CN2626122Y - 调速电动机定子的绕组结构 - Google Patents

Abstract

一种调速电动机定子的绕组结构，包括由数磁极对构成的定子及设置于定子上的绕组，其特征在于，所述绕组按磁极对分为至少两组，各组内各相绕组均以星形或三角形或V形接线法相接，且各组之间的对应相绕组相并接。本实用新型在不同运行工况下，可转换至不同的功率挡位，提高了过载能力及电动机的效率。

Description

调速电动机定子的绕组结构

技术领域

本实用新型涉及调速电动机，特别是指一种通过改变电动机定子绕组来实现功率转变的调速电动机。

背景技术

常规的交流或直流调速电动机在工作运行至额定转速和功率时，在过载一定程度的情况下，电动机的转速和功率会随着负荷一直下降，因此使得电动机的运行转速及力矩被限制在某一范围内，特别是现有的无刷直流电动机的运行特性为硬特性，其转矩正相关于绕组匝数，转速反比于绕组匝数，这种电动机通常是保证了高速运行特性时，而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，又会影响和限制高速运行特性和转速，在运行特性方面不能照顾到各种运行工况的需求。具体而言，对于使用这些电动机的车辆而言，由于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公里或更低，这就使得该电动机车在照顾起动、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。另外，现有的调速电动机起动电流较大，电动机的电损耗较大，功率较低。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种调速电动机定子的绕组结构，其在不同运行工况下，可转换至不同的功率挡位，提高了过载能力及电动机的效率。

本实用新型的技术方案如下：一种调速电动机定子的绕组结构，包括由数磁极对构成的定子及设置于定子上的绕组，其特征在于，所述绕组按磁极对分为至少两组，各组内各相绕组均以星形或三角形或V形接线法相接，且各组之间的对应相绕组相并接。

所述调速电动机为三相四极，其绕组等分为两组，各组内的绕组绕设于一个磁极对上。

所述电动机为三相六极，其绕组等分为三组，各组内的绕组绕设于一个磁极对上；或者，其绕组分为两组，一组内的绕组绕设于相邻两个磁极对上，另一组内的绕组绕设于另一个磁极对上。

所述电动机为三相八极，其绕组等分为两组，各组内的绕组绕设于相邻两个磁极对上；或者，其绕组分为三组，其中有两组内的绕组绕设于相邻三个磁极对上，另一组内的绕组绕设一个磁极对上；或者，其绕组等分为四组，各组内的绕组均绕设于一个磁极对上。

所述电动机为三相无刷直流电动机，各组内的各相绕组都设有一个霍尔元件，各组之间的霍尔元件信号电路并接于电动机的逻辑电路。

下面，结合本实用新型的原理来说明其有益效果：本实用新型是基于现有的无刷直流电动机的转矩正相关于绕组匝数，转速反比于绕组匝数的硬特性，通过改变绕组来实现调速换挡，因本实用新型的定子绕组分为至少两组，在第一组正常工作以后过载时，再将第二组绕组并接于第一组绕组，或再并接第三组绕组，这样多组绕组接通电源合力工作，通过并接绕组加强了磁场强度，加大了电磁力，也就实现了转速、转矩或功率的转换，因此，对于各种运行工况，依次接通各组绕组而转换至不同挡位，能够满足各种运行工况的转矩、转速及功率要求，电耗减小，提高了电动机效率，同时，也使起动电流有所减小。

另外，本实用新型各组内的各相绕组均设有霍尔元件，相当于现有电动机的各相绕组上设置一个以上的霍尔元件，从而，可大幅改善换向条件。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的U相绕组绕线示意图。

图2为本实用新型实施例1各组绕组之间的并接电路示意图。

图3为现有电动机的电机特性曲线图。

图4为图3相应的电机特性数据表。

图5为本实用新型的电机特性曲线。

图6为图5相应的电机特性数据表。

具体实施方式

参见图1，本实用新型的定子绕组所实施的无刷直流调速电动机，为三相四极，包括有定子、转子、换向器以及调控器等，因此部分结构非本实用新型发明创造的重点，不多描述。本实用新型的绕组结构包括由数磁极对构成的定子及设置于定子上的绕组，如图1所示，本实用新型的绕组按磁极等分为两组，现举U相绕组为例说明其等分为两组U1、U2的情况，其余V、W两相等分结构完全相同，不再提供相应附图及说明，各组内的三相绕组U1、V1、W1以及U2、V2、W2分别绕设于一个磁极对上，参见图2，各组内的各相绕组U1、V1、W1以及U2、V2、W2均以星形接线法相接，或者，也可以采用三角形接线法相接，或者V形接线法相接，且各组之间可通过换挡开关K相并接，切换该换挡开关K的方式可采用手控操作，制成换挡操作手柄，可简化调速机构；也可以采用电子控制，此控制电路为习知技术，不再赘述。另外，各组内的各相绕组U1、V1、W1及U2、V2、W2都设有一个霍尔元件，各组之间的霍尔元件信号电路并接于电动机的逻辑电路，这样，相当于现有电动机的各相绕组上设置一个以上的霍尔元件，从而，可大幅改善换向条件。

下面将以本实用新型与现有电动机的电机特性曲线相对比较，来说明本实用新型的有益效果。参见图3、4所示，现有的直流调速电动机在工作运行至额定转速500rpm、或输入功率1080W或额定转矩15N·m左右时(可以任意一坐标为参照数值)，如再有一定程度过载的情况下，电动机的转速n、输入输出功率P1、P2、效率EFF以及电流I会随着负荷的增加而一直急剧下降。图2中的特性数据与图1所示的特性曲线相对应，从表中可以看到，最大输出功率点时，电动机的效率EFF仅为74.2％，其空载时的起动电流I为1.27安培，相对也比较大。而再参见图5、6，为本实用新型实施于福州北奥电动自行车有限公司的一电动摩托车电机的特性曲线及数据表。该实施例的定子绕组分为至少两组，在第一组正常工作以后，电动机可满负荷工作，当过载时，电路可手动或自动将第二组绕组并接于第一组绕组，两组绕组接通电源合力工作，加强了磁场强度，加大了电磁力，也就实现了向高功率挡位的转换，提高了过载能力，正如图5、6所示，本实用新型随着负荷增加，电机的输入输出功率P1(W)、P2(W)、转矩T(N·m)以及电流I(A)仍呈增加趋势，这样本实用新型可在较高功率的挡位上，也就是在过载一定程度的情况下，保持电机的输入输出功率P1(W)、P2(W)、转矩T(N·m)以及电流I(A)随负荷呈增加趋势，过载能力大大提高，在最大效率点时，电动机的效率EFF为81.665％，比现有电动机的效率提高了近七个百分点，而起动电流I(A)也减小到0.812安培。因此，对于各种运行工况，本实用新型可依次接通各组绕组而转换至不同挡位，能够满足各种运行工况的转矩、转速及功率要求，电耗减小，提高了电动机的总体效率水平，起动电流也不大。

实施例2

该实施例与实施例1的工作原理及效果基本相同，不再重述，因相应电动机结构及绕组接法均为现的技术，不再提供附图。区别之处是：电动机为三相六极，其绕组等分为三组，各组内的绕组绕设于一个磁极对上；这样，该电动机有三个不同挡位，可满足三种不同转速与转矩的运行特性。或者，其绕组分为两组，一组内的绕组绕设于相邻两个磁极对上，另一组内的绕组绕设于另一个磁极对上，这样，该电动机将有两个不同转速与转矩的挡位。

实施例3

该实施例与与实施例1的工作原理及效果基本相同，不再重述，区别之处是：所述电动机为三相八极，其绕组等分为两组，各组内的绕组绕设于相邻两个磁极对上；或者，其绕组分为三组，其中有两组内的绕组绕设于相邻三个磁极对上，另一组内的绕组绕设一个磁极对上；或者，其绕组等分为四组，各组内的绕组均绕设于一个磁极对上，可实现多挡位的转速、转矩及功率需求。

当然，本实用新型同样可应用于现有的两相、四相、六相等多种电动机，对于电动机的极数也不局限于本实用新型提到的几种，本实用新型也不局限于直流调速电动机，交流调速电动机同样可采用本实用新型的技术方案实现功率的转换。

Claims (5)

1.一种调速电动机定子的绕组结构，包括由数磁极对构成的定子及设置于定子上的绕组，其特征在于，所述绕组按磁极对分为至少两组，各组内各相绕组均以星形或三角形或V形接线法相接，且各组之间的对应相绕组相并接。

2.根据权利要求1所述的调速电动机定子的绕组结构，其特征在于，所述调速电动机为三相四极，其绕组等分为两组，各组内的绕组绕设于一个磁极对上。

3.根据权利要求1所述的调速电动机定子的绕组结构，其特征在于，所述电动机为三相六极，其绕组等分为三组，各组内的绕组绕设于一个磁极对上；或者，其绕组分为两组，一组内的绕组绕设于相邻两个磁极对上，另一组内的绕组绕设于另一个磁极对上。

4.根据权利要求1所述的调速电动机定子的绕组结构，其特征在于，所述电动机为三相八极，其绕组等分为两组，各组内的绕组绕设于相邻两个磁极对上；或者，其绕组分为三组，其中有两组内的绕组绕设于相邻三个磁极对上，另一组内的绕组绕设一个磁极对上；或者，其绕组等分为四组，各组内的绕组均绕设于一个磁极对上。

5.根据权利要求1所述的调速电动机定子的绕组结构，其特征在于，所述电动机为三相无刷直流电动机，各组内的各相绕组都设有一个霍尔元件，各组之间的霍尔元件信号电路并接于电动机的逻辑电路。

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