CN208015482U - 一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，其特征在于该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下：该相绕组设有首端和尾端两个引出端，该相绕组的首端与该相母线连接，该相绕组的首端与一组电子开关的第一选择端连接，该组电子开关的公共端与对应另一相绕组的尾端连接，该相的尾端与该组电子开关的第二选择端连接。本实用新型的优点在于电机适应性更强，可以使得电机速度更快或者电机输出扭矩更大，从而可以明显地延长电动车的续行里程和蓄电池的使用寿命。

Description

一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，涉及一种电机，特别是一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构。

背景技术

现代社会中，人类的生产劳动离不开各种各样的电机，这些电机，更是应用到各行各业的个个领域。现有技术中的电动车用的永磁无刷电动机在绕组设计上通常只有设置一个档位，因而使得电动机的运行速度和力矩被限制在某一范围。电动车在平路行驶时，速度能够达到很快的要求；当遇到爬坡时电动车速度立即下降，速度变慢、电感抗减小、电流增大，直到电机达到磁通饱和，即使电流在增大，行驶速度仍然很慢，所以，现有电动车用永磁无刷电动机常常是：当照顾到电动车辆起动、爬坡时的速度和转矩时，其电机的高速性能则得不到保证；而当满足了电动机的高速特性的要求后，其电动机的低速性能和起动时的力矩又不够，两者不能同时兼容。

为了保证平路速度，又要提高爬坡载荷能力，专利号为200520113879.7的一种名为电动车用无刷双动力电机控制器的专利技术，采用直流双动力电机、共有3相绕组，每相绕组各引出头尾2根引线到电机外部与继电器连接，电动车行驶时，控制器通过直流继电器触点对电机绕组进行绕组星型/三角形转换连接。当爬坡时，电机为星型接法，电机两相之间由2组绕组串联工作，此时、线圈匝数多，磁通量大，电感抗大，通过线圈电流小，电机运行于低速档，其扭矩大爬坡能力强。当平路行驶时，电机为三角形接法，电机两相之间由1组绕组工作，此时、线圈匝数小，磁通量小，电感抗小，通过线圈电流大，电机速度得到提高。这时对平路和爬坡的兼容性起到很好的改善作用。

但同时也存在的问题是：1、控制器通过直流继电器触点对电机内的绕组进行切换连接时，由于继电器触点有电阻，大电流流过触点电阻时会有电压降，触点电阻越大，电压降越高，触点压降大将产生高温，触点高温工作将造成触点电阻进一步增加，如此恶性循环，日积月累，最后将触点烧坏。2、采用触点继电器开关进行切换，由于电机内部线圈的电感抗作用，会出现电弧和打火火花，使触点表面烧黑，产生黑点，黑点将增加触点的表面电阻，从而影响开关使用寿命和工作可靠性，最终影响电机的正常工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，能够克服上述缺点，保证电机的正常工作。

本实用新型的目的通过下列技术方案来实现：一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，其特征在于该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下：该相绕组设有首端和尾端两个引出端，该相绕组的首端与该相母线连接，该相绕组的首端与一组电子开关的第一选择端连接，该组电子开关的公共端与对应另一相绕组的尾端连接，该相的尾端与该组电子开关的第二选择端连接，其中该组电子开关包括由第一电子开关和第二电子开关并联形成的第一支路，以及由第三电子开关和第四电子开关并联形成的第二支路，所述第一支路的一端与该组绕组的首端连接，所述第二支路的一端与该组绕组的尾端连接，所述第一支路的另一端与第二支路的另一端连接，且与对应另一相绕组的尾端连接。

进一步地，所述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关均为场效应管，该组绕组的首端与第一二极管的负极连接，第一二极管的正极与第一场效应管的源极连接,第一场效应管的漏极与对应另一相绕组的尾端连接，第一场效应管的栅极与第一平路控制端连接，所述第一场效应管的栅极和源极之间还并联有第一稳压管和第二电阻；该组绕组的首端还与第二场效应管的漏极连接，第二场效应管的源极与第二极管的正极连接, 第二极管的负极与对应另一相绕组的尾端连接，第二场效应管的栅极与第二平路控制端连接，第二场效应管的源极和栅极之间还并联有第二稳压管和第四电阻；该组绕组的尾端与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极与第三场效应管的源极连接, 第三场效应管的漏极与对应另一相绕组的尾端连接,第三场效应管的栅极与第一爬坡控制端连接，第三场效应管的源极和栅极之间还并联有第三稳压管和第六电阻；该绕组的尾端还与第四场效应管的漏极连接, 第四场效应管的源极与第四二极管的正极连接, 第四二极管的负极与对应另一相绕组的尾端连接，第四场效应管的栅极与第二爬坡控制端连接，第四场效应管的源极和栅极之间还并联有第四稳压管和第八电阻。

进一步地，所述无触点双动力直流电机定子绕组连接结构还包括控制电路，所述控制电路包括开关，开关的一端接地，另一端与继电器线圈的一端连接，继电器线圈的另一端接电源正极，继电器一开关的公共端主刀点接正电压端，该继电器的常开点接第一爬坡控制端和第二爬坡控制端，另一常闭点接第一平路控制端和第二平路控制端。

当平路时，第一平路控制端和第二平路控制端发出信号，使得第一和第二路电子开关工作，电机每两相之间电流只经过一绕组工作，这样总电感抗变小，流过线圈的总电流增大，电机运行于快速档，它能满足骑行的速度要求。当爬坡时，第一爬坡控制端和第二爬坡控制端发出信号，使得第三和第四电子开关工作，电机每两相之间电流经过2绕组串联工作，这样电感抗大，通过线圈电流小，电机运行于低速档，其扭矩增大，改善电动车启动性、爬坡及载荷能力。

本实用新型的优点在于电机适应性更强，可以使得电机速度更快或者电机输出扭矩更大，从而可以明显地延长电动车的续行里程和蓄电池的使用寿命。与现有技术相比，本实用新型优点在于：

本实用新型使用场效应MOS管电子开关控制引出线与电机的引出线进行电机内部绕组的切换，有效防止因触点开关烧坏切换开关的问题，保证了电机的正常工作。

本实用新型采用场效应MOS管电子开关控制器，实现无触点的电子开关替代常规的触点式开关，可以避免触点切换时产生火花和电弧，可以延长使用寿命，增加可靠性。

附图说明

图1为一种双动力直流电机定子绕组连接结构状态示意图。

图2为一种双动力直流电机定子绕组连接结构另一状态示意图。

图3为一种用无触点双动力直流电机定子绕组连接结构的A相示意图。

图4为控制电路的电路图。

具体实施方式

一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下（以A相为例）：A相绕组均由一组绕组LA组成，A相绕组LA又设有首端（+）和尾端（-）两个引出端，其特征在于A相绕组LA的首端与该相母线A连接，A相绕组LA的首端通过一组电子开关与B相绕组的尾端电机公共点BO连接，绕组的尾端通过一组电子开关与B相绕组尾端电机公共点BO点连接，绕组的尾端与电机公共点AO连接。

其中A相绕组LA的首端与该相母线A连接，A相绕组LA的首端与第一二极管P1的负极一端连接，第一二极管P1的正极与第一场效应管T1的S极连接, 第一场效应管T1的D极与B相绕组LB的尾端公共点BO连接, A相绕组LA的首端还与第二场效应管T2的的D极连接, 第二场效应管T2的S极与第二极管P2的正极连接, 第二二极管P2的负极与B相绕组LB的尾端公共点BO连接；A相绕组LA的尾端与第三二极管P3的负极连接，第三二极管P3的正极与第三场效应管T3的S极连接, 第三场效应管T3的D极与B相绕组LB的尾端BO连接, A相绕组LA的尾端还与第四场效应管T4的D极连接, 第四场效应管T4的S极与第四二极管P4的正极连接,第四二极管P4的负极与B相绕组LB的尾端公共点BO连接；A相绕组的尾端与公共点AO连接。

第一场效应管T1的S极与第一二极管P1的正极连接, 第一场效应管T1的D极与B相绕组LB的尾端公共点BO连接, 第一场效应管T1的G极与第一稳压管Z1的负极连接，第一稳压管Z1的正极与第一二极管P1的正极连接，第一场效应管T1的G极通过R2电阻接到第一二极管P1的正极，第一场效应管T1的G极还通过R1电阻接第一平路控制端PL1；第二场效应管T2的D极与A相母线连接, 第二场效应管T2的S极与第二二极管P2的正极连接, 第二场效应管T2的G极与第二稳压管Z2的负极连接，第二稳压管Z2的正极与第二极管P2的正极连接，第二场效应管T2的G极通过R4电阻接到第二二极管P2的正极，第二场效应管T2的G极还通过R3电阻接第二平路控制端PL2。

第三场效应管T3的S极与第三二极管P3的正极连接, 第三场效应管T3的D极与B相绕组的尾端公共点BO连接, 第三场效应管T3的G极与第三稳压管Z3的负极连接，第三稳压管Z3的正极与第三二极管P3的正极连接，第三场效应管T3的G极通过R6电阻接到第三二极管P3的正极，第三场效应管T3的G极还通过R5电阻接第一爬坡控制端PP1；第四场效应管T4的D极与A相绕组LA的尾端连接, 第四场效应管T4的S极与第四二极管P4的正极连接, 第四场效应管T4的G极与第四稳压管Z4的负极连接，第四稳压管Z4的正极与第四二极管P4的正极连接，第四场效应管T4的G极通过R8电阻接到第四二极管P4的正极，第四场效应管T4的G极还通过R7电阻接第二爬坡控制端PP2。

根据该实施例，电子开关采用场效应管，本领域的技术人员应当理解，也可以采用其它电子开关线路来替代。另本实施例以A相为例，本领域的技术人员均可从A相的连接电路推导出B相和C相的连接电路，在此不在描述。

如图4所示为该定子绕组连接结构的控制电路，控制电路包括开关K，开关K的一端接地，另一端与继电器线圈J的一端连接，继电器线圈J的另一端接电源正极，继电器一开关的公共端主刀点接正电压端，该继电器的常开点接各爬坡控制端，另一常闭点接各平路控制端。通过控制开关K，即可控制爬坡控制端或平路控制端发出信号，从而控制一绕组和二绕组之间是一个绕组还是两个绕组串联工作。其中第一和第二平路控制端均与平路控制端连接，而第一和第二爬坡控制端均与爬坡控制端连接。

当平路时，第一平路控制端和第二平路控制端发出信号，使得第一和第二路电子开关工作，电机每两相之间电流只经过一绕组工作（详见图1），这样总电感抗变小，流过线圈的总电流增大，电机运行于快速档，它能满足骑行的速度要求。当爬坡时，第一爬坡控制端和第二爬坡控制端发出信号，使得第三和第四电子开关工作，电机每两相之间电流经过2绕组串联工作，（详见图2），这样电感抗大，通过线圈电流小，电机运行于低速档，其扭矩增大，改善电动车启动性、爬坡及载荷能力。

Claims (3)

1.一种无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，其特征在于该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下：该相绕组设有首端和尾端两个引出端，该相绕组的首端与该相母线连接，该相绕组的首端与一组电子开关的第一选择端连接，该组电子开关的公共端与对应另一相绕组的尾端连接，该相的尾端与该组电子开关的第二选择端连接，其中该组电子开关包括由第一电子开关和第二电子开关并联形成的第一支路，以及由第三电子开关和第四电子开关并联形成的第二支路，所述第一支路的一端与该组绕组的首端连接，所述第二支路的一端与该组绕组的尾端连接，所述第一支路的另一端与第二支路的另一端连接，且与对应另一相绕组的尾端连接。

2.如权利要求1所述的无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，其特征在于所述第一电子开关、第二电子开关、第三电子开关和第四电子开关均为场效应管，该组绕组的首端与第一二极管的负极连接，第一二极管的正极与第一场效应管的源极连接,第一场效应管的漏极与对应另一相绕组的尾端连接，第一场效应管的栅极与第一平路控制端连接，所述第一场效应管的栅极和源极之间还并联有第一稳压管和第二电阻；该组绕组的首端还与第二场效应管的漏极连接，第二场效应管的源极与第二极管的正极连接, 第二极管的负极与对应另一相绕组的尾端连接，第二场效应管的栅极与第二平路控制端连接，第二场效应管的源极和栅极之间还并联有第二稳压管和第四电阻；该组绕组的尾端与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极与第三场效应管的源极连接, 第三场效应管的漏极与对应另一相绕组的尾端连接,第三场效应管的栅极与第一爬坡控制端连接，第三场效应管的源极和栅极之间还并联有第三稳压管和第六电阻；该绕组的尾端还与第四场效应管的漏极连接, 第四场效应管的源极与第四二极管的正极连接, 第四二极管的负极与对应另一相绕组的尾端连接，第四场效应管的栅极与第二爬坡控制端连接，第四场效应管的源极和栅极之间还并联有第四稳压管和第八电阻。

3.如权利要求1所述的无触点双动力直流电机定子绕组连接结构，其特征在于，所述无触点双动力直流电机定子绕组连接结构还包括控制电路，所述控制电路包括开关，开关的一端接地，另一端与继电器线圈的一端连接，继电器线圈的另一端接电源正极，继电器一开关的公共端主刀点接正电压端，该继电器的常开点接第一爬坡控制端和第二爬坡控制端，另一常闭点接第一平路控制端和第二平路控制端。