电动车驱动系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种驱动系统，尤其涉及一种电动车驱动系统。


背景技术：

2.现有电动车驱动系统是采用永磁同步马达作为动力的输出源，基于永磁同步马达的操作方式，故其仍须配合位置检测器来检测永磁同步马达的目前位置状态方能保持动力输出，并同时实现电动车的速度、扭力、电子回生刹车等控制功能。
3.然而，当位置检测器发生故障时，会导致永磁同步马达停止运转，亦即电动车驱动系统不再操作，从而造成电动车必须在路边等待救援，更甚是发生危险(例如：后车追撞)。
4.于是，本发明人认为上述缺陷可改善，乃特潜心研究并配合科学原理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺陷的本实用新型。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电动车驱动系统。
6.本实用新型实施例公开一种电动车驱动系统，包括：一永磁同步马达；一位置感测模块，设置于所述永磁同步马达的一侧，所述位置感测模块随着所述永磁同步马达转动而发出一位置信号；以及一控制模块，电性耦接所述位置感测模块及所述永磁同步马达，所述控制模块具有一磁场导向变频控制模式及一变压变频控制模式，所述控制模块在接收所述位置信号时能以所述磁场导向变频控制模式驱动所述永磁同步马达；所述控制模块在一预定时间内未接收到所述位置信号时，所述控制模块能由所述磁场导向变频控制模式切换为所述变压变频控制模式驱动所述永磁同步马达。
7.优选地，所述电动车驱动系统还包含一电门模块，所述电门模块电性耦接所述控制模块，所述电门模块能经由所述控制模块控制所述永磁同步马达的转速。
8.优选地，所述控制模块随着所述电门模块的改变幅度发出一频率/电压信号至所述永磁同步马达。
9.优选地，所述频率/电压信号不超过360赫兹/额定电压。
10.优选地，所述永磁同步马达包含：一驱动单元，包含：一外壳；及一转轴，穿设所述外壳，并且所述转轴的局部位于所述外壳外；及一感应驱动组件，设置于所述外壳内，所述感应驱动组件包含：一定子，包含：一定子铁芯，设置于所述外壳的内缘；一绕件，设置于所述定子铁芯上，所述绕件在朝向所述转轴的一侧面具有多个绕线部；及多个第一线圈，分别缠绕于多个所述绕线部上；及一转子，包含：一转子铁芯，套设于所述转轴上，所述转子铁芯具有多个设置孔；两个短路件，设置于所述转子铁芯的两端，每个所述短路件具有对应多个所述设置孔的多个穿孔；多个导体，分别设置于多个所述设置孔内，并且每个所述导体的两端分别与两个所述穿孔的孔壁接触而形成短路；及2m个永磁件，等量地设置于所述转子铁芯上，并且2m个所述永磁件被多个所述导体所围绕，其中m为不小于1的正整数。
11.优选地，所述转子铁芯具有沿着所述转轴的轴向方向设置的2m个第一长孔，2m个所述长孔围绕所述转轴，并且被多个所述穿孔所围绕，2m个所述永磁件分别设置于2m个所述第一长孔内。
12.优选地，所述转子铁芯还包含2m个第二长孔；相邻的任两个所述第二长孔之间设置有一个所述第一长孔；2m个所述第二长孔的两端分别朝向所述转轴及所述定子，2m个所述第一长孔的两端分别朝向相邻的两个所述第二长孔。
13.优选地，2m个第一长孔及2m个第二长孔的形状能够分别是圆形、弧形、或矩形。
14.综上所述，本实用新型实施例所公开的电动车驱动系统，能通过“所述控制模块在所述预定时间内未接收到所述位置信号时，所述控制模块能由所述磁场导向变频控制模式切换为所述变压变频控制模式驱动所述永磁同步马达”的设计，让所述位置感测模块发生故障时，可放弃磁场导向变频(foc)控制，从而转换为不需位置感测模块的变压变频(vv-vf)控制，以确保电动车能维持行驶。
15.为能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本实用新型，而非对本实用新型的保护范围做任何的限制。
附图说明
16.图1为本实用新型的电动车驱动系统的连接方框示意图。
17.图2为本实用新型的驱动单元的立体示意图。
18.图3为沿图2的iii-iii剖线的剖面示意图。
19.图4为本实用新型的驱动单元的分解示意图。
20.图5为本实用新型的感应驱动组件的分解示意图。
21.图6为本实用新型的定子的分解示意图。
22.图7为本实用新型的转子的分解示意图。
23.图8为图4的viii-viii剖线的剖面示意图。
具体实施方式
24.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。
25.应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。再者，本文中所使用的述语“电性耦接”指的是“间接电性连接”及“直接电性连接”的其中之一。
26.参阅图1所示，本实施例提供一种电动车驱动系统1000，其用来提供一电动车(未
示出)进行动力输出与动力控制。换句话说，任何不是应用于电动车的驱动系统，非本实用新型所指的电动车驱动系统1000。所述电动车驱动系统1000包含一永磁同步马达m1、设置于所述永磁同步马达m1上的一位置感测模块m2、及电性耦接所述位置感测模块m2及所述永磁同步马达m1的一控制模块m3。
27.配合图1所示，所述永磁同步马达m1在本实施例中能相较于现有电动车驱动系统的永磁同步马达能具有更理想的动力输出。接着，以下介绍所述永磁同步马达m1的各组件及其连接关系。
28.配合图2及图3所示，所述驱动单元100包含有一外壳1、一转轴2、及一感应驱动组件3。其中，所述外壳1在本实施例中大致呈中空的圆柱状，并且具有一环框件11及两个端盖12。两个所述端盖12分别设置于所述环框件11的两端，使两个所述端盖12及所述环框件11共同形成一容置空间ap。
29.再者，所述转轴2穿设所述外壳1，并且所述转轴2的局部位于所述外壳1外，从而用来供后续驱动所述电动车之用。也就是说，所述转轴2的其中一端(或两端)位于所述外壳1的外侧，而所述转轴2的其他部分则位于所述容置空间ap内，但本实用新型不受限于此。
30.配合图3至图5所示，所述感应驱动组件3具有设置于所述环框件11内的一定子31以及设置于转轴2上的一转子32。所述定子31环绕所述转子32，并且彼此间隔配置。所述感应驱动组件3能通过所述转子32及所述定子31的配合，从而带动所述转轴2转动。以下将详细介绍所述感应驱动组件3的各组件、及各组件之间如何配合而带动所述转轴2转动。
31.如图6及图8所示，所述定子31在本实施例中包含一定子铁芯311、设置于所述定子铁芯311上的一绕件312、及设置于所述绕件312的多个第一线圈313。所述定子铁芯311为环状结构，并且在朝向所述转轴2的一侧形成有多个延伸部。
32.在本实施例中，所述绕件312在朝向所述转轴2的一侧面具有对应多个所述延伸部位置的多个绕线部。所述绕件312能设置于所述定子铁芯311上，使多个所述绕线部分别包覆所述定子铁芯311的多个所述延伸部，而多个所述第一线圈313则分别缠绕于多个所述绕线部上。
33.详细地说，所述绕件312在本实施例中是由一前端座312a及一后端座312b所构成，所述前端座312a具有一前环件3121a及多个前容置件3122a，多个所述前容置件3122a彼此间隔地一体连接于所述前环件3121a上。每个所述前容置件3122a为片状结构所形成，且在朝向所述转轴2的一侧及朝向所述后端座312b的一侧分别形成有彼此连通的两个开口，使所述前容置件3122a具有弹性裕度。且相邻的任两个所述前容置件3122a的外缘之间共同形成一设置空间sp。
34.另外，所述后端座312b具有一后环件3121b及多个后容置件3122b，多个所述后容置件3122b彼此间隔地一体连接于所述后环件3121b上。每个所述后容置件3122b为片状结构所形成，且在朝向所述转轴2的一侧及朝向所述前端座312a的一侧分别形成有彼此连通的两个开口，使所述后容置件3122b具有弹性裕度。且每个所述后容置件3122b为由具有开口的片状结构所形成，相邻的任两个所述后容置件3122b的外缘之间共同形成有一设置空间sp。
35.多个所述后容置件3122b的位置对应多个所述前容置件3122a的位置。且在相邻的任两个所述前容置件3122a与位置对应的两个所述后容置件3122b中，位于两个所述前容置
件3122a之间的所述设置空间sp及位于两个所述后容置件3122b之间的所述设置空间sp能共同容置所述定子铁芯311的其中一个所述延伸部，使任一个所述前容置件3122a及对应的所述后容置件3122b的内缘共同形成一个所述绕线部。
36.也就是说，所述绕件312在本实施例中是由两个构件所组合而成，但本实用新型不受限于此。举例来说，本实用新型在其他未示出的实施例中，所述绕件312可以是单一构件，并且直接具有多个所述绕线部。
37.接着配合图7及图8所示，所述转子32在本实施例中包含一转子铁芯321、设置于所述转子铁芯321上的两个短路件322、多个导体323及2m个永磁件。需说明的是，当数量使用代数“m”时，m为不小于1的正整数。
38.所述转子铁芯321在本实施例中为圆柱结构，并且套设于所述转轴2上。所述转子铁芯321具有沿着所述转轴2的轴向方向配置的多个设置孔3211、2m个第一长孔3212b、及2m个第二长孔3212a。
39.详细地说，2m个所述第一长孔3212b及2m个所述第二长孔3212a的数量是可以依据设计者需求作调整，但数量必须为偶数个。2m个所述第一长孔3212b及2m个所述第二长孔3212a的数量在本实施例中的数量分别为四个，也就是m为2，但本实用新型不受限于此。四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a是彼此间隔地环状配置于所述转子铁芯321上，并且围绕所述转轴2。多个所述设置孔3211是彼此间隔地环状配置于所述转子铁芯321的外周，并且围绕四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a。也就是说，当沿着所述转轴2的轴向方向朝所述转子铁芯321观察(如图8所示)时，四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a围绕所述转轴2，而多个所述设置孔3211围绕四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a。
40.进一步地说，在本实施例中，相邻的任两个所述第二长孔3212a之间设置有一个所述第一长孔3212b。也就是说，当沿着所述转轴2的轴向方向朝所述转子铁芯321观察时，四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a的排列方式是依序以所述第二长孔3212a、所述第一长孔3212b、所述第二长孔3212a、
…
、所述第一长孔3212b顺时针(或逆时针)配置。
41.值得注意的是，当沿着所述转轴2的轴向方向朝所述转子铁芯321观察(如图8所示)时，四个所述第二长孔3212a的两端分别朝向所述转轴2(也就是圆心方向)及所述定子31，四个所述第一长孔3212b的两端分别朝向相邻的两个所述第二长孔3212a。且四个所述第二长孔3212a相对于所述转轴2彼此呈90度旋转对称(4-fold rotational symmetry)，四个所述第一长孔3212b相对于所述转轴2彼此呈90度旋转对称(4-fold rotational symmetry)。也就是说，四个所述第二长孔3212a及四个所述第一长孔3212b的配置方式类似于“米”字状，但本实用新型不受限于此。另外，四个所述第二长孔3212a可以空置或放入所述永磁件324的设计目的在于其能提供所述感应驱动组件3提升磁阻扭距。当然，设计者可以依据其需求省略四个所述第二长孔3212a。
42.另外，四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a在本实施例中的形状分别是矩形，并且以90度旋转对称方式配置，但本实用新型不受限于此。举例来说，本实用新型在其他未示出的实施例中，四个所述第一长孔3212b及四个所述第二长孔3212a的形状也可以分别是圆形或弧形，并且以其他角度的旋转对称方式配置。
43.两个所述短路件322设置于所述转子铁芯321的两端，每个所述短路件322具有对应多个所述设置孔3211的多个穿孔3221。多个所述导体323分别设置于多个所述设置孔3211内，并且多个所述导体323的两端分别穿经两个所述短路件322的多个所述穿孔3221，而裸露于两个所述短路件322的外侧，使每个所述导体323的两端分别与两个所述穿孔3221的孔壁接触而形成短路。
44.2m个所述永磁件324等量地设置于所述转子铁芯321上，并且2m个所述永磁件324被多个所述导体323所围绕。具体来说，2m个所述永磁件324是设置于2m个所述第一长孔3212b内，并且占满2m个所述第一长孔3212b内的空间。
45.需说明的是，所述定子31在加三相交流电时，会形成旋转磁场，使所述转子32的多个所述导体323因为切割所述定子31的磁力线而感应出电位和电流。经通电的多个所述导体323在磁场中就会受到安培力，从而驱动所述转子32带动所述转轴2转动。也就是说，所述感应驱动组件3在本实施例中采用鼠笼式感应磁场的原理，但本实用新型不受限于此。基于上述原理可知道，被多个所述导体323所围绕的2m个所述永磁件324能提升所述转子32的磁通量，自然所述感应驱动组件3的转差就可以等于零，进一步地提升所述驱动单元100的输出效能。
46.值得注意的是，现有电动车驱动系统的永磁同步马达在既有架构下，其整体所能达到的效率仅为90～93％，而功率因子(power factor；pf)仅为0.8。反观，本实用新型的永磁同步马达基于其感应驱动组件3能实现转差为零的条件下，能使其整体效率达到95％，而功率因子则可以达到0.98。也就是说，本实用新型的永磁同步马达相较于现有电动车驱动系统的永磁同步马达至少提升2～5％效能及0.18的功率因子，据以减少虚功损耗、并增加续航力。
47.再参图1所示，所述位置感测模块m2设置于所述永磁同步马达m1的一侧，并且所述位置感测模块m2能检测所述永磁同步马达m1转动时的磁场变化，从而提供一位置信号至所述控制模块m3进行控制。换句话说，所述位置感测模块m2在实际上可以例如是霍尔效应传感器(hall sensor)或磁式编码器(magnetic encoder)，并且提供所述位置信号给所述控制模块控制所述永磁同步马达m1。
48.配合图1所示，所述控制模块m3电性耦接所述位置感测模块m2及所述永磁同步马达m1，并且所述控制模块m3具有一磁场导向变频控制模式及一变压变频控制模式。
49.进一步地说，所述控制模块m3在接收所述位置信号时，其能以所述磁场导向变频控制模式(field oriented control；foc)驱动所述永磁同步马达m1。另，当所述控制模块m3在一预定时间内未接收到所述位置信号时，所述控制模块m3能由启动所述变压变频控制模式驱动所述永磁同步马达m1。也就是说，所述控制模块m3在本实施例中是依据所述位置信号的接收情形判定所述位置感测模块m2是否正常操作，从而进一步地切换所述变压变频控制模式驱动所述永磁同步马达m1。
50.换句话说，当所述永磁同步马达m1被所述控制模块m3以所述磁场导向变频控制模式驱动时，其能采用磁场导向控制方法(foc)，并且是配合所述位置感测模块m2进行驱动(或操作)。另，当所述永磁同步马达m1被所述控制模块m3以所述变压变频控制模式时，其能采用可变频率控制方法(vv-vf)，以排除在所述磁场导向变频控制模式时需要配合所述位置感测模块m2才能操作所述永磁同步马达m1的需求。
51.当然，所述控制模块m3在其他实施例中也可以是通过所述位置感测模块m2的其他参数(例如：电流值)来判定是否正常操作。
52.另外，配合图1所示，优选地，所述电动车驱动系统1000还能包含有一电门模块m4，所述电门模块m4电性耦接所述控制模块m3，并且所述电门模块m4能经由所述控制模块m3控制所述永磁同步马达m1的转速。在实际上，所述电门模块m4的改变幅度能发出一转速信号至所述控制模块m3，从而进一步地通过所述控制模块m3调整对应所述永磁同步马达m1转速的参数(例如：电池输出的电压)。
53.值得注意的是，当所述控制模块m3以所述变压变频控制模式驱动所述永磁同步马达m1时，所述控制模块m3能随着所述电门模块m4的改变幅度发出一频率/电压信号至所述永磁同步马达m1，使所述永磁同步马达m1转动。其中，所述频率/电压信号优选是不超过360赫兹/额定电压，这能使得被所述变压变频控制模式下驱动的所述永磁同步马达m1不会发生磁场方向与转动速度跟不上的情形。
54.[本实用新型实施例的技术效果]
[0055]
综上所述，本实用新型实施例所公开的电动车驱动系统，能通过“所述控制模块在所述预定时间内未接收到所述位置信号时，所述控制模块能由所述磁场导向变频控制模式切换为所述变压变频控制模式驱动所述永磁同步马达”的设计，让所述位置感测模块发生故障时，可放弃磁场导向变频(foc)控制，从而转换为不需位置感测模块的变压变频(vv-vf)控制，以确保电动车能维持行驶。
[0056]
以上所述仅为本实用新型的优选可行实施例，并非用来局限本实用新型的保护范围，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的权利要求书的保护范围。