[实用新型]带切换机构的电机绕组

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及电机绕组结构，具体为一种各相绕组线圈匝数可改变的带切换机构的电机绕组。

(二)背景技术

在电动机的许多应用领域，电动机的起动、加速阶段需要电机输出较大扭矩但所需速度较低，而在高速运行阶段需要的扭矩不大但要求电机速度较高。为了达到比较宽范围的力矩和速度调节，通常在低速大扭矩运行时给电机施加过载电流或加大励磁电流，而在高速小扭矩运行时，对直流电机或同步电机进行弱磁控制，而对异步电机进行超频控制。常用的电机有串励电机、独立励磁同步电机、混合励磁电机、异步电机等。这些电机一般效率较低、体积较大、能耗较大，因此实施效果各有不足。永磁电机效率高，功率体积比大大增加，但是永磁电机的弱磁升速范围有限而限制了推广。

对于电机、特别是永磁电机来讲，在一定的控制方式下，其输出力矩的量取决于电枢电流，由于驱动器的电流不可能无限制加大，所以永磁电机输出力矩的增加不能依靠驱动器电流的加大，短时间地过载电流也难以实现。但若是能成倍增加绕组线圈的匝数，同样的驱动器电流就在电机内部的产生成倍增加的实际电流，电机输出力矩也即相应增大。

另一方面，电机，特别是永磁电机，在一定的控制方式下，限制其最高转速的主要因素为电枢反电势，由于驱动器的输出电压不可能无限制加大，所以永磁电机转速的提高主要依靠对电机进行弱磁控制，但永磁电机的弱磁升速范围非常有限。但若是能成倍减少绕组线圈的匝数，电机的反电势就同样降低，从而增加电机的最高转速。

但目前常规永磁电机绕组线圈的匝数是无法改变的，虽然已知电机分绕组串并联连接方式改换后可改变绕组匝数，但因各相分绕组引出线过多、控制开关过多，切换方法非常复杂，难以在电机上实际推广应用。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种带切换机构的电机绕组，其各相有多路分绕组，切换机构为可同步切换的开关组；通过切换机构可选择各路分绕组为串联或串并联混合或并联、星形或三角形连接，改变电机各相的绕组匝数和连接方式，从而可使电机方便地输出不同力矩、转速，便于电机进行宽范围调节。

本实用新型设计的带切换机构的电机绕组，包括铁芯及绕制于铁芯上的绕组，还有切换机构。三相绕组的每一相均有2～4路相同的分绕组并绕，各路分绕组引线接到切换机构，通过切换机构实现分绕组的串联、或串并联混合、或全部并联的切换，并实现三相绕组星形三角形连接的切换。

显然当各路分绕组串联时各相绕组匝数将比并联或串并联时成倍增加，外部通入同样的电流时，电枢产生的力矩即可成倍提高，即电机运行于较低转速输出最大扭矩较大。反之，当各路绕组并联或串并联时其各相绕组匝数将比串联时成倍减少，外部通入同样的电流时，电枢产生的反电势即成倍下降，提高电机转速，电机运行于高转速，输出的最大扭矩较小。外部通入同样的电流时，相同匝数的各相绕组作星形连接比三角形连接输出扭矩大，电机运行于较低转速输出最大扭矩较大；反之，相同匝数各相绕组作三角形连接电枢反应比三角形连接的小，提高电机转速，电机运行于高转速，输出的最大扭矩较小。通过串联、或并联、或串并混联以及星形三角形的组合切换，电机可获得较宽的变速、变矩范围。

本实用新型的绕组切换机构包括开关层和转动轴，各相的多路分绕组连接于切换机构的相应触点，开关层包括安装有连接片、触桥、压力弹簧、顶杆的开关层块和凸轮，开关层块为绝缘体块，连接片固定于开关层块上，每个触桥对应两个连接片，触桥的外面经压力弹簧与开关层连接，触桥内面固装有顶杆。压力弹簧压迫触桥接通二连接片形成开关。转动轴穿过开关层块的中心，转动轴可自由转动，盘形凸轮固装于转动轴，凸轮有与开关层块上的触桥对应的数个大/小半径弧，当转动轴转动、凸轮的大半径弧推动触桥的顶杆、触桥向开关层块外缘移动，二连接片断开，开关断开；当转动轴转动、凸轮的小半径弧与触桥相对、压力弹簧压迫触桥压在连接片上，二连接片连接，开关连通。