[發明專利]直流電動驅動裝置以及電動設備

有效

• 申請號: 201710304709.4
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN106899245B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 金愛娟;李少龍
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: H02P7/285
• 分類號: H02P7/285
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉;黃貞君

本發明提供了一種直流電動驅動裝置和電動設備。本發明提供的直流電動驅動裝置，設置在電動設備中，用于驅動電動設備，包括：直流電機；直流電源；指令發送部；驅動器；以及斬波器，其特征在于：其中，直流電機具有2j個相互獨立并且由m個繞組組成的電樞繞組支路、與繞組連接的2j×m個換向片、與斬波器相連接并且與換向片相接觸的2j個相互獨立的電刷，斬波器為單管斬波器，斬波器具有j個相互獨立的斬波單元，每個斬波單元分別與一個電刷相連接，每個斬波單元含有w個并聯的功率開關管，j和m均為不小于2的正整數，w為2～4的正整數。

技術領域

本發明屬于直流電機領域，特別涉及一種直流電動驅動裝置以及包含直流電動驅動裝置的電動設備。

背景技術

隨著各大城市霧霾天數和持續時間的增加，國家對燃油設備的尾氣排放管理越來越嚴格；另外，在封閉的室內工作環境中，燃油設備是禁止使用的；此外，石油這種能源是不可再生的，幾十年后將面臨枯竭。因此，將電作為能源的電動設備如電動汽車、電動叉車等電動設備越來越受到生產商和消費者的青睞。它不但污染小、可以利用可再生能源提供的電能，而且與燃油設備相比，它還具有能源利用率高、結構簡單、噪聲小、動態性能好和便攜性高等優點。在石油資源越來越緊張的形勢下，大力發展電驅動裝置，特別是大功率電驅動裝置如電動戰車、電動軍艦、電動飛行器和電驅動航空母艦等等，對于國防安全具有深遠的意義。

由于交流電機，特別是異步電機，具有結構簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜的優點，所以它得到了廣泛的應用。但是，交流電機存在啟動轉矩小，啟動電流很大，調速平滑性差，振動和噪聲大以及控制算法復雜等缺點。即使采用最好的控制算法，依然無法杜絕電機中高次諧波的存在，導致在啟動、制動、調速和低速時交流電機性能都劣于直流電機。因此，對電動設備的性能要求很高的場合，例如家用變頻空調、升降客梯、電動汽車等等，依然青睞于安裝有直流電機的電動設備。

在圖2所示的直流電動驅動裝置中，對功率開關管的要求極為苛刻，在正常工作時，功率開關管必須在最大工作溫度、最大工作電流和最大工作電壓以下工作，一旦超過任意一個條件，功率開關管就會損壞；此外，當電子電路中的元器件參數的變化超出正常工作范圍時，可能會在功率開關管中產生過電壓或過電流，導致功率開關管損壞進而引起電動設備故障；另外，隨著工作時間的增加，功率開關管發生老化，最大工作溫度、最大工作電流和最大工作電壓等性能指標都隨之降低，極易發生功率開關管損壞導致斬波器整體失效或短路等故障，進而引發電動設備故障甚至安全事故。

大功率直流電動驅動裝置和電動設備，特別是低壓大電流直流電動驅動裝置和電動設備，需要連續工作電流很大的控制器或斬波器，而相關的技術和產品被個別國家和公司控制和壟斷，導致價格很高，而且市場上能夠采購到的高性能電機控制器或斬波器輸出的電流值也僅僅是在一千安培以下。歸根到底，生成制造水平、多個功率開關管的并聯均流技術、控制電路和算法過于復雜等諸多原因，嚴重制約和影響了低壓大電流直流電動驅動裝置和電動設備的發展。

綜上，這些問題已經嚴重影響了高性能大功率電動設備，包括低壓大電流的電動車、電動船，甚至國防上的電動戰車、電動軍艦、電動飛行器和電驅動航空母艦的發展。

發明內容

本發明是為解決上述問題而進行的，通過提供一種斬波橋臂獨立、輸出電流互不影響，實現電流完全解耦的斬波器、包含多電刷直流電機以及包含該斬波器和該多電刷直流電機的直流電動驅動裝置和電動設備。

為了實現上述目的，本發明采用了下述技術方案：

<結構一>