本實用新型具體涉及一種新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置。

背景技術：

目前，隨著我國經濟技術的快速發(fā)展，制造業(yè)已經成為我國的重要經濟支柱之一。而在制造業(yè)當中，起升機構（又稱電動葫蘆）發(fā)揮著舉足輕重的作用。

永磁同步電機以其效率高、功率因數高、電機結構簡單靈活、可靠性高、體積小而功率密度大、起動力矩大、噪音小、溫升低等一系列優(yōu)點，得到了長足的發(fā)展，廣泛應用于電動汽車等高端應用領域。同時，永磁同步電機近年來也逐步應用在起升機構中，承擔著起升機構的核心動力源的角色。

然而，傳統的起升機構通常需要設置減速機構，如常見的齒輪減速箱等進行變速。但是對于驅動起升機構的電動機而言，往往需要設置龐大的齒輪箱進行減速，不僅體積大，結構復雜，生產成本和維護費用高，而且還帶來了額外的動力消耗，降低起升機構的整體效率。

此外，傳統起升機構再重載和輕載時的起升速度幾乎一樣，即使重載和輕載速度有差別也不會超過3倍，這使得起升機構在輕載工作時，其工作效率極低。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種重載時能夠提供低速大扭矩、而輕載時能夠提供高速運轉、實現電機多倍率擴速要求，從而提高電機工作效率的新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置。

本實用新型提供的這種新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置，包括控制器和轉換接觸器；控制器與轉換接觸器的線圈連接并控制轉換接觸器線圈的通電或斷電；新型永磁同步電機定子的每套繞組的兩個連接端均與轉換接觸器的活動觸點連接，轉換接觸器的活動觸點在轉換接觸器線圈斷電時將新型永磁同步電機定子的每相繞組實現串聯連接或并聯連接，并在轉換接觸器線圈上電時將新型永磁同步電機定子的每相繞組的串并聯方式進行轉換。

所述的新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置還包括轉換中間繼電器；轉換中間繼電器的線圈連接在控制器與電源線之間，轉換中間繼電器的活動觸點與轉換接觸器的線圈串接；控制器通過控制轉換中間繼電器的開通與關斷，從而控制轉換接觸器線圈的通電或者斷電。

所述的新型永磁同步電機為三相永磁同步電機，定子繞組每相具有2套繞組。

所述的轉換接觸器有3臺。

所述的新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置，轉換中間繼電器的線圈與控制器連接；三臺轉換接觸器的線圈并聯后與轉換中間繼電器的活動觸點串接在電源線之間；三相電源線分別連接到新型永磁同步電機第一相繞組的第一套繞組的一端、第二相繞組的第一套繞組的一端和第三相繞組的第一套繞組的一端；第一轉換接觸器的常閉觸點連接新型永磁同步電機第一相繞組的第一套繞組的另一端和第二套繞組的一端，第一常開觸點連接第一套繞組的一端和第二套繞組的一端，第二常開觸點連接第一套繞組的另一端和第二套繞組的另一端；第二轉換接觸器、第三轉換接觸器的觸點采用相同的連接方式分別與新型永磁同步電機的第二相繞組、第三相繞組進行連接；第一相繞組的第二套繞組的另一端與第二相繞組的第二套繞組的另一端、第三相繞組的第二套繞組的另一端短接在一起。

所述的新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置還包括啟動接觸器；啟動接觸器的線圈連接在控制器與電源線之間，啟動接觸器的活動觸點連接在新型永磁同步電機定子繞組的電源輸入端；控制器通過控制啟動接觸器線圈的上電與斷電，從而控制新型永磁同步電機定子繞組的上電和斷電。

所述的新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置還包括啟動中間繼電器；啟動中間繼電器的線圈連接在控制器與電源線之間，啟動中間繼電器的活動觸點與啟動接觸器的線圈串接；控制器通過控制啟動中間繼電器的開通與關斷，從而控制啟動接觸器線圈的通電或者斷電。

本實用新型提供的這種新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置，采用控制器、繼電器和接觸器實現了新型永磁同步電機繞組的串聯和并聯轉換，從而實現了所述新型永磁同步電機在重載時提供低速大扭矩、而輕載時提供高速低扭矩運轉的功能，同時實現了電機多倍率擴速要求，極大地提高了新型永磁同步電機的工作效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種實施例的電機繞組示意圖。

圖2為本實用新型的一種實施例的控制電路原理圖。

圖3為本實用新型的一種實施例的電機繞組與接觸器活動觸點連接的電路原理圖。

圖4為本實用新型的一種實施例的電機繞組串聯示意圖。

圖5為本實用新型的一種實施例的電機繞組并聯示意圖。

具體實施方式

以下結合一個具體實施例對本實用新型提供的這種新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置進行進一步說明。

圖1~圖5均為本實用新型的同一實施例下的示意圖。

如圖1所示為本實用新型的一種實施例的電機定子繞組示意圖：本實用新型的控制對象是新型永磁同步電機的定子繞組。新型永磁同步電機采用三相新型永磁同步電機，其定子繞組共有三相，分別為A相、B相和C相，每相繞組分別具有2套繞組，且每套繞組的兩個連接端均可與外部電路進行連接： A相繞組的第一套繞組的兩個連接端為圖中A1和X1所示，A相繞組的第二套繞組的兩個連接端為圖中的A2和X2所示；B相繞組的第一套繞組的兩個連接端為圖中B1和Y1所示，B相繞組的第二套繞組的兩個連接端為圖中的B2和Y2所示；C相繞組的第一套繞組的兩個連接端為圖中C1和Z1所示，C相繞組的第二套繞組的兩個連接端為圖中的C2和Z2所示。

如圖2 所示為本實用新型的一種實施例的控制電路原理圖：本實用新型的控制電路中，控制器連接啟動中間繼電器（圖中標示KA1）的線圈，啟動中間繼電器的活動觸點（采用常開觸點）與啟動接觸器的線圈串接在電源線（圖中標示L和N）之間；控制器同時連接轉換中間繼電器（圖中標示KA2）的線圈，轉換中間繼電器的活動觸點（采用常開觸點）與并聯后的三臺轉換接觸器（圖中標示K1、K2和K3）的線圈串接在電源線（圖中標示L和N）之間；控制器通過控制啟動中間繼電器的開通與關斷，從而控制啟動接觸器的線圈的通電與斷電；同樣的，控制器通過控制轉換中間繼電器的開通與關斷，從而控制轉換接觸器的線圈的通電與斷電。

如圖3所示為本實用新型的一種實施例的電機繞組與接觸器活動觸點連接的電路原理圖：該實施例中，三相電源（圖中標示U0、V0和W0）通過變頻器UF1與新型永磁同步電機連接；變頻器的輸出端（圖中標示V1和W1）通過啟動接觸器（圖中標示K0）的活動觸點（采用常開觸點）與新型永磁同步電機的定子繞組連接；變頻器輸出端的第一電源線（圖中標示U1）直接與新型永磁同步電機的A相繞組的第一套繞組的A1端連接，A1端通過第一轉換接觸器（圖中標示K1）的第一常開觸點與A相繞組的第二套繞組的A2端連接，A2端同時與第一套繞組的另一端，即X1端，通過第一轉換接觸器的常閉觸點連接，同時X1端還通過第一轉換接觸器的第二常開觸點與第二套繞組的另一端，即X2端，連接；同樣的，變頻器輸出的第二電源線（圖中標示V2）和新型永磁同步電機的B相繞組的兩套繞組采用相同的連接方式進行連接；同樣的，變頻器輸出的第三電源線（圖中標示W2）與新型永磁同步電機的C相繞組的兩套繞組采用相同的連接方式進行連接；最后，新型永磁同步電機的A相繞組的第二套繞組的X2端、B相繞組的第二套繞組的Y2端、C相繞組的第二套繞組的Z2端均短接在一起，用于保證新型三相永磁同步電機的定子繞組是Y型連接。

在本實施例中，本實用新型提供的這種新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置，在不上電時，啟動中間繼電器KA1線圈不帶電，因此啟動中間繼電器的常開活動觸點斷開，啟動接觸器K0的線圈不帶電，此時變頻器的輸出端三相電源僅有一相接入到新型永磁同步電機，因此電機不啟動；如果要啟動新型永磁同步電機，則控制器驅動啟動中間繼電器KA1的線圈帶電，此時啟動中間繼電器的常開活動觸點閉合，啟動接觸器K0的線圈帶電，啟動接觸器的常開觸點吸合，變頻器的三相輸出電源分別輸入到新型永磁同步電機的A相、B相和C相，電機啟動。

在電機啟動后，若控制器不驅動轉換中間繼電器KA2的線圈，則轉換中間繼電器的常開活動觸點依然保持斷開狀態(tài)，三臺轉換接觸器的線圈均不帶電，此時新型永磁同步電機的定子繞組的連接狀態(tài)如圖4所示，此時新興永磁同步電機的定子繞組采用Y型連接，每相繞組均具有兩套繞組（A相為A1-X1繞組和A2-X2繞組；B相為B1-Y1繞組和B2-Y2繞組；C相為C1-Z1繞組和C2-Z2繞組），且此時每相繞組中的兩套繞組為串接形式，即A相電源連接A1端，電流通過第一套繞組A1-X1后到達第二套繞組的A2端，然后通過第二套繞組A2-X2后到達中性點O處；同樣的，B相、C相電源電流也是在各相繞組中的兩套繞組中依次流過，再到達中性點。在該種連接狀態(tài)下，新型永磁同步電機的定子繞組串聯，特別適用于電機重載的狀態(tài)：在該種狀態(tài)下，電機實現了低轉速-大扭矩，電機重載狀態(tài)時運轉速度慢，但是輸出力矩足夠大，既保證了電機運轉的穩(wěn)定性，又保證了電機有足夠的力矩輸出。

在電機啟動后，若控制器驅動轉換中間繼電器KA2的線圈，則轉換中間繼電器的常開活動觸點吸合，此時三臺轉換接觸器的線圈均帶電，新型永磁同步電機的定子繞組的連接狀態(tài)如圖5所示，即新興永磁同步電機的定子繞組采用Y型連接，每相繞組均具有兩套繞組（A相為A1-X1繞組和A2-X2繞組；B相為B1-Y1繞組和B2-Y2繞組；C相為C1-Z1繞組和C2-Z2繞組），且此時每相繞組中的兩套繞組為并接形式：由于A相繞組的第一套繞組的A1端與第二套繞組的A2端短接，那么A相電源連接A1端也同時連接A2端，第一套繞組的X1端和第二套繞組的A2端斷開，第一套繞組的X1端和第二套繞組的X2端短接，變頻器輸出的A相電源電流輸入到新興永磁同步電機的A相時，電流同時流過A相的兩套繞組A1-X1和A2-X2，然后同時流入中性點O；同樣的，B相、C相電源電流也是在各相繞組中的兩套繞組中同時流過，再同時到達中性點。在該種連接狀態(tài)下，新型永磁同步電機的定子繞組并聯，此時新型永磁同步電機工作在高速運轉狀態(tài)，提供高轉速-低轉矩的輸出特性，特別適用于電機輕載的狀態(tài)：在該種狀態(tài)下，電機實現了多倍率擴速，電機輕載狀態(tài)時運轉速度快，極大地節(jié)約了時間，提高了生產效率。

本實用新型提供的這種新型永磁同步電機的繞組串并聯轉換裝置，采用控制器、繼電器和接觸器實現了新型永磁同步電機繞組的串聯和并聯轉換，從而實現了所述新型永磁同步電機在重載時提供低速大扭矩、而輕載時提供高速低扭矩運轉的功能，同時實現了電機多倍率擴速要求，極大地提高了新型永磁同步電機的工作效率。本實用新型適用于包括起升機構在內的各類需要新型永磁同步電機的場合，本實用新型能夠極大的提高生產效率和能量利用率。