一种可变模式多相电机的制作方法

本发明主要涉及电机调速技术领域，具体是一种可变模式多相电机，特别是一种通过开关系统把分段的定子绕组组合成多模式的三相永磁电机技术。

背景技术：

有些应用场合，电机需要的速度范围非常宽，造成不同速度段电机或驱动系统的各种指标很难兼顾。如电动汽车，由于需要达到汽车的最高速度目标，需要降低电机的反向电动势，这样低速时电机的反向电动势很低，同时汽车加速时需要电机提供足够大的驱动力，即低速时电机的电流很大，这样造成低速时整个驱动系统的效率很低。为提高低速时驱动系统的效率，希望低速时能提高电机的反向电动势，同时降低电机电流，传统的电机设计及驱动系统，很难达到兼顾。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种通过开关系统进行控制的可变模式多相电机，以便能够使电机具有不同的性能，适应不同的应用场景。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种可变模式多相电机，包括定子、转子和开关系统，定子绕组被分割为相等的数段，同一相的定子绕组分段之间无直接的电连接，每段定子绕组的端子连接开关系统，开关系统可以通过不同的连接和断开的组合，把定子绕组通过串联或并联的方式连接成不同的模式，得到性能不同的电机。

开关系统所用开关为机械式手动开关或机械式自动控制开关或固态开关。

电机为永磁电机。

定子绕组的输入端连接电机控制器的输出端，组成一种调速驱动系统。

开关系统由电机控制器控制。

所述定子绕组至少被分割为相等的两段。

定子绕组被分割为相等的两段时，通过开关系统组合可形成相等的两段串联连接或相等的两段并联连接的多相星形连接方式。

其中的多相为三相。

三相定子绕组中的A相绕组被分割为相等的A1段、A2段，B相绕组被分割为相等的B1段、B2段，C相绕组被分割为相等的C1段、C2段，其中A2段、B2段、C2段的外端连接在一起构成星形连接，开关系统包括A相绕组上设置的SA1、SA2、SA3三个开关，B相绕组上设置的SB1、SB2、SB3三个开关，C相绕组上设置的SC1、SC2、SC3三个开关，其中SA1的一端连接A1段的外端，SA1的另一端连接A2段的内端，SA2的一端连接A2段的外端，SA2的另一端连接A1段的内端，SA3的一端连接A1段的内端，SA3的另一端连接A2的内端；SB1的一端连接B1段的外端，SB1的另一端连接B2段的内端，SB2的一端连接B2段的外端，SB2的另一端连接B1段的内端，SB3的一端连接B1段的内端，SB3的另一端连接B2段的内端；SC1的一端连接C1段的外端，SC1的另一端连接C2段的内端，SC2的一端连接C2段的外端，SC2的另一端连接C1段的内端，SC3的一端连接C1段的内端，SC3的另一端连接C2段的内端。

SA1、SB1、SC1为个三联接触器，SA2、SB2、SC2为一个三联接触器，SA3、SB3、SC3为一个三联接触器。

本发明的有益效果：

本发明通过将定子绕组进行相等分段，通过开关系统控制分段的定子绕组形成不同的连接方式，进而得到速度、转矩等性能不同的电机，解决了电动汽车低速及高速场合电机性能难以兼顾的问题，可以显著提高电动汽车低速运行时的驱动系统效率。

附图说明

附图1为本发明三相电机定子绕组分段示意图；

附图2为本发明定子绕组两分段多模式三相电机结构示意图；

附图3为本发明两段串联模式示意图；

附图4为本发明两段并联模式示意图；

附图5为本发明定子绕组两分段多模式三相电机驱动系统示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

本发明提供了一种定子绕组分段的多模式多相电机，该电机包括定子、转子及开关系统，其中定子绕组被均匀分成两段或两段以上，如图1所示，分段的定子绕组的连接端接入开关系统，开关系统通过不同的闭合、断开的组合，把定子绕组连接成不同的模式，即得到了不同性能的电机，以适应不同需求的应用场景。

本发明的多相电机可以是交流感应电机、永磁电机，以及其他类型有定子绕组的的电机,可以是三相电机，也可以是三相以上的多相电机。

本发明的开关系统可以是断路器、刀闸等机械式手动开关，也可以是继电器、接触器等机械式自动开关，也可以是晶闸管、MODFET、IGBT等电力电子器件构成的固态开关。

本发明的多相电机输入端连接的是电机控制器的输出端，一同构成调速驱动系统,电机控制器可以对开关系统进行控制，得到了不同性能的电机，以适应不同需求的应用场景。

如图2所示，为本发明优选的一种定子绕组两分段的三相永磁电机，三相定子绕组中的A相、B相、C相分别被分割为相等的A1段、A2段，B1段、B2段，C1段、C2段，其中A相两端为外端，分段处为内端，A2段、B2段、C2段的外端连接在一起构成星形连接，开关系统包括A相绕组上设置的SA1、SA2、SA3三个开关，B相绕组上设置的SB1、SB2、SB3三个开关，C相绕组上设置的SC1、SC2、SC3三个开关，开关的连接方式为：SA1的一端连接A1段的外端，SA1的另一端连接A2段的内端，SA2的一端连接A2段的外端，SA2的另一端连接A1段的内端，SA3的一端连接A1段的内端，SA3的另一端连接A2的内端；SB1的一端连接B1段的外端，SB1的另一端连接B2段的内端，SB2的一端连接B2段的外端，SB2的另一端连接B1段的内端，SB3的一端连接B1段的内端，SB3的另一端连接B2段的内端；SC1的一端连接C1段的外端，SC1的另一端连接C2段的内端，SC2的一端连接C2段的外端，SC2的另一端连接C1段的内端，SC3的一端连接C1段的内端，SC3的另一端连接C2段的内端。

SA1、SB1、SC1由一个三联接触器实现，SA2、SB2、SC2由一个三联接触器实现，SA3、SB3、SC3由一个三联接触器实现，共三个接触器构成这9个开关的开关系统。

当SA3、SB3、SC3闭合，SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2断开时，定子绕组连接成如图3所示的相等的两段串联的星形连接模式，当SA3、SB3、SC3断开，SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2闭合时，定子绕组连接成如图4所示相等的两段并联的星形连接模式，通过开关系统的切换让三相永磁电机在串星形模式和两并星形模式之间进行切换，结构简单，控制方便运行稳定。

如图5所示，该定子绕组两分段的双模式三相永磁电机的输入端连接电机控制器的输出端，构成了完整的驱动系统，如图5。开关系统的切换可以由电机控制器来控制，实现电机控制器与多模式电机的协同控制。

在电动汽车的应用场合中，动力电池电压不变的情况下，两串星形模式适合低速场合，该模式的反向电动势高，电流小，可以显著提高电机控制器的效率，而两并星形模式适合高速场合。