多抽頭繞組寬調速永磁同步電機的製作方法

2023-05-15 04:38:16

本發明涉及永磁同步電機技術領域，特別涉及一種多抽頭繞組寬調速永磁同步電機。

背景技術：

電動汽車等行業的永磁同步電機，既要求電機有較強的轉矩輸出能力，以滿足車輛起步、加速、減速等工況所需的動力，又要有較寬的調速範圍，以適應電動汽車高速巡航的需求。永磁同步電機的反電勢隨轉速的增大而增大，直至達到逆變器能夠輸出電壓的極限。此時如果不對控制方法做出調整，轉速將無法繼續升高。為了能在額定轉速以上的較大範圍內運行，常對電機進行弱磁控制，削弱轉子磁場換來速度的提升。近年來，國內外的許多科研院校和學者針對永磁同步電機的弱磁控制做了大量的研究工作，不同的控制策略和改進方法被相繼提出，並應用到實際工程中。但弱磁擴速較適用於內置式永磁電機，而且擴速範圍有限，同時還會帶來電機銅耗增大，效率降低等問題。

另外，還有一些採用雙繞組切換或者加裝機械裝置改變磁場大小的方法來實現電機的寬調速運行，但此類方法增加成本，操作困難，實際應用價值不大。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種不需要增加繞組和機械設備，既簡化了電機結構，降低了電機的成本，又不需要增加額外銅耗的多抽頭繞組寬調速永磁同步電機。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：多抽頭繞組寬調速永磁同步電機，包括定子繞組，所述定子繞組嵌在所述定子齒上，所述定子繞組包括由至少兩個線圈串聯而成的相電繞組，所述相電繞組設置三個，三個所述相電繞組三角形連接或星形連接，所述相電繞組的串聯線圈上並聯有至少一個開關。

進一步的，所述相電繞組由三個線圈串聯而成。

更進一步的，所述開關並聯一個，所述相電繞組上並聯的所述開關的輸入端連接在三個串聯的線圈的中間線圈上，所述開關的輸出端連接在三個串聯的線圈的輸出端。

更進一步的，所述開關並聯兩個，所述相電繞組上並聯的兩個所述開關的輸入端分別連接在三個串聯的線圈的中間線圈上和第一個線圈的輸出端，所述開關的輸出端連接在三個串聯的線圈的輸出端。

進一步的，所述定子繞組設置在所述內置式永磁電機或表貼式永磁電機。

採用上述技術方案本發明得到的有益效果為：1.採用原線圈就能實現寬調速，不需增加新的繞組和機械裝置，電機結構簡單，成本低；2.低速時，每個相電繞組有較多的線圈匝數，保證有足夠大的輸出轉矩，隨著轉速的提高，可通過控制開關的關閉，將每個相電繞組的線圈匝數減少，此時永磁磁場在繞組中產生的反電勢亦隨之減小，從而使電機恆功率轉速範圍增大；每個相電繞組的線圈匝數減少後，電阻和電感隨之減少，動態響應更快，銅耗減少，效率更高；3.適用範圍廣，既適用於內置式永磁電機，又適用於表貼式永磁電機；4.調速範圍廣，可根據需要設置抽頭個數和位置。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的一種實施例的結構示意圖；

圖2為本發明另一種實施例的結構示意圖；

圖3為8極9槽電機的接線原理圖；

圖4為現有電機繞組接線示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對於這些實施方式的說明用於幫助理解本發明，但並不構成對本發明的限定。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。

結合附圖對本發明進一步描述，使所屬技術領域的技術人員更好的實施本發明，本發明實施例多抽頭繞組寬調速永磁同步電機，包括定子繞組，所述定子繞組嵌在所述定子齒上，所述定子繞組包括由至少兩個線圈串聯而成的相電繞組，所述相電繞組設置三個，三個所述相電繞組三角形連接或星形連接，所述相電繞組的串聯線圈上並聯有至少一個開關。

本發明實施例所述相電繞組由三個線圈串聯而成；所述開關並聯一個，所述相電繞組上並聯的所述開關的輸入端連接在三個串聯的線圈的中間線圈上，所述開關的輸出端連接在三個串聯的線圈的輸出端，另一實施例所述開關並聯兩個，所述相電繞組上並聯的兩個所述開關的輸入端分別連接在三個串聯的線圈的中間線圈上和第一個線圈的輸出端，所述開關的輸出端連接在三個串聯的線圈的輸出端。

本發明實施例所述定子繞組設置在所述內置式永磁電機或表貼式永磁電機。

結合附圖3和圖4以8極9槽y型電機為例，圖3是對應的接線原理，由圖4可見，每相繞組有三組線圈串聯構成，常規的設計是三相繞組引出a、b、c三個線頭，另外三個線頭a』、b』、c』連接構成星形點。

本發明繞組接線示意圖如圖1、圖2所示。相電繞組不再僅僅是a、b、c三個抽頭，抽頭的多少可視需要而定，圖4為二級抽頭的三相繞組接線示意圖。a相繞組由三組線圈串聯而成，a1和a』為一級抽頭，a2和a』為二級抽頭，a2為中間線圈一半匝數時的抽頭，a2抽頭和a』抽頭之間通過電子開關連接，電子開關的通斷根據需要來控制。b相和c相採用a相相同的抽頭方式，a』、b』、c』連接為星形點構成二級抽頭三相繞組星形接線。當電子開關斷開時，每個相電繞組的匝數為n，對應產生的反電勢為e0；當電子開關閉合時，每個相電繞組的匝數減為n/2，對應產生的反電勢為e0/2,此時距逆變器能夠輸出的電壓極限值有較大範圍，可繼續提高電機轉速。

也可以根據需要設計三級抽頭的三相繞組，如圖1所示。在原來二級抽頭的基礎上增加a3、b3、c3與a』、b』、c』的抽頭，並分別通過開關k4、k5、k6來連接。當k1、k2、k3、k4、k5、k6都斷開時，每個相電繞組的匝數為n，對應產生的反電勢為e0；當k1、k2、k3閉合，k4、k5、k6斷開時，每個相電繞組的匝數減為n/2，對應產生的反電勢為e0/2；當k1、k2、k3斷開，k4、k5、k6閉合時，每個相電繞組的匝數減為n/3，對應產生的反電勢為e0/3,此時電機有更高的提速空間。

以上結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但本發明不限於所描述的實施方式。對於本領域的技術人員而言，在不脫離本發明原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發明的保護範圍內。