一种低高速均能高效运行的SR电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低高速均能高效运行的SR电机,使SR电机无论运行在低速段还是运行在高速段均能获得高运行效率，尤其是用于电动汽车作为直驱轮毂电机更能发挥电动汽车的优越性,它包括定子和转子，还包括串并联换接器，将SR电机的每相绕组划分为分绕组绕制在该相各凸极上并在每个凸极进行分绕组始、末端接线，将每相绕组各分绕组的始、末端接线从SR电机内引出连接到串并联换接器上。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及SR电机，尤其涉及一种在低速段和高速段均能高效率运行的SR电机。
技术介绍
据统计电动机的耗电量为整个电网耗电量的60%左右。因此，提高电动机运行效率是节能的重要举措，特别在调速技术应用领域，由于电动机运行于额定高转速段时效率较高，而为了同时满足被驱动设备的高、低速运行要求，通常需通过机械变速换档机构传动。由此即增加了机械传输间隙和传动摩擦损耗，也降低了整个调速系统的效率和动态响应性。而为此所产生的电动机直接驱动结构，其效率在低速段也就较低。电动汽车已被公认为节能环保的未来汽车。任何一类电动汽车也都需用电动机作为执行机构来驱动车轮行驶，因此选择较佳的驱动结构对电动汽车推广应用意义重大。综合车辆动力学、电机拖动及其控制工程等多项理论分析，采用轮毂电机直接驱动电动汽车可归纳总结出如下诸多优点:简化机械结构和降低车载自重以利汽车结构布局，即可省去所有庞大而笨重的机械传动链，腾出大量空间供蓄电池布局；降低汽车质心与车身高度；提高车轮控制快速响应性；易实现四轮驱动四轮转向来提高车轮对地面附着力、转向性能以及动能回收率等，易实现传统轿车较难实施的各种高性能控制，从而极大改善汽车行驶安全性、操控性和稳定性。目前国际上也已越来越多地认识到采用轮毂电机直驱的优越性，近年来美、英、法、德等国纷纷将轮毂电机应用于军用越野车和轻型坦克上，并取得相应成果。即通过理论分析和实践证实，均说明直驱轮毂电动机已被国内外认可的电动汽车的最佳、最终驱动方式，但由此对电动机的调速性能等也提出更高的独特要求。针对汽车行驶于多变路况，以及用蓄电池为能源等特点，对直驱轮毂电动机提出了启动力矩大、启动电流小、短时过载能力强、动态响应快、能高效发电回馈制动、故障容错性和系统可靠性高等要求。为此通过对永磁直流无刷、交流变频矢量控制以及开关磁阻电机驱动SRD等各类电机调速系统的比较分析，其中SR电机(开关磁阻电动机)是最能较全面地满足上述独特要求的电动机。特别是轮毂电机采用直接驱动汽车车轮，省去常规的机械减速等所有传动链，对电机的低速段运行特性提出了更高的独特要求，即要低速时有较大输出转矩，又需限制相应电流以避免蓄电池大电流放电而损坏。而通过电机相应的电磁理论即可证明交、直流电机的转矩随转速降低成一次方增加；而SR电机转矩随转速降低将成二次方指数增加，并在低速段采用斩波限流控制即可实现上述的独特要求。针对SR电机运行的非线性特点，又利用计算机有限元分析仿真来获得交、直流电机与SR电机的效率与转速曲线图，通过对该三类电机的仿真曲线比较，可知无刷永磁电机和三相异步电机的固有调速特性均在高速段效率较高，这也是大部分调速电机的特点；而SR电机却可在低速段获得较高效率，并通过修改电机的相关设计参数，还可改变高效曲线段所对应的转速值。但汽车通常在市区行驶时速度较低，而在高速路段行驶车速较高。如何使SR电动机在低速段和高速段均能获得更高的效率，是使直驱轮毂电动机更有效发挥其优势的关键所在。在现有技术中，主要通过改善SR电动机控制器的性能以及转子、定子的物理结构等来改善SR电动机的性能。比如公开日为2010年10月13日、公开号为CN101860298A的专利文献公开的名称为一种开关磁阻电机控制器的技术方案，它采用STC单片机接收手柄及按钮控制电路发出的控制信号、转子位置传感器检测电路发出的位置信号以及电流检测电路发出的电流信号，通过驱动电路与功率变换器连接SR电机，蓄电池分别向STC单片机和功率变换器供电，能够避免功率变换器出现直通故障，提高了系统可靠性。但是该技术方案并不能改善SR电动机运行效率尤其是高、低速段的运行效率。又比如公开日为2008年11月26日、公开号为CN101313449A的专利文献公开了这样的技术方案,一种开关磁阻电动机，包括:具有多个以预定的间距向内突出的磁极的定子铁芯；缠绕于该定子铁芯的突出的磁极周围的线圈，以及转子铁芯，其以预定间隙可转动地容置于该定子铁芯的内侧并具有多个沿径向向外突出的磁极，突出的磁极的前端最初靠近定子铁芯的每一个突出的磁极，从而使得定子铁芯的突出的磁极与转子铁芯的突出的磁极之间的间隙逐渐减小。该技术方案虽然能够使定子铁芯与转子铁芯的重叠部分中的间隙不是突变而是逐渐变化使转矩不发生突变，从而减小了转子转动产生的噪音，但是对于SR电动机在低速段及高速段的运行效率提闻没有进一步帮助。
技术实现思路
本技术主要目的在于提供一种低高速均能高效运行的SR电机，使SR电机无论运行在低速段还是运行在高速段均能获得高运行效率。本技术针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种低高速均能高效运行的SR电机，采用径向分相结构，包括定子和转子，还包括串并联换接器，将SR电机的每相绕组划分为分绕组绕制在该相各凸极上并在每个凸极进行分绕组始、末端接线，将每相绕组各分绕组的始、末端接线从SR电机定子内引出连接到串并联换接器上。作为优选，在SR电机每相的凸极数多于2个时每相绕组的分绕组采用局部串接和/或并接将接线引出，再通过串并联换接器连接成串联方式或并联方式，串联方式是每相绕组处于串联连接状态的分绕组数多于并联连接状态的分绕组数，并联方式是每相绕组处于并联连接状态的分绕组数多于串联连接状态的分绕组数。此时在电机定子内保留串联方式和并联方式连接时所需的共同连接部分，将非共同连接所需的始、末端接线由电机定子内引出连接到串并联换接器上。在进行局部串并联时考虑所配电源的电压等级。作为优选，串并联换接器是手控开关或接触器或可控硅电路或功率开关管电路。串并联换接器是通过接通或断开各凸极绕组间的接线，来改变绕组的串、并联方式，即起到一种多级开关作用，按要求即可采用手控开关(比如双向刀闸开关)、接触器、可控硅和功率开关管等器件来实现。作为优选，串并联换接器是具有多个常闭开关和多个常断开关的接触器，常闭开关和常断开关连接分绕组的引出线。综合成本、可靠性和使用方便性，选用接触器较为适且。作为优选，SR电机是直驱轮毂式电机，直驱轮毂式电机是外转子内定子结构。通过对汽车各种轮胎型号规格的计算，设定相应轮毂电机的各种外形尺寸、电枢直径，并按多种设计参数对SR直驱轮毂电机进行计算设计，为此通过如同接触器等串并联换接器来改变SR电机相绕组在各凸极间的串、并联方式，使SR电机在低速段和高速段均能获得较高效率，从而由串并联换接器即可替代传统调速系统中的机械变速箱，避免了机械传输间隙和传动摩擦损耗，提高了整个调速系统的动态响应性。并且串并联换接器的重量、体积和成本都将远低于传统的机械变速箱，更便于控制切换，即由电气替代机械切换提高了低、高调速段转换的响应性。对于SR电机的整个调速范围可通过驱动控制器采用电流斩波(CCC)恒转矩控制及角度位置(APC)恒功率控制等方式，即可获得相当宽的无级调速范围，完全可满足电动汽车在多变路况的各种车速要求。作为优选，SR电机采用伺服控制系统。使SR电机的转动速度、转动角度和加速度控制更加准确和高效。本技术带来的有益效果是，1、使SR电机运行在低速段和高速段均能获得较高效率，尤其是用于电动汽车作为直驱轮毂电机更能发挥电动汽车的优越性；2、由所述串并联换接器替代传统调速系统中的机械变速箱，避免了机械传输间隙和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低高速均能高效运行的SR电机，采用径向分相结构，包括带有凸极的定子、带有凸极的转子，其特征在于：还包括串并联换接器，将所述SR电机的每相绕组划分为分绕组绕制在该相各凸极上并在每个凸极进行分绕组始、末端接线，将所述的每相绕组各分绕组的始、末端接线从SR电机定子内引出连接到所述串并联换接器上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王贵明，邹绍洪，陈嵩，岳剑锋，方巍，
申请(专利权)人：浙江中自机电控制技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：