CN104518597A

CN104518597A - 电动车用绕组模式可切换型电机

Info

Publication number: CN104518597A
Application number: CN201410769396.6A
Authority: CN
Inventors: 孙木楚
Original assignee: JIANGSU TAILG VEHICLE INDUSTRY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU TAILG VEHICLE INDUSTRY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2015-04-15

Abstract

本发明提供一种电动车用绕组模式可切换型电机，通过电机绕组的相线连接能实现三角形和Y形两种状态。电机三相绕组的三条头端接电源，三条尾端连接两个三刀单掷继电器。当第一继电器吸合，第二继电器断开时，电机以△形连接模式启动。当第一继电器断开，第二继电器吸合，电机变为Y形连接模式正常运行。本发明可以根据电机在不同工况下的运行要求，切换电机的运行模式，使得电机更加高效，达到了节约资源的效果，同时也满足日常人们重载需求，提高了使用安全性和高效性。

Description

电动车用绕组模式可切换型电机

技术领域

本发明涉及电动车用电机领域，特别涉及一种在提升电机性能方面可以起到显著效果的绕组模式可切换型电机。

背景技术

在地球日益变暖，人们需求日益增强，环境破坏速度日益增长的时期，环保意识也渐渐深入人心。电动车应用之广泛与便捷，并且能满足人们日常交通所需的情况下，做到了节能环保。与此同时，对电动车的要求也日渐提高，于电机性能尤为重点。

电动车同一电机在启动时和正常行驶时的工况有着较大的不同，表现在：启动时，电机处于发动机点火速以下的低速区，供电电源通常为低压，电机工作于大电流、输出高转矩；行驶时，电机处于大大高于发动机点火速的高速区，要求满足电源动静态高品质的要求，系统发电电压为髙压，这二者往往是相互矛盾的。

针对上述电动车电机低压启动与高压发电输出相矛盾的问题，本申请人遂以其多年从事本行业的制造经验和技术累积，积极地研究如何从电机结构上作改良，以期能改善先前技术之缺失，终于在各方条件的审慎考虑下开发出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电动车用绕组模式可切换型电机，在电机性能提高并且打破传统电机运行方式上，显得更加巧妙得力。

为达上述的目的及功效，本发明采用的技术方案如下：

一种电动车用绕组模式可切换型电机，电机的三相绕组的三条头端接电源，三条尾端连接两个三刀单掷继电器，其中：

第一三刀单掷继电器的第一动触点、第二动触点、第三动触点分别连接第二绕组的尾端、第一绕组的尾端、第三绕组的尾端；第一三刀单掷继电器的第一静触点、第二静触点、第三静触点分别连接第一绕组的头端、第三绕组的头端、第二绕组的头端；

同时，第二三刀单掷继电器的第一静触点、第二静触点、第三静触点分别连接第二绕组的尾端、第一绕组的尾端、第三绕组的尾端；第二三刀单掷继电器的第一动触点、第二动触点、第三动触点则连接在一起。

本发明的有益技术效果是：

本发明适用于电动车行业，它的突破点在于能实现电机在三角形和Y形结构中进行切换，适用于大功率长时间运行，能实现电机在Y形下线的状态下起步，三角形下线的状态下运行的电机结构。其中比较关键的一点归结于电机绕组的相线连接形式：通过电机绕组的相线连接能实现三角形和Y形两种状态。

本发明为大功率的电机做了质的飞跃成效，打破了传统的电机绕组结构，使得电机在运行过程中的性能得到更大的提升，达到了节约资源的效果，同时也满足日常人们重载需求，提高了使用安全性和高效性。

本发明不会带来任何其他不良因素，只是对电机相线连接方面增加了些许加工要求。

本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术内容得到进一步的了解。为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的接线原理图。

图2是电机的Y形连接模式示意图。

图3是电机的△形连接模式示意图。

具体实施方式

本发明揭示之内容涉及一种电动车用绕组模式可切换型电机，其主要技术特点在于，在电机工作时，可以对绕组相线的连接方式进行切换，使得电机能在Y形和△形状态下运行，而且不会引起干涉且能顺利切换。根据电机在不同工况下的运行要求，切换电机的运行模式，使得电机更加高效。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明绕组的连接如图1所示，电机三相绕组A、B、C的三条头端接电源，三条尾端连接两个继电器S1以及S2。其中，继电器S1从上至下的三个动触点分别连接绕组B的尾端、绕组A的尾端、绕组C的尾端；从上至下的三个静触点分别连接绕组A的头端、绕组C的头端、绕组B的头端。同时，继电器S2从上至下的三个静触点分别连接绕组B的尾端、绕组A的尾端、绕组C的尾端；从上至下的三个动触点则连接成一端。

图1中的继电器S1与S2均为三刀单掷继电器，其具有三对联动的可闭合断开的动触点和静触点。当电机启动时，流经继电器的电流较大，继电器S1吸合，相应的继电器S2断开，则电机是处于△形启动模式；当电机正常运行时，电流相较于启动时的电流小，即流经继电器的电流变小后，继电器S1断开，继电器S2吸合，电机变为Y形连接模式。此外，继电器S1和S2也可手动转换，但继电器S1、S2一定是处在一开一合的状态。

现将电机Y形和△形两种接法比较如下：

如图1所示，Y型接法：设一相绕组的相电动势E，相电阻R1，相电流I；等效电路是两项绕组串联：其等效电动势E_Y，电阻R_Y，电流I_Y。若只考虑电动势的基波条件下：

E_{Y} = \sqrt{3} * E

R_Y＝2*R1；I_Y＝I(1)

设一相绕组的匝数为N_Y，线径为d_Y，所占槽面积为S_Y，又K_e、K_s、J_Y、K_r分别是与相电动势、槽满率、电流密度、电阻有关的系数。有：

E_Y＝K_eN_Y

S_Y＝K_sN_Yd_Y ²

I_{Y} = \frac{π}{4} {d_{Y}}^{2} J_{Y}

R_{Y} = \frac{2 K_{r} K_{s} {N_{Y}}^{2}}{S_{Y}} - - - (2)

如图2所示，△接法：设一相绕组的相电动势与Y性连接时相电动势一致，则等效电路是三相绕组并联：等效电动势E_Δ，电阻为R_Δ，电流为I_Δ。在只考虑电动势基波条件下，有：

E_Δ＝E

R_{Δ} = \frac{2}{3} R 2

R_{Δ} = \frac{3}{2} I - - - (3)

设一相绕组的匝数为N_Δ，线径为d_Δ，所占槽面积为S_Δ，K_e、K_s、J_Δ、K_r分别是与相电动势、槽满率、电流密度、电阻有关的系数，有：

E_Δ＝K_eN_Δ

S_Δ＝K_sN_Δd_Δ ²

I_{Δ} = \frac{3 π}{8} J_{Δ} {d_{Δ}}^{2}

R_{Δ} = \frac{2 K_{r} K_{s} {N_{Δ}}^{2}}{3 S_{Δ}} - - - (4)

为了得到相同的特性，即E_Δ＝E_Y，I_Δ＝I_Y，得打两台电机的匝数之比：

N_{Δ} = \sqrt{3} N_{Y}

电流密度关系：

\frac{3}{2} J_{Δ} {d_{Δ}}^{2} = J_{Δ} {d_{Y}}^{2} - - - (5)

取两种接法有相同槽面积(S_Y＝S_Δ)，相同的槽满率(K_s)，此时：

R_{Δ} = \frac{2 K_{r} K_{S} {N_{Δ}}^{2}}{3 * S_{Δ}} = \frac{6 K_{r} K_{s} {N_{Y}}^{2}}{3 S_{Y}} = 2 R 1 = R_{Y} - - - (6)

上式表明两种绕法的等效电阻式相同的，从而说明两个电机拥有相同的外特性，此时三角形连接下相绕组阻值是Y型连接下的3倍，即R₂＝3R₁。

又由S_Y＝S_Δ，由N_Δd_Δ ²＝N_Yd_Y ²，得到

\frac{{d_{Δ}}^{2}}{{d_{Y}}^{2}} = \frac{N_{Y}}{N_{Δ}} = \frac{1}{\sqrt{3}}

即

\frac{d_{Δ}}{d_{Y}} = 0.76

得

\frac{J_{Δ}}{J_{Y}} = \frac{2 {d_{Y}}^{2}}{3 {d_{Δ}}^{2}} = 1.115 - - - (7)

在一个电子换向周期内6个状态中，两种接法的相绕组电流变化不同，详见下表：

表1一个周期内一相绕组电流变化

从另外一个角度考察这个问题，若是一台无刷直流电机绕组可以连接为Y型和△型，使用同一个控制器，则实测到的参数如表2：

表2同一台电机采用△型和Y型接法实测数据比较

绕组接法	Y	△	计算比值	理论分析值
					工作电压/V	48	48
端电阻/Ω	0.72	0.27	3	3
					效率/％	87	87
空载转速/(r·min)	510	883	1.74	1.73

[0056]

空载电流/A	0.8	1.2
					堵转转矩/(N·m)	78	103
反电动势系数/mV/(r/min)	4.325	2.54	1.73	1.73
					端电感/uH	220	76	2.8	3
机械时间常数/ms	5	5
					转子转动惯量/g·cm²	130	130

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以限定本发明的专利保护范围。任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神与范围内，所作的更动及润饰的等效替换，仍落入本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种电动车用绕组模式可切换型电机，其特征在于：电机的三相绕组(A、B、C)的三条头端接电源，三条尾端连接两个三刀单掷继电器(S1、S2)，其中：

第一三刀单掷继电器(S1)的第一动触点、第二动触点、第三动触点分别连接第二绕组(B)的尾端、第一绕组(A)的尾端、第三绕组(C)的尾端；第一三刀单掷继电器(S1)的第一静触点、第二静触点、第三静触点分别连接第一绕组(A)的头端、第三绕组(C)的头端、第二绕组(B)的头端；

同时，第二三刀单掷继电器(S2)的第一静触点、第二静触点、第三静触点分别连接第二绕组(B)的尾端、第一绕组(A)的尾端、第三绕组(C)的尾端；第二三刀单掷继电器(S2)的第一动触点、第二动触点、第三动触点则连接在一起。