CN106849442A - 一种可变匝数扁线电机定子绕组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可变匝数扁线电机定子绕组,包括定子铁芯和采用扁线在定子铁芯上绕制的各相线圈,所述各相线圈均由不少于两根扁线绕制,可变匝数扁线电机定子绕组还包括用于切换各相线圈的各扁线的接线方式的绕组接线切换装置,所述各相线圈的各扁线的接线方式包括一路串联和多路并联。本发明在定子绕组出线端始终保持为“星形”连接,通过设置合理的定子绕组结构和切换装置,使电机在低速时处于绕组匝数多,而在高速时转换为绕组匝数较少的状态,实现电机更大的低速输出扭矩和更高的高速输出功率,从而提高电机效率,并有益于改善电机的温升性能,且在绕组一路串联和两路并联状态下,所有绕组线圈均得到利用,避免了材料和空间上的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及电机定子绕组结构,更具体地说是一种应用在电动汽车驱动电机上的可变匝数扁线电机定子绕组。
背景技术
扁线电机的绕组结构简单、线型规则,但是,当电压和电流受到限制,要使低速扭矩和高速功率同时增加,存在着一定的矛盾。将“星形”连接切换成“三角形”连接可以增大电机起动时的扭矩,但“三角形”的连接方式存在三相电压不平衡问题。
现有技术中获得低速扭矩和高速功率同时增加的主要方式是在不同速度下增减绕组的匝数。例如,实用新型专利(CN 201629625 U)提供了一种稀土永磁电动机的定子绕组出线端子接线板,应用于对称的三相定子绕组上,每相定子绕组的首尾出线端之间具有一个抽头,包括:第一接线柱组、第二接线柱组和第三接线柱组;每个接线柱组包括顺序设置在以接线板中心为圆心的同一个圆周上的三个接线柱;第一接线柱组的三个接线柱分别连接到三相定子绕组的首出线端;第二接线柱组的三个接线柱分别连接到三相定子绕组的尾出线端;第三接线柱组的三个接线柱分别连接到三相定子绕组的抽头出线端。该接线板可以通过改变定子绕组出线端的接线方式,以改变定子绕组的有效匝数,为稀土永磁电机提供不同的感应电势,使稀土永磁电动机在各种电源电压时都能够保持较高的功率因数。但是该方案中被减少的匝数并没有得到利用,既浪费空间又浪费材料。
发明内容
本发明目的是:本发明是为避免上述现有技术所存在的技术问题,提供一种可变匝数扁线电机定子绕组结构,实现电机更大的低速输出扭矩和更高的高速输出功率,并能有效的利用被减少的每相绕组的匝数,提高电机效能,改善电机温升性能。
本发明的技术方案是:
一种可变匝数扁线电机定子绕组,包括定子铁芯和采用扁线在定子铁芯上绕制的各相线圈,所述各相线圈均由不少于两根扁线绕制,可变匝数扁线电机定子绕组还包括用于切换各相线圈的各扁线的接线方式的绕组接线切换装置,所述各相线圈的各扁线的接线方式包括一路串联和多路并联。
优选的,所述绕组接线切换装置包括环形基座,在环形基座上设置分别与各扁线端头位置对应的若干滑槽,滑槽中部一侧边设置有卡接扁线端头的扁线卡槽,滑槽内设置有滑块,在所述滑块一侧固联有导电体,导电体上连接有导线,同一导线两端的导电体通过导线相互导通,导电体随滑块运行到扁线卡槽的位置时,与扁线端头相接触。
优选的,所述滑槽的第一端与滑块之间通过拉簧连接,滑槽的第二端设置有电磁铁;利用拉簧的回复力在电磁铁失电状态下将滑块复位在滑槽的第一端,形成第一状态位;利用电磁铁的电磁吸力将所述滑块拉向滑槽的第二端,形成第二状态位。
优选的,所述各相线圈的各扁线中,其中一根扁线的进线端伸出扁线卡槽,作为该相线圈的相电压连接线;另一根扁线的出线端伸出扁线卡槽,作为该相线圈的零点引出线。
优选的,所述各相线圈的各扁线的绕制匝数均相等。
优选的,所述绕组接线切换装置使每相定子绕组在电机低速运行时切换为一路串联的接线形式;在电机高速运行时切换为多路并联的接线形式。
优选的,所述绕组接线切换装置的环形基座安装在电机的端盖上。
优选的,所述定子绕组为三相绕组。
优选的,所述导电体上设置有接线柱,所述导线连接在接线柱上。
本发明的优点是:
1、本发明在定子绕组出线端始终保持为“星形”连接,通过设置合理的定子绕组结构和切换装置,使电机在低速时处于绕组匝数多,而在高速时转换为绕组匝数较少的状态,实现电机更大的低速输出扭矩和更高的高速输出功率,从而提高电机效率,并有益于改善电机的温升性能。
2、本发明中定子绕组匝数的减少是通过一路串联切换为两路并联,相电阻更小,有利于降低损耗,绕组线圈得到充分的利用,避免了材料和空间上的浪费,进一步改进相应的结构形式也可以实现多路并联。
3、本发明利用回复弹簧的回复力和电磁铁的电磁吸力进行切换,其切换过程迅速,能够对控制指令及时响应,防止切换过程中出现较长时间的动力中断。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为实施例中四层扁线电机定子绕组一路串联的A相展开图;
图2为实施例中四层扁线电机定子绕组两路并联的A相展开图;
图3为实施例中定子绕组输入端和输出端端线示意图;
图4为图3所示定子绕组立体结构示意图;
图5为实施例中绕组接线切换装置结构示意图;
图6为实施例中利用绕组接线切换装置实现一路串联的接线形式;
图7为实施例中利用绕组接线切换装置实现两路并联的接线形式;
图8为实施例中绕组接线切换装置装配结构示意图;
图中标号:1、基座;2、导线;3、电磁块;4、导电体;5、拉簧;6、滑块;7、卡槽;8、接线柱。
具体实施方式
参见图1和图2,本实施例中可变匝数扁线电机定子绕组的结构形式是:针对四层扁线电机的定子绕组,设置绕组接线切换装置,利用绕组接线切换装置使每相定子绕组在电机低速运行时切换为一路串联的接线形式,一路串联的接线形式的定子绕组匝数为2N,如图1所示;在电机高速运行时切换为两路并联的接线形式,两路并联的接线形式的定子绕组匝数为N,如图2所示。
本实施例针对一台三相四层扁线电机定子绕组,其每相串联线圈匝数为48,每相并联线圈匝数为24。定子绕组三维结构如图3和图4所示,绕组A、绕组B和绕组C三相绕组的输入端A+、B+、C+均有两根扁线,输出端A-、B-、C-也有两根扁线,图3和图4所示绕组为并联模式。
本实施例中绕组接线切换装置是利用拉簧的回复力和电磁铁的电磁吸力使带有导电体的滑块在两个状态位上转换,其中一个状态位是由导电体在定子绕组的端线之间实现一路串联的接线形式,另一个状态位是由导电体在定子绕组的端线之间实现两路并联的接线形式,且两个状态位的定子绕组出线端保持为“星形”连接。
具体实施中,绕组接线切换装置的结构形式如图5所示:包括环形基座1,在环形基座1上设置分别与各扁线端头位置对应的12个滑槽,在滑槽中部一侧边设置有卡接扁线端头的扁线卡槽7。所述各相线圈的两根扁线中,第一根扁线的进线端伸出扁线卡槽,作为该相线圈的相电压连接线;第二根扁线的出线端伸出扁线卡槽,作为该相线圈的零点引出线,三相线圈的零点引出线连接到一起。
如图5~7所示,在所述滑槽中设置滑块6,在所述滑槽的第一端与滑块6之间设置连接的拉簧5,在所述滑槽的第二端设置电磁铁3,利用拉簧5的回复力能够在电磁铁3失电状态下将滑块6复位在滑槽的第一端,形成第一状态位;利用电磁铁3的电磁吸力能够将所述滑块6拉向滑槽的第二端,形成第二状态位;在所述滑块一侧固联有导电体4,导电体4上设置有接线柱8,导电体通过接线柱8连接有导线2,同一导线2两端的导电体通过导线相互导通,不在同一导线两端的导电体彼此绝缘,导电体4随滑块6运行到扁线卡槽7的位置时,与扁线端头紧密接触。
吸附电磁块通过电流的通断控制吸附能力,如图6所示,无电流通入时,A相绕组的第一根扁线的出线端与第二根扁线的进线端通过同一导线导通,滑块处于图6所示,此时定子绕组串联连接。有电流通入时,两个扁线的进线端通过同一导线导通,两个扁线的出线端也通过同一导线导通,滑块处于图7所示,此时定子绕组并联连接。
定子绕组连接切换装置安装好后,其结构示意图如图8所示。电机低速运行时,吸附电磁块上的导线不通入电流,滑块处于图6所示位置,此时每相输入端和输出端的2根扁线处于断开状态,且输入端的1根扁线与输出端的1根扁线处于连接状态,形成图1所示的串联模式。速度升高后,吸附电磁块上的导线通入电流,滑块与吸附电磁块接触,此时每相输入端和输出端的2根扁线处于连接状态,且输入端扁线与输出端的扁线处于完全断开状态,形成图2所示的并联模式。本实施例在定子绕组出线端始终保持为“星形”连接,避免了“三角形”的连接方式存在三相电压不平衡问题。
上述实施例针对的是三相四层扁线电机定子绕组,本领域人员还可以对一相电机定子绕组、两相电机定子绕组采取类似方案。
另外,本发明的每相线圈的扁线可以不限于两根,进一步改进相应的结构形式也可以实现多路并联。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种可变匝数扁线电机定子绕组,包括定子铁芯和采用扁线在定子铁芯上绕制的各相线圈,其特征在于:所述各相线圈均由不少于两根扁线绕制,可变匝数扁线电机定子绕组还包括用于切换各相线圈的各扁线的接线方式的绕组接线切换装置,所述各相线圈的各扁线的接线方式包括一路串联和多路并联。
2.根据权利要求1所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述绕组接线切换装置包括环形基座,在环形基座上设置分别与各扁线端头位置对应的若干滑槽,滑槽中部一侧边设置有卡接扁线端头的扁线卡槽,滑槽内设置有滑块,在所述滑块一侧固联有导电体,导电体上连接有导线,同一导线两端的导电体通过导线相互导通,导电体随滑块运行到扁线卡槽的位置时,与扁线端头相接触。
3.根据权利要求2所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述滑槽的第一端与滑块之间通过拉簧连接,滑槽的第二端设置有电磁铁;利用拉簧的回复力在电磁铁失电状态下将滑块复位在滑槽的第一端,形成第一状态位;利用电磁铁的电磁吸力将所述滑块拉向滑槽的第二端,形成第二状态位。
4.根据权利要求2所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述各相线圈的各扁线中,其中一根扁线的进线端伸出扁线卡槽,作为该相线圈的相电压连接线;另一根扁线的出线端伸出扁线卡槽,作为该相线圈的零点引出线。
5.根据权利要求1所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述各相线圈的各扁线的绕制匝数均相等。
6.根据权利要求5所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述绕组接线切换装置使每相定子绕组在电机低速运行时切换为一路串联的接线形式;在电机高速运行时切换为多路并联的接线形式。
7.根据权利要求1所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述绕组接线切换装置的环形基座安装在电机的端盖上。
8.根据权利要求1-7所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述定子绕组为三相绕组。
9.根据权利要求2所述的可变匝数扁线电机定子绕组,其特征在于:所述导电体上设置有接线柱,所述导线连接在接线柱上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170613 |
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