[实用新型]双速电机及其控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，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。

背景技术

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0～3000rpm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×转速/9545，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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型的技术方案是：本实用新型包括定子和转子，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。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型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，所以本实用新型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×转速/9545，本实用新型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，本实用新型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是本实用新型实施例一定子绕组的示意图；

图2是本实用新型实施例二定子绕组的示意图；

图3是本实用新型电机及控制系统的方框图；

图4是本实用新型实施例一的电路连接示意图；

图5是本实用新型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是本实用新型双速电机的效率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作具体详述。

实施例一：