CN205792335U - 新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，包括控制器和转换接触器；控制器控制转换接触器的开通和关断；新型永磁同步电机定子的每套绕组的两个连接端均与转换接触器的活动触点连接，转换接触器的活动触点在转换接触器线圈断电时将定子的每相绕组实现串联连接或并联连接，并在转换接触器线圈上电时将定子的每相绕组的串并联方式进行转换。本实用新型采用控制器、继电器和接触器实现了新型永磁同步电机绕组的串并联转换，实现了新型永磁同步电机重载时低速大扭矩、轻载时高速低扭矩的运转功能和电机多倍率扩速要求，提高了新型永磁同步电机的工作效率，适用于各类需要新型永磁同步电机的场合，极大地提高生产效率和能量利用率。

Description

新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置

技术领域

本实用新型具体涉及一种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置。

背景技术

目前，随着我国经济技术的快速发展，制造业已经成为我国的重要经济支柱之一。而在制造业当中，起升机构（又称电动葫芦）发挥着举足轻重的作用。

永磁同步电机以其效率高、功率因数高、电机结构简单灵活、可靠性高、体积小而功率密度大、起动力矩大、噪音小、温升低等一系列优点，得到了长足的发展，广泛应用于电动汽车等高端应用领域。同时，永磁同步电机近年来也逐步应用在起升机构中，承担着起升机构的核心动力源的角色。

然而，传统的起升机构通常需要设置减速机构，如常见的齿轮减速箱等进行变速。但是对于驱动起升机构的电动机而言，往往需要设置庞大的齿轮箱进行减速，不仅体积大，结构复杂，生产成本和维护费用高，而且还带来了额外的动力消耗，降低起升机构的整体效率。

此外，传统起升机构再重载和轻载时的起升速度几乎一样，即使重载和轻载速度有差别也不会超过3倍，这使得起升机构在轻载工作时，其工作效率极低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种重载时能够提供低速大扭矩、而轻载时能够提供高速运转、实现电机多倍率扩速要求，从而提高电机工作效率的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置。

本实用新型提供的这种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，包括控制器和转换接触器；控制器与转换接触器的线圈连接并控制转换接触器线圈的通电或断电；新型永磁同步电机定子的每套绕组的两个连接端均与转换接触器的活动触点连接，转换接触器的活动触点在转换接触器线圈断电时将新型永磁同步电机定子的每相绕组实现串联连接或并联连接，并在转换接触器线圈上电时将新型永磁同步电机定子的每相绕组的串并联方式进行转换。

所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置还包括转换中间继电器；转换中间继电器的线圈连接在控制器与电源线之间，转换中间继电器的活动触点与转换接触器的线圈串接；控制器通过控制转换中间继电器的开通与关断，从而控制转换接触器线圈的通电或者断电。

所述的新型永磁同步电机为三相永磁同步电机，定子绕组每相具有2套绕组。

所述的转换接触器有3台。

所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，转换中间继电器的线圈与控制器连接；三台转换接触器的线圈并联后与转换中间继电器的活动触点串接在电源线之间；三相电源线分别连接到新型永磁同步电机第一相绕组的第一套绕组的一端、第二相绕组的第一套绕组的一端和第三相绕组的第一套绕组的一端；第一转换接触器的常闭触点连接新型永磁同步电机第一相绕组的第一套绕组的另一端和第二套绕组的一端，第一常开触点连接第一套绕组的一端和第二套绕组的一端，第二常开触点连接第一套绕组的另一端和第二套绕组的另一端；第二转换接触器、第三转换接触器的触点采用相同的连接方式分别与新型永磁同步电机的第二相绕组、第三相绕组进行连接；第一相绕组的第二套绕组的另一端与第二相绕组的第二套绕组的另一端、第三相绕组的第二套绕组的另一端短接在一起。

所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置还包括启动接触器；启动接触器的线圈连接在控制器与电源线之间，启动接触器的活动触点连接在新型永磁同步电机定子绕组的电源输入端；控制器通过控制启动接触器线圈的上电与断电，从而控制新型永磁同步电机定子绕组的上电和断电。

所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置还包括启动中间继电器；启动中间继电器的线圈连接在控制器与电源线之间，启动中间继电器的活动触点与启动接触器的线圈串接；控制器通过控制启动中间继电器的开通与关断，从而控制启动接触器线圈的通电或者断电。

本实用新型提供的这种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，采用控制器、继电器和接触器实现了新型永磁同步电机绕组的串联和并联转换，从而实现了所述新型永磁同步电机在重载时提供低速大扭矩、而轻载时提供高速低扭矩运转的功能，同时实现了电机多倍率扩速要求，极大地提高了新型永磁同步电机的工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施例的电机绕组示意图。

图2为本实用新型的一种实施例的控制电路原理图。

图3为本实用新型的一种实施例的电机绕组与接触器活动触点连接的电路原理图。

图4为本实用新型的一种实施例的电机绕组串联示意图。

图5为本实用新型的一种实施例的电机绕组并联示意图。

具体实施方式

以下结合一个具体实施例对本实用新型提供的这种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置进行进一步说明。

图1~图5均为本实用新型的同一实施例下的示意图。

如图1所示为本实用新型的一种实施例的电机定子绕组示意图：本实用新型的控制对象是新型永磁同步电机的定子绕组。新型永磁同步电机采用三相新型永磁同步电机，其定子绕组共有三相，分别为A相、B相和C相，每相绕组分别具有2套绕组，且每套绕组的两个连接端均可与外部电路进行连接： A相绕组的第一套绕组的两个连接端为图中A1和X1所示，A相绕组的第二套绕组的两个连接端为图中的A2和X2所示；B相绕组的第一套绕组的两个连接端为图中B1和Y1所示，B相绕组的第二套绕组的两个连接端为图中的B2和Y2所示；C相绕组的第一套绕组的两个连接端为图中C1和Z1所示，C相绕组的第二套绕组的两个连接端为图中的C2和Z2所示。

如图2 所示为本实用新型的一种实施例的控制电路原理图：本实用新型的控制电路中，控制器连接启动中间继电器（图中标示KA1）的线圈，启动中间继电器的活动触点（采用常开触点）与启动接触器的线圈串接在电源线（图中标示L和N）之间；控制器同时连接转换中间继电器（图中标示KA2）的线圈，转换中间继电器的活动触点（采用常开触点）与并联后的三台转换接触器（图中标示K1、K2和K3）的线圈串接在电源线（图中标示L和N）之间；控制器通过控制启动中间继电器的开通与关断，从而控制启动接触器的线圈的通电与断电；同样的，控制器通过控制转换中间继电器的开通与关断，从而控制转换接触器的线圈的通电与断电。

如图3所示为本实用新型的一种实施例的电机绕组与接触器活动触点连接的电路原理图：该实施例中，三相电源（图中标示U0、V0和W0）通过变频器UF1与新型永磁同步电机连接；变频器的输出端（图中标示V1和W1）通过启动接触器（图中标示K0）的活动触点（采用常开触点）与新型永磁同步电机的定子绕组连接；变频器输出端的第一电源线（图中标示U1）直接与新型永磁同步电机的A相绕组的第一套绕组的A1端连接，A1端通过第一转换接触器（图中标示K1）的第一常开触点与A相绕组的第二套绕组的A2端连接，A2端同时与第一套绕组的另一端，即X1端，通过第一转换接触器的常闭触点连接，同时X1端还通过第一转换接触器的第二常开触点与第二套绕组的另一端，即X2端，连接；同样的，变频器输出的第二电源线（图中标示V2）和新型永磁同步电机的B相绕组的两套绕组采用相同的连接方式进行连接；同样的，变频器输出的第三电源线（图中标示W2）与新型永磁同步电机的C相绕组的两套绕组采用相同的连接方式进行连接；最后，新型永磁同步电机的A相绕组的第二套绕组的X2端、B相绕组的第二套绕组的Y2端、C相绕组的第二套绕组的Z2端均短接在一起，用于保证新型三相永磁同步电机的定子绕组是Y型连接。

在本实施例中，本实用新型提供的这种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，在不上电时，启动中间继电器KA1线圈不带电，因此启动中间继电器的常开活动触点断开，启动接触器K0的线圈不带电，此时变频器的输出端三相电源仅有一相接入到新型永磁同步电机，因此电机不启动；如果要启动新型永磁同步电机，则控制器驱动启动中间继电器KA1的线圈带电，此时启动中间继电器的常开活动触点闭合，启动接触器K0的线圈带电，启动接触器的常开触点吸合，变频器的三相输出电源分别输入到新型永磁同步电机的A相、B相和C相，电机启动。

在电机启动后，若控制器不驱动转换中间继电器KA2的线圈，则转换中间继电器的常开活动触点依然保持断开状态，三台转换接触器的线圈均不带电，此时新型永磁同步电机的定子绕组的连接状态如图4所示，此时新兴永磁同步电机的定子绕组采用Y型连接，每相绕组均具有两套绕组（A相为A1-X1绕组和A2-X2绕组；B相为B1-Y1绕组和B2-Y2绕组；C相为C1-Z1绕组和C2-Z2绕组），且此时每相绕组中的两套绕组为串接形式，即A相电源连接A1端，电流通过第一套绕组A1-X1后到达第二套绕组的A2端，然后通过第二套绕组A2-X2后到达中性点O处；同样的，B相、C相电源电流也是在各相绕组中的两套绕组中依次流过，再到达中性点。在该种连接状态下，新型永磁同步电机的定子绕组串联，特别适用于电机重载的状态：在该种状态下，电机实现了低转速-大扭矩，电机重载状态时运转速度慢，但是输出力矩足够大，既保证了电机运转的稳定性，又保证了电机有足够的力矩输出。

在电机启动后，若控制器驱动转换中间继电器KA2的线圈，则转换中间继电器的常开活动触点吸合，此时三台转换接触器的线圈均带电，新型永磁同步电机的定子绕组的连接状态如图5所示，即新兴永磁同步电机的定子绕组采用Y型连接，每相绕组均具有两套绕组（A相为A1-X1绕组和A2-X2绕组；B相为B1-Y1绕组和B2-Y2绕组；C相为C1-Z1绕组和C2-Z2绕组），且此时每相绕组中的两套绕组为并接形式：由于A相绕组的第一套绕组的A1端与第二套绕组的A2端短接，那么A相电源连接A1端也同时连接A2端，第一套绕组的X1端和第二套绕组的A2端断开，第一套绕组的X1端和第二套绕组的X2端短接，变频器输出的A相电源电流输入到新兴永磁同步电机的A相时，电流同时流过A相的两套绕组A1-X1和A2-X2，然后同时流入中性点O；同样的，B相、C相电源电流也是在各相绕组中的两套绕组中同时流过，再同时到达中性点。在该种连接状态下，新型永磁同步电机的定子绕组并联，此时新型永磁同步电机工作在高速运转状态，提供高转速-低转矩的输出特性，特别适用于电机轻载的状态：在该种状态下，电机实现了多倍率扩速，电机轻载状态时运转速度快，极大地节约了时间，提高了生产效率。

本实用新型提供的这种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，采用控制器、继电器和接触器实现了新型永磁同步电机绕组的串联和并联转换，从而实现了所述新型永磁同步电机在重载时提供低速大扭矩、而轻载时提供高速低扭矩运转的功能，同时实现了电机多倍率扩速要求，极大地提高了新型永磁同步电机的工作效率。本实用新型适用于包括起升机构在内的各类需要新型永磁同步电机的场合，本实用新型能够极大的提高生产效率和能量利用率。

Claims (7)

1. 一种新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于包括控制器和转换接触器；控制器与转换接触器的线圈连接并控制转换接触器线圈的通电或断电；新型永磁同步电机定子的每套绕组的两个连接端均与转换接触器的活动触点连接，转换接触器的活动触点在转换接触器线圈断电时将新型永磁同步电机定子的每相绕组实现串联连接或并联连接，并在转换接触器线圈上电时将新型永磁同步电机定子的每相绕组的串并联方式进行转换。

2. 根据权利要求1所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于还包括转换中间继电器；转换中间继电器的线圈连接在控制器与电源线之间，转换中间继电器的活动触点与转换接触器的线圈串接；控制器通过控制转换中间继电器的开通与关断，从而控制转换接触器线圈的通电或者断电。

3. 根据权利要求2所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于所述的新型永磁同步电机为三相永磁同步电机，定子绕组每相具有2套绕组。

4. 根据权利要求3所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于所述的转换接触器有3台。

5. 根据权利要求4所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，转换中间继电器的线圈与控制器连接；三台转换接触器的线圈并联后与转换中间继电器的活动触点串接在电源线之间；三相电源线分别连接到新型永磁同步电机第一相绕组的第一套绕组的一端、第二相绕组的第一套绕组的一端和第三相绕组的第一套绕组的一端；第一转换接触器的常闭触点连接新型永磁同步电机第一相绕组的第一套绕组的另一端和第二套绕组的一端，第一常开触点连接第一套绕组的一端和第二套绕组的一端，第二常开触点连接第一套绕组的另一端和第二套绕组的另一端；第二转换接触器、第三转换接触器的触点采用相同的连接方式分别与新型永磁同步电机的第二相绕组、第三相绕组进行连接；第一相绕组的第二套绕组的另一端与第二相绕组的第二套绕组的另一端、第三相绕组的第二套绕组的另一端短接在一起。

6. 根据权利要求1~5之一所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于还包括启动接触器；启动接触器的线圈连接在控制器与电源线之间，启动接触器的活动触点连接在新型永磁同步电机定子绕组的电源输入端；控制器通过控制启动接触器线圈的上电与断电，从而控制新型永磁同步电机定子绕组的上电和断电。

7. 根据权利要求6所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置，其特征在于所述的新型永磁同步电机的绕组串并联转换装置还包括启动中间继电器；启动中间继电器的线圈连接在控制器与电源线之间，启动中间继电器的活动触点与启动接触器的线圈串接；控制器通过控制启动中间继电器的开通与关断，从而控制启动接触器线圈的通电或者断电。