CN107026527A - 多抽头绕组宽调速永磁同步电机 - Google Patents

多抽头绕组宽调速永磁同步电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多抽头绕组宽调速永磁同步电机，包括定子绕组，所述定子绕组嵌在所述定子齿上，所述定子绕组包括由至少两个线圈串联而成的相电绕组，所述相电绕组设置三个，三个所述相电绕组三角形连接或星形连接，所述相电绕组的串联线圈上并联有至少一个开关；采用原线圈就能实现宽调速，不需增加新的绕组和机械装置，电机结构简单，成本低；低速时，每个相电绕组有较多的线圈匝数，保证有足够大的输出转矩，随着转速的提高，可通过控制开关的关闭，将每个相电绕组的线圈匝数减少，此时永磁磁场在绕组中产生的反电势亦随之减小，从而使电机恒功率转速范围增大。

Description

多抽头绕组宽调速永磁同步电机
技术领域
本发明涉及永磁同步电机技术领域，特别涉及一种多抽头绕组宽调速永磁同步电机。
背景技术
电动汽车等行业的永磁同步电机，既要求电机有较强的转矩输出能力，以满足车辆起步、加速、减速等工况所需的动力，又要有较宽的调速范围，以适应电动汽车高速巡航的需求。永磁同步电机的反电势随转速的增大而增大，直至达到逆变器能够输出电压的极限。此时如果不对控制方法做出调整，转速将无法继续升高。为了能在额定转速以上的较大范围内运行，常对电机进行弱磁控制，削弱转子磁场换来速度的提升。近年来，国内外的许多科研院校和学者针对永磁同步电机的弱磁控制做了大量的研究工作，不同的控制策略和改进方法被相继提出，并应用到实际工程中。但弱磁扩速较适用于内置式永磁电机，而且扩速范围有限，同时还会带来电机铜耗增大，效率降低等问题。
另外，还有一些采用双绕组切换或者加装机械装置改变磁场大小的方法来实现电机的宽调速运行，但此类方法增加成本，操作困难，实际应用价值不大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不需要增加绕组和机械设备，既简化了电机结构，降低了电机的成本，又不需要增加额外铜耗的多抽头绕组宽调速永磁同步电机。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：多抽头绕组宽调速永磁同步电机，包括定子绕组，所述定子绕组嵌在所述定子齿上，所述定子绕组包括由至少两个线圈串联而成的相电绕组，所述相电绕组设置三个，三个所述相电绕组三角形连接或星形连接，所述相电绕组的串联线圈上并联有至少一个开关。
进一步的，所述相电绕组由三个线圈串联而成。
更进一步的，所述开关并联一个，所述相电绕组上并联的所述开关的输入端连接在三个串联的线圈的中间线圈上，所述开关的输出端连接在三个串联的线圈的输出端。
更进一步的，所述开关并联两个，所述相电绕组上并联的两个所述开关的输入端分别连接在三个串联的线圈的中间线圈上和第一个线圈的输出端，所述开关的输出端连接在三个串联的线圈的输出端。
进一步的，所述定子绕组设置在所述内置式永磁电机或表贴式永磁电机。
采用上述技术方案本发明得到的有益效果为：1.采用原线圈就能实现宽调速，不需增加新的绕组和机械装置，电机结构简单，成本低；2.低速时，每个相电绕组有较多的线圈匝数，保证有足够大的输出转矩，随着转速的提高，可通过控制开关的关闭，将每个相电绕组的线圈匝数减少，此时永磁磁场在绕组中产生的反电势亦随之减小，从而使电机恒功率转速范围增大；每个相电绕组的线圈匝数减少后，电阻和电感随之减少，动态响应更快，铜耗减少，效率更高；3.适用范围广，既适用于内置式永磁电机，又适用于表贴式永磁电机；4.调速范围广，可根据需要设置抽头个数和位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种实施例的结构示意图；
图2为本发明另一种实施例的结构示意图；
图3为8极9槽电机的接线原理图；
图4为现有电机绕组接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
结合附图对本发明进一步描述，使所属技术领域的技术人员更好的实施本发明，本发明实施例多抽头绕组宽调速永磁同步电机，包括定子绕组，所述定子绕组嵌在所述定子齿上，所述定子绕组包括由至少两个线圈串联而成的相电绕组，所述相电绕组设置三个，三个所述相电绕组三角形连接或星形连接，所述相电绕组的串联线圈上并联有至少一个开关。
本发明实施例所述相电绕组由三个线圈串联而成；所述开关并联一个，所述相电绕组上并联的所述开关的输入端连接在三个串联的线圈的中间线圈上，所述开关的输出端连接在三个串联的线圈的输出端，另一实施例所述开关并联两个，所述相电绕组上并联的两个所述开关的输入端分别连接在三个串联的线圈的中间线圈上和第一个线圈的输出端，所述开关的输出端连接在三个串联的线圈的输出端。
本发明实施例所述定子绕组设置在所述内置式永磁电机或表贴式永磁电机。
结合附图3和图4以8极9槽Y型电机为例，图3是对应的接线原理，由图4可见，每相绕组有三组线圈串联构成，常规的设计是三相绕组引出A、B、C三个线头，另外三个线头A’、B’、C’连接构成星形点。
本发明绕组接线示意图如图1、图2所示。相电绕组不再仅仅是A、B、C三个抽头，抽头的多少可视需要而定，图4为二级抽头的三相绕组接线示意图。A相绕组由三组线圈串联而成，A1和A’为一级抽头，A2和A’为二级抽头，A2为中间线圈一半匝数时的抽头，A2抽头和A’抽头之间通过电子开关连接，电子开关的通断根据需要来控制。B相和C相采用A相相同的抽头方式，A’、B’、C’连接为星形点构成二级抽头三相绕组星形接线。当电子开关断开时，每个相电绕组的匝数为N，对应产生的反电势为E0；当电子开关闭合时，每个相电绕组的匝数减为N/2，对应产生的反电势为E0/2,此时距逆变器能够输出的电压极限值有较大范围，可继续提高电机转速。
也可以根据需要设计三级抽头的三相绕组，如图1所示。在原来二级抽头的基础上增加A3、B3、C3与A’、B’、C’的抽头，并分别通过开关K4、K5、K6来连接。当K1、K2、K3、K4、K5、K6都断开时，每个相电绕组的匝数为N，对应产生的反电势为E0；当K1、K2、K3闭合，K4、K5、K6断开时，每个相电绕组的匝数减为N/2，对应产生的反电势为E0/2；当K1、K2、K3断开，K4、K5、K6闭合时，每个相电绕组的匝数减为N/3，对应产生的反电势为E0/3,此时电机有更高的提速空间。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.多抽头绕组宽调速永磁同步电机，其特征在于：包括定子绕组，所述定子绕组嵌在所述定子齿上，所述定子绕组包括由至少两个线圈串联而成的相电绕组，所述相电绕组设置三个，三个所述相电绕组三角形连接或星形连接，所述相电绕组的串联线圈上并联有至少一个开关。
2.根据权利要求1所述多抽头绕组宽调速永磁同步电机，其特征在于：所述相电绕组由三个线圈串联而成。
3.根据权利要求2所述多抽头绕组宽调速永磁同步电机，其特征在于：所述开关并联一个，所述相电绕组上并联的所述开关的输入端连接在三个串联的线圈的中间线圈上，所述开关的输出端连接在三个串联的线圈的输出端。
4.根据权利要求2所述多抽头绕组宽调速永磁同步电机，其特征在于：所述开关并联两个，所述相电绕组上并联的两个所述开关的输入端分别连接在三个串联的线圈的中间线圈上和第一个线圈的输出端，所述开关的输出端连接在三个串联的线圈的输出端。
5.根据权利要求1所述多抽头绕组宽调速永磁同步电机，其特征在于：所述定子绕组设置在所述内置式永磁电机或表贴式永磁电机。
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