭矩大小等于燃油發動機（1）的軸（2）所受的負載扭矩；電機內轉子（5）的輸出軸（7）對外負載輸出機械能量，同時伺服驅動器（12）將發出的電送入直流母線（11）。

2.根據權利要求1所述的與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統，其特征在于：

所述直流母線（11）接儲能單元（9）和用電單元（10）。

3.根據權利要求1所述的與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統的調節方法，其特征在于：

燃油發動機（1）工作時，電機外轉子（4）隨其軸同步轉動，伺服驅動器（12）控制電機對燃油發動機（1）的軸（2）施加與外轉子（4）旋轉方向相反的扭矩T牛米時，發動機軸（2）旋轉速度為N₁轉/分鐘，電機外轉子（4）從燃油發動機（1）獲得的機械功率P₁=T×N₁/9550千瓦；此時內轉子（5）同時受到方向與外轉子（4）旋轉方向相同的電磁扭矩T牛米，內轉子（5）軸的轉速為N₂轉/分鐘，則內轉子（5）軸對外輸出的功率P₂=?T×N₂/9550千瓦；

當N₂=N₁，燃油發動機（1）的機械功率全部經內外轉子（5、4）的電磁耦合無損耗地傳遞到傳動軸側；

當N₂＜N₁，電機外轉子（4）從燃油發動機（1）獲得的機械功率一部分經內轉子（5）無損耗地輸出到傳動軸側，剩余部分用于發電；電機用于發電的功率P₃=?P₁-?P₂=?T×（N₁-?N₂）/9550千瓦，電機用于發電的功率乘以電機及伺服驅動器（12）的綜合效率η₁即為電機輸出到直流母線電功率P₄?=η₁×T×（N₁-?N₂）/9550千瓦。

4.根據權利要求3所述的與燃油發動機配套的能量分配式伺服系統的調節方法，其特征在于：

所述直流母線（11）連接儲能單元（9）和/或用電單元（10），輸送到直流母線（11）的電能經直流母線（11）存儲于儲能單元（9），和直接送入用電單元（10）。