[实用新型]电动车用单绕组双速永磁电机

说明书

技术领域

本实用新型属于永磁同步电机和无刷直流电机，具体涉及一种电动车用单绕组、双额定转速的永磁同步电机和无刷直流电机。

背景技术

现行的电动车上使用的电动驱动装置绝大多数是直驱式，动力由驱动电机输出，经过差速器(也叫变速箱)减速后直接驱动电动车前轮毂或后轮毂行驶，行驶速度的快慢是靠调节驱动电机的转速来实现的，而电机的调速，则是靠与电机相连的电控装置(即控制器)通过控制输入电机的电源电压或频率来实现的。任何一台电动车，在同等电池容量的前提下，延长续航里程的唯一办法就是要节能，提高驱动电机运行的平均效率。电机效率是电机最重的要参数，一般所指的电机效率是电机在运行时的最高效率点的效率，正常情况下，电机的最高效率点就是电机的额定转速点，对于调速电机，它的转速范围可以从0到额定转速，再从额定转速到最高转速，电机不论是低于额定转速还是高于额定转速下运行，电机的效率都不会是最高的，电机运行的转速与额定转速相差的数值越大，运行效率越低。电动车在行驶过程中，行驶速度有快有慢，由于是直驱式，行驶速度取决于电机转速，电机的运行转速也会有快有慢，电机不可能都在额定转速点运行，所以，电动车驱动电机的平均运行效率总是会低于电机的额定效率，而且比额定效率低很多，要延长电动车的续航里程，提高电机的平均运行效率，就需要增大电机的高效率运行区间，减少低效率运行区间。如何提高电动车驱动电机的平均运行效率，是从事电机研究工作者的一大课题。

下面，从另一层面来考察直驱式电动车驱动电机的运行工况：众所周知，电动车行驶过程中，驱动电机的输出扭力是随行驶工况的变化而不断变化的，当轻载或平整路面或下坡时，电动车所需扭力小，当重载或上坡时，电动车所需扭力大，在电机输出功率不变的前提下，电机的输出扭力与转速成反比，电机转速越高，扭力越小，转速越低，扭力越大，对于直驱式电动车，当电动车需要大扭力时，电机输出大扭力的途径一是加大电流，增大输入功率，二是压缩电机的输出转速。加大电流和压缩电机转速都会是使电机处于过载状态，处于过载状态的电机一般运行在低效率区间，效率低，易发热，温升高，最后的结果是既浪费能源，又缩短了电机的使用寿命。为了获得在爬坡、加速、重载时的大扭力，一般的电动车制造商都是选择加大电机和控制器功率的方法，比如，在平路上载正常负荷只需 15kw的电机和控制器就可满足要求的电动车，在考虑要同时满足爬坡、重载时就可能选择30kw的电机和控制器，这样以来，电动车在正常负荷行驶平路的情况下，就会形成一种大马拉小车的状况，浪费资源。对于直驱式电动车，如何让驱动电机在高效率运行的情况下获得大扭力输出，也是电机研究工作者的一大课题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对永磁同步电机和无刷直流电机驱动电动车行驶时，怎样才能提高它的平均运行效率，在电动车重载、爬坡时，如何使电机运行在高效率区间获得大扭力，避免电机发热，保证电机在正常的温升下运行，提供一种技术方案，以达到更节能，增大电动车的续航里程，延长电机的使用寿命的目的。

本实用新型采用的具体技术方案是：

电动车用单绕组双速永磁电机，包括定子、转子及设置在定子槽内的定子绕组，特点是：定子绕组的头线和尾线抽出作为相线，所述的相线借助三相切换开关连接为星形连接和角形连接并通过三相切换开关在星形连接和角形连接之间切换，所述的位置信息传感器设置有两组且两组之间间隔30°电角度安装。

所述的位置信息传感器为霍尔线路板或旋变编码器，所述的两组位置信息传感器，一组位于定子绕组星接时的检测位，一组位于定子绕组角接时的检测位，两组位置信息传感器的信号线通过传感器切换开关连接有控制线路板，所述的传感器切换开关与三相切换开关联动；所述的传感器切换开关与三相切换开关借助控制线路板联动；

所述的三相切换开关将定子绕组接为星形连接时，传感器切换开关接入位于星接时检测位的位置信息传感器；

所述的三相切换开关将定子绕组接为角形连接时，传感器切换开关接入位于角接时检测位的位置信息传感器。

所述的单绕组双速永磁电机的转子磁路结构，转子磁钢为内置式、气隙磁场为理想正弦波，转子磁极为凸极极靴结构，凸极极靴外缘线与定子齿内缘组成的气隙，其气隙长度δ符合δ＝K/sina，式中K是常量、a为位置角。

本实用新型的有益效果是：

1、本技术方案中，解决了永磁电机由于星接绕组和角接绕组电流换相时转子的最佳位置存在30°电角度差异，绕组的连接方式无法实现星、角接切换，即：无法实现电机单绕组以星、角接切换方式获得两个额定转速的问题。