双速电机及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开并提供一种效率高、温升低、寿命长的双速电机及其控制系统。本实用新型专利技术的双速电机包括定子和转子，所述定子的绕组包括低速绕组和高速绕组，其中高速绕组由三个线圈采用星形或三角形接法组成，低速绕组由三个线圈与高速绕组串联形成星形联结或者连接在组成的三角形的三个结点上；电机的控制系统包括电机控制器、转速传感器和切换开关，转速传感器设置于电机尾端轴上并与电机控制器电连接，电机控制器通过切换开关分别与电机的高速绕组和低速绕组电连接，所述切换开关由所述电机控制器开关信号控制。本实用新型专利技术可广泛应用于电动汽车/混合动力汽车的动力驱动系统。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机
，尤其是涉及一种用于电动汽车/混合动力汽车的驱动电机及其控制系统。
技术介绍
目前，日以增多的汽车所产生的燃油消耗量和废气排放量已远远超过了人们的预期，正以惊人的速度消耗着宝贵的能源和影响着人类的生存环境，在人们越来越珍惜能源和重视保护环境的今天，研发高效、节能、环保的电动汽车/混合动力汽车已成为世界性的课题，因此，电动汽车/混合动力汽车正应时而生，并将以它在节能、环保多方面的优势迅速替换和取代着燃油车辆。在电动汽车/混合动力汽车上，电动机是作为驱动的必要和重要部件，结合汽车实际应用的要求，作为汽车使用的驱动电机，需要满足在汽车起动时具有较大的转矩；在汽车正常行驶时具有较高的转速；并且按汽车的实际工况，需要驱动电机在较大的转速范围内工作。例如，要求电机在O 3000rpm的转速范围内工作，就需要将电机的额定转速设定在接近所需转速范围的中间值1300 1500rpm，又要求起动时电机有2000Nm的转矩， 那么，根据公式功率=转矩X转速/%45，电机及电机控制器的最大功率将达到300Kw 左右，这不仅会大幅增加控制系统的成本，更重要的是，电机转速在偏离额定转速时效率下降，导致在整个0 3000rpm的转速范围内的平均效率低于80 %，这样不仅使电机的温升过大，而且大大降低了电机的使用寿命。综上所述，目前使用在汽车上的驱动电机因效率点单一，存在着效率低、温升高、 使用寿命短的缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种效率高、温升低、寿命长的双速电机及其控制系统。本技术的技术方案是本技术包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组包括低速绕组和高速绕组，所述高速绕组包括三个线圈，所述低速绕组包括所述高速绕组的三个线圈和另外三个线圈，所述另外三个线圈分别与所述高速绕组的三个线圈串联，所述定子绕组按星形联结；或者是所述高速绕组的三个线圈按三角形联结，所述另外三个线圈分别与所述高速绕组的三个线圈的三个结点连接。所述控制系统包括电机控制器、转速传感器和切换开关，所述转速传感器设置于电机尾端轴上并与所述电机控制器电连接，所述转速传感器用来检测电机的转速并将电机转速信号传给所述电机控制器，所述电机控制器通过所述切换开关分别与所述电机的低速绕组和高速绕组电连接。所述切换开关包括转换控制板和两个接触器，其中第一接触器的三个主触头分别对应连接所述低速绕组的三个线圈和所述电机控制器的电源输出三个端子，第二接触器的三个主触头对应连接所述高速绕组的三个线圈和所述电机控制器的电源输出三个端子。所述切换开关还包括所述两个接触器的线圈及控制回路，所述控制回路中包括晶体开关管和自锁触头，所述晶体开关管的基极接受所述电机控制器输出的开关信号，所述晶体开关管的集电极和发射极串联在所述第一接触器线圈的供电回路中，所述自锁触头为常闭触头，它串联在所述第二接触器线圈的供电回路中。所述 控制系统还包括比较器和单稳态电路及延时电路，所述比较器和单稳态电路及延时电路连接所述电机控制器和所述切换开关中两个接触器的线圈及控制回路。本技术的有益效果是由于本技术按两个效率点设计成双速电机，它的定子绕组由高速绕组和低速绕组组成，其中高速绕组采用星形或三角形接法形成，低速绕组组成采用与高速绕组星形串联形成或者分别连接在高速绕组联结成的三角形的三个结点上，由于电机的最大转矩跟线圈的匝数成正比，所以本技术的电机在低速时具有较大转矩，而在高速时具有较小的转矩，根据公式功率=转矩X转速/9545，本技术双速电机在高速时和低速时具有大致相近的较小的功率，这样就会大大降低电机控制系统的成本；另一方面，本技术具有两个额定的转速，拓宽了电机在全速度区域内运行时的高效率区，使电机的温升大大降低，从而延长了电机的寿命。附图说明图1是本技术实施例一定子绕组的示意图；图2是本技术实施例二定子绕组的示意图；图3是本技术电机及控制系统的方框图；图4是本技术实施例一的电路连接示意图；图5是本技术实施例二的电路连接示意图；图6是现有技术中具有一个额定转速的电机的效率曲线图；图7是本技术双速电机的效率曲线图。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例作具体详述。实施例一本实施例的双速电机包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组如图1所示，包括高速绕组1和低速绕组2，所述高速绕组1包括第一线圈Li、第二线圈L2、第三线圈L3，所述低速绕组2包括所述第一线圈Li、所述第二线圈L2、所述第三线圈L3、第四线圈L4、第五线圈L5、第六线圈L6，所述第一线圈Ll与所述第四线圈L4串联连接，所述第二线圈L2与所述第五线圈L5串联连接，所述第三线圈L3与所述第六线圈L6 串联连接，所述定子绕组星形联接。如图3所示，双速电机的控制系统包括电机控制器4、转速传感器5和切换开关3， 转速传感器5设置于电机尾端轴上并与电机控制器4电连接，用来检测电机的转速并将电机转速信号传给电机控制器4，电机控制器4通过切换开关3分别与电机的高速绕组1或低速绕组2电连接，切换开关3包括接触器JL和接触器JH。本实施例双速电机及控制系统的电路连接如图4所示双速电机低速绕组第四线圈L4、第五线圈L5、第六线圈L6与高速绕组第一线圈Li、第二线圈L2、第三线圈L3对应串联连接的接点对应连接第二接触器JH的三个主触头JH-1、JH-2、JH-3的输出接线端，低速绕组第四线圈L4、第五线圈L5、第六线圈L、的另一端对应连接第一接触器几的三个主触头几-1、几-2、JL-3的输出接线端，第一、第二接触器几、JH的主触头的输入端对应连接电机控制器4的电源输出端子U、V、W，电机控制器4的控制输入端连接比较器和单稳态电路及延时电路6，比较器和单稳态电路及延时电路6连接切换开关3的控制回路，切换开关3 的控制回路包括第一接触器JL和第二接触器JH的电磁线圈及电子元件。 本技术的控制原理是电机设计为以两个效率点计算出的双绕组两个额定转速的双速电机，双速电机在高速和低速两个效率点上的自整定数据存储在控制器内的CPU 内，该CPU程序运作方式电机在低速区间运行时运行低速自整定电机参数，当转速达到转换速度时，比较电路输出低电平信号，令程序转换指令X端子导通，CPU内程序立即转为电机高速自整定程序，令电机发挥最高效率和性能。控制信号是经过比较器、单稳态电路、延时电路处理后产生的开关信号送至切换开关的控制电路，切换开关中的两个接触器的线圈经过晶体管开关和触头互锁电路控制，达到适时切换对双速电机高速绕组或低速绕组的供电，并使切换开关中的接触器在切换工作时克服或减少触头火花的产生，保障双速电机在车辆上使用时对大转矩启动工况和高速行驶工况的适应。因本技术构成低速绕组的线圈具有较多的匝数，其转矩较大，而高速绕组的线圈具有较少的匝数，其转矩较小，因此，电机在两个额定转速njn Ii2时具有大致相近的功率，如本实施例将Ii1设计成800rpm、对应的转矩设计成2000Nm，此时电机的最大功率约为 167Kw，将n2设计成1800rpm、对应的转矩设计成800Nm，此时电机的最大功率约为150Kw，这样就会大大本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双速电机，它包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组包括高速绕组（１）和低速绕组（２），其特征在于：所述高速绕组（１）包括第一线圈（Ｌ１）、第二线圈（Ｌ２）、第三线圈（Ｌ３），所述低速绕组（２）包括所述第一线圈（Ｌ１）、所述第二线圈（Ｌ２）、所述第三线圈（Ｌ３）、第四线圈（Ｌ４）、第五线圈（Ｌ５）、第六线圈（Ｌ６），所述第一线圈（Ｌ１）与所述第四线圈（Ｌ４）串联连接，所述第二线圈（Ｌ２）与所述第五线圈（Ｌ５）串联连接，所述第三线圈（Ｌ３）与所述第六线圈（Ｌ６）串联连接，所述定子绕组星形联接；或者，所述第一线圈（Ｌ１）、所述第二线圈（Ｌ２）、所述第三线圈（Ｌ３）按三角形联结，所述第四线圈（Ｌ４）、所述第五线圈（Ｌ５）、所述第六线圈（Ｌ６）分别与所述第一线圈（Ｌ１）、所述第二线圈（Ｌ２）、所述第三线圈（Ｌ３）联结成的三角形的三个结点连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐菊香，
申请(专利权)人：唐菊香，
类型：实用新型
国别省市：43