一种异步电机的变极方法及衍生的系统、部件、新能源车技术方案

本发明专利技术公开了一种异步电机的变极方法及衍生的系统、部件、新能源车等。本发明专利技术依靠控制软件实现异步电机(包括异步变频电机)的极数变动，对既有高转速低扭矩、又有高扭矩低转速的应用场景，在一定的应用范围，可通过变极，取代(省去)系统中变速器的作用。异步变频电机通过变频，也能适应既有高转速低扭矩、又有高扭矩低转速的应用场景，但是频率升高有限度；而本发明专利技术使在不用变速器的条件下，成倍地扩大了异步变频电机适应范围，使几乎不增加成本，实现异步变频电机所在系统的视在功率(最大输出扭矩乘以最大输出转速之积)成倍增长，可在异步变频电机驱动的新能源车等设备有应用。由此也产生了应用该发明专利技术的变频电源、电机等专用部件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
一种异步电机的变极方法及衍生的系统、部件、新能源车


[0001]本专利技术涉及一种异步电机(特别是异步变频电机)的变极方法及应用该方法的系统、部件、新能源车等装备。

技术介绍

[0002]节能减排是既定国策，随着碳达峰、碳中和目标的确定，大规模地用电机取代内燃机，以作为驱动新能源车等行走装备的发动机的势头正在兴起，相关行业因此将有颠覆性的变化。
[0003]大多数行走装备都可能面临：既有高转速低扭矩、又有高扭矩低转速的应用场景，通常都可以用变速器的高、低档操作来解决。异步变频电机通过变频，也能在一定范围内，适应既有高转速低扭矩、又有高扭矩低转速的应用场景；但是频率升高有限度，不用变速器的变频电机驱动系统，就可能须设置较大的电机功率；并可能在低扭矩高转速应用场景，因为频率接近上限而牺牲一定的效率。
[0004]同功率交流电机，极对数少的电机转速高、扭矩小；而极对数多的电机转速低、扭矩大；因此交流电机的变极，在一定范围也可替代变速器的作用；但是目前在行走设备等的运行中，缺乏方便可靠、高性价比的变极方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所采用的的异步电机变极方法，其特征是，所述异步电机定子的全部绕组均有一端相互连接于同一点(或分别连接于所在系统中零电势等电位处)；而各绕组的另一端分别由互相配合的多相交流电源供电，生成电流，从而产生旋转磁场，并通过改变供给各绕组的多相交流电源的电压间相互的相位配合，实现电机变极数。
[0006]由于异步电机的变极，其本质是对其不同绕组施以不同相位的交流电，这些不同相位的交流电间是按不同的极对数相互配合的，如此，就能实现变极。
[0007]本专利技术所采用的的技术方案之一是异步电机(包括异步变频电机)的一种变极方法，其特征是，所述电机的变极是三相异步电机二、四极相互变换：所用电机定子的全部6个绕组(A1
‑
x、B1
‑
y、C1
‑
z、A2
‑
x、B2
‑
y、C2
‑
z)均有一端相互连接于同一点(或分别连接于电源零电势等电位处)；而各绕组的另一端分别由互相配合的三相或六相交流电源供电；其互相配合的三相或六相电源的切换，实现四极/二极的变换，或二极/四极的变换：各绕组之始端线匝、终端线匝按逆时针(或顺时针)沿圆周排列为A1
‑
z
‑
B1
‑
x
‑
C1
‑
y
‑
A2
‑
z
‑
B2
‑
x
‑
C2
‑
y；其四极状态时，绕组始端A1、B1、C1、A2、B2、C2分别接时间相序间隔120
°
的交流电：A1、A2接a相，B1、B2接b相，C1、C2接c相；其余x、y、z共6绕组终端相互连接于同一点(或分别连接于交流电源零电势等电位处)；其二极状态时，绕组始端接法如下表：
[0008]绕组始端A1B1C1A2B2C2接电源相a相
‑
c相b相
‑
a相c相
‑
b相
[0009]其中
‑
a、
‑
b、
‑
c相的交流电与a、b、c相倒相(分别差180
°
)；其余x、y、z共6绕组端接
法不变。
[0010]这样，通过向六绕组施以上述二种不同的由相位相异而相互配合的交流电组合，就实现了四极/二极的变换，或二极/四极的变换。并且正由于各绕组之始端线匝、终端线匝按逆时针(或顺时针)沿圆周排列均可，所以在逆或顺时针情况下，均可通过对各绕组施以不同的相互配合的交流电组合实现变极，不必改接连线，也可实现正转或反转的变方向。
[0011]由于用于新能源车等装备的电机已非小功率，其使用的三相变频电源的各相输出端多由数个电子功率开关并联执行一相输出，若将其平分为二组电子功率开关，分别执行二相输出，三相电源就成了六相电源；由于电机功率不变，不增加电源功率，也不需要增加电子功率开关数量，而且，变频电源之控制器，由控制三相，改成控制六相，只增加3个信号输出端而已，几乎不增加硬件成本。
[0012]而且，当采用本专利技术的技术方案时，相比于只依靠变频调速来解决对扭矩及速度的不同场景的适应，可能减少变频电机及变频电源的功率配置，可节省不少费用。
[0013]本专利技术还公开了使用上述方法的变频异步电机驱动控制集成系统，包括指令部件、控制器、变频电源(含电池组)、变频异步电机、减速器、传感器，无论部件分离或集成；
[0014]也公开了使用上述方法的变频异步电机驱动控制系统，包括变频电源及控制器，无论是分离还是集成的。
[0015]比较好的是，上述变极方法中，所需要的常规三相交流电源，及其之外的特殊相位的交流电源(以及全部交流电源之间的相互相位配合)均由所述系统的控制器对变频电源输出控制信号，由变频电源的电子功率驱动元件执行输出；
[0016]比较好的是，上述变极所需要的多相交流电源的切换时刻，由控制器收到指令部件的指令，或根据工况的逻辑条件成立，产生变极指令后，择时进行；择时标准为：相位差绝对值最大的被切换电源与替代电源对，二者瞬时电流相等或接近相等的时刻。
[0017]本专利技术还公开了由此产生的一种新能源车、或一种装备，其特征是，用异步电机(包括异步变频电机)驱动，并且使用上述变极方法之一或其综合。
[0018]本专利技术还公开了一种带控制器的变频电源，其特征是，具有六个变频交流电输出端，根据控制器的信号，输出相互配合的六相交流电；控制器内预设了实现上述变极方法的程序，或预留了足够的存储单元，以存储实现上述变极方法的程序；并且该控制器具有执行此程序之能力。
[0019]本专利技术还公开了一种可变极的异步电机(包括异步变频电机)，其特征是，用上述的变极方法中的绕组端连接方法连接绕组：全部绕组均有一端已内部相互连接于同一点，或分别连接于待接电机外电源零电位之引出处；而各绕组的另一端均分别引出，备接各相交流电源。
[0020]比较好的是，把上述电机全部绕组均有一端已内部相互连接之同一点，用导线引出至壳体外之接线(或测量)端。
附图说明
[0021]图1为二/四极电机变极原理对照示意图。其中：
[0022](a)为通常的二极电机绕组进、出线匝示意图；
[0023](b)为通常的四极电机绕组进、出线匝示意图；
[0024](c)为四极的电机绕组进、出线匝施以本专利技术6相交流电源后的等效示意图。
[0025]图2为一种变频异步电机驱动控制集成系统原理图。
具体实施方式
[0026]为了说明本专利技术之异步电机变极原理，请看图1。其中(a)为通常的二极电机三相绕组始、终线匝通电后产生旋转磁场示意图。Ax、By、Cz为三绕组，A、B、C为始端，x、y、z为终端；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步电机(包括异步变频电机)的变极方法，其特征是，所述电机定子的全部绕组均有一端相互连接于同一点(或分别连接于所在系统中零电势等电位处)；而各绕组的另一端分别由互相配合的多相交流电源供电，生成电流，从而产生旋转磁场，并通过改变供给各绕组的多相交流电源的电压间相互的相位配合，实现电机变极数。2.权利要求1所述的异步电机(包括异步变频电机)的一种变极方法，其特征是，所述电机的变极是三相异步电机二、四极相互变换：所用电机定子的全部6个绕组(A1
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x、B1
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y、C1
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z、A2
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x、B2
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y、C2
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z)均有一端相互连接于同一点(或分别连接于电源零电势等电位处)；而各绕组的另一端分别由互相配合的三相或六相交流电源供电；其互相配合的三相或六相电源的切换，实现四极/二极的变换，或二极/四极的变换：各绕组之始端线匝、终端线匝按逆时针(或顺时针)沿圆周排列为A1
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z
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B1
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x
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C1
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y
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A2
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z
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B2
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x
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C2
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y；其四极状态时，绕组始端A1、B1、C1、A2、B2、C2分别接时间相序间隔120
°
的交流电：A1、A2接a相，B1、B2接b相，C1、C2接c相；其余x、y、z共6绕组终端相互连接于同一点(或分别连接于交流电源零电势等电位处)；其二极状态时，绕组始端接法如下表：绕组始端A1B1C1A2B2C2接电源相a相
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c相b相
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a相c相
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b相其中
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：罗钟鸣，朱明，
申请(专利权)人：上海华丰工业控制技术工程有限公司，
类型：发明
国别省市：