[實(shí)用新型]嵌套式永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720079143.1
• 申請(qǐng)日: 2007-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201039064Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂虹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林吉星電子等平衡動(dòng)力有限公司
• 主分類號(hào): H02P6/16
• 分類號(hào): H02P6/16;H02K16/02;H02K7/18;H02K7/116
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 歐陽(yáng)波

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，具體為一種嵌套式永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)。

實(shí)用新型還涉及永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制方法，具體為對(duì)本嵌套式永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制運(yùn)行方法。

(二)背景技術(shù)

由于能源緊缺，油價(jià)不斷攀升，純?nèi)加桶l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)油耗大、污染大成為關(guān)注焦點(diǎn)，原因與其發(fā)動(dòng)機(jī)不便調(diào)整工作點(diǎn)、效率低有關(guān)，各國(guó)都加快了電動(dòng)車(chē)的研究。

多年的研究發(fā)現(xiàn)純電動(dòng)車(chē)存在很多問(wèn)題，主要是目前的蓄電池性能不能滿足驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的要求。蓄電池的能積比與汽油相比相差甚遠(yuǎn)，重量為一噸的充滿電的蓄電池所具有的能量還不及發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒30公斤汽油輸出的能量大，因此純電動(dòng)車(chē)的續(xù)航能力都很有限。此外是充電時(shí)間長(zhǎng)，轉(zhuǎn)換效率低，100焦耳的電能量充入蓄電池，蓄電池能放出來(lái)的電能量不到40焦耳。快速充電用時(shí)雖短，但蓄電池效率更加降低。特別是蓄電池反復(fù)充電的次數(shù)有限，使用時(shí)間越長(zhǎng)，其容量越低，一般很快就報(bào)廢了，大量的廢舊電池將又造成環(huán)境污染。

目前研究表明油電混合動(dòng)力車(chē)是比較現(xiàn)實(shí)可行的節(jié)能車(chē)，因此研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到油電混合動(dòng)力車(chē)。這種車(chē)配備了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池，同時(shí)還有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。設(shè)計(jì)原理是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī)、蓄電池參與調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩匹配在其最佳效率曲線上，從而使燃油發(fā)動(dòng)機(jī)間歇或持續(xù)高效運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)消耗等量燃油獲得更大的動(dòng)能。通常的方法是根據(jù)車(chē)輛行駛狀況的需要，將燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)能一部分輸出給驅(qū)動(dòng)軸、使之獲得一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，其余的動(dòng)能則用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電存貯于蓄電池，當(dāng)特定地段或蓄電池電量飽和時(shí)，蓄電池帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛行駛。也可使燃油發(fā)動(dòng)機(jī)間歇運(yùn)行于高效率狀態(tài)，其動(dòng)能由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為電能直接傳遞給電動(dòng)機(jī)或存儲(chǔ)于蓄電池，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行。這樣，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率有所提高。

現(xiàn)有油電混合動(dòng)力車(chē)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)方案有串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并聯(lián)混合式。雖然實(shí)現(xiàn)了不同程度的節(jié)能，但現(xiàn)有的動(dòng)力結(jié)構(gòu)均存在一定的局限性，直接影響整車(chē)制造成本和節(jié)能效果。目前的油電混合動(dòng)力車(chē)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)難以滿足進(jìn)一步改進(jìn)性能和實(shí)用的要求。永磁同步伺服電機(jī)的特點(diǎn)是效率高、體積小，一臺(tái)20KW左右的電機(jī)在100％滿載率下的效率可達(dá)93％，20％滿載率下的效率達(dá)81％，并可由四象限驅(qū)動(dòng)器控制切換到發(fā)電或電動(dòng)的不同工作狀態(tài)，若對(duì)其進(jìn)行組合、改造，與發(fā)動(dòng)機(jī)配合應(yīng)用于油電混合動(dòng)力車(chē)中，有可能達(dá)到既便于調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)、改進(jìn)傳遞效率，又便于簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和降低重量，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能的目的。

(三)實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種全新的嵌套式永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)，這種電機(jī)基于永磁同步電機(jī)工作原理，但具有兩個(gè)轉(zhuǎn)子、兩個(gè)軸、兩套繞組和兩個(gè)磁路，構(gòu)成的兩個(gè)分電機(jī)功率可合可分，在伺服系統(tǒng)控制下可分別工作于電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)調(diào)整燃油發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)提高其效率、改變能量傳遞方式提升傳遞效率、簡(jiǎn)化油電混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)、改進(jìn)動(dòng)力性的目的。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的嵌套式永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)包括定子、外轉(zhuǎn)子和內(nèi)轉(zhuǎn)子，定子為電樞繞組，處于最外層，固定于機(jī)殼；外轉(zhuǎn)子處于定子內(nèi)，其上嵌有內(nèi)外層永磁磁極，外轉(zhuǎn)子外層磁極為定子提供磁場(chǎng)，外轉(zhuǎn)子與定子構(gòu)成外電機(jī)。內(nèi)轉(zhuǎn)子為電樞，位于外轉(zhuǎn)子內(nèi)，外轉(zhuǎn)子內(nèi)層磁極為內(nèi)轉(zhuǎn)子提供磁場(chǎng)，外轉(zhuǎn)子與內(nèi)轉(zhuǎn)子構(gòu)成內(nèi)電機(jī)。外轉(zhuǎn)子軸為本電機(jī)輸出軸，內(nèi)轉(zhuǎn)子軸為本電機(jī)動(dòng)力輸入軸。

輸出軸上安裝有輸出齒輪，輸出齒輪與外部負(fù)載連接。

輸入軸與發(fā)動(dòng)機(jī)軸連接，即發(fā)動(dòng)機(jī)軸即為本系統(tǒng)輸入軸。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的嵌套式永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)還包括兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器、兩個(gè)速度/位置傳感器，A、B速度/位置傳感器分別安裝于內(nèi)轉(zhuǎn)子軸和外轉(zhuǎn)子的軸上，A速度/位置傳感器分別連接A伺服驅(qū)動(dòng)器，B速度/位置傳感器連接到A、B伺服驅(qū)動(dòng)器。A伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)滑環(huán)與內(nèi)轉(zhuǎn)子上的繞組連接，B伺服驅(qū)動(dòng)器直接連接定子線圈繞組。A伺服驅(qū)動(dòng)器和B伺服驅(qū)動(dòng)器通過(guò)公共直流母線連接。控制單元連接A、B伺服驅(qū)動(dòng)器，A、B速度/位置傳感器接入控制單元。控制單元主體為計(jì)算機(jī)。公共直流母線還連接儲(chǔ)能單元和用電單元，儲(chǔ)能單元內(nèi)包含電容、蓄電池及其控制和保護(hù)線路，用電單元為空調(diào)等其它用電器。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的嵌套式永磁同步機(jī)電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制運(yùn)行方法如下：