本發(fā)明涉及調(diào)速電機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，要求電機(jī)在0轉(zhuǎn)速到最高轉(zhuǎn)速全程高效和高可靠。采用機(jī)械齒輪變速的方式匹配電機(jī)的轉(zhuǎn)速和效率區(qū)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜機(jī)械變速成本高。流行的電機(jī)控制算法提速的方式，即電機(jī)設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速比較低，高速采用弱磁提速的方法，似乎完美解決了電動(dòng)汽車電機(jī)的要求，因此得到大量推廣。隨著電動(dòng)汽車的不斷發(fā)展，產(chǎn)量的提升和車速的不斷提高，弱磁控制電機(jī)缺點(diǎn)逐漸明顯，高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)效率急劇下降，高速電耗甚至超過低速時(shí)段的一倍，應(yīng)用此電機(jī)的電動(dòng)汽車低速性能很好，高速續(xù)駛里程減小很多，影響電動(dòng)汽車的高速運(yùn)行性能。而且該方案對控制電路的可靠性要求極高，不允許CPU看門狗重啟。高速段運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有一瞬間的失控必然導(dǎo)致扭矩異常的自動(dòng)發(fā)電問題，產(chǎn)生突然拖拽的問題，有安全隱患。過度依賴控制技術(shù)，決定了該技術(shù)很難進(jìn)一步大批量推廣應(yīng)用和降低成本。

雙繞組雙速電機(jī)方案：先前有人把電機(jī)的每一相繞組設(shè)計(jì)成雙繞組，繞組串聯(lián)滿足低速運(yùn)行工況，繞組并聯(lián)匹配高速工況，結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)。性能和可靠性明顯提升，但仍然不能全部滿足電動(dòng)汽車的全工況要求。

現(xiàn)有弱磁控制技術(shù)的永磁同步電機(jī)存在下列問題：

1、高轉(zhuǎn)速效率低的問題；

2、高速可能產(chǎn)生異常拖拽的問題；

3、不允許控制器看門狗電路觸發(fā)啟動(dòng)的問題和對控制器可靠性要求太高的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)精度高的電機(jī)調(diào)節(jié)控制電路。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：三模式電機(jī)，所述電機(jī)為三相永磁電機(jī)，所述電機(jī)設(shè)有采用星形接線方式連接三相電源的三相繞組，所述三相繞組的每一相繞組單元均由四個(gè)匝數(shù)相同的繞組構(gòu)成，當(dāng)電機(jī)以低速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每一相繞組單元的四個(gè)繞組相互串聯(lián)，當(dāng)電機(jī)以中速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每一相繞組單元的四個(gè)繞組兩兩串聯(lián)后相互并聯(lián)，構(gòu)成兩個(gè)星形中心點(diǎn)，當(dāng)電機(jī)以高速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每一相繞組單元的四個(gè)繞組相互并聯(lián)，構(gòu)成四個(gè)星形中心點(diǎn)。

電機(jī)設(shè)有九個(gè)三相接觸器；

其中接觸器R1、接觸器R4、接觸器R7依次串聯(lián)，所述接觸器R1輸入端連接三相電源，所述接觸器R7輸出端為星形中心點(diǎn)，所述接觸器R4輸入端設(shè)有U3、V3、W3接線端，所述接觸器R7輸入端設(shè)有U2、V2、W2接線端；

其中接觸器R2、接觸器R5、接觸器R8依次串聯(lián)，所述接觸器R2輸入端連接三相電源，所述接觸器R8輸出端為星形中心點(diǎn)，所述接觸器R2輸入端設(shè)有U1、V1、W1接線端，所述接觸器R5輸入端設(shè)有U5、V5、W5接線端，所述接觸器R8輸入端設(shè)有U4、V4、W4接線端；

其中接觸器R3、接觸器R6、接觸器R9依次串聯(lián)，所述接觸器R3輸入端連接三相電源，所述接觸器R9輸出端為星形中心點(diǎn)，所述接觸器R6輸入端設(shè)有U7、V7、W7接線端，所述接觸器R9輸入端設(shè)有U6、V6、W6接線端；

所述電機(jī)U相繞組中繞組u1兩端分別連接U1接線端和U2接線端，繞組u2兩端分別連接U3接線端和U4接線端，繞組u3兩端分別連接U5接線端和U6接線端，繞組u4一端連接U7接線端，另一端為星形中心點(diǎn)；

所述電機(jī)V相繞組中繞組v1兩端分別連接V1接線端和V2接線端，繞組v2兩端分別連接V3接線端和V4接線端，繞組v3兩端分別連接V5接線端和V6接線端，繞組v4一端連接V7接線端，另一端為星形中心點(diǎn)；

所述電機(jī)W相繞組中繞組w1兩端分別連接W1接線端和W2接線端，繞組w2兩端分別連接W3接線端和W4接線端，繞組w3兩端分別連接W5接線端和W6接線端，繞組w4一端連接W7接線端，另一端為星形中心點(diǎn)。

每一相繞組單元的四個(gè)繞組感應(yīng)電壓波形和相位角相同。

基于所述三模式電機(jī)的模式控制方法：

啟動(dòng)低速模式時(shí)，閉合接觸器R4、接觸器R5、接觸器R6，其他接觸器斷開，各相繞組串聯(lián)；

啟動(dòng)中速模式時(shí)，閉合接觸器R1、接觸器R3、接觸器R4、接觸器R7，其他接觸器斷開，各相繞組兩串聯(lián)兩并聯(lián)；

啟動(dòng)高速模式時(shí)，閉合接觸器R1、接觸器R2、接觸器R3、接觸器R7、接觸器R8、接觸器R9，其他接觸器斷開，各相繞組并聯(lián)。

本發(fā)明在雙繞組技術(shù)基礎(chǔ)上，把電機(jī)的每一個(gè)相位線圈繞組設(shè)計(jì)成4個(gè)繞組，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速切換4個(gè)繞組的不同連接方式，低速時(shí)段采用4個(gè)繞組全串聯(lián)的形式，提高電機(jī)的扭矩，轉(zhuǎn)速提高后，控制線圈繞組2串聯(lián)再并聯(lián)的形式，適合于適當(dāng)?shù)呐ぞ睾凸β剩D(zhuǎn)速段效率最高；轉(zhuǎn)速再提高時(shí)4個(gè)繞組全并聯(lián)控制，此時(shí)高速高功率效率最高，而不需要弱磁電流帶來的不必要熱損耗。由于控制線圈切換的過程不是一個(gè)頻繁的過程，CPU也就可以看門狗觸發(fā)重啟，確保具有安全可靠的最后一道防線。

附圖說明

下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡要說明：

圖1為電機(jī)繞組引線結(jié)構(gòu)圖；

圖2為低速模式接觸器狀態(tài)示意圖；

圖3為中速模式繞組接線圖；

圖4為中速模式接觸器狀態(tài)示意圖；

圖5為高速模式繞組接線圖；

圖6為高速模式接觸器狀態(tài)示意圖；

圖7為電機(jī)不同模式工作效率示意圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的三模式電機(jī)采用三相永磁電機(jī)，并改成四繞組電機(jī)，電機(jī)設(shè)計(jì)每一相位繞組，設(shè)計(jì)成4個(gè)匝數(shù)相同的繞組，即同一相位四個(gè)繞組的匝數(shù)相同，同一相位的四個(gè)繞組感應(yīng)電壓波形和相位相同。

三模式電機(jī)采用星形接線方式連接三相電源的三相繞組，三相繞組的每一相繞組單元均由四個(gè)匝數(shù)相同的繞組構(gòu)成，當(dāng)電機(jī)以低速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每一相繞組單元的四個(gè)繞組相互串聯(lián)，當(dāng)電機(jī)以中速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每一相繞組單元的四個(gè)繞組兩兩串聯(lián)后相互并聯(lián)，每相構(gòu)成兩個(gè)星形中心點(diǎn)，當(dāng)電機(jī)以高速模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每一相繞組單元的四個(gè)繞組相互并聯(lián)，每相構(gòu)成四個(gè)星形中心點(diǎn)。

具體接線電路如圖1-6所示，電機(jī)設(shè)有九個(gè)三相接觸器，分別為接觸器R1、接觸器R2、接觸器R3、接觸器R4、接觸器R5、接觸器R6、接觸器R7、接觸器R8、接觸器R9。

如圖2、4、6所示，其中接觸器R1、接觸器R4、接觸器R7依次串聯(lián)，接觸器R1輸入端連接三相電源，接觸器R7輸出端為星形中心點(diǎn)，接觸器R4輸入端設(shè)有U3、V3、W3接線端，接觸器R7輸入端設(shè)有U2、V2、W2接線端；

如圖2、4、6所示，其中接觸器R2、接觸器R5、接觸器R8依次串聯(lián)，接觸器R2輸入端連接三相電源，接觸器R8輸出端為星形中心點(diǎn)，接觸器R2輸入端設(shè)有U1、V1、W1接線端，接觸器R5輸入端設(shè)有U5、V5、W5接線端，接觸器R8輸入端設(shè)有U4、V4、W4接線端；

如圖2、4、6所示，其中接觸器R3、接觸器R6、接觸器R9依次串聯(lián)，接觸器R3輸入端連接三相電源，接觸器R9輸出端為星形中心點(diǎn)，接觸器R6輸入端設(shè)有U7、V7、W7接線端，接觸器R9輸入端設(shè)有U6、V6、W6接線端；

如圖1、3、5所示，電機(jī)U相繞組中繞組u1兩端分別連接U1接線端和U2接線端，繞組u2兩端分別連接U3接線端和U4接線端，繞組u3兩端分別連接U5接線端和U6接線端，繞組u4一端連接U7接線端，另一端為星形中心點(diǎn)；

如圖1、3、5所示，電機(jī)V相繞組中繞組v1兩端分別連接V1接線端和V2接線端，繞組v2兩端分別連接V3接線端和V4接線端，繞組v3兩端分別連接V5接線端和V6接線端，繞組v4一端連接V7接線端，另一端為星形中心點(diǎn)；

如圖1、3、5所示，電機(jī)W相繞組中繞組w1兩端分別連接W1接線端和W2接線端，繞組w2兩端分別連接W3接線端和W4接線端，繞組w3兩端分別連接W5接線端和W6接線端，繞組w4一端連接W7接線端，另一端為星形中心點(diǎn)。

如圖1、2所示，低速：起步到1/4最高轉(zhuǎn)速：采用各相4個(gè)繞組串聯(lián)；如圖3、4所示，中速：1/4最高轉(zhuǎn)速到1/2最高轉(zhuǎn)速：采用各相繞組兩并聯(lián)再串聯(lián)的形式；如圖5、6所示，高速：1/2最高轉(zhuǎn)速以上:采用各相繞組兩并聯(lián)再串聯(lián)的形式。

基于上述三模式電機(jī)的調(diào)速方法：

如圖2所示，啟動(dòng)低速模式時(shí)，閉合接觸器R4、接觸器R5、接觸器R6，其他接觸器斷開，繞組接線如圖1所示；

如圖4所示，啟動(dòng)中速模式時(shí)，閉合接觸器R1、接觸器R3、接觸器R4、接觸器R7，其他接觸器斷開，繞組接線如圖3所示；

如圖6所示，啟動(dòng)高速模式時(shí)，閉合接觸器R1、接觸器R2、接觸器R3、接觸器R7、接觸器R8、接觸器R9，其他接觸器斷開，繞組接線如圖5所示。

本發(fā)明電機(jī)改成四繞組電機(jī)可以解決上述問題，高速段效率提升，效率圖見附圖7，不同的轉(zhuǎn)速匹配不同的狀態(tài)，在電機(jī)的低速段和高速段效率明顯提升。低速起步效率提升，扭矩加大。也允許看門狗重啟，對控制器的技術(shù)可靠性要求明顯降低。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。