CN2415533Y - 适于软换挡的无刷永磁直流电动机定子绕组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型为一种软换档无刷永磁直流电动机的定子绕组。将每相定子绕组设计成为2～8段,每段绕组的引出线均各构成一个换档的连接线。使电源或控制系统与每相绕组相应的引出线端相连接,可得到满足电动车辆要求的运行特性。所说的软换档无刷永磁直流电动机具有类似串极电动机的软特性,有起动力矩大,爬坡性能强,可运行于高、中、低速的任一速度,效率高;控制方便,可简化电动车调速机构和操作,应用领域广泛。

Description

适于软换挡的无刷永磁直流电动机定子绕组
本实用新型属于一种软换挡无刷永磁直流电动机定子绕组领域。
现有技术中的电动车用的永磁无刷直流电动机在绕组设计上通常只有设置一个挡位，因而使得电动机的运行速度和力矩被限制在某一范围。通过对永磁直流电机专利文献的检索和查找，仅发现对电动机结构上的改进和发明。例如，中国专利No：95200391．0，No：97240984．X等，均只主要公开了无刷永磁直流电动机的定、转子结构，目前尚未找到在永磁直流电机定子绕组中设置若干个挡位的技术报道。由于现有技术中的永磁无刷直流电动机的特性类似于并极直流电动机的特性，故而存在电动机在运行特性方面不能照顾到各种运行工况的需求。因为由于电动车辆的运行速度范围较宽，在高速公路上的运行速度可达每小时100公里以上，而在市区或起步运行时的速度则较低，有时要求在每小时20～30公里或者更低，所以，现有电动机车用的永磁无刷直流电动机常常是：当照顾到电动车辆起动、爬坡时的速度和转矩要求时，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，两者不能同时兼顾。因此，有必要寻求一种途径，使得电动车用的永磁无刷直流电动机既能满足高速运行性能的要求，又能保证在低速运行条件下和在起动时对力矩的特性要求。
本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提出一种具有近似串极直流电动机运行特性的无刷永磁直流电动机的定子绕组，使之具有换挡及变速能力，并可直接用于驱动电动车。
本实用新型的技术解决方案是，对现有技术中永磁直流电动机的定子绕组结构进行重新设计和改造。具体为将每相定子绕组设计成为n(n=2～8)段，每段绕组间设置有引出线，构成换挡的连接线，形成t个(t≤n或t≥n)挡段。如图1，以三相定子绕组的电机为例，连接A1、B1、C1引出线端到电源／控制系统时为起动或爬坡要求大力矩的运行工况；连接A2、B2、C2引出线端到电源／控制系统时，满足电动车中速运行时的工况：连接A3、B3、C3引出线端到电源／控制系统时，则适应在平路高速运行时的工况。
无刷永磁直流电动机具有其电动机的转矩正相关于绕组匝数；其转速反比于绕组匝数的原理特性。由于无刷永磁直流电动机的特性与并极直流电动机的特性较为相似，为硬特性，所以无刷永磁直流电动机通常是在保证了高速运行特性时，则低速和起动时的转矩就不能得到保障；反之，当保证了低速运行条件下所要求的起动力矩时，会影响和限制高速运行特性和转速。而本实用新型所说的无刷永磁直流电动机的绕组正是利用了无刷永磁直流电动机的特性原理，将其定子绕组分段处理，以在不同的连接状态下得到不同的力矩一转速特性曲线，利用换挡进行参数换接的方式，使电动机能在不同的运行工况条件下处于不同的运行特性段之中，从而起到将无刷永磁直流电动机原有的硬特性改变成类似串极电动机的软特性，满足电动车辆的运行特性的要求。
本实用新型所说的适于软换挡的无刷永磁直流电动机的定子绕组，可应用于电动车辆上作为其动力驱动装置，并使电动车具有象汽油车一样的运行特性，解决现今电动车动力系统中存在的主要问题。所说的无刷永磁直流电动机具有起动力矩大，爬坡性能强，可运行于高、中、低速的任一速度，效率高；由于采用了定子绕组上抽头的结构，使得控制方便，可实现与现有汽油车、摩托车等车辆类似的换挡操作手柄进行换挡，简化了调速机构和改变运行工况的结构和操作。
附图1：适于软换挡的无刷永磁直流电动机三相定子绕组分段抽头结构原理示意图；
附图2：软换挡无刷永磁直流电动机的特性曲线示意图；
附图3：六相软换挡无刷永磁直流电动机定子绕组分段抽头结构原理示意图；
附图4：四相软换挡无刷永磁直流电动机定子绕组分段抽头结构原理示意图。
以下结合附图对本实用新型所说的适于软换挡的无刷永磁直流电动机的定子绕组作进一步的说明。
附图1、附图3和附图4给出的是几种本实用新型所说的，适于软换挡的无刷永磁直流电动机定子绕组分段抽头结构原理示意图。值得说明的是，在普通电机中也有将定子绕组抽头的做法，但其目的是为了调速；而本实用新型所说的的无刷永磁直流电动机定子绕组中抽头的目的则是为了改变电动机的自然特性，使其能够接近于串极直流电动机的特性，如附图2所示。图中的线段1表示当电动机连接A1、B1、C1运行时，电动车辆在低速或爬坡条件下可具有高起到力矩的特性曲线；线段2表示当连接A2、B2、C2时，在平路中速条件下具有特性曲线；线段3表示当连接A3、B3、C3时，在平路及高速条件下具有特性曲线；本实用新型所说的电动机的特性曲线如图中的粗实线4所示，他是将具有不同定子绕组匝数下的特性曲线连接起来后构成的特性曲线，其形状已接近于串极直流电动机的特性曲线5。所以它具有电动车辆所要求的低速高转矩和良好高速性能的特性指标。
附图1、附图3和附图4所给出的图例并不能完整地表示采用本技术方案所实现的全部技术实施方案，即无论是两相、三相、四相、六相、……，星形连接、三角形连接、四边形连接……，以及各种状态，如半波整流或全波整流的无刷永磁直流电动机，均可采用本实用新型所说的技术方案来进行软换挡，使其电动机适应于电动车辆上使用。所以，所给出来原理图仅仅是为了说明本实用新型所说的技术方案可广泛应用于该领域。
本实用新型所说的适于软换挡的无刷永磁直流电动机定子绕组，可以根据需要将连接电动机的A1、B1、C1引出线设计作为电动车起动或爬坡时的挡位；将连接A2、B2、C2引出线设计为满足电动车中速运行时的运行要求；将连接A3、B3、C3引出线设计为在平路高速或额定运行时的连接方式。也可以将电动机的绕组再设计出A4、B4、C4；A5、B5、C5；……等等绕组抽头，以适应不同车辆的要求。其每一挡位的设计要求也可以根据需要作不同的变化。

Claims (2)

1、一种适于软换挡的无刷永磁直流电动机定子绕组，其特征在于，将每相定子绕组设计成为n(n=2～8)段，每段绕组间设置有引出线，构成换挡的连接线，形成t个挡段；电源／控制系统与相应的Ax、Bx、Cx(X=1，2，3，……n)引出线端相连接。
2、按照权利要求1所说的电动机定子绕组，其特征在于，所说的定子绕组是两相及两相以上的定子绕组。
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