[發明專利]一種開關磁阻變檔電機

有效

• 申請號: 202111032214.3
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113746398B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 吳建華;陳禮;甘醇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02P25/08
• 分類號: H02P25/08;H02P25/18
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種開關磁阻變檔電機，包括開關磁阻電機的各相定子繞組和SPTD快續流變檔電路，所述各相定子繞組均分為若干個分段繞組，SPTD快續流變檔電路用于根據開關磁阻電機運行檔位的需求，對各相定子繞組中各個分段繞組之間的連接方式進行調整以構成一條或多條支路。其中連接方式的切換采用零區電流變檔控制方法。電機低速時，分段繞組采用串聯方式，增加各相定子繞組中的串聯匝數，電機的峰值轉矩增大，此時為低速檔；電機高速時，分段繞組采用并聯方式，減少各相定子繞組中的串聯匝數，電機的峰值功率和轉速均增大，此時為高速檔；分段繞組的數量大于2時，通過改變分段繞組之間的連接方式，獲得所述電機兩個檔位以上的多個檔位的變檔運行。

技術領域

本發明涉及開關磁阻電機技術領域，特別是涉及一種開關磁阻變檔電機。

背景技術

隨著全球環境問題和資源問題的加劇，電動汽車、電動艦船和電動裝甲車等新型全電動車輛艦船發展迅速。全電動車輛艦船常用的電機有異步電機、永磁同步電機和開關磁阻電機，開關磁阻電機以其結構簡單、可靠性高、成本低、轉速范圍廣、控制簡單等優點，成為未來電驅動系統的重要選項。

全電動車輛艦船在起步或低速時，其驅動系統需提供大轉矩以克服阻力，實現快速起步或加速；全電動車輛艦船在正常運行時，其驅動系統需提供寬廣的恒功率區范圍，以提高行進速度。而由傳統電機與固定減速比減速箱配合組成的驅動系統，難以滿足全電動車輛艦船低速大轉矩、高速大功率、高轉速范圍和高效率的特性要求；如果采用傳統電機與變速箱的組合不僅復雜，還會降低驅動系統的可靠性和運行效率，不能充分發揮電機調速特性的優勢。

利用電機繞組串并聯實現電機轉矩特性的切換是一種常見的電機擴速和起動方法，例如異步電動機的Y-Δ起動就得到廣泛應用，然而由于電機是電感性負載，這種硬切換的工作方式必然帶來嚴重的尖峰電壓，對于要求頻繁起停、加速、爬坡工作的全電動車輛艦船，硬切換的工作方式導致難以克服的可靠性問題。

現階段國內外的研究或專利公開了多種電機繞組串并聯方式的技術方案，但對繞組切換過程中尖峰電壓的關鍵問題，均缺乏可靠的、能實現頻繁切換的控制策略和控制電路。

公開號為CN108173474A的說明書公開了一種基于改變繞組連接方式的調速永磁同步電機及其控制方法，通過在電機運行中繞組動態星形三角形變換，改變電機相電壓最大值以增大擴速范圍，提高電機效率，但該發明中并未給出具體的拓撲結構。

公開號為CN208209843U的說明書公開了一種分段繞組電機控制器，其使用二極管三相整流橋和晶閘管分別構成高低速切換部分，并通過控制開關S1接入全部或一半繞組。但該實用新型中未考慮切換過程中被切除繞組的續流問題。

公開號為CN108649725A的說明書公開了一種電機繞組切換裝置及控制方法，該裝置包括電機定子繞組，電機定子繞組的三相分成兩段，一段為高低速驅動繞組，匝數為W1，整體為ABC繞組；另一段為低速驅動繞組，匝數為W2，整體為abc繞組；該發明中采用兩組三相不控整流橋和晶閘管構成高低速切換電路，在電流過零時關閉一個晶閘管并導通另一個，實現全繞組與半繞組之間的切換。但該發明切換時續流時間過長，導致電機轉矩下降，產生明顯的轉速跌落，且在切換后只使用了一半繞組，繞組利用率低。

公開號為CN106961195A的說明書公開了一種單相異步電機繞組串并聯切換方法、單相異步電機及設備，其中單相異步電機包括：主相繞組、副相繞組以及切換裝置，所述主相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述切換裝置，用于根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述主相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式。但該發明僅進行了原理上的分析，并未給出具體實現方案。

發明內容

本發明的發明目的在于提供一種實現全電動車輛艦船電子變檔驅動的開關磁阻變檔電機，解決開關磁阻電機繞組切換過程中的快速續流問題，徹底消除繞組切換時尖峰電壓對功率開關管的沖擊破壞。