CN113765319B - 一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法 - Google Patents
一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113765319B CN113765319B CN202110932195.3A CN202110932195A CN113765319B CN 113765319 B CN113765319 B CN 113765319B CN 202110932195 A CN202110932195 A CN 202110932195A CN 113765319 B CN113765319 B CN 113765319B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotor
- motor
- stator winding
- stator
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 162
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
- H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
- H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
- H02K11/22—Optical devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/102—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with friction brakes
- H02K7/1021—Magnetically influenced friction brakes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
- H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
本发明提供一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法，该电机包括车轮轴、轮毂、双转子电机及其控制单元，车轮轴上径向设置有滑槽，滑槽外侧设有一对定滑轮，定滑轮上设有一端与定子固定、另一端与滚筒固定的钢丝，滚筒在卷线电机的带动下转动；滑槽内侧安装有锁止机构；双转子电机包括由转子与外定子绕组构成的外电机、内转子与内定子绕组构成的内电机；利用该电机能够实现驱动模式切换到空挡模式，空挡模式切换到外转子驱动模式、内转子驱动模式和内外转子共同驱动模式；该控制方法通过内外转子自锁，使得自锁力矩与反作用力矩达到动态相等，实现最小电流自锁。本发明解决轮毂电机动力区间过大而难以准确控制的问题，实现轮毂电机多挡位驱动与制动。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车轮毂电机的动力传动机构及控制技术领域，具体涉及一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法。
背景技术
随着人们对环境保护和节能的日益关注，电动汽车受到越来越多的关注。目前，集中电机驱动是电动汽车动力的主要驱动形式。集中电机驱动虽然具有驱动系统布置容易、控制系统相对简单的优点，但是也存在着一些问题。由于集中电机驱动电动汽车存在离合器、变速器、主减速器、传动轴等机械传动系统，故不仅使底盘结构相对复杂、车内空间狭小，而且机械传动系统在传递动力的同时会造成能量的损失，使得能量利用效率不高。此外，集中电机驱动的传动系统在驱动电动汽车行驶时会产生较大的噪声，影响汽车的驾驶舒适性。
而轮毂电机的出现能够避免集中电机驱动的电动汽车底盘结构复杂、车内空间狭小、能量利用效率不高等问题，不仅节约了空间，而且整车功率密度和能量传输效率得到很大提升。单一的单电机驱动模式无法满足汽车低速和高速等行驶工况的需求，为了满足整车动力性需求，轮毂电机仍然采用大功率电机，这样不仅电机功率得不到充分利用，而且电机体积和质量的增加，使得整车簧下质量增加不利于车辆操控。同时，电子差速功能使得电机的控制系统过于复杂，降低了整个动力系统的稳定性。
然而现有轮毂电机的控制是通过驾驶员对加速踏板的直接踩踏来实现。相比传统燃油汽车的挡位设置，一般轮毂电机不设挡位导致电机的动力区间过大，驾驶员难以通过加速踏板达到较为精准的控制。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法，解决轮毂电机动力区间过大而难以准确控制的问题，实现轮毂电机的多挡位驱动与制动，简化驾驶员操作。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种双转子盘式轮毂电机，包括：
车轮轴，车轮轴上径向设置有滑槽，所述滑槽外侧设有一对定滑轮，定滑轮上设有钢丝，钢丝一端与定子固定，另一端固定在滚筒上，所述滚筒在卷线电机的带动下转动；所述滑槽内侧安装有锁止机构；
轮毂，所述轮毂一侧外部安装摩擦制动盘，另一侧内部安装磁齿轮；
双转子电机，包括内转子、外转子和定子，所述外转子与内转子连接，所述内转子与车轮轴连接，所述定子上安装有内定子绕组和外定子绕组；所述内转子、外转子靠近定子的侧面分别贴有内转子永磁体和外转子永磁体，所述外转子远离定子的侧面贴有外转子输出永磁体，所述内转子远离定子的侧面贴有同极数的内转子输出永磁体；
以及双转子电机控制单元。
上述技术方案中，所述锁止机构包括梯形插销、弹簧和电磁铁，所述梯形插销通过弹簧与电磁铁连接，所述电磁铁与外部电源连接；所述电磁铁处于常断状态。
上述技术方案中，所述双转子电机控制单元包括蓄电池、DC/DC变换器、双转子电机定子绕组控制单元、卷线电机控制单元和锁止机构控制单元；所述蓄电池的输出端与DC/DC变换器的输入端连接，所述DC/DC变换器的输出端分别连接双转子电机定子绕组控制单元、锁止机构控制单元、卷线电机控制单元、内转子光电传感器和外转子光电传感器，所述锁止机构控制单元的输出端与电磁铁相连，所述卷线电机控制单元输出端与卷线电机相连，所述内转子光电传感器和外转子光电传感器的输出端与双转子电机定子绕组控制单元连接，所述双转子电机定子绕组控制单元的输出端分别连接外定子绕组和内定子绕组。
上述技术方案中，所述外转子光电传感器分别安装在外转子每一极的外表面和定子的外侧，所述内转子光电传感器分别安装在内转子每一极靠近定子的一侧表面和定子的内侧。
上述技术方案中，利用所述双转子盘式轮毂电机能够实现如下模式切换：
1)驱动模式切换到空挡模式：双转子电机定子绕组控制单元断开定子绕组所有电流，卷线电机牵引定子沿滑槽远离内转子和外转子，定子滑动时将梯形插销下压，滑过锁止机构后，弹簧将梯形插销复位，锁止定子，车轮进入空挡模式；
2)空挡模式切换到外转子驱动模式：双转子电机定子绕组控制单元通过DC/DC变换器控制蓄电池给外定子绕组施加三相对称电压、给内定子绕组通入单相直流电；所述电磁铁通电，吸合梯形插销，定子绕组产生的轴向磁力将定子与内转子、外转子拉近，空挡模式切换到外转子驱动模式；
3)空挡模式切换到内转子驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器控制蓄电池给内定子绕组施加三相对称电压、给外定子绕组通入单相直流电；所述电磁铁通电，吸合梯形插销，定子绕组产生的轴向磁力将定子与内转子、外转子拉近，空挡模式切换到内转子驱动模式；
4)空挡模式切换到内外转子共同驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器控制蓄电池给内定子绕组和外定子绕组同时施加三相对称电压；所述电磁铁通电，吸合梯形插销，定子绕组产生的轴向磁力将定子与内转子、外转子拉近，空挡模式切换到内外转子共同驱动模式。
上述技术方案中，所述双转子盘式轮毂电机包括驱动工况模式和制动工况模式，所述驱动工况模式包括外转子驱动模式、内转子驱动模式和内外转子共同驱动模式，所述制动工况模式包括外转子电磁制动、内转子电磁制动、内外转子共同电磁制动和轮毂摩擦制动。
上述技术方案中，所述内定子绕组和外定子绕组均接入电阻器，且内定子绕组、外定子绕组与电阻器连接的线路上设有电磁开关，所述电磁开关由双转子电机控制单元。
一种双转子盘式轮毂电机的控制方法，具体为：
1)内转子自锁
内定子绕组通入的单相直流电流逐渐增大，当自锁力矩小于反作用力矩时，内转子发生转动，内转子上的内转子光电传感器将信号传输给双转子电机定子绕组控制单元，控制内定子绕组电压的增大，从而增大自锁力矩，当自锁力矩大于反作用力矩时，内转子静止，所述内转子光电传感器停止产生信号，控制内定子绕组电压减小，直至内转子发生轻微转动；
2)外转子自锁
外定子绕组通入的单相直流电逐渐增大，当自锁力矩小于反作用力矩时，外转子发生转动，外转子的外转子光电传感器将信号传输给双转子电机定子绕组控制单元，控制外定子绕组的电压增大，从而增大自锁力矩，当自锁力矩大于反作用力矩时，外转子静止，所述外转子光电传感器停止产生信号，控制外定子绕组的电压减小，直至外转子发生轻微转动。
本发明采用上述技术方案后，与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本发明通过双转子电机，解决轮毂电机动力区间过大而难以准确控制的问题，实现轮毂电机的多挡位驱动及制动，简化驾驶员操作。
(2)本发明在电动汽车中设立空挡模式，可用于短时间停车，通过锁止机构、滑槽、定滑轮及卷线电机的配合，实现空挡滑行及空挡驻车功能，不仅优化了驾驶体验，更延长了电机使用寿命。
(3)本发明通过在内外转子、定子上设置光电传感器，使得电机自锁电流最小化，加快了电机反应速度，便于操作。
(4)本发明外转子输出永磁体、内转子输出永磁体与磁齿轮一起构成行星磁齿轮机构，行星磁齿轮机构替代传统机械行星齿轮，极大地减小了摩擦损耗及噪声，提高了能量传动效率。
(5)本发明通过双转子电机在制动时，产生制动力矩并回收部能量，节约了电动汽车的能量消耗，增加了电动汽车的续驶里程和能源利用率；减少驱动与制动过程噪声和粉尘污染，绿色环保。
附图说明
图1为本发明所述双转子盘式轮毂电机的结构示意图；
图2为本发明所述双转子盘式轮毂电机转子永磁体侧结构示意图；
图3为本发明所述双转子盘式轮毂电机转子行星磁齿轮结构示意图；
图4为本发明所述双转子盘式轮毂电机定子结构示意图；
图5为本发明所述车轮轴锁止机构结构示意图；
图6为本发明所述双转子盘式轮毂电机控制单元示意图；
图中：1-车轮轴；2-轮毂；3-内转子；4-外转子；5-定子；6-外定子绕组；7-内定子绕组；8-外转子永磁体；9-内转子永磁体；10-滑槽；11-锁止机构；12-磁齿轮；13-1-外轴承；13-2-内轴承；14-1-定滑轮A；14-2-定滑轮B；15-卷线电机；16-外转子输出永磁体；17-内转子输出永磁体；18-1-穿线孔A；18-2-穿线孔B；19-摩擦制动盘；20-梯形插销；21-弹簧；22-电磁铁；23-内转子光电传感器；24-外转子光电传感器；25-蓄电池；26-锁止机构控制单元；27-DC/DC变换器；28-卷线电机控制单元；29-双转子电机定子绕组控制单元。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
一种双转子盘式轮毂电机，包括车轮轴1、轮毂2、双转子电机和双转子电机控制单元。
如图1所示，车轮轴1为中空结构，车轮轴1一端径向设置有滑槽10，滑槽10与定子5里端配合；滑槽10外侧设有穿线孔A18-1，穿线孔A18-1便于钢丝穿过，钢丝一端与定滑轮A14-1接触后固定在定子5上，钢丝另一端与定滑轮B14-接触后固定在滚筒上，滚筒在卷线电机15的带动下进行正反转；滑槽10内侧安装有锁止机构11，如图5所示，锁止机构11由梯形插销20、弹簧21和电磁铁22构成，梯形插销20通过弹簧21与电磁铁22连接，电磁铁22通过电源线穿过穿线孔B18-2与外部电源连接；电磁铁22处于常断状态。当驾驶员需要换为空挡时，双转子电机断电，电磁铁22通电，吸合梯形插销20；同时卷线电机15启动，拖动定子5沿滑槽10滑动至车轮轴1外侧。
如图1、3所示，轮毂2一侧外部安装摩擦制动盘19，另一侧内部安装磁齿轮12。
如图1、2、4所示，双转子电机的转子为双盘式并联结构，包括内转子3和外转子4，外转子4和内转子3通过外轴承13-1连接，内转子3通过内轴承13-2与车轮轴1连接；双转子电机的定子5上分别安装内定子绕组7和外定子绕组6，整个定子5由卷线电机15通过钢丝和定滑轮牵引在滑槽10上滑动。外转子4与外定子绕组6构成外电机，内转子3与内定子绕组7构成内电机。
如图3所示，内转子3和外转子4靠近定子5的侧面贴有轴向磁场永磁体，分别是内转子永磁体9和外转子永磁体8，内转子永磁体9和外转子永磁体8均按照Halbach永磁体阵列排布；外转子4远离定子5的侧面贴有径向永磁体构成的外转子输出永磁体16，内转子3远离定子5的侧面贴有同极数永磁体构成的内转子输出永磁体17，外转子输出永磁体16、内转子输出永磁体17与磁齿轮12一起构成行星磁齿轮机构，外转子输出永磁体16作为齿圈，内转子输出永磁体17作为太阳轮，磁齿轮12作为行星轮。外电机工作时，转矩经外转子输出永磁体16通过磁力传输给磁齿轮12，驱动轮毂2转动；内电机工作时，转矩经内转子输出永磁体17通过磁力传输给磁齿轮12，驱动轮毂2转动。
双转子电机控制单元包括蓄电池25、DC/DC变换器27、双转子电机定子绕组控制单元29、卷线电机控制单元28、锁止机构控制单元26和电阻器；蓄电池25的输出端与DC/DC变换器27的输入端连接，DC/DC变换器27的输出端通过电源线连接双转子电机定子绕组控制单元29、锁止机构控制单元26、卷线电机控制单元28、内转子光电传感器23和外转子光电传感器24，锁止机构控制单元26的输出端与锁止机构11的电磁铁22相连，卷线电机控制单元28输出端与卷线电机15相连，内转子光电传感器23和外转子光电传感器24的输出端与双转子电机定子绕组控制单元29连接，双转子电机定子绕组控制单元29的输出端分别连接外定子绕组6和内定子绕组7。外转子4的外表面每一极安装一个外转子光电传感器24(发射端)，相应地，定子外侧也安装有外转子光电传感器24(接收端)，与外转子4外表面的外转子光电传感器24成对设置；内转子3靠近定子的一侧表面每一极安装一个内转子光电传感器23(发射端)，相应地，定子内侧也安装有内转子光电传感器23(接收端)，与内转子3一侧表面的内转子光电传感器23成对设置。内定子绕组7和外定子绕组6均接入电阻器，且内定子绕组7、外定子绕组6与电阻器连接的线路上设有电磁开关，电磁开关由双转子电机控制单元；电阻器设置在整个双转子盘式轮毂电机外部。
本发明双转子盘式轮毂电机有两种工况模式，即驱动工况和制动工况。
在驱动工况下，有三种驱动方式：外转子驱动、内转子驱动和内外转子共同驱动。
1)外转子驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给外定子绕组6加三相对称电压，给内定子绕组7通单相直流电。外电机工作，内电机处于自锁状态，内转子3锁止，转矩由外转子4传输到磁齿轮12，驱动轮毂2旋转。
2)内转子驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给内定子绕组7加三相对称电压，给外定子绕组6通单相直流电。内电机工作，外电机处于自锁状态，外转子4锁止，转矩由内转子3传输到磁齿轮12，驱动轮毂2旋转。
3)内外转子共同驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给内定子绕组7和外定子绕组6同时加三相对称电压。内、外电机同时工作，转矩由内转子3和外转子4传输到磁齿轮12，驱动轮毂2旋转。
在制动工况下，在保证安全的前提下实现能量回收，有外转子电磁制动、内转子电磁制动、内外转子共同电磁制动与轮毂摩擦制动四种制动模式。
1)内转子电磁制动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给外定子绕组6加单相电压，内定子绕组7不通电，双转子电机控制单元闭合电磁开关，电阻器接入内定子绕组7。外转子4自锁，轮毂2将转矩由磁齿轮12驱动内转子3旋转，产生旋转磁场，通过电磁效应在内定子绕组7内产生感应电流，从而产生制动力矩并回收部分能量。若特定工况下不满足能量回收条件，双转子电机控制单元闭合电磁开关，电阻器接入内定子绕组7，实现电阻制动，并将动能转化为热能散发到轮毂2外。
2)外转子电磁制动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给内定子绕组7加单相电压，外定子绕组6不通电。内转子3自锁，轮毂2将转矩由磁齿轮12驱动外转子4旋转，产生旋转磁场，通过电磁效应在外定子绕组6内产生感应电流，从而产生制动力矩并回收部分能量。若特定工况下不满足能量回收条件，双转子电机控制单元闭合电磁开关，电阻器接入外定子绕组6，实现电阻制动，并将动能转化为热能散发到轮毂2外。
3)内外转子共同制动模式：内定子绕组7和外定子绕组6都不通电。轮毂2将转矩由磁齿轮12驱动内转子3和外转子4旋转，产生旋转磁场，通过电磁效应在内定子绕组7和外定子绕组6内产生感应电流，从而产生制动力矩并回收部分能量。若特定工况下不满足能量回收条件，双转子电机控制单元闭合电磁开关，电阻器接入外定子绕组6和内定子绕组7，实现电阻制动，并将动能转化为热能散发到轮毂2外。
4)轮毂摩擦制动模式：内定子绕组7和外定子绕组6都不通电。轮毂2将转矩由磁齿轮12驱动内转子3和外转子4旋转，产生旋转磁场，通过电磁效应在内定子绕组7和外定子绕组6内产生感应电流，从而产生制动力矩。同时，驾驶员手动接合摩擦制动盘19，产生最大制动力矩，保证安全。
特殊地，设立“空挡”模式，当驾驶员需要车辆空挡滑行时，将车辆从某一驱动模式切换到空挡模式。模式切换有四种情况：
1)驱动模式切换到空挡模式：双转子电机定子绕组控制单元29断开定子绕组所有电流，卷线电机15通电牵引定子5沿滑槽10远离内转子3和外转子4。由于梯形插销20的顶端为斜面，定子5滑动时会将梯形插销20下压，滑过锁止机构11后，弹簧21将梯形插销20复位，锁止定子5，车轮进入空挡模式。
2)空挡模式切换到外转子驱动模式：双转子电机定子绕组控制单元29通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给外定子绕组6加三相对称电压、给内定子绕组7通单相直流电。锁止机构控制单元26给锁止机构11中的电磁铁22通电，吸合梯形插销20，由于定子绕组通电，产生的轴向磁力将定子5与内转子3、外转子4拉近，空挡模式切换到外转子驱动模式。
3)空挡模式切换到内转子驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给内定子绕组7加三相对称电压、给外定子绕组6通单相直流电。锁止机构控制单元26给锁止机构11中的电磁铁22通电，吸合梯形插销20，由于定子绕组通电，产生的轴向磁力将定子5与内转子3、外转子4拉近，空挡模式切换到内转子驱动模式。
4)空挡模式切换到内外转子共同驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器27控制蓄电池25给内定子绕组7和外定子绕组6同时加三相对称电压。锁止机构控制单元26给锁止机构11中的电磁铁22通电，吸合梯形插销20，由于定子绕组通电，产生的轴向磁力将定子5与内转子3、外转子4拉近，空挡模式切换到内外转子共同驱动模式。
本发明双转子盘式轮毂电机的控制方法，采用的技术方案是：利用电机“自锁”原理时，需要对内定子绕组7和外定子绕组6通入直流电，过大的电流不仅会加剧绕组发热，也会浪费电能，为了将通入定子绕组的直流电电流恰好满足“自锁”，提供一种控制方法：
1)内转子自锁：内定子绕组7通入直流电，仅外转子4转动。只有当通入的直流电够大，使得自锁力矩大于外转子4转动产生的反作用力矩才能实现“自锁”。由于内定子绕组7通入的单相直流电流从零开始逐渐增大，当自锁力矩小于反作用力矩时，内转子3发生转动，内转子3上的内转子光电传感器23将产生信号传输给双转子电机定子绕组控制单元29，双转子电机定子绕组控制单元29控制内定子绕组7电压的增大，从而增大自锁力矩。当自锁力矩大于反作用力矩时，内转子3静止，内转子光电传感器23停止产生信号，双转子电机定子绕组控制单元29控制内定子绕组7电压减小，直至内转子3发生轻微转动。通过以上操作使得自锁力矩与反作用力矩达到动态相等，实现最小电流自锁。
2)外转子自锁：外定子绕组6通入直流电，仅内转子3转动。只有当通入的直流电够大，使得自锁力矩大于内转子3转动产生的反作用力矩才能实现“自锁”。由于外定子绕组6通入的单相直流电流从零开始逐渐增大，当自锁力矩小于反作用力矩时，外转子4发生转动，外转子4的外转子光电传感器24将产生信号传输给双转子电机定子绕组控制单元29，双转子电机定子绕组控制单元29控制外定子绕组6的电压增大，从而增大自锁力矩。当自锁力矩大于反作用力矩时，外转子4静止，外转子光电传感器23停止产生信号，双转子电机定子绕组控制单元29控制定子绕组6的电压减小，直至外转子4发生轻微转动。通过以上操作使得自锁力矩与反作用力矩相等，实现最小电流自锁。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种双转子盘式轮毂电机，其特征在于，包括：
车轮轴（1），车轮轴（1）上径向设置有滑槽（10），所述滑槽（10）外侧设有一对定滑轮，定滑轮上设有钢丝，钢丝一端与定子（5）固定，另一端固定在滚筒上，所述滚筒在卷线电机（15）的带动下转动；所述滑槽（10）内侧安装有锁止机构（11）；
轮毂（2），所述轮毂（2）一侧外部安装摩擦制动盘（19），另一侧内部安装磁齿轮（12）；
双转子电机，包括内转子（3）、外转子（4）和定子（5），所述外转子（4）与内转子（3）连接，所述内转子（3）与车轮轴（1）连接，所述定子（5）上安装有内定子绕组（7）和外定子绕组（6）；所述内转子（3）、外转子（4）靠近定子（5）的侧面分别贴有内转子永磁体（9）和外转子永磁体（8），所述外转子（4）远离定子（5）的侧面贴有外转子输出永磁体（16），所述内转子（3）远离定子（5）的侧面贴有同极数的内转子输出永磁体（17）；
以及双转子电机控制单元。
2.根据权利要求1所述的双转子盘式轮毂电机，其特征在于，所述锁止机构（11）包括梯形插销（20）、弹簧（21）和电磁铁（22），所述梯形插销（20）通过弹簧（21）与电磁铁（22）连接，所述电磁铁（22）与外部电源连接；所述电磁铁（22）处于常断状态。
3.根据权利要求2所述的双转子盘式轮毂电机，其特征在于，所述双转子电机控制单元包括蓄电池（25）、DC/DC变换器（27）、双转子电机定子绕组控制单元（29）、卷线电机控制单元（28）和锁止机构控制单元（26）；所述蓄电池（25）的输出端与DC/DC变换器（27）的输入端连接，所述DC/DC变换器（27）的输出端分别连接双转子电机定子绕组控制单元（29）、锁止机构控制单元（26）、卷线电机控制单元（28）、内转子光电传感器（23）和外转子光电传感器（24），所述锁止机构控制单元（26）的输出端与电磁铁（22）相连，所述卷线电机控制单元（28）输出端与卷线电机（15）相连，所述内转子光电传感器（23）和外转子光电传感器（24）的输出端与双转子电机定子绕组控制单元（29）连接，所述双转子电机定子绕组控制单元（29）的输出端分别连接外定子绕组（6）和内定子绕组（7）。
4.根据权利要求3所述的双转子盘式轮毂电机，其特征在于，所述外转子光电传感器（24）分别安装在外转子（4）每一极的外表面和定子（5）的外侧，所述内转子光电传感器（23）分别安装在内转子（3）每一极靠近定子的一侧表面和定子（5）的内侧。
5.根据权利要求2所述的双转子盘式轮毂电机，其特征在于，利用所述双转子盘式轮毂电机能够实现如下模式切换：
1）驱动模式切换到空挡模式：双转子电机定子绕组控制单元（29）断开定子绕组所有电流，卷线电机（15）牵引定子（5）沿滑槽（10）远离内转子（3）和外转子（4），定子（5）滑动时将梯形插销（20）下压，滑过锁止机构（11）后，弹簧（21）将梯形插销（20）复位，锁止定子（5），车轮进入空挡模式；
2）空挡模式切换到外转子驱动模式：双转子电机定子绕组控制单元（29）通过DC/DC变换器（27）控制蓄电池（25）给外定子绕组（6）施加三相对称电压、给内定子绕组（7）通入单相直流电；所述电磁铁（22）通电，吸合梯形插销（20），定子绕组产生的轴向磁力将定子（5）与内转子（3）、外转子（4）拉近，空挡模式切换到外转子驱动模式；
3）空挡模式切换到内转子驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器（27）控制蓄电池（25）给内定子绕组（7）施加三相对称电压、给外定子绕组（6）通入单相直流电；所述电磁铁（22）通电，吸合梯形插销（20），定子绕组产生的轴向磁力将定子（5）与内转子（3）、外转子（4）拉近，空挡模式切换到内转子驱动模式；
4）空挡模式切换到内外转子共同驱动模式：双转子电机控制单元通过DC/DC变换器（27）控制蓄电池（25）给内定子绕组（7）和外定子绕组（6）同时施加三相对称电压；所述电磁铁（22）通电，吸合梯形插销（20），定子绕组产生的轴向磁力将定子（5）与内转子（3）、外转子（4）拉近，空挡模式切换到内外转子共同驱动模式。
6.根据权利要求1所述的双转子盘式轮毂电机，其特征在于，所述双转子盘式轮毂电机包括驱动工况模式和制动工况模式，所述驱动工况模式包括外转子驱动模式、内转子驱动模式和内外转子共同驱动模式，所述制动工况模式包括外转子电磁制动、内转子电磁制动、内外转子共同电磁制动和轮毂摩擦制动。
7.根据权利要求1所述的双转子盘式轮毂电机，其特征在于，所述内定子绕组（7）和外定子绕组（6）均接入电阻器，且内定子绕组（7）、外定子绕组（6）与电阻器连接的线路上设有电磁开关，所述电磁开关由双转子电机控制单元。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的双转子盘式轮毂电机的控制方法，其特征在于：
1）内转子自锁
内定子绕组（7）通入的单相直流电流逐渐增大，当自锁力矩小于反作用力矩时，内转子（3）发生转动，内转子（3）上的内转子光电传感器（23）将信号传输给双转子电机定子绕组控制单元（29），控制内定子绕组（7）电压的增大，从而增大自锁力矩，当自锁力矩大于反作用力矩时，内转子（3）静止，所述内转子光电传感器（23）停止产生信号，控制内定子绕组（7）电压减小，直至内转子（3）发生轻微转动；
2）外转子自锁
外定子绕组（6）通入的单相直流电逐渐增大，当自锁力矩小于反作用力矩时，外转子（4）发生转动，外转子（4）的外转子光电传感器（24）将信号传输给双转子电机定子绕组控制单元（29），控制外定子绕组（6）的电压增大，从而增大自锁力矩，当自锁力矩大于反作用力矩时，外转子（4）静止，所述外转子光电传感器（23）停止产生信号，控制外定子绕组（6）的电压减小，直至外转子（4）发生轻微转动。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110932195.3A CN113765319B (zh) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110932195.3A CN113765319B (zh) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113765319A CN113765319A (zh) | 2021-12-07 |
| CN113765319B true CN113765319B (zh) | 2022-10-28 |
Family
ID=78789323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110932195.3A Active CN113765319B (zh) | 2021-08-13 | 2021-08-13 | 一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113765319B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114337078B (zh) * | 2022-02-14 | 2023-09-15 | 吉林大学 | 一种基于双电磁离合器的双转子轮毂电机两挡变速系统 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004312984A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Fujitsu General Ltd | アキシャルギャップ型電動機 |
| CN101564986A (zh) * | 2009-05-06 | 2009-10-28 | 华南理工大学 | 一种电动汽车用集成式电动轮驱动装置 |
| CN106972662B (zh) * | 2017-03-27 | 2019-02-22 | 朱幕松 | 滑行式无刷大轮毂电机 |
-
2021
- 2021-08-13 CN CN202110932195.3A patent/CN113765319B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113765319A (zh) | 2021-12-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105024509B (zh) | 四轮驱动电动汽车的双转子轮毂电机及其动力传递方法 | |
| CN110481305B (zh) | 对称布置盘式电机差动轮系复合驱动的汽车轮毂电机 | |
| EP0806316A1 (en) | Combined power distribution system using a differential | |
| CN101282071A (zh) | 电动车辆车轮直接驱动用永磁同步轮毂电机 | |
| CN112072840B (zh) | 一种飞轮集成式电动汽车48v机电耦合驱动装置 | |
| WO2022160426A1 (zh) | 一种基于轴向磁场的双转子轮毂电机及其控制方法 | |
| CN113765319B (zh) | 一种双转子盘式轮毂电机及其控制方法 | |
| CN201204530Y (zh) | 一种电动车辆车轮直接驱动用永磁同步轮毂电机 | |
| CN111591121A (zh) | 一种基于行星齿轮的双电机电动汽车驱动系统 | |
| CN112737280B (zh) | 一种电力变矩式新能源汽车差速器 | |
| CN201970848U (zh) | 轮毂驱动装置和采用该装置的轮毂驱动电动车 | |
| CN104175862A (zh) | 一种电动汽车轮边驱动系统及其控制方法 | |
| CN110758083A (zh) | 一种新能源车辆动力系统及其控制方法 | |
| CN106972690B (zh) | 集成制动器差动无级变速器的混合动力永磁外转子双电机 | |
| CN105946590A (zh) | 一种全轮独立驱动有感无刷电动车制动的装置及方法 | |
| CN105946570B (zh) | 智能能量回收车轮发电装置及采用该装置的车轮 | |
| CN107933273A (zh) | 电动车双电机传动机构 | |
| CN210047345U (zh) | 一种增程式动力系统及机动车辆 | |
| CN209767319U (zh) | 一种轮毂电机 | |
| CN110071597B (zh) | 无动力中断内转子轮毂电机两挡变速系统及电动汽车 | |
| CN209833373U (zh) | 一种简单可靠的电动车增程供电系统及增程电动车 | |
| CN208630354U (zh) | 一种轮毂电机驱动装置 | |
| CN202271840U (zh) | 永磁同步对转双转子电机驱动装置 | |
| CN216625546U (zh) | 一种双余度电机 | |
| CN106712444A (zh) | 一种外转子开关磁阻轮毂电机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240122 Address after: No. 4-13, Phase C, Standardized Factory Building of One Million Square Meters, Caijiapo, Qishan County, Baoji City, Shaanxi Province, 721000 Patentee after: Baoji Changda Special Purpose Vehicle Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 509 Kangrui Times Square, Keyuan Business Building, 39 Huarong Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province, 518000 Patentee before: Shenzhen lizhuan Technology Transfer Center Co.,Ltd. Country or region before: China Effective date of registration: 20240122 Address after: 509 Kangrui Times Square, Keyuan Business Building, 39 Huarong Road, Gaofeng Community, Dalang Street, Longhua District, Shenzhen, Guangdong Province, 518000 Patentee after: Shenzhen lizhuan Technology Transfer Center Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: Zhenjiang City, Jiangsu Province, 212013 Jingkou District Road No. 301 Patentee before: JIANGSU University Country or region before: China |