專利名稱：適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種軟換擋無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中的電動車用的永磁無刷直流電動機(jī)在繞組設(shè)計(jì)上通常只有設(shè)置一個擋位，因而使得電動機(jī)的運(yùn)行速度和力矩被限制在某一范圍。通過對永磁直流電機(jī)專利文獻(xiàn)的檢索和查找，僅發(fā)現(xiàn)對電動機(jī)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)和發(fā)明。例如，中國專利No95200391．0，No97240984．X等，均只主要公開了無刷永磁直流電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，目前尚未找到在永磁直流電機(jī)定子繞組中設(shè)置若干個擋位的技術(shù)報(bào)道。由于現(xiàn)有技術(shù)中的永磁無刷直流電動機(jī)的特性類似于并極直流電動機(jī)的特性，故而存在電動機(jī)在運(yùn)行特性方面不能照顧到各種運(yùn)行工況的需求。因?yàn)橛捎陔妱榆囕v的運(yùn)行速度范圍較寬，在高速公路上的運(yùn)行速度可達(dá)每小時100公里以上，而在市區(qū)或起步運(yùn)行時的速度則較低，有時要求在每小時20～30公里或者更低，所以，現(xiàn)有電動機(jī)車用的永磁無刷直流電動機(jī)常常是當(dāng)照顧到電動車輛起動、爬坡時的速度和轉(zhuǎn)矩要求時，其電機(jī)的高速性能則得不到保證；而當(dāng)滿足了電動機(jī)的高速特性的要求后，其電動機(jī)的低速性能和起動時的力矩又不夠，兩者不能同時兼顧。因此，有必要尋求一種途徑，使得電動車用的永磁無刷直流電動機(jī)既能滿足高速運(yùn)行性能的要求，又能保證在低速運(yùn)行條件下和在起動時對力矩的特性要求。
本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種具有近似串極直流電動機(jī)運(yùn)行特性的無刷永磁直流電動機(jī)的定子繞組，使之具有換擋及變速能力，并可直接用于驅(qū)動電動車。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，對現(xiàn)有技術(shù)中永磁直流電動機(jī)的定子繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和改造。具體為將每相定子繞組設(shè)計(jì)成為n(n=2～8)段，每段繞組間設(shè)置有引出線，構(gòu)成換擋的連接線，形成t個(t≤n或t≥n)擋段。如

圖1，以三相定子繞組的電機(jī)為例，連接A1、B1、C1引出線端到電源／控制系統(tǒng)時為起動或爬坡要求大力矩的運(yùn)行工況；連接A2、B2、C2引出線端到電源／控制系統(tǒng)時，滿足電動車中速運(yùn)行時的工況連接A3、B3、C3引出線端到電源／控制系統(tǒng)時，則適應(yīng)在平路高速運(yùn)行時的工況。
無刷永磁直流電動機(jī)具有其電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩正相關(guān)于繞組匝數(shù)；其轉(zhuǎn)速反比于繞組匝數(shù)的原理特性。由于無刷永磁直流電動機(jī)的特性與并極直流電動機(jī)的特性較為相似，為硬特性，所以無刷永磁直流電動機(jī)通常是在保證了高速運(yùn)行特性時，則低速和起動時的轉(zhuǎn)矩就不能得到保障；反之，當(dāng)保證了低速運(yùn)行條件下所要求的起動力矩時，會影響和限制高速運(yùn)行特性和轉(zhuǎn)速。而本實(shí)用新型所說的無刷永磁直流電動機(jī)的繞組正是利用了無刷永磁直流電動機(jī)的特性原理，將其定子繞組分段處理，以在不同的連接狀態(tài)下得到不同的力矩一轉(zhuǎn)速特性曲線，利用換擋進(jìn)行參數(shù)換接的方式，使電動機(jī)能在不同的運(yùn)行工況條件下處于不同的運(yùn)行特性段之中，從而起到將無刷永磁直流電動機(jī)原有的硬特性改變成類似串極電動機(jī)的軟特性，滿足電動車輛的運(yùn)行特性的要求。
本實(shí)用新型所說的適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)的定子繞組，可應(yīng)用于電動車輛上作為其動力驅(qū)動裝置，并使電動車具有象汽油車一樣的運(yùn)行特性，解決現(xiàn)今電動車動力系統(tǒng)中存在的主要問題。所說的無刷永磁直流電動機(jī)具有起動力矩大，爬坡性能強(qiáng)，可運(yùn)行于高、中、低速的任一速度，效率高；由于采用了定子繞組上抽頭的結(jié)構(gòu)，使得控制方便，可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有汽油車、摩托車等車輛類似的換擋操作手柄進(jìn)行換擋，簡化了調(diào)速機(jī)構(gòu)和改變運(yùn)行工況的結(jié)構(gòu)和操作。
附圖1適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)三相定子繞組分段抽頭結(jié)構(gòu)原理示意圖；附圖2軟換擋無刷永磁直流電動機(jī)的特性曲線示意圖；附圖3六相軟換擋無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組分段抽頭結(jié)構(gòu)原理示意圖；附圖4四相軟換擋無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組分段抽頭結(jié)構(gòu)原理示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型所說的適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)的定子繞組作進(jìn)一步的說明。
附圖1、附圖3和附圖4給出的是幾種本實(shí)用新型所說的，適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組分段抽頭結(jié)構(gòu)原理示意圖。值得說明的是，在普通電機(jī)中也有將定子繞組抽頭的做法，但其目的是為了調(diào)速；而本實(shí)用新型所說的的無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組中抽頭的目的則是為了改變電動機(jī)的自然特性，使其能夠接近于串極直流電動機(jī)的特性，如附圖2所示。圖中的線段1表示當(dāng)電動機(jī)連接A1、B1、C1運(yùn)行時，電動車輛在低速或爬坡條件下可具有高起到力矩的特性曲線；線段2表示當(dāng)連接A2、B2、C2時，在平路中速條件下具有特性曲線；線段3表示當(dāng)連接A3、B3、C3時，在平路及高速條件下具有特性曲線；本實(shí)用新型所說的電動機(jī)的特性曲線如圖中的粗實(shí)線4所示，他是將具有不同定子繞組匝數(shù)下的特性曲線連接起來后構(gòu)成的特性曲線，其形狀已接近于串極直流電動機(jī)的特性曲線5。所以它具有電動車輛所要求的低速高轉(zhuǎn)矩和良好高速性能的特性指標(biāo)。
附圖1、附圖3和附圖4所給出的圖例并不能完整地表示采用本技術(shù)方案所實(shí)現(xiàn)的全部技術(shù)實(shí)施方案，即無論是兩相、三相、四相、六相、……，星形連接、三角形連接、四邊形連接……，以及各種狀態(tài)，如半波整流或全波整流的無刷永磁直流電動機(jī)，均可采用本實(shí)用新型所說的技術(shù)方案來進(jìn)行軟換擋，使其電動機(jī)適應(yīng)于電動車輛上使用。所以，所給出來原理圖僅僅是為了說明本實(shí)用新型所說的技術(shù)方案可廣泛應(yīng)用于該領(lǐng)域。
本實(shí)用新型所說的適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組，可以根據(jù)需要將連接電動機(jī)的A1、B1、C1引出線設(shè)計(jì)作為電動車起動或爬坡時的擋位；將連接A2、B2、C2引出線設(shè)計(jì)為滿足電動車中速運(yùn)行時的運(yùn)行要求；將連接A3、B3、C3引出線設(shè)計(jì)為在平路高速或額定運(yùn)行時的連接方式。也可以將電動機(jī)的繞組再設(shè)計(jì)出A4、B4、C4；A5、B5、C5；……等等繞組抽頭，以適應(yīng)不同車輛的要求。其每一擋位的設(shè)計(jì)要求也可以根據(jù)需要作不同的變化。
權(quán)利要求1.一種適于軟換擋的無刷永磁直流電動機(jī)定子繞組，其特征在于，將每相定子繞組設(shè)計(jì)成為n(n=2～8)段，每段繞組間設(shè)置有引出線，構(gòu)成換擋的連接線，形成t個擋段；電源／控制系統(tǒng)與相應(yīng)的Ax、Bx、Cx(X=1，2，3，……n)引出線端相連接。
2.按照權(quán)利要求1所說的電動機(jī)定子繞組，其特征在于，所說的定子繞組是兩相及兩相以上的定子繞組。
專利摘要本實(shí)用新型為一種軟換檔無刷永磁直流電動機(jī)的定子繞組。將每相定子繞組設(shè)計(jì)成為2～8段,每段繞組的引出線均各構(gòu)成一個換檔的連接線。使電源或控制系統(tǒng)與每相繞組相應(yīng)的引出線端相連接,可得到滿足電動車輛要求的運(yùn)行特性。所說的軟換檔無刷永磁直流電動機(jī)具有類似串極電動機(jī)的軟特性,有起動力矩大,爬坡性能強(qiáng),可運(yùn)行于高、中、低速的任一速度,效率高;控制方便,可簡化電動車調(diào)速機(jī)構(gòu)和操作,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
文檔編號H02K3/28GK2415533SQ0022960
公開日2001年1月17日 申請日期2000年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月5日
發(fā)明者陳賢珍 申請人:陳賢珍