一種永磁電機線圈切換調(diào)速方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電機調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種永磁電機線圈切換調(diào)速方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟社會的日益發(fā)展和科技水平的逐漸提高，調(diào)速電機的應用領(lǐng)域越來越廣 泛，對調(diào)速電機的調(diào)速范圍要求也越來越高。同時對降低電機體積、重量及成本的要求也越 來越高，要求電機能在一定體積、重量及成本的條件下，實現(xiàn)更寬的調(diào)速范圍。
[0003] 在洗衣機領(lǐng)域，洗衣機在洗涂的時候轉(zhuǎn)速低，力矩大，脫水的時候轉(zhuǎn)速高，力矩小。 在設(shè)計時，要滿足低速電機輸出力矩要求，就要提高電機的力矩系數(shù);高速時，輸入電壓限 審IJ，須降低電機的反電勢系數(shù)。而電機的反電勢系數(shù)與力矩系數(shù)又是成正比關(guān)系，需改變電 機本身特性才能滿足調(diào)速要求。
[0004] 由于調(diào)速電機的廣泛應用，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)φ{(diào)速電機的調(diào)速范圍也越來越高。目前 電機行業(yè)廣泛應用的調(diào)壓調(diào)速、變頻調(diào)速、弱磁調(diào)速等方法為我們提供了較寬的調(diào)速需求。 但是針對于W上幾種調(diào)速方法應用受限制的情況，仍不能滿足調(diào)速范圍，所W我們就需要 一種調(diào)速范圍更寬的調(diào)速方法或者一種能夠聯(lián)合W上幾種調(diào)速方法同時進行并拓寬調(diào)速 范圍的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種永磁電機線圈切換調(diào)速方法，拓寬了調(diào)速范圍，使得 洗衣機電機在相同轉(zhuǎn)速、力矩要求的情況下可W做得更小、更輕。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明 采用了W下技術(shù)方案：
[0006] -種永磁電機線圈切換調(diào)速方法，包括W下步驟:在電機驅(qū)動器與電機之間加入 切換電路，所述切換電路包括多個切換開關(guān);將電機定子線圈引出多個抽頭與所述切換開 關(guān)相連，通過切換開關(guān)改變繞組連接方式后將=相電傳給電機，所述繞組連接方式包括星 形連接和=角形連接，所述星形連接和=角形連接分別包括由多個定子線圈串聯(lián)或并聯(lián)或 串并聯(lián)結(jié)合構(gòu)成的低速檔和高速檔，所述高速檔通過在所述低速檔的基礎(chǔ)上增加每組并聯(lián) 支路數(shù)構(gòu)成。
[0007] 所述電機定子線圈平均分為=組，所述切換開關(guān)包括單控開關(guān)和雙控開關(guān)，相鄰 組線圈之間設(shè)有一單控開關(guān)，每組線圈均通過一雙控開關(guān)與另外兩組線圈相連。
[000引所述定子線圈平均分為=組，所述星形連接或=角形連接通過=組線圈連接構(gòu) 成，低速檔時，每組線圈采用相互串聯(lián)構(gòu)成，高速檔時，每組線圈采用并聯(lián)或串并聯(lián)相結(jié)合 連接構(gòu)成
[0009]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明所述永磁電機線圈切換調(diào)速方法，可獨立有級調(diào)速， 也可W基于變頻、調(diào)壓、弱磁等調(diào)速方法基礎(chǔ)上實現(xiàn)更大調(diào)速范圍的無級調(diào)速。使得永磁電 機在滿足更寬調(diào)速范圍的同時，減小了永磁電機的體積，從而大大降低了電機的生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明低速檔時的仿真特性曲線圖；
[0011] 圖2是本發(fā)明高速檔時的仿真特性曲線圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明的切換控制框圖；
[OOK]圖4是本發(fā)明實施例中低速檔向高速檔切換時示意圖；
[0014] 圖5是本發(fā)明實施實例的切換開關(guān)切換為低速檔時的控制電路圖；
[0015] 圖6是本發(fā)明實施實例的切換開關(guān)切換為高速檔時的控制電路圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明定子線圈為12時的星形連接方式中低速時的連接示意圖；
[0017] 圖8是本發(fā)明定子線圈為12時的星形連接方式中高速時的一種連接示意圖；
[0018] 圖9是本發(fā)明定子線圈為12時的星形連接方式中高速時的另一種連接示意圖；
[0019] 圖10是本發(fā)明定子線圈為12時的S角形連接方式中低速時的連接示意圖；
[0020] 圖11是本發(fā)明定子線圈為12時的=角形連接方式中高速時的一種連接示意圖；
[0021] 圖12是本發(fā)明定子線圈為12時的=角形連接方式中高速時的另一種連接示意圖。
[0022] 圖13是本發(fā)明的實施例同步永磁電機的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明：
[0024] 如圖1~13所示，本實施例的永磁電機線圈切換調(diào)速方法，在電機驅(qū)動器與電機之 間加入切換電路，所述切換電路由多個切換開關(guān)組成;將電機定子線圈引出多個抽頭與所 述切換開關(guān)相連，通過切換開關(guān)改變繞組連接方式后將=相電傳給電機，所述繞組連接方 式包括星形連接和=角形連接，所述星形連接和=角形連接分別包括由多個定子線圈串聯(lián) 或并聯(lián)或串并聯(lián)結(jié)合構(gòu)成的低速檔和高速檔，所述高速檔通過在所述低速檔的基礎(chǔ)上增加 每組并聯(lián)支路數(shù)構(gòu)成。在本實施例中，所述星形連接和=角形連接包括由多個定子線圈串 聯(lián)構(gòu)成的低速檔W及由多個定子線圈并聯(lián)構(gòu)成的高速檔。
[0025] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先從基本物理學原理進行了分析。根據(jù)法拉第定律，電 動勢E = d4/dt,即磁通量隨時間的變化率，而4 = nBS(n是線圈串聯(lián)應數(shù);S是磁通量通過閉 合線圈的面積）。
[0026] 若導線在化時間內(nèi)垂直于導線的位移為加，則閉合回路的一部分導線切割磁感線 時，E = d(BS)Alt = BdS/dt = B(KLD)Alt =化郵Mt = BLV,得到公式（1)。同理，根據(jù)安培力公 式可得到公式(2)。
[0027] E = nBLV (1)
[002引 F = nBIL (2)
[0029] 上述公式中：E:相反電動勢，即導體切割磁力線所產(chǎn)生的電壓;n:線圈串聯(lián)應數(shù)； B:磁場強度;U導體長度;V:導體切割磁力線的速度;F:帶電導體在磁場中所受的力；I:導 體中所通過的電流。
[0030] 從公式（1)可W看出，電機運行速度V在n、B、L運=個物理參數(shù)不變的情況下，受電 壓限制。但要提高輸出力矩，須增大n、B、I、L四個參數(shù)。
[0031] 本發(fā)明所述串、并聯(lián)繞組切換的方法，是通過降低定子線圈串聯(lián)應數(shù)n，來擴大轉(zhuǎn) 速范圍。且降低串聯(lián)應數(shù)，增加并聯(lián)支路數(shù)，可增大電機可承受的最大相電流，不影響電機 輸出力矩要求。
[0032]星形連接一-S角形連接切換，則是從兩種連接線電壓與線電流的不同來作轉(zhuǎn)速 調(diào)整。
[00削星形連接：％ =:禪麵;4 = ?
[0034] S角形連接：Ol二0積％ =與拓
[0035] 上述公式中，化:線電壓;UP:相電壓；IL:線電流;IP:相電流。S角形連接比星形連 接電壓需求下降yi倍，也能起到串、并聯(lián)繞組切換同要的效果。且線電流增大^!>倍，相電 流不會變，不影響電機負載能力。
[0036] 每相電樞繞組由多個定子線圈串聯(lián)或并聯(lián)組成，對于一個齒槽配合已確定的電 機，定子線圈的總個數(shù)是相同的。但不同的并聯(lián)支路數(shù)會產(chǎn)生不同的機械特性，且=相的連 接方式不