集中矢量控制差速电机系统技术方案

集中矢量控制差速电机系统，由两个调磁电机、一个差速器、一个套筒轴和两个输出端组成，特征在于：一个调磁电机集中主动控制两个输出端的差速转动，该电机定子电枢磁场正转则一个输出端正转、另一个输出端反转，该电机定子电枢磁场反转则一个输出端反转、另一个输出端正转；另一个调磁电机集中主动控制两个输出端的同速转动，此电机定子电枢磁场增速则两个输出端同时增速，此电机定子电枢磁场减速则两个输出端同时减速。出端同时减速。出端同时减速。

【技术实现步骤摘要】
集中矢量控制差速电机系统


[0001]本专利技术涉及两个电机构成的传动控制系统。具体是具有三传动部件双转子可以形成差速关系的两个调磁电机、一个差速器、一个套筒轴和两个输出端构成的传动控制系统。一个调磁电机集中主动控制两个输出端的差速转动，该电机定子电枢磁场正转则一个输出端正转、另一个输出端反转，该电机定子电枢磁场反转则一个输出端反转、另一个输出端正转；另一个调磁电机集中主动控制两个输出端的同速转动，此电机定子电枢磁场增速则两个输出端同时增速，此电机定子电枢磁场减速则两个输出端同时减速。这就是集中矢量控制差速电机系统。

技术介绍

[0002]电机一般是圆柱状转子位于电机中心内部、圆环状定子位于外部包围转子，这是内转子径向磁通电机。拓扑技术可以实现圆柱状定子位于电机中心内部，圆环状转子位于外部包围定子，这是外转子径向磁通电机。拓扑技术还可以实现盘状定子位于电机一侧，盘状转子位于电机另一侧，定子转子均围绕电机轴转动，这是轴向磁通电机。拓扑技术还可以实现线状排列定子与线状排列转子相对平行运动的直线电机。上述运用于具有两个转动部件电机的拓扑技术是成熟技术。传统电机，只有定子电枢磁场和转子这两个转动部件，定子机械不动，定子电枢磁场无形转动，转子机械转动，定子电枢磁场与转子之间是同步运动关系或异步运动关系；功能单一，不能作为差速电机。作为差速电机需要具有三个转动部件，三个转动部件中需要有两个转子。调磁电机，定子电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成转动定子电枢磁场，定子电枢磁场、调磁环和转子各是一个转动部件，调磁环和转子各作为一个转子，三个部件可以形成调磁运动关系，双转子可以形成差速关系。调磁电机创造性地在电机中运用同心磁齿轮的调磁效应，利用定子电枢磁场转速替代同心磁齿轮中具有极对数的一个磁环的转速，改造无动力的同心磁齿轮，形成具有三个转动部件的电机称为调磁电机。所述调磁是调磁效应，是调磁环把电枢磁场调制成为与转子磁场匹配的谐波磁场，转子磁场与这谐波磁场同步；调磁环把转子磁场调制成为与电枢磁场匹配的谐波磁场，电枢磁场与该谐波磁场同步；像同心磁齿轮三部件一样按调磁运动关系互动。同心磁齿轮是具有极对数的内外两个磁环被中间具有调磁块的调磁环调制形成调磁效应的磁性齿轮传动结构，参见（Atallah and Howe,2001）。所述调磁匹配关系是定子极对数、调磁块数和转子极对数这三者形成下列等式关系即调磁匹配关系：定子极对数=转子极对数+调磁块数。与这调磁匹配关系对应的调磁运动关系是：定子极对数*定子电枢磁场转速=转子极对数*转子转速+调磁块数*调磁环转速。*为乘号。所述三相交流电为+a相、
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c相、+b相、
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a相、+c相和
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b相的正弦交变电流，其中+a相、+b相和+c相这三相依次滞后120度电相位。所述二相交流电为+a相、+b相、
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a相和
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b相的正弦交变电流，这四相依次滞后90度电相位。所述直流电是在一步步长时间中不变的单向电流，在不同步长时间中可以为正电流或负电流。所述永磁转子上的永磁体形成转子极对数的结构形式有halbach式、表面贴合式、表面嵌入式、内部径向式、内部切向式和CP式，CP式又称为单极性式。本专利技术的第一步就是提出三转
动部件其中双输出端为差速关系的调磁电机。
[0003]在传统机动车动力系统中，对左右主动轮转速主动控制的系统称为矢量控制系统。传统矢量控制系统一是给左主动轮和右主动轮分别设置左电机和右电机，分别控制左电机转速和右电机转速，两者协同同步转动形成同向转动使机动车前行后行，两者协同差动形成差速转动使机动车左转右转。这是分散矢量控制系统，功能很好，但是左电机与右电机需要在各速度范围和各转矩范围都具有极高的一致性，协同需要复杂的传感器和复杂的协同控制电路，控制电路结构复杂、成本高。传统矢量控制系统二是采用两个动力源的转速输入双流波箱，利用左右两个行星排整合两个动力源的转速形成左右主动轮的转速，其中一个动力源的转速控制左右主动轮的同速转动，另一个动力源的转速控制左右主动轮的差速转动。这是集中主动矢量控制系统，常用于履带车辆动力系统；但双流波箱系统机械结构复杂、传动效率低。此前本人申报专利技术的《同向分动差速传动器》也属于集中矢量控制系统，其机械结构比双流波箱系统的机械结构简单、传动效率较高。传统还有一种动力系统是一个动力源的转速通过差速器传动到左右主动轮，差速器被动地分配左主动轮转速和右主动轮转速的增量减量。这本质上属于集中矢量被动分配系统，而不是主动的矢量控制系统。本专利技术的第二步是提出采用两个调磁电机、一个差速器、一个套筒轴和两个输出端构成集中矢量控制差速电机系统，其控制电路结构比分散矢量控制系统的简单，对两个电机的一致性要求不高，机械结构比双流波箱系统或同向分动差速传动器系统简单，传动效率高，功能性能更丰富。电动车传动控制行业需要集中矢量控制差速电机系统。

技术实现思路

[0004]集中矢量控制差速电机系统，由两个调磁电机、一个差速器、一个套筒轴和两个输出端组成。两个调磁电机与电源形成电路连接，两个输出端与左主动轮、右主动轮分别形成机械连接。特征在于：一个调磁电机集中主动控制两个输出端的差速转动，该电机定子电枢磁场正转则一个输出端正转、另一个输出端反转，该电机定子电枢磁场反转则一个输出端反转、另一个输出端正转；另一个调磁电机集中主动控制两个输出端的同速转动，此电机定子电枢磁场增速则两个输出端同时增速，此电机定子电枢磁场减速则两个输出端同时减速。
[0005]调磁电机由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和控制电路组成。转子作为一个转子，调磁环位于定子和转子之间作为另一个转子，电枢磁场的定子极对数可以等于调磁块数的二倍且等于转子极对数的二倍，定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，定子电枢磁场转速、调磁环转速和转子转速形成调磁运动关系。调磁电机特点是具有两个转子，两个转子的转速可以形成差速关系。《三部件调磁电机》和《同步差速调磁电机》是与本专利技术同日申报的专利技术。
[0006]定子由定子铁芯和电枢绕组组成，采用成熟技术。定子铁芯由轭部和齿部组成，采用软磁材料，如硅钢材料。电枢绕组由导线绕制而成，绕制形式包括轭绕组和齿部绕组，分别围绕定子铁芯的轭部和齿部绕制而成，电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成转动电枢磁场，电枢磁场具有定子极对数，具有定子电枢磁场转速。调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与转子之间。是成熟技术。调磁块采用软磁材料，例如硅钢材料，沿调磁环周向均匀布置在环体上。绝缘块采用低磁导率材料，例如环氧树脂材料或永磁
材料，沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中。采用环氧树脂材料的调磁环是无永磁调磁环，比较节约永磁材料；采用永磁材料的调磁环是单极性式调磁环，其永磁材料的磁场方向全部径向向内或全部径向向外。环体用于保持调磁块和绝缘块的位置、保持调磁环的形状。调磁环重心与转子轴线重合。调磁环具有调磁环转速。转子采用永磁转子，由转子铁芯、转子轴和永磁体组成，是成熟技术。转子具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.集中矢量控制差速电机系统，由两个调磁电机、一个差速器、一个套筒轴和两个输出端组成，特征在于：一个调磁电机集中主动控制两个输出端的差速转动，该电机定子电枢磁场正转则一个输出端正转、另一个输出端反转，该电机定子电枢磁场反转则一个输出端反转、另一个输出端正转；另一个调磁电机集中主动控制两个输出端的同速转动，此电机定子电枢磁场增速则两个输出端同时增速，此电机定子电枢磁场减速则两个输出端同时减速；调磁电机由定子、调磁环、转子、支承部件、机壳和控制电路组成，转子作为一个转子，调磁环位于定子和转子之间作为另一个转子，电枢磁场的定子极对数可以等于调磁块数的二倍且等于转子极对数的二倍，定子极对数、调磁块数和转子极对数形成调磁匹配关系，定子电枢磁场转速、调磁环转速和转子转速形成调磁运动关系，调磁电机特点是具有两个转子，两个转子的转速可以形成差速关系；定子由定子铁芯和电枢绕组组成，定子铁芯由轭部和齿部组成，电枢绕组由导线绕制而成，绕制形式包括轭绕组和齿部绕组，电枢绕组流通三相交流电、二相交流电或直流电形成转动电枢磁场，电枢磁场具有定子极对数，具有定子电枢磁场转速；调磁环由调磁块、绝缘块和环体组成，位于定子与转子之间，调磁块沿调磁环周向均匀布置，绝缘块沿调磁环周向均匀布置在调磁块的间隔中，环体用于保持调磁块和绝缘块的位置、保持调磁环的形状，调磁环具有调磁环转速；转子采用永磁转子，由转子铁芯、转子轴和永磁体组成，转子具有转子转速；设置调磁块数等于转子极对数；支承部件由轴承和支架等组成；机壳保护电机；控制电路控制定子电枢绕组的电流，控制定子极对数变极；调磁电机采用三部件调磁电机和同步差速调磁电机两者之一；采用三部件调磁电机，定子极对数等于调磁块数的二倍等于转子极对数的二倍；调磁电机的三个转动部件是定子电枢磁场、调磁环和转子，调磁电机的定子电枢磁场转速、调磁环转速与转子转速形成调磁运动关系：定子极对数*定子电枢磁场转速=转子极对数*转子转速+调磁块数*调磁环转速；当定子电枢磁场转速一定时，转子转速和调磁环转速之间是差速关系；调磁电机的三个转动部件的力矩也是互动的；差速器采用锥齿轮差速器、双太阳轮差速器、双内齿圈差速器和同心磁齿轮差速器其中之一，采用锥齿轮差速器，设置左半轴锥齿轮齿数=右半轴锥齿轮齿数，在行星架锁止时，左半轴锥齿轮转速和右半轴锥齿轮转速相等、转动方向相反，左半轴锥齿轮直接连接套筒轴外轴左端，右半轴锥齿轮直接连接套筒轴外轴右端；套筒轴由套筒轴内轴和套筒轴外轴组成，套筒轴内轴与套筒轴外轴可以相对转动，不能沿轴向相对滑动；两个输出端，左输出端直接连接左主动轮，右输出端直接连接右主动轮；集中矢量控制差速电机系统按下列方法构成：一个差速器设置于一个套筒轴的外轴上，即一个差速器设置在套筒轴外轴的左端与右端之间，左端与右端转速比例为
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1.0，套筒轴的内轴从左端至右端直接连通；一个调磁电机的调磁环与套筒轴外轴左端直接连接，一个调磁电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗灿，
申请(专利权)人：罗灿，
类型：发明
国别省市：