专利名称：一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种接触器，尤其涉及一种专用于换接SR电机绕组串、并联方式的接触器。
背景技术：
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。为了使SR电动机在低速段和高速段均能获得更高的运行效率，将SR电机的每相绕组分成与该相凸极数相同的分绕组绕制在该相所属的每个凸极上，并将每相绕组按所要求的串联连接方式与并联连接方式进行转换所需的接线从电机定子内引出，再按要求进行换接，现有产品中的接触器不能满足这种需求。
公开日为2002年02月13日、公开号为CN2476874Y的专利文献公开了名称为一种电磁接触器的技术方案，它包括线圈架、绕在线圈架上的线圈及其位于线圈架内的铁芯为圆柱体或方柱体，线圈绕在铁芯外的线圈架上，位于铁芯的正上下方，即在相对应的连接框架的上下正端各安装一块磁极相对应的钕铁硼磁铁，线圈的工作电源由滤波整流电路供给，其优点是线圈不会发热、工作稳定、抗干扰能力较强。但是该技术方案的接触器开关还是常规设置，开关接点少、开关的布置位置等不能满足SR电机绕组串、并联方式换接所需要求。
实用新型内容本实用新型主要目的在于一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，以实现SR电机低、高速均能高效运行所要求的绕组在各凸极间进行串、并联方式的切换。本实用新型针对现有技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的，一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，包括开关触头开断机构，还包括上、中、下三层开关组，每层开关组的开关数量相同，其中两层开关组为常断开关组，另一层开关组为常闭开关组，在所述的常断开关组中将二分之一的常断开关的每个常断开关输出端以一一对应关系按序连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输入端，另外二分之一的常断开关的每个常断开关的输入端以一一对应关系按序连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输出端。其中的一一对应关系按序连接是A相上的开关与A相上的开关对应连接，B相上的开关与B相上的开关对应连接，以此类推。
开关触头开断机构包括动衔铁、静铁心、线圈、弹簧和动触头支撑架，动触头支撑在该动触头支撑架上，以使得通过该动触头支撑架的运动实现常断开关组与常闭开关组的开关动作。使用时将常断开关和常闭开关连接到相应的SR电机凸极线圈引出线上，实现凸极线圈间的串、并联转换。作为优选，在所述的两层常断开关组中，一层为第一常断开关组，另一层为第二常断开关组，在所述第一常断开关组中将每个常断开关的输出端顺序一一对应连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输入端，在所述第二常断开关组中将每个常断开关的输入端顺序一一对应连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输出端。这样的分层开关组结构，功能分明，接线方便，其中顺序--对应连接，即A相上
的开关与A相上的开关对应连接，B相上的开关与B相上的开关对应连接，以此类推。作为优选，常断开关和常闭开关为桥形触头开关。其结构简单，抗熔焊性好。作为优选，常断开关与所述常闭开关互相锁定。以增加切换过程的电气安全性。接触器为常规电磁结构。常断开关与常闭开关互锁，即接触器线圈断电时，常闭开关处于闭合状态，常断开关处于断开状态；而接触器线圈通电时，常断开关处于闭合状态，常闭开关处于断开状态。动触头支撑在动触头支撑架上，通过该动触头支撑架的运动实现常断开关组与常闭开关组的互锁。作为优选，每层开关组的开关数量为4个。对于四相16/12极SR电机绕组采用四并与两并两串互为转换的一种接线方式，共需有4个常闭开关和8个常断开关，为减少接线，在接触器内将4个常断开关的输出端点分别与4个常闭开关的输入端点直接相连，而4个常闭开关的输出端点又分别与另外4个常断开关的输入端点直接相连，即由8个导体连接件替代相应8个接线端子。可以将该接触器每层开关组的开关数设置为3 (或其他数量应根据需要来确定)个。对于三相6/4极SR电机绕组采用两并与两串互为转换，或三相12/8极SR电机绕组采用四并与两并两串互为转换，同样共需有3个常闭开关和6个常断开关，为减少接线，要求在接触器内将3个常断开关的输出端点分别与3个常闭开关的输入端点直接相连，而3个常闭开关的输出端点又需分别与另外3个常断开关的输入端点直接相连，即由6个导体连接件替代相应6个接线端子。每层4个开关的该接触器也可以满足这种需求。本实用新型的有益效果主要表现在:1、通过紧凑形结构设计达到仅用一台接触器就能完成SR电机换接绕组串、并联以实现低、高速均能高效运行所要求的绕组在各凸极间串、并联方式的控制切换；2、最大限度地减少了 SR电机与其驱动控制器之间的连接线，以此提高其可靠性。
图1是对四相16/12极SR电机每相四个绕组采用先两并联再两串联与四并联互为转换连接的其一种方式的电路原理图；图2是对四相16/12极SR电机每相四个绕组采用先两并联再两串联与四并联互为转换连接的优先方式的电路原理图；图3是四相16/12极SR电机每相四个绕组采用四并联的接线图；图4是四相16/12极SR电机每相四个绕组采用先两并联再两串联的接线图；图5是四相16/12极SR电机每相四个绕组采用先两并联再两串联与四并联互为转换连接的引出端接线图。图中:KM是接触器的开断机构，A+、B+、C+、D+，A-、B-、C-、D-, A1, B1^C1, D1, A2, B2,C2、D2是分绕组引出线的接线端子，K1-K4、K5-K8是两层常断开关组，S1-S4是一层常闭开关组。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。实施例:如图1至图5所示，本实用新型是一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器。本实施例以低速运行性能较好、转矩脉动较小的四相16/12极结构的SR电机为例，用接触器进行凸极绕组的两并两串连接和四并联转换连接。对于四相16/12极SR电机每相四个绕组，采用先两并联再两串联连接方式，与四并联连接方式互为转换。接触器的开关分成上、中、下 三层放置，在本实施例中，上、下两层为Κ1-Κ4和K5-K8作为常断开关组，中层为S1-S4作为常闭开关组。常断开关K1-K8和常闭开关S1-S4均为桥形触头开关，常断开关和常闭开关互锁，即常断开关闭合时常闭开关断开，同样在常闭开关闭合时常断开关断开，通过接触器控制线圈的通电和断电来实现。根据SR电机每相绕组通电时，要求使其相邻凸极所产生磁场极性互为相反的原贝U，对于四相16/12极SR电机每相四个绕组采用四并联的接线如图3所示，而每相四个绕组采用先两并联再两串联的接线如图4所示，比较图3与图4即可得出如图5所示的每相四个绕组采用先两并联再两串联与四并联互为转换连接的引出端接线图。由图5比较图3和图4可知:两种方式互为转换连接时，每相绕组需一个常闭和两个常开的触点开关来实现转接。以A相为例，当电机运行于低速调速段时，要求将A1与A2由一个常闭触点连接成两极绕组并联两极绕组串联的接线方式，当电机运行于高速调速段时，要求将A+与AyA1与A-分别由两个常开触点连接成四极绕组均并联的接线方式。按上述分析对四相SR电机共需有4个常闭和8个常开触点，如此即可得到如图1所示的四相16/12极SR电机对每相四个绕组采用先两并联再两串联与四并联互为转换连接的一种方式的电路图；和如图2所示的四相16/12极SR电机对每相四个绕组采用先两并联再两串联与四并联互为转换连接的优先方式的电路图。为尽可能减少SR电机与其驱动控制器之间的各相关连接线，要求仅用一台接触器来实现所述绕组串、并联方式的转换连接，即需接触器具有上、中、下三层开关组，其中两层为常断开关组层，每层有四个常断开关，另一层为常闭开关组层，每层同样有四个常闭开关。其中二分之一常断开关的输出端通过导体件直接与常闭开关组层的相应每个常闭开关的输入端相连接，从而可省去四个相应接线端子；另外二分之一常断开关的输入端通过导体件直接与常闭开关组层的相应每个常闭开关的输出端相连接，从而也可省去四个相应接线端子。在图1的连接方式中，上层和下层为Kl- K4和K5-K8作为常断开关组，中层为S1-S4作为常闭开关组。其中二分之一的常断开关K1、K3、K5、K7的输出端以一一对应按序连接S1-S4的输入端，而另外二分之一的常断开关Κ2、Κ4、Κ6、Κ8的输入端以一一对应按序连接S1-S4的输出端；在图2所示的连接方式(为优先方式)中，上层为Κ1-Κ4作为第一常断开关组，中层为S1-S4作为常闭开关组，下层为Κ5-Κ8作为第二常断开关组，Κ1-Κ4的输出端顺序——对应连接S1-S4的输入端，Κ5-Κ8的输入端顺序——对应连接S1-S4的输出端。
权利要求1.一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，包括开关触头开断机构，其特征在于:还包括上、中、下三层开关组，每层开关组的开关数量相同，其中两层开关组为常断开关组，另一层开关组为常闭开关组，在所述的常断开关组中将二分之一的常断开关的每个常断开关输出端以一一对应关系按序连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输入端，另外二分之一的常断开关的每个常断开关输入端以一一对应关系按序连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输出端。
2.根据权利要求1所述一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，其特征在于:在所述的两层常断开关组中，一层为第一常断开关组，另一层为第二常断开关组，在所述第一常断开关组中将每个常断开关的输出端顺序一一对应连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输入端，在所述第二常断开关组中将每个常断开关的输入端顺序一一对应连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输出端。
3.根据权利要求1所述一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，其特征在于:所述常断开关和所述常闭开关为桥形触头开关。
4.根据权利要求1或2或3所述一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，其特征在于:所述常断开关与所述常闭开关互相锁定。
5.根据权利要求1所述一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，其特征在于:所述每层开关组的开关数量为4个。
专利摘要本实用新型公开了一种用于换接电机绕组串并联方式的接触器，以实现SR电机低、高速均能高效运行所要求的绕组在各凸极间的串、并联方式切换，包括开关触头开断机构，其特征在于还包括上、中、下三层开关组，每层开关组的开关数量相同，其中两层开关组为常断开关组，另一层开关组为常闭开关组，在所述的常断开关组中将二分之一的常断开关的每个常断开关输出端以一一对应关系按序连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输入端，另外二分之一的常断开关的每个常断开关输入端以一一对应关系按序连接到所述常闭开关组中的每个常闭开关的输出端。
文档编号H02P25/18GK203166829SQ201320070679
公开日2013年8月28日 申请日期2013年2月7日 优先权日2013年2月7日
发明者王贵明, 邹绍洪, 陈嵩, 岳剑锋, 方巍 申请人:浙江中自机电控制技术有限公司