電動自行車用高性能無刷電機和驅(qū)動系統(tǒng)

www.diaoyou.cc 來源：電動車商情網(wǎng)　　　電動車商情網(wǎng) 作者：俠名類別：電動車維修時間：2007-3-23

　　最近，一項美國專利介紹了一種電動車輛用高性能無刷電機和驅(qū)動系統(tǒng)。該發(fā)明的概要內(nèi)容是：關(guān)于一種低成本的電路系統(tǒng)，其組成為一種新的直流無刷永磁電機及其電子驅(qū)動系統(tǒng)，可為電動車輛提供轉(zhuǎn)矩變化平滑的高效率動作，適用于電動的自行車、輪椅、踏板車、三輪車、高爾夫(Golf)車以及各種小型經(jīng)濟車輛。

　　在電動車輛的多種應(yīng)用中，不論在電動機（驅(qū)動）模式或是發(fā)電機（充電）模式工作狀態(tài)下都需要提供高起動轉(zhuǎn)矩以確保在可變的速度(Tempo)下運行。在此類應(yīng)用中特別適宜采用無刷直流電機。為了降低電子電路系統(tǒng)及各種傳感器的數(shù)量等的成本，較好的方式是對電機繞組的相位以方波電流供電。而電機的轉(zhuǎn)矩則以簡單的電流調(diào)節(jié)方式而相位電壓則用斬波式脈寬調(diào)制技術(shù)（PWM）加以控制。

　　這種無刷直流電機控制方式的組成應(yīng)包括：永磁直流電機、電源電子供電部件、電機轉(zhuǎn)子位置檢測器、電流測量系統(tǒng)、電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)、由電流測量系統(tǒng)饋電的電流控制電路、一個轉(zhuǎn)矩參數(shù)電路或電流參數(shù)電路等。電流控制電路與電源電路聯(lián)接以控制電動機的轉(zhuǎn)矩。該系統(tǒng)可工作于電動機工作模式或發(fā)電機工作模式。當電動車輛運行在剎車狀態(tài)時，能量被回收轉(zhuǎn)而對電池充電。

　　電動機及其電子電路系統(tǒng)可由一個或多個電池供電。車輛的車輪驅(qū)動可以用直接驅(qū)動以提高效率或者配置減速器以減小電機尺寸。其解決方案是采用一個永磁三相電機，它可以達到標稱轉(zhuǎn)矩的4倍。此種電機結(jié)構(gòu)其外圈為轉(zhuǎn)子，易于安裝在車輪上。它可作為電動機或者發(fā)電機工作。在剎車時可以回收能量，使轉(zhuǎn)為電能而對電池充電或?qū)ζ渌考╇姟４朔N結(jié)構(gòu)的電機由脈寬調(diào)制的電流轉(zhuǎn)換器控制供電。操作人員可對電動機或發(fā)動機工作狀態(tài)通過設(shè)置某個參數(shù)電流基準從而控制電機部件的轉(zhuǎn)矩大小。交變相位的電流波形為矩形，相位差120°。此種類型是最簡單的、可實行的電機供電方式，可以降低控制系統(tǒng)的成本及傳感器的數(shù)量。

　　電機的每一個槽中只有一個繞組線圈，從而可以簡化轉(zhuǎn)子位置傳感器（霍爾檢測元件）的安裝。此傳感器安裝于氣隙邊上，可通過永磁鐵漏磁通量，檢測出轉(zhuǎn)子的位置。

　　電機所采用的結(jié)構(gòu)可使單位體積繞組的電機啟動轉(zhuǎn)矩和能量效率趨于最大，減小繞組的銅體積，從而使其焦爾（熱）損耗減為最小。

　　從電動機的磁極數(shù)與繞組的槽數(shù)的最小公倍數(shù)可知，電機每轉(zhuǎn)一圈將出現(xiàn)的齒槽效應(yīng)為22，槽數(shù)為24，每旋轉(zhuǎn)一圈將出現(xiàn)264個轉(zhuǎn)矩脈沖，因此，齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩幅度極低，小于標稱轉(zhuǎn)矩的3%。

　　該驅(qū)動系統(tǒng)提供了一種特定的變換器控制系統(tǒng)，可以降低電壓應(yīng)用中的換向損耗、二極管導(dǎo)通損耗、電流紋波、輸入電容器的尺寸以及電磁干擾等問題。該驅(qū)動系統(tǒng)采用了一種特定的單個開關(guān)調(diào)制技術(shù)。調(diào)制信號僅加至由轉(zhuǎn)子位置檢測器檢測到的各個工作序列時的單個三極管，而另一個三極管則在此導(dǎo)通序列期內(nèi)始終處于導(dǎo)通狀態(tài)。這種單個開關(guān)調(diào)制方法最大程度地提高了電子供電系統(tǒng)的效率，同時實現(xiàn)了電流調(diào)節(jié)而不需增加任何外部的電流傳感器。