一种三档虚拟变速电机绕组连线结构的制作方法

1.本实用新型涉及虚拟变速电机技术领域，特别是涉及一种三档虚拟变速电机绕组连线结构。


背景技术：

2.电动汽车对电机的速度及转矩的技术要求为：起步时需要大转矩低速度，正常行驶时候转矩需求低但要有很高的速度，在最低速和最高速之间要求有很宽的范围。多档虚拟变速电机包括二档或三档虚拟变速电机，通过绕组换切形成一档、二档、三档提高转速；原来三档虚拟变速电机绕组连线方式，一档起动时，每相绕组中的4个绕组单元全部串联，二档加速时，每相绕组中的4个绕组单元并联形成一个y型连接，三档高速运行时，每相绕组中的4个绕组单元全部并联并形成一个y型连接。原来三档虚拟变速电机绕组连线方式共有27个接触器、继电器或者其他电控开关，生产部件多，效率低，因而亟待加以改进。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种三档虚拟变速电机绕组连线结构，通过减少电控开关数量，可以简化生产过程，优化空间布置，降低物料成本，同时构建多个相互独立的y型并联支路，确保电机的三相平衡，提高电动汽车的行驶安全性。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.一种三档虚拟变速电机绕组连线结构，该结构包括三档虚拟变速电机和电动换档控制器，所述三档虚拟变速电机包括三相绕组，分别为u相绕组、v相绕组和w相绕组，每相绕组均由四个绕组单元组成，分别为一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元，通过多个电控开关对每相绕组中的四个绕组单元实施串联、并联或串并联混合连接的操作方式构成电动变档，多个所述电控开关分别与所述电动换档控制器电性连接；
6.一档运行时，每相绕组中的四个绕组单元通过三个电控开关依次串联起来；
7.二档运行时，每相绕组中的四个绕组单元两两串联成两组，分别为第一组绕组和第二组绕组，三相绕组中的第一组绕组并联在一起，第二组绕组并联在一起，形成两个相互独立的y型并联支路；u相绕组、v相绕组和w相绕组中任意两相绕组的第二组绕组的末端设置电控开关；
8.三档运行时，每相绕组中的每个绕组单元单独构成一条支路，三相绕组中的所有一号绕组单元并联在一起，所有二号绕组单元并联在一起，所有三号绕组单元并联在一起，所有四号绕组单元并联在一起，形成四个相互独立的y型并联支路；其中，u相绕组、v相绕组和w相绕组中任意两相绕组的一号绕组单元、二号绕组单元和三号绕组单元的末端设置电控开关。
9.优选的，二档运行时，u相绕组和v相绕组的第二组绕组的末端均设置电控开关。
10.优选的，三档运行时，u相绕组和v相绕组的一号绕组单元、二号绕组单元和三号绕组单元的末端均设置电控开关。
11.优选的，所述电控开关分为相同的三组，每组所述电控开关包括九个电控开关，分别为第一电控开关、第二电控开关、第三电控开关、第四电控开关、第五电控开关、第六电控开关、第七电控开关、第八电控开关和第九电控开关；每相绕组中设置一组所述电控开关。
12.优选的，一档运行时，每相绕组中的一号绕组单元和二号绕组单元之间串接第一电控开关，二号绕组单元和三号绕组单元之间串接第二电控开关，三号绕组单元和四号绕组单元之间串接第三电控开关。
13.优选的，二档运行时，每相绕组中的第一组绕组由一号绕组单元和二号绕组单元串联而成，第二组绕组由三号绕组单元和四号绕组单元串联而成，所述一号绕组单元和二号绕组单元之间串接有第一电控开关，所述三号绕组单元和四号绕组单元之间串接有第三电控开关，所述一号绕组单元和三号绕组单元之间连接有第五电控开关；u相绕组和v相绕组的二号绕组单元的末端连接有第八电控开关。
14.优选的，三档运行时，每相绕组中的一号绕组单元的首端通过第四电控开关、第五电控开关、第六电控开关分别与二号绕组单元的首端、三号绕组单元的首端、四号绕组单元的首端连接；u相绕组和v相绕组的一号绕组单元的末端均设置有第七电控开关，u相绕组和v相绕组的二号绕组单元的末端均设置有第八电控开关，u相绕组和v相绕组的三号绕组单元的末端均设置有第九电控开关。
15.优选的，所述电控开关为交流接触器、直流继电器、固态继电器、igbt或者mos场效应管。
16.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的三档虚拟变速电机绕组连线结构，共有24个电控开关，通过减少电控开关数量，可以简化生产过程，优化空间布置，降低物料成本；
17.同时，如果电机在二档运行时，如果任何一个分开的定子绕组中心点对应的一个绕组支路出现故障，可以关断出现故障绕组的相应开关器件，第五电控开关或第八电控开关，开关器件导通的正常绕组通过分开的绕组中心点，使得电机绕组仍然处于平衡状态，电机能够正常工作；如果电机在三档运行时，任何一个、两个或者三个分开的定子绕组中心点对应的一个、两个或者三个绕组支路出现故障，可以关断出现故障绕组的相应开关器件，例如第六电控开关或第七电控开关，或者第八电控开关或第九电控开关；开关器件导通的正常绕组通过分开的绕组中心点，使得电机绕组仍然处于平衡状态，电机能够正常工作。这对提高电动汽车的行驶安全性具有重大意义。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为现有技术中三档虚拟变速电机一档运行绕组接线结构；
20.图2为现有技术中三档虚拟变速电机二档运行绕组接线结构；
21.图3为现有技术中三档虚拟变速电机三档运行绕组接线结构；
22.图4为本实用新型三档虚拟变速电机一档运行绕组接线结构；
23.图5为本实用新型三档虚拟变速电机二档运行绕组接线结构；
24.图6为本实用新型三档虚拟变速电机三档运行绕组接线结构；
25.附图标记说明：a1、a2、a3、a4分别为u相绕组中一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元的首端接点，x1、x2、x3、x4分别为u相绕组中一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元的末端接点；b1、b2、b3、b4分别为v相绕组中一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元的首端接点，y1、y2、y3、y4分别为v相绕组中一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元的末端接点；c1、c2、c3、c4分别为w相绕组中一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元的首端接点，z1、z2、z3、z4分别为w相绕组中一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元的末端接点；j1、j2、j3、j4、j5、j6、j7、j8、j9分别表示第一电控开关、第二电控开关、第三电控开关、第四电控开关、第五电控开关、第六电控开关、第七电控开关、第八电控开关和第九电控开关。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.本实用新型的目的是提供一种三档虚拟变速电机绕组连线结构，通过减少电控开关数量，可以简化生产过程，优化空间布置，降低物料成本，同时构建多个相互独立的y型并联支路，确保电机的三相平衡，提高电动汽车的行驶安全性。
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
29.如图1
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图3所示，现有技术中电动汽车用电机一档接线结构，每相绕组中的四个相绕组单元全部串联；二档接线结构中，每相绕组中的四个相绕组单元两两串联成两组后再将串联好的两组并联，形成一个y型并联支路；三档接线结构中，每相绕组中的四个相绕组单元全部并联，形成一个y型并联支路；但是，原来三档虚拟变速电机绕组连线方式共有27个接触器、继电器或者其他电控开关。
30.如图4
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图6所示，本实用新型提供的三档虚拟变速电机绕组连线结构包括三档虚拟变速电机和电动换档控制器，所述三档虚拟变速电机包括三相绕组，分别为u相绕组、v相绕组和w相绕组，每相绕组均由四个绕组单元组成，分别为一号绕组单元、二号绕组单元、三号绕组单元和四号绕组单元，通过多个电控开关对每相绕组中的四个绕组单元实施串联、并联或串并联混合连接的操作方式构成电动变档，多个所述电控开关分别与所述电动换档控制器电性连接；所述电控开关分为相同的三组，每组所述电控开关包括九个电控开关，分别为第一电控开关j1、第二电控开关j2、第三电控开关j3、第四电控开关j4、第五电控开关j5、第六电控开关j6、第七电控开关j7、第八电控开关j8和第九电控开关j9，每相绕组中设置一组所述电控开关，在电机正常工作时，电动换档控制器分别控制一档、二档、三档相对应的连接支路的电控开关闭合。
31.如图4所示，一档运行时，每相绕组中的四个绕组单元通过三个电控开关依次串联
起来；一档运行时，每相绕组中的一号绕组单元和二号绕组单元之间串接第一电控开关j1，二号绕组单元和三号绕组单元之间串接第二电控开关j2，三号绕组单元和四号绕组单元之间串接第三电控开关j3；以u相绕组中的连接结构为例，一号绕组单元的首端接点a1接u相电源，末端接点x1与j1连接，二号绕组单元的首端接点a2与j1连接，末端接点x2与j2连接，三号绕组单元的首端接点a3与j2连接，末端接点x3与j3连接，四号绕组单元的首端接点a4与j3连接，v相绕组和w相绕组同理，且u相绕组中四号绕组单元的末端接点x4与v相绕组中四号绕组单元的末端接点y4和w相绕组中四号绕组单元的末端接点z4连接在一起。
32.如图5所示，二档运行时，每相绕组中的四个绕组单元两两串联成两组，分别为第一组绕组和第二组绕组，三相绕组中的第一组绕组并联在一起，第二组绕组并联在一起，形成两个相互独立的y型并联支路；每相绕组中的第一组绕组由一号绕组单元和二号绕组单元串联而成，第二组绕组由三号绕组单元和四号绕组单元串联而成，所述一号绕组单元的末端接点x1和二号绕组单元的首端接点a2之间串接有第一电控开关j1，所述三号绕组单元的末端接点j3和四号绕组单元的首端接点a4之间串接有第三电控开关j3，所述一号绕组单元的首端接点a1和三号绕组单元的首端接点a3之间连接有第五电控开关j5；u相绕组的二号绕组单元的末端接点x2和v相绕组的二号绕组单元的末端接点y2均设置有第八电控开关j8，两个第八电控开关j8与w相的二号绕组单元的末端接点z2连接在一起；v相绕组中四号绕组单元的末端接点x4与v相绕组中四号绕组单元的末端接点y4、w相绕组中四号绕组单元的末端接点z4连接在一起，构成y型零电位点。
33.如图6所示，三档运行时，每相绕组中的每个绕组单元单独构成一条支路，三相绕组中的所有一号绕组单元并联在一起，所有二号绕组单元并联在一起，所有三号绕组单元并联在一起，所有四号绕组单元并联在一起，形成四个相互独立的y型并联支路；三档运行时，每相绕组中的一号绕组单元的首端接点a1通过第四电控开关j4、第五电控开关j5、第六电控开关j6分别与二号绕组单元的首端接点a2、三号绕组单元的首端接点a3、四号绕组单元的首端接点a4连接；
34.其中，u相绕组的一号绕组单元的末端接点x1、v相绕组的一号绕组单元的末端y1均连接有第七电控开关j7，并且与w相绕组的一号绕组单元的末端接点z1连接；u相绕组的二号绕组单元的末端接点x2、v相绕组的二号绕组单元的末端y2均连接有第八电控开关j8，并且与w相绕组的二号绕组单元的末端接点z2连接；u相绕组的三号绕组单元的末端接点x3、v相绕组的三号绕组单元的末端y3均连接有第九电控开关j9，并且与w相绕组的三号绕组单元的末端接点z3连接；在u、v、w三相任意一相中，减少了j7、j8、j9一组接触器、继电器或者其他电控开关，由原来的总数27个、减少为24个接触器、继电器或者其他电控开关。
35.所述电控开关可以为交流接触器、直流继电器、固态继电器、igbt或者mos场效应管。
36.本实用新型提供的三档虚拟变速电机绕组连线结构，通过减少电控开关数量，可以简化生产过程，优化空间布置，降低物料成本；同时，如果电机在二档运行时，如果任何一个分开的定子绕组中心点对应的一个绕组支路出现故障，可以关断出现故障绕组、以及对应于出现故障绕组的其他绕组的相应开关器件，第五电控开关或第八电控开关，开关器件导通的正常绕组通过分开的绕组中心点，使得电机绕组仍然处于平衡状态，电机能够正常工作；如果电机在三档运行时，任何一个、两个或者三个分开的定子绕组中心点对应的一
个、两个或者三个绕组支路出现故障，可以关断出现故障绕组、以及对应于出现故障绕组的其他绕组的相应开关器件，例如第六电控开关或第七电控开关，或者第八电控开关或第九电控开关；在四个分开的y形连接中，只要有一个正常连接，开关器件导通的正常绕组通过分开的绕组中心点，使得电机绕组仍然处于平衡状态，电机能够正常工作。这对提高电动汽车的行驶安全性具有重大意义。
37.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。