適於軟換擋的無刷永磁直流電動機定子繞組的製作方法
2023-05-02 04:54:36
專利名稱：適於軟換擋的無刷永磁直流電動機定子繞組的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種軟換擋無刷永磁直流電動機定子繞組領域。
現有技術中的電動車用的永磁無刷直流電動機在繞組設計上通常只有設置一個擋位，因而使得電動機的運行速度和力矩被限制在某一範圍。通過對永磁直流電機專利文獻的檢索和查找，僅發現對電動機結構上的改進和發明。例如，中國專利No95200391．0，No97240984．X等，均只主要公開了無刷永磁直流電動機的定、轉子結構，目前尚未找到在永磁直流電機定子繞組中設置若干個擋位的技術報導。由於現有技術中的永磁無刷直流電動機的特性類似於並極直流電動機的特性，故而存在電動機在運行特性方面不能照顧到各種運行工況的需求。因為由於電動車輛的運行速度範圍較寬，在高速公路上的運行速度可達每小時100公裡以上，而在市區或起步運行時的速度則較低，有時要求在每小時20～30公裡或者更低，所以，現有電動機車用的永磁無刷直流電動機常常是當照顧到電動車輛起動、爬坡時的速度和轉矩要求時，其電機的高速性能則得不到保證；而當滿足了電動機的高速特性的要求後，其電動機的低速性能和起動時的力矩又不夠，兩者不能同時兼顧。因此，有必要尋求一種途徑，使得電動車用的永磁無刷直流電動機既能滿足高速運行性能的要求，又能保證在低速運行條件下和在起動時對力矩的特性要求。
本實用新型的目的是針對現有技術中的不足，提出一種具有近似串極直流電動機運行特性的無刷永磁直流電動機的定子繞組，使之具有換擋及變速能力，並可直接用於驅動電動車。
本實用新型的技術解決方案是，對現有技術中永磁直流電動機的定子繞組結構進行重新設計和改造。具體為將每相定子繞組設計成為n(n=2～8)段，每段繞組間設置有引出線，構成換擋的連接線，形成t個(t≤n或t≥n)擋段。如
圖1，以三相定子繞組的電機為例，連接A1、B1、C1引出線端到電源／控制系統時為起動或爬坡要求大力矩的運行工況；連接A2、B2、C2引出線端到電源／控制系統時，滿足電動車中速運行時的工況連接A3、B3、C3引出線端到電源／控制系統時，則適應在平路高速運行時的工況。
無刷永磁直流電動機具有其電動機的轉矩正相關於繞組匝數；其轉速反比於繞組匝數的原理特性。由於無刷永磁直流電動機的特性與並極直流電動機的特性較為相似，為硬特性，所以無刷永磁直流電動機通常是在保證了高速運行特性時，則低速和起動時的轉矩就不能得到保障；反之，當保證了低速運行條件下所要求的起動力矩時，會影響和限制高速運行特性和轉速。而本實用新型所說的無刷永磁直流電動機的繞組正是利用了無刷永磁直流電動機的特性原理，將其定子繞組分段處理，以在不同的連接狀態下得到不同的力矩一轉速特性曲線，利用換擋進行參數換接的方式，使電動機能在不同的運行工況條件下處於不同的運行特性段之中，從而起到將無刷永磁直流電動機原有的硬特性改變成類似串極電動機的軟特性，滿足電動車輛的運行特性的要求。
本實用新型所說的適於軟換擋的無刷永磁直流電動機的定子繞組，可應用於電動車輛上作為其動力驅動裝置，並使電動車具有象汽油車一樣的運行特性，解決現今電動車動力系統中存在的主要問題。所說的無刷永磁直流電動機具有起動力矩大，爬坡性能強，可運行於高、中、低速的任一速度，效率高；由於採用了定子繞組上抽頭的結構，使得控制方便，可實現與現有汽油車、摩託車等車輛類似的換擋操作手柄進行換擋，簡化了調速機構和改變運行工況的結構和操作。
附圖1適於軟換擋的無刷永磁直流電動機三相定子繞組分段抽頭結構原理示意圖；附圖2軟換擋無刷永磁直流電動機的特性曲線示意圖；附圖3六相軟換擋無刷永磁直流電動機定子繞組分段抽頭結構原理示意圖；附圖4四相軟換擋無刷永磁直流電動機定子繞組分段抽頭結構原理示意圖。
以下結合附圖對本實用新型所說的適於軟換擋的無刷永磁直流電動機的定子繞組作進一步的說明。
附圖1、附圖3和附圖4給出的是幾種本實用新型所說的，適於軟換擋的無刷永磁直流電動機定子繞組分段抽頭結構原理示意圖。值得說明的是，在普通電機中也有將定子繞組抽頭的做法，但其目的是為了調速；而本實用新型所說的的無刷永磁直流電動機定子繞組中抽頭的目的則是為了改變電動機的自然特性，使其能夠接近於串極直流電動機的特性，如附圖2所示。圖中的線段1表示當電動機連接A1、B1、C1運行時，電動車輛在低速或爬坡條件下可具有高起到力矩的特性曲線；線段2表示當連接A2、B2、C2時，在平路中速條件下具有特性曲線；線段3表示當連接A3、B3、C3時，在平路及高速條件下具有特性曲線；本實用新型所說的電動機的特性曲線如圖中的粗實線4所示，他是將具有不同定子繞組匝數下的特性曲線連接起來後構成的特性曲線，其形狀已接近於串極直流電動機的特性曲線5。所以它具有電動車輛所要求的低速高轉矩和良好高速性能的特性指標。
附圖1、附圖3和附圖4所給出的圖例並不能完整地表示採用本技術方案所實現的全部技術實施方案，即無論是兩相、三相、四相、六相、……，星形連接、三角形連接、四邊形連接……，以及各種狀態，如半波整流或全波整流的無刷永磁直流電動機，均可採用本實用新型所說的技術方案來進行軟換擋，使其電動機適應於電動車輛上使用。所以，所給出來原理圖僅僅是為了說明本實用新型所說的技術方案可廣泛應用於該領域。
本實用新型所說的適於軟換擋的無刷永磁直流電動機定子繞組，可以根據需要將連接電動機的A1、B1、C1引出線設計作為電動車起動或爬坡時的擋位；將連接A2、B2、C2引出線設計為滿足電動車中速運行時的運行要求；將連接A3、B3、C3引出線設計為在平路高速或額定運行時的連接方式。也可以將電動機的繞組再設計出A4、B4、C4；A5、B5、C5；……等等繞組抽頭，以適應不同車輛的要求。其每一擋位的設計要求也可以根據需要作不同的變化。
權利要求1.一種適於軟換擋的無刷永磁直流電動機定子繞組，其特徵在於，將每相定子繞組設計成為n(n=2～8)段，每段繞組間設置有引出線，構成換擋的連接線，形成t個擋段；電源／控制系統與相應的Ax、Bx、Cx(X=1，2，3，……n)引出線端相連接。
2.按照權利要求1所說的電動機定子繞組，其特徵在於，所說的定子繞組是兩相及兩相以上的定子繞組。
專利摘要本實用新型為一種軟換檔無刷永磁直流電動機的定子繞組。將每相定子繞組設計成為2～8段,每段繞組的引出線均各構成一個換檔的連接線。使電源或控制系統與每相繞組相應的引出線端相連接,可得到滿足電動車輛要求的運行特性。所說的軟換檔無刷永磁直流電動機具有類似串極電動機的軟特性,有起動力矩大,爬坡性能強,可運行於高、中、低速的任一速度,效率高;控制方便,可簡化電動車調速機構和操作,應用領域廣泛。
文檔編號H02K3/28GK2415533SQ0022960
公開日2001年1月17日 申請日期2000年4月5日 優先權日2000年4月5日
發明者陳賢珍 申請人:陳賢珍