專利名稱：一種sr電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法及其sr電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及SR電機(jī)，尤其涉及一種在低速段和高速段均能使SR電機(jī)高效率運(yùn)行的方法及其SR電機(jī)。
背景技術(shù)：
據(jù)統(tǒng)計(jì)電動(dòng)機(jī)的耗電量為整個(gè)電網(wǎng)耗電量的60%左右。因此，提高電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率是節(jié)能的重要舉措，特別在調(diào)速技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，由于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于額定高轉(zhuǎn)速段時(shí)效率較高，而為了同時(shí)滿足被驅(qū)動(dòng)設(shè)備的高、低速運(yùn)行要求，通常需通過機(jī)械變速換檔機(jī)構(gòu)傳動(dòng)。由此即增加了機(jī)械傳輸間隙和傳動(dòng)摩擦損耗，也降低了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的效率和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性。而為此所產(chǎn)生的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，其效率在低速段也就較低。電動(dòng)汽車已被公認(rèn)為節(jié)能環(huán)保的未來汽車。任何一類電動(dòng)汽車也都需用電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)車輪行駛，因此選擇較佳的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)對(duì)電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用意義重大。綜合車輛動(dòng)力學(xué)、電機(jī)拖動(dòng)及其控制工程等多項(xiàng)理論分析，采用輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車可歸納總結(jié)出如下諸多優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)和降低車載自重以利汽車結(jié)構(gòu)布局，即可省去所有龐大而笨重的機(jī)械傳動(dòng)鏈，騰出大量空間供蓄電池布局；降低汽車質(zhì)心與車身高度；提高車輪控制快速響應(yīng)性；易實(shí)現(xiàn)四輪驅(qū)動(dòng)四輪轉(zhuǎn)向來提高車輪對(duì)地面附著力、轉(zhuǎn)向性能以及動(dòng)能回收率等，易實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)轎車較難實(shí)施的各種高性能控制，從而極大改善汽車行駛安全性、操控性和穩(wěn)定性。目前國(guó)際上也已越來越多地認(rèn)識(shí)到采用輪轂電機(jī)直驅(qū)的優(yōu)越性，近年來美、英、法、德等國(guó)紛紛將輪轂電機(jī)應(yīng)用于軍用越野車和輕型坦克上，并取得相應(yīng)成果。即通過理論分析和實(shí)踐證實(shí)，均說明直驅(qū)輪轂電動(dòng)機(jī)已被國(guó)內(nèi)外認(rèn)可的電動(dòng)汽車的最佳、最終驅(qū)動(dòng)方式，但由此對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能等也提出更高的獨(dú)特要求。針對(duì)汽車行駛于多變路況，以及用蓄電池為能源等特點(diǎn)，對(duì)直驅(qū)輪轂電動(dòng)機(jī)提出了啟動(dòng)力矩大、啟動(dòng)電流小、短時(shí)過載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、能高效發(fā)電回饋制動(dòng)、故障容錯(cuò)性和系統(tǒng)可靠性高等要求。為此通過對(duì)永磁直流無刷、交流變頻矢量控制以及開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)SRD等各類電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的比較分析，其中SR電機(jī)(開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī))是最能較全面地滿足上述獨(dú)特要求的電動(dòng)機(jī)。特別是輪轂電機(jī)采用直接驅(qū)動(dòng)汽車車輪，省去常規(guī)的機(jī)械減速等所有傳動(dòng)鏈，對(duì)電機(jī)的低速段運(yùn)行特性提出了更高的獨(dú)特要求，即要低速時(shí)有較大輸出轉(zhuǎn)矩，又需限制相應(yīng)電流以避免蓄電池大電流放電而損壞。而通過電機(jī)相應(yīng)的電磁理論即可證明交、直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低成一次方增加；而SR電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速降低將成二次方指數(shù)增加，并在低速段采用斬波限流控制即可實(shí)現(xiàn)上述的獨(dú)特要求。針對(duì)SR電機(jī)運(yùn)行的非線性特點(diǎn)，又利用計(jì)算機(jī)有限元分析仿真來獲得交、直流電機(jī)與SR電機(jī)的效率與轉(zhuǎn)速曲線圖，通過對(duì)該三類電機(jī)的仿真曲線比較，可知無刷永磁電機(jī)和三相異步電機(jī)的固有調(diào)速特性均在高速段效率較高，這也是大部分調(diào)速電機(jī)的特點(diǎn)；而SR電機(jī)卻可在低速段獲得較高效率，并通過修改電機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，還可改變高效曲線段所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速值。但汽車通常在市區(qū)行駛時(shí)速度較低，而在高速路段行駛車速較高。如何使SR電動(dòng)機(jī)在低速段和高速段均能獲得更高的效率，是使直驅(qū)輪轂電動(dòng)機(jī)更有效發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。在現(xiàn)有技術(shù)中，主要通過改善SR電動(dòng)機(jī)控制器的性能以及轉(zhuǎn)子、定子的物理結(jié)構(gòu)等來改善SR電動(dòng)機(jī)的性能。比如
公開日為2010年10月13日、公開號(hào)為CN101860298A的專利文獻(xiàn)公開的名稱為一種開關(guān)磁阻電機(jī)控制器的技術(shù)方案，它采用STC單片機(jī)接收手柄及按鈕控制電路發(fā)出的控制信號(hào)、轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測(cè)電路發(fā)出的位置信號(hào)以及電流檢測(cè)電路發(fā)出的電流信號(hào)，通過驅(qū)動(dòng)電路與功率變換器連接SR電機(jī)，蓄電池分別向STC單片機(jī)和功率變換器供電，能夠避免功率變換器出現(xiàn)直通故障，提高了系統(tǒng)可靠性。但是該技術(shù)方案并不能改善SR電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率尤其是高、低速段的運(yùn)行效率。又比如
公開日為2008年
11月26日、公開號(hào)為CN101313449A的專利文獻(xiàn)公開了這樣的技術(shù)方案,一種開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，包括:具有多個(gè)以預(yù)定的間距向內(nèi)突出的磁極的定子鐵芯；纏繞于該定子鐵芯的突出的磁極周圍的線圈，以及轉(zhuǎn)子鐵芯，其以預(yù)定間隙可轉(zhuǎn)動(dòng)地容置于該定子鐵芯的內(nèi)側(cè)并具有多個(gè)沿徑向向外突出的磁極，突出的磁極的前端最初靠近定子鐵芯的每一個(gè)突出的磁極，從而使得定子鐵芯的突出的磁極與轉(zhuǎn)子鐵芯的突出的磁極之間的間隙逐漸減小。該技術(shù)方案雖然能夠使定子鐵芯與轉(zhuǎn)子鐵芯的重疊部分中的間隙不是突變而是逐漸變化使轉(zhuǎn)矩不發(fā)生突變，從而減小了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的噪音，但是對(duì)于SR電動(dòng)機(jī)在低速段及高速段的運(yùn)行效率提聞沒有進(jìn)一步幫助。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要目的在于提供一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法及其SR電機(jī)，使SR電機(jī)無論運(yùn)行在低速段還是運(yùn)行在高速段均能獲得高運(yùn)行效率。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的，一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法，用于徑向分相的SR電機(jī)結(jié)構(gòu)，繞組在定子上，包括下述步驟:
A.將SR電機(jī)每相繞組劃分為分繞組繞制在該相各凸極上并在每個(gè)凸極進(jìn)行分繞組始、末端接線；
B.將所述的每相繞組各分繞組的始、末端接線從所述SR電機(jī)定子內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器上，所述串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接為串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，并進(jìn)行串聯(lián)方式與并聯(lián)方式之間的轉(zhuǎn)換；
C.SR電機(jī)運(yùn)行于低速段時(shí)，串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接成串聯(lián)方式，在SR電機(jī)運(yùn)行于高速段時(shí)，串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接成并聯(lián)方式。本發(fā)明適用于將每相繞組繞制在該相各凸極的繞組由并聯(lián)方式改接為串聯(lián)方式時(shí)，可成倍提高每相繞組匝數(shù)的SR電機(jī)，即主要適用于徑向分相的SR電機(jī)結(jié)構(gòu)。由于電機(jī)運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速時(shí)通常效率最高，又根據(jù)SR電機(jī)繞組匝數(shù)計(jì)算的設(shè)計(jì)要求與其額定轉(zhuǎn)速為反比例關(guān)系，說明SR電機(jī)高效運(yùn)行的理想狀態(tài)是隨運(yùn)行轉(zhuǎn)速的提高，應(yīng)使其繞組匝數(shù)減少而線徑增粗，這似乎是無法實(shí)施的理想要求，但是經(jīng)過細(xì)加推敲SR電機(jī)繞組的接線方式，如將繞制在每相各凸極的繞組由串聯(lián)改接為并聯(lián)方式，即可成倍降低每相繞組匝數(shù)而增粗其線徑，如同機(jī)械有級(jí)分段變速，但避免了其齒輪箱固有的一切弊端，并進(jìn)一步提高了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的效率。本發(fā)明通過將每相繞組分為多個(gè)分繞組在該相的每個(gè)凸極上繞制，每個(gè)凸極上一個(gè)分繞組，每個(gè)分繞組具有始、末端接線，再將每個(gè)分繞組的始、末端接線引到外面的串并聯(lián)換接器上進(jìn)行串、并聯(lián)連接和串、并聯(lián)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)SR電機(jī)無論在低速段運(yùn)行還是在高速段運(yùn)行都具有高的運(yùn)行效率。經(jīng)過上千次的計(jì)算機(jī)有限元仿真分析，證實(shí)了 SR電機(jī)各相繞組采用串聯(lián)連接具有較低額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的高效率，而改接為并聯(lián)方式具有成倍的較高額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的高效率。作為優(yōu)選，在SR電機(jī)每相的凸極數(shù)多于2個(gè)時(shí)每相繞組的分繞組采用局部串接和/或并接后將接線引出，再通過串并聯(lián)換接器連接成串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，串聯(lián)方式是每相繞組處于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)，并聯(lián)方式是每相繞組處于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)。在SR電機(jī)每相的凸極數(shù)較多比如4個(gè)或四個(gè)以上時(shí)，按SR電機(jī)的相數(shù)和極數(shù)不同可有多種結(jié)構(gòu)，由于相數(shù)和極數(shù)不同對(duì)每相繞組的串、并聯(lián)連接可有許多種方式。此時(shí)在電機(jī)定子內(nèi)保留并聯(lián)方式和串聯(lián)方式連接時(shí)所需的共同連接部分，將非共同連接所需的始、末端接線由電機(jī)定子內(nèi)引出，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于低速調(diào)速段時(shí)，由串并聯(lián)換接器將繞組引出線連接成串聯(lián)方式，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于高速調(diào)速段時(shí)，將繞組引出線連接成并聯(lián)方式。在這里，串聯(lián)方式與并聯(lián)方式是相對(duì)而言，只要該方式每相各凸極繞組(分繞組)間的串聯(lián)數(shù)大于并聯(lián)數(shù)，該方式就為串聯(lián)方式；同理，只要每相各凸極繞組(分繞組)間的并聯(lián)數(shù)大于串聯(lián)數(shù)，該方式就為并聯(lián)方式。比如，對(duì)每相為兩個(gè)凸極就最為簡(jiǎn)單，即每相繞組的兩個(gè)分繞組兩并為并聯(lián)方式，而兩串為串聯(lián)方式；如每相有四個(gè)凸極，每相繞組的四個(gè)分繞組就有四并、兩并兩串、四串三種接線方式，前者相對(duì)后者就為并聯(lián)方式，而后者相對(duì)前者即為串聯(lián)方式。如每相有六個(gè)凸極，每相繞組就的六個(gè)分繞組有六并、三并兩串、兩并三串、六串四種接線方式，前者相對(duì)后者就為并聯(lián)方式，而后者相對(duì)前者即為串聯(lián)方式。對(duì)于更多極數(shù)的串、并聯(lián)方式以此類推。作為優(yōu)選，SR電機(jī)每相的凸極數(shù)多于2個(gè)時(shí)，每相繞組的分繞組間局部連接方式按所配電源的電壓等級(jí)來確定，電壓高時(shí)選用分繞組局部串聯(lián)，而電壓低時(shí)選用分繞組局部并聯(lián)。每相各凸極繞組(分繞組)間的連接方式主要可按所配電源的電壓等級(jí)來決定，通常電壓越高要求多選用串聯(lián)方式，而電壓較低時(shí)可多選用并聯(lián)方式。對(duì)于SR電機(jī)的每相凸極數(shù)越多可選用的連接方式也就越多越靈活，相對(duì)采用換接繞組串、并聯(lián)方式的分段變速級(jí)數(shù)也可越多。作為一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法的實(shí)現(xiàn)，一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，采用徑向分相結(jié)構(gòu)，包括定子和轉(zhuǎn)子，還包括串并聯(lián)換接器，將SR電機(jī)的每相繞組劃分為分繞組繞制在該相各凸極上并在每個(gè)凸極進(jìn)行分繞組始、末端接線，將每相繞組各分繞組的始、末端接線從SR電機(jī)定子內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器上。作為優(yōu)選，在SR電機(jī)每相的凸極數(shù)多于2個(gè)時(shí)每相繞組的分繞組采用局部串接和/或并接將接線引出，再通過串并聯(lián)換接器連接成串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，串聯(lián)方式是每相繞組處于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)，并聯(lián)方式是每相繞組處于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)。此時(shí)在電機(jī)定子內(nèi)保留串聯(lián)方式和并聯(lián)方式時(shí)所需的共同連接部分，將非共同連接所需的始、末端接線由電機(jī)定子內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器上。在進(jìn)行局部串并聯(lián)時(shí)考慮所配電源的電壓等級(jí)。作為優(yōu)選，串并聯(lián)換接器是手控開關(guān)或接觸器或可控硅電路或功率開關(guān)管電路。串并聯(lián)換接器是通過接通或斷開各凸極繞組間的接線，來改變繞組的串、并聯(lián)方式，即起到一種多級(jí)開關(guān)作用，按要求即可采用手控開關(guān)(比如雙向刀閘開關(guān))、接觸器、可控硅和功率開關(guān)管等器件來實(shí)現(xiàn)。作為優(yōu)選，串并聯(lián)換接器是具有多個(gè)常閉開關(guān)和多個(gè)常斷開關(guān)的接觸器，常閉開關(guān)和常斷開關(guān)連接分繞組的引出線。綜合成本、可靠性和使用方便性，選用接觸器較為適且。作為優(yōu)選，SR電機(jī)是直驅(qū)輪轂式電機(jī)，直驅(qū)輪轂式電機(jī)是外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結(jié)構(gòu)。通過對(duì)汽車各種輪胎型號(hào)規(guī)格的計(jì)算，設(shè)定相應(yīng)輪轂電機(jī)的各種外形尺寸、電樞直徑，并按多種設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)SR直驅(qū)輪轂電機(jī)進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)，為此通過如同接觸器等串并聯(lián)換接器來改變SR電機(jī)相繞組在各凸極間的串、并聯(lián)方式，使SR電機(jī)在低速段和高速段均能獲得較高效率，從而由串并聯(lián)換接器即可替代傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)中的機(jī)械變速箱，避免了機(jī)械傳輸間隙和傳動(dòng)摩擦損耗，提高了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性。并且串并聯(lián)換接器的重量、體積和成本都將遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的機(jī)械變速箱，更便于控制切換，即由電氣替代機(jī)械切換提高了低、高調(diào)速段轉(zhuǎn)換的響應(yīng)性。對(duì)于SR電機(jī)的整個(gè)調(diào)速范圍可通過驅(qū)動(dòng)控制器采用電流斬波(CCC)恒轉(zhuǎn)矩控制及角度位置(APC)恒功率控制等方式，即可獲得相當(dāng)寬的無級(jí)調(diào)速范圍，完全可滿足電動(dòng)汽車在多變路況的各種車速要求。作為優(yōu)選，SR電機(jī)采用伺服控制系統(tǒng)。使SR電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、轉(zhuǎn)動(dòng)角度和加速度控制更加準(zhǔn)確和高效。本發(fā)明帶來的有益效果是，1、使SR電機(jī)運(yùn)行在低速段和高速段均能獲得較高效率，尤其是用于電動(dòng)汽車作為直驅(qū)輪轂電機(jī)更能發(fā)揮電動(dòng)汽車的優(yōu)越性；2、由所述串并聯(lián)換接器替代傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)中的機(jī)械變速箱，避免了機(jī)械傳輸間隙和傳動(dòng)摩擦損耗，提高了整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，并且其重量、體積和成本都將遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的機(jī)械變速箱，并更便于控制切換。


圖1是本發(fā)明的流程圖2是四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組采用四并聯(lián)的接線圖3是四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組采用先兩串聯(lián)再兩并聯(lián)的接線圖4是四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組采用先兩串聯(lián)再兩并聯(lián)與四并聯(lián)互為轉(zhuǎn)換連接的引出端接線圖5是四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組采用先兩并聯(lián)再兩串聯(lián)的接線圖6是四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組采用先兩并聯(lián)再兩串聯(lián)與四并聯(lián)互為轉(zhuǎn)換連接的引出端接線圖7是采用一臺(tái)專用于換接SR電機(jī)繞組串、并聯(lián)方式的接觸器。圖中:A+、B+、C+、D+，A-、B-、C-、D-,A1, B1, C1, D1, A2, B2, C2, D2 是分繞組引出線接線端子，KM是接觸器的開斷機(jī)構(gòu)，K1-K8是常斷開關(guān)，S1-S4是常閉開關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。實(shí)施例:如圖1所示為流程圖，基本步驟包括: 5101:在徑向分相結(jié)構(gòu)的SR電機(jī)上，將每相繞組劃分為與該相凸極數(shù)相同的分繞組繞制在該相所屬的每個(gè)凸極上，并在凸極上進(jìn)行分繞組始、末端接線；
5102:判斷每相凸極數(shù)是否等于2個(gè)，如果是轉(zhuǎn)S103，否則(即每相的凸極數(shù)大于2個(gè))轉(zhuǎn)步驟S104 ；
5103:將各分繞組的始、末端接線從SR電機(jī)定子內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器上；
S104:根據(jù)串聯(lián)方式和并聯(lián)方式所要求的接線將每相分繞組的共同用始末端進(jìn)行局部
串并聯(lián)組合；
5105:根據(jù)串聯(lián)方式和并聯(lián)方式所要求的接線將每相分繞組的非共同用的始末端接線從SR電機(jī)定子內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器；
5106:判斷SR電機(jī)是否運(yùn)行于低速段？如果是則轉(zhuǎn)S107，否則轉(zhuǎn)入步驟S108 ；
5107:在低速段運(yùn)行，串并聯(lián)換接器將每相繞組的分繞組連接成串聯(lián)方式；
5108:在高速段運(yùn)行，串并聯(lián)換接器將每相繞組的分繞組連接成并聯(lián)方式。本實(shí)施例以低速運(yùn)行性能較好、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較小的四相16/12極結(jié)構(gòu)的SR電機(jī)為例進(jìn)行分繞組的串并聯(lián)連接和轉(zhuǎn)換。對(duì)于四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組，采用先兩并聯(lián)再兩串聯(lián)方式與四并聯(lián)方式互為轉(zhuǎn)換。采用專用于SR電機(jī)的計(jì)算機(jī)有限元分析仿真可以進(jìn)行驗(yàn)證。在設(shè)計(jì)各種規(guī)格的SR直驅(qū)輪轂電機(jī)時(shí)，先經(jīng)仿真分析比較后，選用四相16/12極SR電機(jī)為基礎(chǔ)，而對(duì)電機(jī)外形尺寸、電樞直徑，及定子和轉(zhuǎn)子的極距、極弧系數(shù)、軛高、凹槽深、各相繞組匝數(shù)和其線徑等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，經(jīng)優(yōu)化后均采用完全相同的僅改變繞于定子各凸極上繞組的串、并聯(lián)方式，并設(shè)定成倍的額定轉(zhuǎn)速值。其額定轉(zhuǎn)速值按各種轎車輪胎型號(hào)所估算的輪胎周長(zhǎng)，分別按汽車時(shí)速約為45km/h (適于市區(qū)行駛速度)和90 km/h (適于高速路行駛速度)計(jì)算，則獲得要求電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速分別設(shè)為375rpm和750rpm。采用電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)與其完全一致，繞組分別為兩并兩串和四并聯(lián)連接，相應(yīng)額定轉(zhuǎn)速分別設(shè)為375rpm和750rpm進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真比較。并對(duì)各種輪胎型號(hào)所適于的SR輪轂電機(jī)設(shè)計(jì)仿真后結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，兩種方法在相差I(lǐng)倍的額定轉(zhuǎn)速時(shí)效率均可達(dá)90%以上，采用繞組兩并兩串連接時(shí)，運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速375rpm時(shí)效率雖比采用繞組四并聯(lián)連接、運(yùn)行于額定轉(zhuǎn)速750rpm時(shí)略低約I個(gè)百分點(diǎn)，但采用繞組四并聯(lián)連接運(yùn)行于250rpm (相當(dāng)于車速約30km/h)時(shí)效率僅為40 50%，而采用繞組兩并兩串連接運(yùn)行于250rpm時(shí)效率可達(dá)88%左右。為明確各相繞組采用并聯(lián)方式和串聯(lián)方式連接時(shí)所需的共同連接(局部連接)部分，首先需按每相繞組通電時(shí)，使其相鄰?fù)箻O所產(chǎn)生磁場(chǎng)極性互為相反的原則，分別繪制出兩種連接方式的繞組接線圖，通過比較兩種接線圖來找出共同連接部分。然后再繪制兩種方式轉(zhuǎn)換連接的引出端接線圖時(shí)，保留共同連接部分，而將所有非共同連接部分的各凸極繞組始、末端均引出為接線端點(diǎn)。由于四相16/12極SR電機(jī)的每相繞組有四并、兩并兩串、四串三種接線方式，本實(shí)施例僅選用四并與兩并兩串互為轉(zhuǎn)換的兩種接線方式，又因兩并兩串按連接順序不同可有如下兩種方法:
一種是通常采用的如圖3所示每相四個(gè)繞組采用先兩串聯(lián)再兩并聯(lián)的接線方式，比較如圖2所示的每相四個(gè)繞組采用四并聯(lián)的接線圖，即可得出如圖4所示的每相四個(gè)繞組采用先兩串聯(lián)再兩并聯(lián)與四并聯(lián)互為轉(zhuǎn)換連接的引出端接線圖。由圖4比較圖2和圖3可知:兩種方式如采用接觸器互為轉(zhuǎn)換連接，每相繞組就需兩個(gè)常閉開關(guān)和四個(gè)常斷開關(guān)來轉(zhuǎn)接。以A相為例，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于低速調(diào)速段時(shí)，要求將A1與A2、A3與A4分別由兩個(gè)常閉開關(guān)連接成兩極繞組并聯(lián)兩極繞組串聯(lián)的接線方式，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于高速調(diào)速段時(shí)，要求將A+與A2與ApA1與A3與A-分別由四個(gè)常斷開關(guān)連接成四極繞組均并聯(lián)的接線方式。根據(jù)每相繞組通電時(shí)，要求使其相鄰?fù)箻O所產(chǎn)生磁場(chǎng)極性互為相反的原則，另一種可采用如圖5所示的每相四個(gè)繞組采用先兩并聯(lián)再兩串聯(lián)的接線方式，比較如圖2所示的每相四個(gè)繞組采用四并聯(lián)的接線圖，即可得出如圖6所示的每相四個(gè)繞組采用先兩并聯(lián)再兩串聯(lián)與四并聯(lián)互為轉(zhuǎn)換連接的引出端接線圖。由圖6比較圖2和圖5可知:兩種方式如采用接觸器互為轉(zhuǎn)換連接，每相繞組僅需一個(gè)常閉開關(guān)和兩個(gè)常斷開關(guān)來轉(zhuǎn)接。以A相為例，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于低速調(diào)速段時(shí)，要求將A1與A2由一個(gè)常閉開關(guān)連接成兩極繞組并聯(lián)兩極繞組串聯(lián)的接線方式，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行于高速調(diào)速段時(shí)，要求將A+與A2、A1與A-分別由兩個(gè)常斷開關(guān)連接成四極繞組均并聯(lián)的接線方式。如此即可較多減少每極繞組由定子內(nèi)引出的接線端點(diǎn)，對(duì)于四相16/12極SR電機(jī)共需有4個(gè)常閉開關(guān)和8個(gè)常斷開關(guān)，即可僅用一臺(tái)專用于換接電機(jī)繞組串、并聯(lián)方式的接觸器來實(shí)現(xiàn)串、并聯(lián)互為轉(zhuǎn)換連接。如圖7所示為采用一臺(tái)專用于換接電機(jī)繞組串、并聯(lián)方式的接觸器(串并聯(lián)換接器)，對(duì)四相16/12極SR電機(jī)每相四個(gè)繞組采用先兩并聯(lián)再兩串聯(lián)與四并聯(lián)互為轉(zhuǎn)換連接的電路圖，常斷開關(guān)K1-K4 一側(cè)連接A+、B+、C+、D+、另一側(cè)連接A2、B2、C2、D2并通過常閉開關(guān)S1-S4連接A1' B1' C1' D1,常斷開關(guān)K5-K8 一側(cè)連接A1' B1' C1' D1,另一側(cè)連接A-、B-、C-、D-。而對(duì)于電動(dòng)汽車直驅(qū)輪轂電機(jī)，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算，由于其內(nèi)定子的內(nèi)徑約大于Φ 100mm,定子繞組接線即可從內(nèi)徑約Φ80ι πι的空心軸引出，一臺(tái)換接用接觸器還可直接安裝在其空心軸內(nèi)，如此即可極大減少?gòu)妮嗇炿姍C(jī)引出的電纜線。
權(quán)利要求
1.一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法，用于徑向分相的SR電機(jī)結(jié)構(gòu)，繞組在定子上，其特征在于包括下述步驟: A、將SR電機(jī)每相繞組劃分為分繞組繞制在該相各凸極上并在每個(gè)凸極進(jìn)行分繞組始、末端接線； B、將所述的每相繞組各分繞組的始、末端接線從所述SR電機(jī)定子內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器上，所述串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接為串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，并進(jìn)行串聯(lián)方式與并聯(lián)方式之間的轉(zhuǎn)換； C、所述SR電機(jī)運(yùn)行于低速段時(shí)，所述串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接成串聯(lián)方式，在SR電機(jī)運(yùn)行于高速段時(shí)，串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接成并聯(lián)方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法，其特征在于:在所述SR電機(jī)每相的凸極數(shù)多于2個(gè)時(shí)每相繞組的分繞組采用局部串接和/或并接將接線引出，再通過所述串并聯(lián)換接器連接成串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，所述串聯(lián)方式是每相繞組處于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)，所述并聯(lián)方式是每相繞組處于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法，其特征在于:SR電機(jī)每相的凸極數(shù)多于2個(gè)時(shí)，每相繞組的分繞組間局部連接方式按所配電源的電壓等級(jí)來確定，電壓高時(shí)選用分繞組局部串聯(lián)，而電壓低時(shí)選用分繞組局部并聯(lián)。
4.一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，采用徑向分相結(jié)構(gòu)，包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于:還包括串并聯(lián)換接器，將所述SR電機(jī)的每相繞組劃分為分繞組繞制在該相各凸極上并在每個(gè)凸極進(jìn)行分繞組始、末端接線，將所述的每相繞組各分繞組的始、末端接線從SR電機(jī)定子內(nèi)引出連接到所述串并聯(lián)換接器上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，其特征在于:在SR電機(jī)每相的凸極數(shù)多于2個(gè)時(shí)每相繞組的分繞組采用局部串接和/或并接將接線引出，再通過所述串并聯(lián)換接器連接成串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，所述串聯(lián)方式是每相繞組處于串聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)，所述并聯(lián)方式是每相繞組處于并聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)多于串聯(lián)聯(lián)連接狀態(tài)的分繞組數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，其特征在于:所述串并聯(lián)換接器是手控開關(guān)或接觸器或可控硅電路或功率開關(guān)管電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，其特征在于:所述串并聯(lián)換接器是具有多個(gè)常閉開關(guān)和多個(gè)常斷開關(guān)的接觸器，所述常閉開關(guān)和常斷開關(guān)連接所述分繞組的引出線。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，其特征在于:所述的SR電機(jī)是直驅(qū)輪轂式電機(jī)，所述直驅(qū)輪轂式電機(jī)是外轉(zhuǎn)子內(nèi)定子結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或8所述一種低高速均能高效運(yùn)行的SR電機(jī)，其特征在于:所述的SR電機(jī)采用伺服控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SR電機(jī)低高速均能高效運(yùn)行的方法及其SR電機(jī)，能夠使SR電機(jī)運(yùn)行在低速段和高速段均能獲得較高效率，尤其是用于電動(dòng)汽車作為直驅(qū)輪轂電機(jī)更能發(fā)揮電動(dòng)汽車的優(yōu)越性，它包括下述步驟將SR電機(jī)每相繞組劃分為分繞組繞制在該相各凸極上并在每個(gè)凸極進(jìn)行分繞組始、末端接線；將所述的每相繞組各分繞組的始、末端接線從電機(jī)內(nèi)引出連接到串并聯(lián)換接器上，串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接為串聯(lián)方式或并聯(lián)方式，并進(jìn)行串聯(lián)方式與并聯(lián)方式之間的轉(zhuǎn)換；SR電機(jī)運(yùn)行于低速段時(shí)，串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接成串聯(lián)方式，在SR電機(jī)運(yùn)行于高速段時(shí)，串并聯(lián)換接器將每相繞組的各分繞組連接成并聯(lián)方式。
文檔編號(hào)H02K19/10GK103151865SQ201310048749
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者王貴明, 鄒紹洪, 陳嵩, 岳劍鋒, 方巍 申請(qǐng)人:浙江中自機(jī)電控制技術(shù)有限公司