马达控制系统技术方案

一种可控制马达绕组的导通量的马达控制系统，包括：一电动马达、与一变频器。该电动马达包括一定子、一转子、与一绕线结构。该定子具有形成有多个槽的铁芯。该转子被该定子环绕。该绕线结构藉由将多个发夹式导线的插脚插入设置于该些槽内而构成，在每一该槽内，该些插脚沿着定子半径方向依序配置成多层导线，其中，该绕线结构具有多相，每一相分别具有多个绕组。该变频器连接电源与该些绕组，且具有一换线控制器控制每一相的前述些绕组导通与否。在该电动马达位于一高转速模式下，该换线控制器控制每一相的该些绕组的导通量较每一相的全导通减少1/3。

Motor Control System

A motor control system which can control the flux of motor windings includes an electric motor and a frequency converter. The electric motor comprises a stator, a rotor and a winding structure. The stator has iron cores forming multiple grooves. The rotor is surrounded by the stator. The winding structure is formed by inserting pins of multiple hairpin conductors into the slots. In each slot, the pins are arranged into multi-layer wires sequentially along the direction of the stator radius, in which the winding structure has multiple phases and each phase has multiple windings. The converter is connected with the power supply and the windings, and has a wire changer controller to control whether the windings in each phase are turned on or not. The electric motor is in a high speed mode, and the conductance flux of these windings in each phase is reduced by 1/3 compared with the total conductance of each phase.

【技术实现步骤摘要】
马达控制系统
本专利技术关于一种可控制马达绕组的导通量的马达控制系统，特别关于一种用于控制车辆的电动马达的马达控制系统。
技术介绍
近年来已有越来越多的车辆使用以电力驱动的马达控制系统，马达控制系统中的电动马达一般具有定子及转子，定子的每一插槽内插设有多组截面积相同的铜线而形成绕线，插槽内的铜线通过多相的电流并产生旋转磁场，藉此产生电动势转动转子。随着转子的转速提高，电动马达内的反电动势亦会逐渐上升，由于绕线的匝数固定，因此会产生转速在反电动势抵触电压上限后有着无法提升的问题存在。对此，一般现有的解决方法是藉由弱磁方式以降低反电动势，进而提升转速上限，但使用此方法时会需要额外的电流以产生弱磁所需的磁通，造成效率下降，且以此方式所提升的转速效果有限，最后，仍未能大幅扩增操作区间。
技术实现思路
为了克服前述现有问题点，本专利技术提供了一种可控制马达绕组的导通量的马达控制系统，包括：一电动马达以及一变频器。前述电动马达包括：一定子、一转子、以及一绕线结构。前述定子具有形成有多个槽的铁芯。前述转子被前述定子环绕。前述绕线结构藉由将多个发夹式导线的插脚插入设置于前述些槽内而构成，在每一前述槽内，前述些插脚沿着定子半径方向依序配置成多层导线，其中，前述绕线具有多相，每一相分别具有多个绕组，前述些绕组分别设置于前述些槽内。前述变频器具有一换线控制器，前述变频器连接电源以及前述些绕组，其中，前述换线控制器控制每一相的前述些绕组导通与否。在前述电动马达位于一高转速模式下，前述换线控制器控制每一相的前述些绕组的导通量较每一相的全导通减少1/3。于一实施例中，其中在每一前述槽内，前述绕线结构沿着定子半径方向从半径较小处至半径较大处依序设有第一至第三绕组，在前述高转速模式下，前述换线控制器断开前述些第一、第二、或第三绕组中的任一组绕组的导通。于一实施例中，在每一前述槽内，前述些插脚沿着定子半径方向依序配置为第一至第六层导线，各层导线于前述些槽内排列形成同心圆状分布，前述第一、第二层导线构成第一绕组，前述第三、第四层导线构成第二绕组，前述第五、第六层导线构成第三绕组，其中，前述第一绕组于前述定子半径方向上位于半径最小的位置。于一实施例中，在每一槽内的该第一绕组、该第二绕组与该第三绕组以串连方式导通，并有切换电路用于不同模式切换。于一实施例中，前述绕线结构构成为三相，前述变频器将前述电源切换为三相电流，以六条导线形成高转速及低转速两种导通模式，再分别输至前述三相的输入端。于一实施例中，前述绕线结构构成为三相，前述变频器将前述电源切换为三相电流，以九条导线形成高转速及低转速两种导通模式，再分别输入至前述三相的输入端。导线于一实施例中，在前述电动马达位于需要高转矩的一低转速模式下，前述换线控制器控制前述些绕组全导通。于一实施例中，为达成较好的驱动效率，前述换线控制器根据电动马达在同一转矩以及同一转速下的不同模式的驱动效率，控制前述些绕组全导通或导通量为减少1/3。附图说明图1表示本专利技术一实施例的马达控制系统的电动马达的定子的示意图。图2表示本专利技术一实施例的电动马达在各绕组全导通时的部分结构的示意图。图3表示本专利技术一实施例的电动马达在各绕组导通量减少1/3时的部分结构的示意图。图4A表示电动马达在全导通状态下的操作区间的示意图。图4B表示电动马达在各绕组导通量减少1/3状态下的操作区间的示意图。图4C表示电动马达在各绕组导通量减少1/2状态下的操作区间的示意图。图5表示全导通状态与各绕组导通量减少1/3状态的操作区间效率比较图。图6A、6B表示不同实施例的马达控制系统的示意图。图7-图9为表示本专利技术不同实施例的换线控制器的示意图。其中附图标记为：100电动马达、1定子、2槽、3转子、4绕线结构、41V相、42W相、43U相、5第一绕组、6第二绕组、7第三绕组、8换线控制器、81第一切换器、811主切换电路、812副切换电路、813端子线、82第二切换器、821主切换电路、822副切换电路、823端子线、83第三切换器、831主切换电路、832副切换电路、833端子线、9变频器、10电源、A第一层导线、B第二层导线、C第三层导线、D第四层导线、E第五层导线、F第六层导线、H第二端、L第一端、OP1、OP2运作点。具体实施方式兹配合图式说明本专利技术的较佳实施例。有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点与功效，在以下配合参考图式之一较佳实施例的详细说明中。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本专利技术。参照图7～9，本专利技术一实施例的马达控制系统可控制马达绕组的导通量，包括有电动马达100以及变频器9，电动马达100包含有定子1、转子3(显示于图2、3)。图1显示电动马达100的定子，定子1为一空心环状的铁芯，铁芯上形成有多个槽2。图2、3显示电动马达100中的定子1和转子3的部分结构，转子3以被定子1环绕的方式设置于定子1的空心环状部内。槽2中设置有绕线结构4，在本专利技术中，绕线结构4可藉由将多个发夹式(hairpin)导线的插脚插入设置于槽2内而构成，绕线结构4具有多相，在此例如为V相41、W相42及U相43。每一相中又具有多个绕组5～7。变频器9连接一电源10以及绕组5～7，且具有一换线控制器8，换线控制器8连接每一相的该些绕组5～7，对于每一相中的该些绕组5～7的导通与否进行控制。于本实施例中，绕线结构4具有V相41、W相42、U相43等三相，每一相中又分别具有第一绕组5、第二绕组6、以及第三绕组7，但相数以及绕组的数量并不限定于此。其中，同一相中的第一、第二、第三绕组5、6、7可以短跨距的导线做连接，依设计构成为所需要的绕组的串联，各相中第一、第二、第三绕组5、6、7分别以全跨距的导线做连接；构成为V相41、W相42、U相43的每一相中的各第一绕组5彼此相连、各第二绕组6彼此相连、以及各第三绕组7彼此相连，换线控制器8构成为可断开第一、第二、或第三绕组5、6、7中的任一组绕组的导通。接着，说明绕线结构4在槽2中的构成。如图2所示，在定子1的每一槽2中，绕线结构4沿着定子1的半径方向依序设有第一至第六层导线A～F，每层导线大致环绕着环状的铁芯而分别排列成多个圆形，换言之，若从定子1的正面观之，可看出第一至第六层导线A～F于槽2内排列形成为六层的同心圆状分布。于本实施例中，亦可解释成绕线结构4沿着定子1的半径方向依序设有第一、第二、第三绕组5、6、7。详言之，如图2(及/或图1)所示，槽2形成为向着转子3形成开口，在槽2内位于半径最小处(最靠近开口处)的第一、第二层导线A、B构成第一绕组5，位于半径中等长度位置的第三、第四层导线C、D构成第二绕组6，位于半径最大处(最远离开口处)的第五、第六层导线E、F构成第三绕组7，此时，第一绕组5于定子1半径方向上位于半径最小的位置。藉由上述绕线设置及分组方式，可对于电动马达进行更细致的控制，进而得到所期望的操作区间。但是，本专利技术并未限定以相邻层的导线构成一绕组，亦可以不相邻层的导线构成一绕组，或是以三层的导线构成一绕组。又，虽然本专利技术中槽2较佳为形成为向着转子3开口，以降低定子铁损并利于转矩的产生，但槽2亦可形成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控制马达绕组的导通量马达控制系统，其特征在于，包括：电动马达，其包括：一定子，具有形成有多个槽的铁芯；一转子，被该定子环绕；一绕线结构，藉由将多个发夹式导线的插脚插入设置于该些槽内而构成，在每一该槽内，该些插脚沿着定子半径方向依序配置成多层导线，其中，该绕线结构具有多相，每一相分别具有多个绕组；以及一变频器，具有一换线控制器，该变频器连接电源以及该些绕组，其中，该换线控制器控制每一相的该些绕组导通与否；在该电动马达位于一高转速模式下，该换线控制器控制每一相的该些绕组的导通量较每一相的全导通减少1/3。

【技术特征摘要】
1.一种可控制马达绕组的导通量马达控制系统，其特征在于，包括：电动马达，其包括：一定子，具有形成有多个槽的铁芯；一转子，被该定子环绕；一绕线结构，藉由将多个发夹式导线的插脚插入设置于该些槽内而构成，在每一该槽内，该些插脚沿着定子半径方向依序配置成多层导线，其中，该绕线结构具有多相，每一相分别具有多个绕组；以及一变频器，具有一换线控制器，该变频器连接电源以及该些绕组，其中，该换线控制器控制每一相的该些绕组导通与否；在该电动马达位于一高转速模式下，该换线控制器控制每一相的该些绕组的导通量较每一相的全导通减少1/3。2.如权利要求1所述的马达控制系统，其特征在于，在每一该槽内，该绕线结构沿着定子半径方向从半径较小处至半径较大处依序设有第一至第三绕组，在该高转速模式下，该换线控制器断开该些第一、第二、或第三绕组中的任一组绕组的导通。3.如权利要求2所述的马达控制系统，其特征在于，在每一该槽内，该些插脚沿着定子半径方向依序配置为第一至第六层导线，各层导线于该些槽内排列形成同心圆状分布，该第一、第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：许宏成，赖建宇，蔡逸文，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71