一種可變匝數扁線電機定子繞組的製作方法

2023-10-26 04:36:37 2

本發明涉及電機定子繞組結構，更具體地說是一種應用在電動汽車驅動電機上的可變匝數扁線電機定子繞組。

背景技術：

扁線電機的繞組結構簡單、線型規則，但是，當電壓和電流受到限制，要使低速扭矩和高速功率同時增加，存在著一定的矛盾。將「星形」連接切換成「三角形」連接可以增大電機起動時的扭矩，但「三角形」的連接方式存在三相電壓不平衡問題。

現有技術中獲得低速扭矩和高速功率同時增加的主要方式是在不同速度下增減繞組的匝數。例如，實用新型專利（CN 201629625 U）提供了一種稀土永磁電動機的定子繞組出線端子接線板，應用於對稱的三相定子繞組上，每相定子繞組的首尾出線端之間具有一個抽頭，包括：第一接線柱組、第二接線柱組和第三接線柱組；每個接線柱組包括順序設置在以接線板中心為圓心的同一個圓周上的三個接線柱；第一接線柱組的三個接線柱分別連接到三相定子繞組的首出線端；第二接線柱組的三個接線柱分別連接到三相定子繞組的尾出線端；第三接線柱組的三個接線柱分別連接到三相定子繞組的抽頭出線端。該接線板可以通過改變定子繞組出線端的接線方式，以改變定子繞組的有效匝數，為稀土永磁電機提供不同的感應電勢，使稀土永磁電動機在各種電源電壓時都能夠保持較高的功率因數。但是該方案中被減少的匝數並沒有得到利用，既浪費空間又浪費材料。

技術實現要素：

本發明目的是：本發明是為避免上述現有技術所存在的技術問題，提供一種可變匝數扁線電機定子繞組結構，實現電機更大的低速輸出扭矩和更高的高速輸出功率，並能有效的利用被減少的每相繞組的匝數，提高電機效能，改善電機溫升性能。

本發明的技術方案是：

一種可變匝數扁線電機定子繞組，包括定子鐵芯和採用扁線在定子鐵芯上繞制的各相線圈，所述各相線圈均由不少於兩根扁線繞制，可變匝數扁線電機定子繞組還包括用於切換各相線圈的各扁線的接線方式的繞組接線切換裝置，所述各相線圈的各扁線的接線方式包括一路串聯和多路並聯。

優選的，所述繞組接線切換裝置包括環形基座，在環形基座上設置分別與各扁線端頭位置對應的若干滑槽，滑槽中部一側邊設置有卡接扁線端頭的扁線卡槽，滑槽內設置有滑塊，在所述滑塊一側固聯有導電體，導電體上連接有導線，同一導線兩端的導電體通過導線相互導通，導電體隨滑塊運行到扁線卡槽的位置時，與扁線端頭相接觸。

優選的，所述滑槽的第一端與滑塊之間通過拉簧連接，滑槽的第二端設置有電磁鐵；利用拉簧的回覆力在電磁鐵失電狀態下將滑塊復位在滑槽的第一端，形成第一狀態位；利用電磁鐵的電磁吸力將所述滑塊拉向滑槽的第二端，形成第二狀態位。

優選的，所述各相線圈的各扁線中，其中一根扁線的進線端伸出扁線卡槽，作為該相線圈的相電壓連接線；另一根扁線的出線端伸出扁線卡槽，作為該相線圈的零點引出線。

優選的，所述各相線圈的各扁線的繞制匝數均相等。

優選的，所述繞組接線切換裝置使每相定子繞組在電機低速運行時切換為一路串聯的接線形式；在電機高速運行時切換為多路並聯的接線形式。

優選的，所述繞組接線切換裝置的環形基座安裝在電機的端蓋上。

優選的，所述定子繞組為三相繞組。

優選的，所述導電體上設置有接線柱，所述導線連接在接線柱上。

本發明的優點是：

1、本發明在定子繞組出線端始終保持為「星形」連接，通過設置合理的定子繞組結構和切換裝置，使電機在低速時處於繞組匝數多，而在高速時轉換為繞組匝數較少的狀態，實現電機更大的低速輸出扭矩和更高的高速輸出功率，從而提高電機效率，並有益於改善電機的溫升性能。

2、本發明中定子繞組匝數的減少是通過一路串聯切換為兩路並聯，相電阻更小，有利於降低損耗，繞組線圈得到充分的利用，避免了材料和空間上的浪費，進一步改進相應的結構形式也可以實現多路並聯。

3、本發明利用回復彈簧的回覆力和電磁鐵的電磁吸力進行切換，其切換過程迅速，能夠對控制指令及時響應，防止切換過程中出現較長時間的動力中斷。

附圖說明

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

圖1為實施例中四層扁線電機定子繞組一路串聯的A相展開圖；

圖2為實施例中四層扁線電機定子繞組兩路並聯的A相展開圖；

圖3為實施例中定子繞組輸入端和輸出端端線示意圖；

圖4為圖3所示定子繞組立體結構示意圖；

圖5為實施例中繞組接線切換裝置結構示意圖；

圖6為實施例中利用繞組接線切換裝置實現一路串聯的接線形式；

圖7為實施例中利用繞組接線切換裝置實現兩路並聯的接線形式；

圖8為實施例中繞組接線切換裝置裝配結構示意圖；

圖中標號：1、基座；2、導線；3、電磁塊；4、導電體；5、拉簧；6、滑塊；7、卡槽；8、接線柱。

具體實施方式

參見圖1和圖2，本實施例中可變匝數扁線電機定子繞組的結構形式是：針對四層扁線電機的定子繞組，設置繞組接線切換裝置，利用繞組接線切換裝置使每相定子繞組在電機低速運行時切換為一路串聯的接線形式，一路串聯的接線形式的定子繞組匝數為2N，如圖1所示；在電機高速運行時切換為兩路並聯的接線形式，兩路並聯的接線形式的定子繞組匝數為N，如圖2所示。

本實施例針對一臺三相四層扁線電機定子繞組，其每相串聯線圈匝數為48，每相併聯線圈匝數為24。定子繞組三維結構如圖3和圖4所示，繞組A、繞組B和繞組C三相繞組的輸入端A+、B+、C+均有兩根扁線，輸出端A-、B-、C-也有兩根扁線，圖3和圖4所示繞組為並聯模式。

本實施例中繞組接線切換裝置是利用拉簧的回覆力和電磁鐵的電磁吸力使帶有導電體的滑塊在兩個狀態位上轉換，其中一個狀態位是由導電體在定子繞組的端線之間實現一路串聯的接線形式，另一個狀態位是由導電體在定子繞組的端線之間實現兩路並聯的接線形式，且兩個狀態位的定子繞組出線端保持為「星形」連接。

具體實施中，繞組接線切換裝置的結構形式如圖5所示：包括環形基座1，在環形基座1上設置分別與各扁線端頭位置對應的12個滑槽，在滑槽中部一側邊設置有卡接扁線端頭的扁線卡槽7。所述各相線圈的兩根扁線中，第一根扁線的進線端伸出扁線卡槽，作為該相線圈的相電壓連接線；第二根扁線的出線端伸出扁線卡槽，作為該相線圈的零點引出線，三相線圈的零點引出線連接到一起。

如圖5～7所示，在所述滑槽中設置滑塊6，在所述滑槽的第一端與滑塊6之間設置連接的拉簧5，在所述滑槽的第二端設置電磁鐵3，利用拉簧5的回覆力能夠在電磁鐵3失電狀態下將滑塊6復位在滑槽的第一端，形成第一狀態位；利用電磁鐵3的電磁吸力能夠將所述滑塊6拉向滑槽的第二端，形成第二狀態位；在所述滑塊一側固聯有導電體4，導電體4上設置有接線柱8，導電體通過接線柱8連接有導線2，同一導線2兩端的導電體通過導線相互導通，不在同一導線兩端的導電體彼此絕緣，導電體4隨滑塊6運行到扁線卡槽7的位置時，與扁線端頭緊密接觸。

吸附電磁塊通過電流的通斷控制吸附能力，如圖6所示，無電流通入時，A相繞組的第一根扁線的出線端與第二根扁線的進線端通過同一導線導通，滑塊處於圖6所示，此時定子繞組串聯連接。有電流通入時，兩個扁線的進線端通過同一導線導通，兩個扁線的出線端也通過同一導線導通，滑塊處於圖7所示，此時定子繞組並聯連接。

定子繞組連接切換裝置安裝好後，其結構示意圖如圖8所示。電機低速運行時，吸附電磁塊上的導線不通入電流，滑塊處於圖6所示位置，此時每相輸入端和輸出端的2根扁線處於斷開狀態，且輸入端的1根扁線與輸出端的1根扁線處於連接狀態，形成圖1所示的串聯模式。速度升高後，吸附電磁塊上的導線通入電流，滑塊與吸附電磁塊接觸，此時每相輸入端和輸出端的2根扁線處於連接狀態，且輸入端扁線與輸出端的扁線處於完全斷開狀態，形成圖2所示的並聯模式。本實施例在定子繞組出線端始終保持為「星形」連接，避免了「三角形」的連接方式存在三相電壓不平衡問題。

上述實施例針對的是三相四層扁線電機定子繞組，本領域人員還可以對一相電機定子繞組、兩相電機定子繞組採取類似方案。

另外，本發明的每相線圈的扁線可以不限於兩根，進一步改進相應的結構形式也可以實現多路並聯。

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明主要技術方案的精神實質所做的修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。