電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機的製作方法

2023-08-04 14:06:06

專利名稱：電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電動乘用車專用直流電動機技術領域，具體涉及一種電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機。
背景技術：
目前我國電動乘用車，特別是較小功率的直驅式電動乘用車使用的電動機大多數為有刷直流電動機，有刷直流電動機的優勢在於啟動電流大，啟動扭力大，但有刷直流電動機的效率較低，且在使用過程中需更換電刷和滑環，維修困難。無刷直流電動機的效率高，免維修，但因無刷直流電動機控制器對啟動電流的限制，無刷直流電動機的啟動扭力比有刷直流電動機小，難於滿足直驅式電動乘用車的功能需要。通常情況下，一臺無刷直流電動機只有一個獨立的定子繞組，控制器與定子繞組相連接。電動乘用車行駛時所需要的功率 和扭力時大時小，電動機運行時斷時續。當電動乘用車所需的功率和扭力很大或較大時，電動機滿負荷或接近滿負荷運行，電動機的效率較高；當電動乘用車所需的功率和扭力很小或較小時，電動機接近空載或低負荷運行，電動機的效率較低，此時，電動機是大馬拉小車，形成浪費。無刷直流電動機，特別是大功率無刷直流電動機，控制器成本特別高的問題是制約其發展的瓶頸，控制器的功率越大，其每單位功率控制器的製造成本越高，對於大功率直流電動機，單是控制器的製造成本就接近甚至超過電動機本身，使用戶難以接受。
發明內容本實用新型的目的在於針對現有直流電動機所存在的上述缺陷，提供一種改進型的電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機，該無刷直流電動機能增大無刷直流電動機的啟動扭力，節約能源，解決大功率無刷直流電動機的控制器成本過高的問題。本實用新型的目的是通過如下的技術方案來實現的該電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機，包括機座、定子、轉子、霍爾傳感器及控制器，其特點是嵌繞在定子鐵芯上的定子繞組由一個改為三個，三個定子繞組的線圈匝數相同，繞線方式和接線方式相同，並鑲嵌在定子鐵芯的同一線槽內，每個定子繞組之間在線槽內採用槽絕緣隔開；各繞組間相互獨立，並分別與各自的控制器連接，形成三個獨立的電驅系統；外部直流電源通過一組切換開關與所述三個控制器連接，並控制三個定子繞組的電源通斷。更進一步，所述切換開關與電路智能控制板連接，並自動控制切換開關對各定子繞組的電源進行接通與斷開。本實用新型的三個電驅共用一個轉子，一個定子鐵芯，一組霍爾傳感器，一根中軸，組成一臺三繞組無刷直流電動機。三個定子繞組線圈匝數相同，繞線方式和接線方式一致，但繞組漆包銅線的大小可以相同，也可以不相同，因而三個電驅的額定電流和額定功率也可以相同，也可以不相同。三個定子繞組構成的三個電驅，其中一個為輔助起步電驅，其功能是專為增大電動乘用車的啟動扭力而設置的，另兩個為正常行駛電驅，正常行駛電驅是為電動乘用車起步後正常運行時設置的。輔助起步電驅和正常行駛電驅的額定功率在設計時可根據電動機用途需要進行確定。三個定子繞組的相線分別連接三個控制器，三個控制器連接一組切換開關，並由一塊電路智能控制板自動控制切換開關對各繞組的電源進行接通與斷開。切換開關各繞組電源的接通與斷開模式可以自動，也可以手動。電動機總的額定功率為三個電驅的額定功率之和，電動機正常行駛的額定功率為正常行駛電驅的額定功率。與電動機配套的控制器的功率應與電動機的三個電驅的額定功率相匹配。本實用新型通過三繞組三個獨立電驅技術方案，使原本為一個控制器控制一臺電動機改為三個控制器控制一臺電動機，大功率控制器製造成本高昂，小功率控制器製造成本低廉，控制器由一個大的改為三個小的，使控制器的製造成本大為降低。本實用新型的工作原理及過程如下三個定子繞組對應連接三個控制器構成的一個輔助起步電驅和兩個正常行駛電驅，形成一臺整體的電動乘用車專用電動機。該電動機運行時輸出的功率和扭力可根據需要通過電路智能控制板控制切換開關各繞組與電源的接通與斷開，實現三個電驅的開啟運行和停止運行來進行調節，當電動乘用車起步和爬坡需要大功率大扭力時，輔助起步電驅和正常行駛電驅全部開啟運行，當電動乘用車起步後正常行駛時，輔助起步電驅關閉，正常行駛電驅運行。當電動乘用車空載或下坡需要小功率 小扭力時，兩個正常行駛電驅還可以關閉一個，只一個正常行駛電驅運行。電動機可根據需要使自身輸出的功率和扭力在轉速不發生大的改變的情況下與電動乘用車實際所需的功率和扭力相匹配，避免有時大馬拉小車，以達到節能的目的。本實用新型與現有直驅式電動乘用車電動機相比所產生的有益效果如下(I)解決了無刷直流電動機因啟動扭力不如有刷直流電動機，難以滿足直驅式電動乘用車功能需要的問題。將無刷直流電動機運用到直驅式電動乘用車，既能獲得象有刷直流電動機啟動時一樣大的扭力，又能克服有刷直流電動機效率較低，維修困難的缺點。(2)實現了電動乘用車運行過程中功率和扭力發生變化時電動機輸出的功率和扭力通過自動或手動調節電動機內部的三個電驅的開啟運行或停止運行，保持電動機高效率的前提下，電動機輸出的功率和扭力亦能跟著變化，使電動乘用車運行時實際所需的功率和扭力與電動機輸出的功率和扭力相匹配。避免了現有電動機有時大馬拉小車，浪費能源的弊端，保證了電動機運行時高效率，從而節約能源。(3)解決了大功率直流電動機控制器成本特高的問題，大功率控制器製造成本高昂，小功率控制器製造成本低廉，I臺15kw的直流電動機的控制器成本往往比3臺5kw的直流電動機的控制器成本之和高得多，控制器由一大改三小，大幅度降低了大功率直流電動機整套裝置的製造成本。本實用新型特別適應於為直驅式電動乘用車，礦山牽引車提供動力，亦適應於為在運行過程中功率和扭力時常發生變化的其他設備提供動力。

圖I是本實用新型電動機內部三個定子繞組與控制系統連接框圖。圖2是本實用新型電動機內部三個定子繞組與控制系統電路連接示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。[0016]本實用新型的電動乘用車專用三繞組無刷直流電動的主要組成部件機座、端蓋、軸承、轉軸、定子鐵芯、轉子及內部結構與現有的傳統無刷直流電動機大致相同，所不同的是嵌繞在定子鐵芯上的定子繞組由一個改成三個，三個定子繞組線圈匝數相同，採用一致的星形連接方式，一樣的繞線方式，並鑲嵌在同一定子鐵芯的同一線槽內，每個定子繞組之間在線槽內採用槽絕緣隔開；三個繞組各自獨立，並分別與各自的控制器相連接，形成三個完全獨立的電驅系統；外部直流電源通過一組切換開關與所述三個控制器連接，並控制三個定子繞組的電源通斷。三個電驅共用一個轉子，一個定子鐵芯，一組霍爾傳感器，一根中軸，只有定子繞組和控制器是各自獨立的，三個電驅組成一臺三繞組無刷直流電動機。參見圖I、圖2，本實施例中，直流電源I進入由智能電路控制板控制的電源切換開關2，經切換開關2分三路分別進入輔助起步電驅控制器3、正常行駛電驅控制器4、控制器5，電源經輔助起步電驅控制器3變頻形成三相方波直流電後進入輔助起步電驅定子繞組6，電源經正常行駛電驅控制器4變頻形成三相方波直流電後進入正常行駛電驅定子繞組7，電源經正常行駛電驅控制器5變頻形成三相方波直流電後進入正常行駛電驅定子繞組8，進入電驅定子繞組6、7、8的變頻方波電流在定子鐵芯上可以同時產生、也可以分個產生旋轉磁場，旋轉磁場與轉子上的磁鋼永磁體相互作用，帶動轉子旋轉。安裝在定子鐵芯上·的一組霍爾傳感器9檢測到的轉子位置信息同時分別反饋到輔助起步電驅控制器3、正常行駛電驅控制器4、控制器5，控制器3、4、5根據霍爾傳感器9的反饋信息對電源電流進行變頻、改變電流方向和切換三相電流的連接與斷開。本實用新型的上述電動乘用車專用電動機的三個電驅可以同時運行，也可以分別運行。電動乘用車起步、電動機工作時，直流電源I經切換開關2，控制器3、4、5分別進入電驅定子繞組6、7、8，三個電驅同時啟動，產生的功率和扭力由轉軸輸出，帶動電動乘用車起步。電動乘用車起步後正常行駛時，電動乘用車所需的功率和扭力與起步時相比有所下降，此時，電路智能控制板控制的切換開關2會自動或手動斷開輔助起步電驅定子繞組6的電源，輔助起步電驅定子繞組6停止做功。當電動乘用車空載或下坡時，所需的功率和扭力更小，切換開關2會自動或手動再斷開一個正常行駛電驅的電源，只保留一個正常行駛電驅做功。當電動乘用車遇到爬坡時，所需的功率和扭力會驟然增大，此時可通過手動控制切換開關2將三個電驅定子繞組6、7、8電源全部接通，三個電驅全部運行。本實用新型的三繞組無刷直流電動機也可以是雙繞組或多繞組無刷直流電動機，根據本實用新型相同原理製作的雙繞組或多繞組無刷直流電動機，也在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機，包括機座、定子、轉子、霍爾傳感器及控制器，其特徵在於嵌繞在定子鐵芯上的定子繞組由一個改為三個，三個定子繞組的線圈匝數相同，繞線方式和接線方式相同，並鑲嵌在定子鐵芯的同一線槽內，每個定子繞組之間在線槽內採用槽絕緣隔開；各繞組間相互獨立，並分別與各自的控制器連接，形成三個獨立的電驅系統；外部直流電源通過一組切換開關與所述三個控制器連接，並控制三個定子繞組的電源通斷。
2.根據權利要求I所述的電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機，其特徵在於所述切換開關與電路智能控制板連接，並自動控制切換開關對各定子繞組的電源進行接通與斷開。
專利摘要本實用新型屬於電動乘用車專用直流電動機技術領域，具體涉及一種電動乘用車專用三繞組無刷直流電動機。本實用新型包括機座、定子、轉子、霍爾傳感器及控制器，其特點是嵌繞在定子鐵芯上的定子繞組由一個改為三個，三個定子繞組的線圈匝數相同，繞線方式和接線方式相同，並鑲嵌在定子鐵芯的同一線槽內，每個定子繞組之間在線槽內採用槽絕緣隔開；各繞組間相互獨立，並分別與各自的控制器連接，形成三個獨立的電驅系統；外部直流電源通過一組切換開關與所述三個控制器連接，並控制三個定子繞組的電源通斷。本實用新型能增大無刷直流電動機的啟動扭力，節約能源，解決大功率無刷直流電動機的控制器成本過高的問題。
文檔編號H02K1/16GK202772774SQ20122047239
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者羅壽元, 柏衡爾 申請人:羅壽元