一种变相电动机制造技术

本发明专利技术公开了一种变相电动机，包括转子、定子、励磁线圈、低频驱动电路、驱动器主功率电路、控制器、第一投切开关和第二投切开关。转子由两极对或四极对组成；其中当所述第一投切开关和第二投切开关闭合时，定子由八极位两相绕组构成同步电机；当所述第一投切开关和第二投切开关断开时，定子由八极位四相绕组构成同步电机。电机。电机。

【技术实现步骤摘要】
一种变相电动机


[0001]本专利技术实施例涉及电动机领域，具体涉及一种驱动应用或者发电应用的变相电动机。

技术介绍

[0002]自一百年前特斯拉专利技术交流电和哥伦布蛋后，电动机开始进入人类社会，人们获得全新的电气化能源利用方式，为社会发展带来了巨大的变革。
[0003]今天，电动机种类繁多，应用广泛，技术体系十分成熟，整体原理没有打的变化。而新能源时代，进入21世纪以来，来自于环保、能源再生方面的压力，电动机面对更多的应用场景。最明显的是最后两个石化能源领域也在悄然发生变化，特别是电动汽车和新能源发电环节。其中，传统的火力发电正在逐步被新能源发电所替换，汽车动力也在从内燃机动力转向电动动力。在这两个领域，电动机同样也都扮演着重要角色。储能技术的发展，直流电组网迅猛发展，无论是直流驱动还是直流发电，电动机的作用越来越重要。
[0004]电动机的主要应用为驱动应用和发电应用。在驱动应用方面，由于现代电动汽车在传动系统未能实现机械变档的前提下，电动机一级减速直驱成为主流。由于电动机的扭矩特征和传统内燃机几乎相反，导致电动机难以同时兼顾低速大扭矩和高速高效，低速过载烧电动机的同时，高速失去效率也成为常识，这也是今天电动汽车的“里程一致性”差距巨大的原因。以世界级的汽车制造商特斯拉为例，为了平衡高速高效和低速大扭矩的矛盾，将汽车电动机的最高时速提升到了接近2万转，同时以200千瓦的电动机为驱动来换取低速大扭矩，其实际结果表明，当车辆时速超过100公里，里程损失依然不低于100公里。这也就是“里层恐慌症”的根本缘由，最大的痛点正是不可预测性。事实上，电动机在驱动应用上尚有很高的挖掘空间。方法包括加载二挡变速、双控驱动等，而电动机变相可以理解为相对更加根本的方法之一。
[0005]同样的，电动机也是发电设备中不可或缺的装备。包括汽轮机发电、水轮机发电、风能发电等。以风能发电为例，我国的风能发电动机装机容量世界第一，而“弃风”问题同样也是世界第一。除了风能能源本身的随机性外，电动机的实际利用率也是重要问题之一。标准的大型风能发电动机一般的启机风速都得达到4.5米甚至5米以上，标准的小型微风发电动机又无法面对更高的风速。这都是行业痛点。这一切和传统电动机的设计有一定的关联。
[0006]对于传统电动机而言，其采用交流电进行驱动。100多年前，交流电被定义为两种连接方式三角形连接和星形连接后，除了少量的步进电动机外，中高速电动机绝大多数用三极对转子设计，相位三相驱动。由于三为奇数，不可拆分，故传统电动机并不执行变相，额定参数均为固定值，实际调试中只能对应固定的电压和额定的电流，最多通过修正相线电压控制电流做简单的调整，适用性有限。如图1所示，其为典型的三相交流电玄波，也是一般电动机在定速运转下的馈电波形。传统电动机的驱动和馈电方式如图2
‑
4所示。在图4中的上图示出了一般无刷电动机加速驱动的供电趋势，下图为发电时的馈电趋势。由于运行中，随着转速的提高，频率同样会越来越高，所以电动机在驱动过程中，转速越高电压加载率越
低，在维持扭矩的过程中，传统方法只能通过不断的提高电流来维持扭矩，电动机效率逐步下降。反过来在发电的过程中，高转速下的虚压也很高，电能质量明显下降。
[0007]根据前面的分析，传统电动机的扭矩特征如图5和6所示。传统电动机均采用静态功率提升的做法。在传动速度比发生变化的情况下，高转速下扭矩急剧下降。如果转换到宏观层面来看，就意味着车速越高，恒功率下驱动力越低。这也是传统电动汽车进行里程标定，只能采用NEDC(New European Driving Cycle)法的原因，导致了消费者对电动汽车里程标定的怀疑。传统的方法中通过变功进行扭矩峰值调整，同样也带来很大的问题，峰值扭矩只能前行，不能后移，过载风险大，这也是很多电动车辆在重载托起的经常烧毁电动机的原因。
[0008]任何电动机的效率曲线均如图7所示，以变化的转速来判定，实际高效使用宽度是有限的。所以，传统意义上说，电动机厂号称电动机的最高效率再高，实际上对里程的贡献几乎没有。解决电动驱动的用电效率问题，不能靠单方面提高极限效率为目标。
[0009]为此，我们专门开发以四相电动机为底层的变相电动机，对于电动交通工具的能耗进行优化。

技术实现思路

[0010]为了实现上述目的，本专利技术提出了一种变相电动机：所述的变相电动机包括转子、定子、励磁线圈、低频驱动电路、驱动器主功率电路、控制器、第一投切开关和第二投切开关。
[0011]其中，转子由两极对或四极对组成；其中当所述第一投切开关和第二投切开关闭合时，定子由八极位两相绕组构成同步电机；当所述第一投切开关和第二投切开关断开时，定子由八极位四相绕组构成同步电机。
[0012]其中，所述第一投切开关和第二投切开关闭合，所述变相电动机为两相电动机，定子的四个A极位通过对向“又”字串联构成A相，四个B极位构成通过对向“又”字串联形成B相。
[0013]其中，所述驱动器主功率电路为两相线，由二极管T1、T2、T3和T4构成，其中二极管T1和T2、二极管T3和T4分别组成一条相线。
[0014]其中，所述第一投切开关和第二投切开关断开，所述变相电动机为四相电动机，所述定子的八个极位中的每相对的两个组成一个绕组。
[0015]其中，驱动器主功率电路变为四相线，由二极管T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8组成，其中二极管T1和T2、二极管T3和T4、二极管T5和T6、二极管T7和T8分别组成一条相线。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0017]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的
实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。
[0018]图1为传统电动机的交流弦波特征。
[0019]图2为传统电动机的驱动和馈电方式。
[0020]图3为传统电动机的组成部件示意图。
[0021]图4为传统电动机的驱动和馈电的对比。
[0022]图5和6为传统电动机的扭矩特征。
[0023]图7为传统电动机的效率曲线。
[0024]图8为本专利技术提出的变相电动机采用双极对两相结构的示意图。
[0025]图9为本专利技术提出的变相电动机采用双极对四相结构的示意图。
[0026]图10为两相和四相电动机的驱动和馈电弦波示意图。
[0027]图11
‑
13为两相和四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变相电动机，其特征在于：所述变相电动机包括转子、定子、励磁线圈、低频驱动电路、驱动器主功率电路、控制器、第一投切开关和第二投切开关。2.根据权利要求1所述的变相电动机，其特征在于：转子由两极对或四极对组成；其中当所述第一投切开关和第二投切开关闭合时，定子由八极位两相绕组构成同步电机；当所述第一投切开关和第二投切开关断开时，定子由八极位四相绕组构成同步电机。3.根据权利要求2所述的变相电动机，其特征在于：所述第一投切开关和第二投切开关闭合，所述变相电动机为两相电动机，定子的四个A极位通过对向“又”字串联构成A相，四个B极位构成通过对向“又”字串联形成B相。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊朝晖，王永文，苏林，戴鹏，岳严霜，
申请(专利权)人：常州智戌新能源电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：