专利名称：一种三相无触点直流电机绕组连接结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及三相直流电机技术领域，具体地说是一种三相无触点直流电机绕组连接结构。
背景技术：
目前电动车所需的动力都是由直流电动机提供的，电动车在平路行驶时，速度能够达到很快的要求，当遇到爬坡时，电动车速度立即下降，速度变慢、电感抗减小、电流增大，直到电机达到磁通饱和，即使电流在增大，行驶速度仍然很慢。为了保证平路速度，又要提高爬坡载荷能力，一种名为适于软换挡的无刷永磁直流电动机定子绕组的专利技术，该技术采用直流双动力电机、共有3相绕组，每相由2节绕组串联而成，电动车行驶时，控制器通过直流继电器触点对同一相内的2节绕组进行切换连接。当爬坡时，2节绕组串联，线圈匝数多，磁通量大，电感抗大，通过线圈电流小，电机运行于低速档，其扭矩大爬坡能力强。 当平路行驶时，仅连接一节绕组，此时线圈匝数小，磁通量小一半，电感抗小一半，流过线圈的电流增大，电机速度得到提高。这时对平路和爬坡的兼容性起到一定的改善作用。但同时也存在严重的不足，电动车在平路行驶时，电动车的另一节绕组空置，铁芯满槽率只有一半，电机总磁通量减小一半，电感抗减小，载荷能力减小，易产生磁通饱和大电流，造成继电器触点经常烧坏。由于电机总线圈匝数比原有技术电机线圈匝数增加一倍，使得线圈导线截面积减少，内阻增加、功耗加大，导致电机发热，缩短电机寿命。为了克服以上缺点，特提出了一种三相直流电机绕组连接结构，如图1所示，该三相直流电机绕组连接结构包括A、 B、C三相绕组，其特征在于该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下每相绕组均由两段绕组组成，每段绕组又设有首端和尾端两个引出端，第一段绕组的首端与一继电器的第一开关的固定端连接，第一开关的第一活动端悬空，第一开关的第二活动端与第二段绕组的首端连接，第一段绕组的尾端与该继电器的第二开关的固定端连接，第二开关的第一活动端与第二段绕组的首端连接，第二开关的第二活动端与第二段绕组的尾端连接。但是采用继电器开关进行切换，由于继电器开关是有触点开关，易出现电弧或火花，影响开关使用寿命和工作可靠性。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种三相无触点直流电机绕组连接结构，能够克服上述缺点。为实现上述目的，本实用新型的方案如下一种三相无触点直流电机绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下每相绕组均由两段绕组组成，每段绕组又设有首端和尾端两个引出端，其特征在于第一段绕组的首端与该相母线连接，第一段绕组的首端通过一组电子开关与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端通过一组电子开关与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端通过一组电子开关与相线公共点连接；第二段绕组的尾端与电机公共点连接。其中第一段绕组的首端与第一电子开关的一端连接，第一电子开关的另一端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与第二段绕组的首端连接，第一段绕组的首端还与第二电子开关的一端连接，第二电子开关的另一端与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端与第三电子开关的一端连接，第三电子开关的另一端与第三二级管的正极连接，第三二极管的负极与第二段绕组的首端连接，第一段绕组的尾端与第四电子开关的一端连接，第四电子开关的另一端与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端与第五电子开关的一端连接，第五电子开关的另一端与第五二极管的正极连接，第五二极管的负极与相线公共点连接，第一段绕组的尾端与第六电子开关的一端连接，第六电子开关的另一端与第六二极管的负极连接，第六二极管的正极与相线公共点连接；第二段绕组的尾端与电机公共点连接。使用时可将相线公共点和电机公共点连接。第一电子开关的正极与第一段绕组的首端连接，第一电子开关的负极与第一二极管的正极连接，第一电子开关的控制端与第一稳压管的负极连接，第一稳压管的正极与第一二极管的正极连接，第一电子开关的控制端通过一电阻接地，第一电子开关的控制端还通过另一电阻接第一平路控制端；第二电子开关的正极与第二二极管的负极连接，第二电子开关的负极于第一段绕组的首端连接，第二电子开关的控制端与第二稳压管的负极连接，第二稳压管的正极与第一段绕组的首端连接，第二电子开关的控制端通过一电阻接地， 第二电子开关的控制端还通过另一电阻接第二平路控制端。第三电子开关的正极与第一段绕组的尾端连接，第三电子开关的负极与第三二级管的正极连接，第三电子开关的控制端与第三稳压管的负极连接，第三稳压管的正极与第三二级管的正极连接，第三电子开关的控制端通过一电阻接地，第三电子开关的控制端通过另一电阻接第一爬坡控制端；第四电子开关的负极与第一段绕组的尾端连接，第四电子开关的正极与第四二极管的负极连接，第四电子开关的控制端与第四稳压管的负极连接， 第四稳压管的正极与第一段绕组的尾端连接，第四电子开关的控制端通过一电阻接地，第四电子开关的控制端还通过另一电阻接第二爬坡控制端。第五电子开关的正极与第一段绕组的尾端连接，第五电子开关的负极与第五二极管的正极连接，第五电子开关的控制端与第五稳压管的负极连接，第五稳压管的正极与第五二极管的正极连接，第五电子开关的控制端通过一电阻接地，第五电子开关的控制端还通过另一电阻接第三平路控制端；第六电子开关的负极与第一段绕组的尾端连接，第六电子开关的正极与第六二极管的负极连接，第六电子开关的控制端与第六稳压管的负极连接，第六稳压管的正极与第一段绕组的尾端连接，第六电子开关的控制端通过一电阻接地， 第六电子开关的控制端还通过另一电阻接第四平路控制端。当平路时，第一、第二、第三和第四平路控制端发出信号，使得第一、第二、第五、第六电子开关工作，这样就使得电机每相绕组的两段绕组并联，这样总电感抗变小，流过线圈的总电流增大，电机运行于快速档，它能满足骑行的速度要求。当爬坡时，第一和第二爬坡控制端发出信号，使得第三和第四电子开关工作，这样就使得电机每相绕组的两段绕组串联，，电感抗大，通过线圈电流小，电机运行于低速档，其扭矩增大，改善电动车启动性、爬坡及载荷能力。而且由于电机一直是满槽率100%工作，每相绕组的两段绕组一起工作，使得线圈导线截面积增大一倍，内功耗减少，电机总磁通量增加，电机的载荷能力成倍提高，从而很大程度地消除电机磁通饱和所产生的大电流。因此可以减少电机发热，缩短电机寿命等缺陷的发生。并且由于电机三相绕组在串联状态和并联状态时最大速度比和扭矩力比相差2倍，因此可以使得平路时的电机速度更加快，而爬坡时的爬坡能力更加强。并且使用无触点的电子开关替代常规的触点式开关，可以避免触点切换时产生火花和电弧，可以延长使用寿命，增加可靠性。因此，本实用新型的优点在于电机适应性更强，可以使得电机速度更快或者电机输出扭矩更大，从而可以明显地延长电动车的续行里程和蓄电池的使用寿命。
图1为一种三相直流电机绕组连接结构示意图。图2为本实用新型无触点直流电机绕组连接结构的A相示意图。图3为控制电路的电路图。
具体实施方式
一种三相无触点直流电机绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下(以A相为例):每相绕组均由两段绕组LAl和LA2组成，每段绕组又设有首端(+ )和尾端(_)两个引出端，其特征在于第一段绕组的首端与该相母线A连接，第一段绕组的首端通过一组电子开关与第二段绕组LA2的首端连接；第一段绕组LAl的尾端通过一组电子开关与第二段绕组LA2的首端连接；第一段绕组LAl的尾端通过一组电子开关与相线公共点X连接；第二段绕组的尾端与电机公共点0连接。当三相绕组都为上述连接结构时，三相绕组的第一段绕组的尾端均通过一组电子开关与相线公共点X连接， 三相绕组的第二段绕组的尾端则均直接与电机公共点0连接，而相线公共点X与电机公共点0可连可不连。而如果三相绕组中的两相绕组如上述连接结构，而另一相绕组采用一段绕组的结构，则那如上所述连接结构的两相绕组的第一段绕组的尾端均通过一组电子开关与相线公共点X连接，第二段绕组的尾端均直接与电机公共点0连接，另一相绕组的一端接该相母线，另一端则同时接电机公共点0与相线公共点X，即必须将电机公共点0与相线公共点X连接。如果同相的两段绕组之间通过其它开关形式连接，也是等效的。其中第一段绕组LAl的首端与该相母线A连接，第一段绕组LAl的首端与第一电子开关Tl的一端连接，第一电子开关Tl的另一端与第一二极管Dl的正极连接，第一二极管Dl的负极与第二段绕组LA2的首端连接，第一段绕组LAl的首端还与第二电子开关T2 的一端连接，第二电子开关T2的另一端与第二二极管D2的负极连接，第二二极管D2的正极与第二段绕组LA2的首端连接；第一段绕组LAl的尾端与第三电子开关T3的一端连接， 第三电子开关T3的另一端与第三二级管D3的正极连接，第三二极管D3的负极与第二段绕组LA2的首端连接，第一段绕组LAl的尾端与第四电子开关T4的一端连接，第四电子开关 T4的另一端与第四二级管D4的负极连接，第四二极管D4的正极与第二段绕组LA2的首端连接；第一段绕组LAl的尾端与第五电子开关T5的一端连接，第五电子开关T5的另一端与第五二极管D5的正极连接，第五二极管D5的负极与相线公共点X连接，第一段绕组LAl的尾端与第六电子开关T6的一端连接，第六电子开关T6的另一端与第六二极管D6的负极连接，第六二极管D6的正极与相线公共点X连接；第二段绕组LA2的尾端与电机公共点0连接。使用时可将相线公共点X和电机公共点0连接。第一电子开关Tl的正极与第一段绕组LAl的首端连接，第一电子开关Tl的负极与第一二极管Dl的正极连接，第一电子开关Tl的控制端与第一稳压管DWl的负极连接，第一稳压管DWl的正极与第一二极管Dl的正极连接，第一电子开关Tl的控制端通过一电阻 Rl接地，第一电子开关Tl的控制端还通过另一电阻R2接第一平路控制端PLl ；第二电子开关T2的正极与第二二极管D2的负极连接，第二电子开关T2的负极于第一段绕组LAl的首端连接，第二电子开关T2的控制端与第二稳压管DW2的负极连接，第二稳压管DW2的正极与第一段绕组LAl的首端连接，第二电子开关T2的控制端通过一电阻R4接地，第二电子开关T2的控制端还通过另一电阻R3接第二平路控制端PL2。第三电子开关T3的正极与第一段绕组LAl的尾端连接，第三电子开关T3的负极与第三二级管D3的正极连接，第三电子开关T3的控制端与第三稳压管DW3的负极连接，第三稳压管DW3的正极与第三二级管D3的正极连接，第三电子开关T3的控制端通过一电阻 R5接地，第三电子开关T3的控制端通过另一电阻R6接第一爬坡控制端PPl ；第四电子开关 T4的负极与第一段绕组LAl的尾端连接，第四电子开关T4的正极与第四二极管D4的负极连接，第四电子开关T4的控制端与第四稳压管DW4的负极连接，第四稳压管DW4的正极与第一段绕组LAl的尾端连接，第四电子开关T4的控制端通过一电阻R8接地，第四电子开关 T4的控制端还通过另一电阻R7接第二爬坡控制端PP2。第五电子开关T5的正极与第一段绕组LAl的尾端连接，第五电子开关T5的负极与第五二极管D5的正极连接，第五电子开关T5的控制端与第五稳压管DW5的负极连接，第五稳压管DW5的正极与第五二极管D5的正极连接，第五电子开关T5的控制端通过一电阻 R9接地，第五电子开关T5的控制端还通过另一电阻RlO接第三平路控制端PL3 ；第六电子开关T6的负极与第一段绕组LAl的尾端连接，第六电子开关T6的正极与第六二极管D6的负极连接，第六电子开关T6的控制端与第六稳压管DW6的负极连接，第六稳压管DW6的正极与第一段绕组LAl的尾端连接，第六电子开关T6的控制端通过一电阻R12接地，第六电子开关T6的控制端还通过另一电阻Rll接第四平路控制端PL4。根据该实施例，电子开关采用场效应管，但是本领域的技术人员应当理解，也可以采用其它适合的电子开关线路来替代。另本实施例以A相为例，本领域的技术人员均可从 A相的连接电路推导出B相和C相的连接电路，在此不再赘述。如图3所示，控制电路包括开关K，开关K的一端接地，另一端与继电器线圈J的一端连接，继电器线圈J的另一端接电源正极，继电器一开关的公共端接正电压端，该继电器开关的一活动端接各爬坡控制端，另一活动端接各平路控制端。通过控制开关K，即可控制爬坡控制端或平路控制端发出信号，从而控制第一段绕组和第二段绕组之间是并联还是串联。其中第一、第二、第三和第四平路控制端均与平路控制端连接，而第一和第二爬坡控制端均与爬坡控制端连接。虽然在实施例中采用的是星形接法，但是本领域的普通技术人员应当理解，也可以采用如三角形接法的其它绕组连接方式。
权利要求1.一种三相无触点直流电机绕组连接结构，包括A、B、C三相绕组，该三相绕组中至少两相绕组的连接结构如下每相绕组均由两段绕组组成，每段绕组又设有首端和尾端两个引出端，其特征在于第一段绕组的首端与该相母线连接，第一段绕组的首端通过一组电子开关与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端通过一组电子开关与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端通过一组电子开关与相线公共点连接；第二段绕组的尾端与电机公共点连接。
2.根据权利要求1所述的三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于第一段绕组的首端与第一电子开关的一端连接，第一电子开关的另一端与第一二极管的正极连接， 第一二极管的负极与第二段绕组的首端连接，第一段绕组的首端还与第二电子开关的一端连接，第二电子开关的另一端与第二二极管的负极连接，第二二极管的正极与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端与第三电子开关的一端连接，第三电子开关的另一端与第三二级管的正极连接，第三二极管的负极与第二段绕组的首端连接，第一段绕组的尾端与第四电子开关的一端连接，第四电子开关的另一端与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端与第五电子开关的一端连接，第五电子开关的另一端与第五二极管的正极连接，第五二极管的负极与相线公共点连接，第一段绕组的尾端与第六电子开关的一端连接，第六电子开关的另一端与第六二极管的负极连接，第六二极管的正极与相线公共点连接。
3.根据权利要求2所述的三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于第一电子开关的正极与第一段绕组的首端连接，第一电子开关的负极与第一二极管的正极连接，第一电子开关的控制端与第一稳压管的负极连接，第一稳压管的正极与第一二极管的正极连接，第一电子开关的控制端通过一电阻接地，第一电子开关的控制端还通过另一电阻接第一平路控制端；第二电子开关的正极与第二二极管的负极连接，第一电子开关的负极于第一段绕组的首端连接，第二电子开关的控制端与第二稳压管的负极连接，第二稳压管的正极与第一段绕组的首端连接，第二电子开关的控制端通过一电阻接地，第二电子开关的控制端还通过另一电阻接第二平路控制端。
4.根据权利要求3所述的三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于第三电子开关的正极与第一段绕组的尾端连接，第三电子开关的负极与第三二级管的正极连接，第三电子开关的控制端与第三稳压管的负极连接，第三稳压管的正极与第三二级管的正极连接，第三电子开关的控制端通过一电阻接地，第三电子开关的控制端通过另一电阻接第一爬坡控制端；第四电子开关的负极与第一段绕组的尾端连接，第四电子开关的正极与第四二极管的负极连接，第四电子开关的控制端与第四稳压管的负极连接，第四稳压管的正极与第一段绕组的尾端连接，第四电子开关的控制端通过一电阻接地，第四电子开关的控制端还通过另一电阻接第二爬坡控制端。
5.根据权利要求4所述的三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于第五电子开关的正极与第一段绕组的尾端连接，第五电子开关的负极与第五二极管的正极连接，第五电子开关的控制端与第五稳压管的负极连接，第五稳压管的正极与第五二极管的正极连接，第五电子开关的控制端通过一电阻接地，第五电子开关的控制端还通过另一电阻接第三平路控制端；第六电子开关的负极与第一段绕组的尾端连接，第六电子开关的正极与第六二极管的负极连接，第六电子开关的控制端与第六稳压管的负极连接，第六稳压管的正极与第一段绕组的尾端连接，第六电子开关的控制端通过一电阻接地，第六电子开关的控制端还通过另一电阻接第四平路控制端。
6.根据权利要求5所述的三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于控制电路包括开关，开关的一端接地，另一端与继电器线圈的一端连接，继电器线圈的另一端接电源正极，继电器一开关的公共端接正电压端，该继电器开关的一活动端接各爬坡控制端，另一活动端接各平路控制端。
7.根据权利要求广6中任一项所述的三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于相线公共点和电机公共点连接。
专利摘要本实用新型公开了一种三相无触点直流电机绕组连接结构，其特征在于第一段绕组的首端与该相母线连接，第一段绕组的首端通过一组电子开关与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端通过一组电子开关与第二段绕组的首端连接；第一段绕组的尾端通过一组电子开关与相线公共点连接；第二段绕组的尾端与电机公共点连接。使用无触点的电子开关替代常规的触点式开关，可以避免触电切换时产生火花和电弧，可以延长使用寿命，增加可靠性。因此，本实用新型的优点在于电机适应性更强，可以使得电机速度更快或者电机输出扭矩更大，从而可以明显地延长电动车的续行里程和蓄电池的使用寿命。
文档编号H02K3/28GK202134980SQ201120226688
公开日2012年2月1日 申请日期2011年6月30日 优先权日2011年6月30日
发明者袁正彪 申请人:袁正彪