CN102158035A - 双三相双对称绕组永磁无刷直流电机 - Google Patents
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Abstract
一种将两个永磁无刷直流电机设计为共用一个转子和定子的双三相双绕组永磁无刷直流电机：1、本发明将两个永磁无刷直流电机设计为共用一个转子和定子的特殊结构。2、利用驱动电动汽车的双绕组永磁无刷直流电机实现自带充电功能。即能在汽车驻车时利用一个电机绕组使电机空载运行，另一个电机绕组形成一个发电机实现充电功能、又能在电机不运转的情况下单独实现充电功能。
Description
所属领域
本发明属于一种电动机，尤其是将两个永磁无刷直流电机设计为共用一个转子和定子的双绕组永磁无刷直流电机。
背景技术
公知的永磁无刷直流电动机均为一个转子和一个定子的结构，一个定子有一组线圈。这种结构自然就形成了电机的单一功能，即发电功能或负载功能；运用于电动汽车时需要频繁充电，且充电时间较长，这是电动汽车发展和推广的最大障碍；由于电动汽车电池储能有限，对一次储能的续航里程则希望越长越好，因此也希望驱动电机最大限度的节能。而现有永磁无刷直流电机结构很难实现以上全部功能。
充电功能需由单独的充电器(站)来承担，对于大规模发展电动汽车则需要建立众多的充电站，这不但需要大笔资金，也给电动汽车的充电带来极大的不便。
发明内容
1、本发明将两个永磁无刷直流电机设计为共用一个转子和定子的特殊结构。
2、利用驱动电动汽车的双绕组永磁无刷直流电机实现自带充电功能。即能在汽车驻车时利用一个电机绕组使电机空载运行，另一个电机绕组形成一个发电机实现充电功能、又能在电机不运转的情况下单独实现充电功能。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
常规单绕组永磁无刷直流电机反电势为梯形波60°一换向，梯形波的平顶宽度理论值为120°，在制造过程由于工艺的问题，最宽只能达到108°，双绕组电机是在60°换向之间又插了一个60°换向的绕组，两组绕组相互对称，此时反电势构成了30°一换向的绕组，平顶宽度变成了138°，增加了27.8％，也就是说转矩增加了27.8％。
本发明的有益效果是：
1、此双三相双绕组永磁无刷直流电机实现了宽范围调速性能，由于在原60°换向之间又插入了一个60°换向的绕组，从而构成了电角度为30°换向绕组，弥补了原60°换向电流波形30°处换向处的缺口，改善了电流波形，降低了换向噪声，使电机运行平稳，减小了换向噪声，简化了绕线制造工艺，增大了转矩，减小了损耗，降低了电机绕组和引线的温升，保障了产品质量，延长的使用寿命。
2、一机两用：具有车载充电功能，当电动汽车驻车电机停止旋转时，减速箱处在空挡位置，利用其中一个“电机”绕组，通过380VAC市电向其中一个控制器供电，(本控制器带整流桥)，使电机旋转，其另一个“电机”线圈被动旋转即成为发电机，利用电机的转速可以调电压，利用发电机的控制器调整IGBT的占空比调整电流，从而构成一个输出电压、电流可调理想波形的充电机(车载充电机)给电池充电，充电过程用控制器内预先编好的充电程序按照电池的充电曲线，配合电池管理系统给电池充电，当电池充满后自动停机。
3、节能运行：电动汽车在行驶过程中，如果是平道轻载，可以轻松地转换为一个电机运行，避免了大马拉小车的现象，当上坡、加速、或超车时，又可以转换为两个电机公用，有效地节约了能源。
4、延长了汽车的续航里程：两个电机相互差30°，而峰值电流幅度是额定电流的1/2，电池的输出电流只是原一个电机驱动1/2；而频率是原来的2倍，功率还与原来的相等，因此避免了电池的大电流放电，提高了电池的利用率，从而延长了电池的使用寿命，使续航里程增加30％-40左右。
5、降低电动汽车的制造成本：由于此电机的特点可以最少少装1/3电池，从而可以降低15-20万元成本。
附图说明
图1为双绕组电机线路示意图，
图2为电机绕组下线展开示意图，
图3为双绕组永磁无数直流电机充电电路示意图，
图1中，1、蓄电池，2、绕组A控制器逆变桥，3、绕组A，4、双绕组永磁无刷直流电机，5、绕组B，6、绕组B控制器逆变桥。
图2中，7、绕组A下线，8、绕组B下线。
图3中，9、整流器，10、滤波电容，11、PWM调制器，12、相下桥臂BT-，13、相上桥臂BT+管，14、电机线圈B-A，15、双绕组电机，16、滤波电容A、17、电池组。
具体实施方法
图1中，双绕组永磁无刷直流电机(4)中有两组绕组A(3)和绕组B(5)，两个绕组由各自独立的两个控制器绕组A控制器逆变桥(2)和绕组B控制器逆变桥(6)分别控制，双绕组永磁无刷直流电机(4)中有两组绕组A(3)和绕组B(5)相互对称，此时反电势构成了30°一换向的绕组。
当电车正常运行时，两组绕组可单独运行也可同时运行，当电车驻站时，通入市电，其中一组以电机形式运转，另一组绕组以发电机形式运转，向电池(1)内充电。
图2中，绕组A下线(7)和绕组B下线(8)为单相下线方法。
图3中，1、绕组B(5)空载运行，绕组A(3)形成一个发电机，通过绕组A控制器逆变桥(2)的6个续流二极管形成一个3相整流电路，由滤波电容A(16)滤波后向电池组(17)充电。
2、由交流220VAC电源插座供电，经整流器(9)和滤波电容(10)整流滤波后，形成310VDC直流电压，电流通过双绕组电机(15)内的电机线圈B-A(14)(等于一个电感)，经绕组B控制器逆变桥(6)相下桥臂BT-管(12)开关调制，因电感内的电流不能突变，当相下桥臂BT-管(12)关断时，电感中的电流-通过相上桥臂BT+管(13)的续流二极管到电池组(17)的N+端，当相下桥臂BT-管(12)导通时，电感中的电流通过相下桥臂BT-管(12)到电池(17)的N-端，形成了一个周期，通过PWM调制器(11)调制相下桥臂BT-管(12)的占空比可以调整充电电流和电压。
Claims (3)
1.一种双三相双对称绕组永磁无刷直流电机，包括转子、定子，其特征在于：
将两个永磁无刷直流电机设计为共用一个转子和定子的特殊结构。
2.根据权利要求1所述定子，其特征在于：绕组为双绕组。
3.自带充电功能，其特征在于：
a、绕组B空载运行，绕组A形成一个发电机，通过绕组A控制器逆变桥的6个续流二极管形成一个3相整流电路，由滤波电容A滤波后向电池组充电。
b、由交流220VAC电源插座供电，经整流器和滤波电容整流滤波后，形成310VDC直流电压，电流通过双绕组电机内的电机线圈B-A(等于一个电感)，经绕组B控制器逆变桥相下桥臂BT-管开关调制，因电感内的电流不能突变，当相下桥臂BT-管关断时，电感中的电流-通过相上桥臂BT+管的续流二极管到电池组的N+端，当相下桥臂BT-管导通时，电感中的电流通过相下桥臂BT-管到电池的N-端，形成了一个周期，通过PWM调制器调制相下桥臂BT-管的占空比可以调整充电电流和电压。
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