一种用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关及具有其的电机的制作方法

1.本实用新型涉及开绕组永磁同步电机的控制设备相关技术领域，具体地，涉及一种用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关机具有其的电机。


背景技术：

2.传统的永磁同步电机，绕组连接方式是固定的，造成电机工作区间固定，在匹配时转矩和转速制约性大，使得车辆动力性和经济性优化受到了很大限制；但是开放式永磁同步电动机及其双逆变器的驱动系统可以完美解决上述问题，通过双逆变器的控制，可以实现三种绕组模式的切换包括星形、角形和双逆变器形，从而实现不同的电机外特性与效率特性。根据工况对绕组模式进行实时切换，使得电机的工作区间拓宽、高效区增加，提升车辆的动力性和经济性；但是目前研究的重点都放在提高开放式绕组永磁同步电机的精准控制、提升电机工作效率等控制策略上，针对其模式切换的装置研究较少。


技术实现要素：

3.为解决上述问题的至少一个方面，本实用新型公开了一种用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关，其中该开绕组永磁同步电机包括电机、连接在所述电机三相始端的第一逆变器、及连接在所述电机三相末端的第二逆变器，所述模式切换开关包括：第一开关组，所述第一开关组包括三个子开关，所述第一开关组的三个子开关分别串联在所述第一逆变器和所述电机的三相始端之间；第二开关组，所述第二开关组包括三个子开关，所述第二开关组的三个子开关的一端分别和所述电机的三相末端串联，另一端相互连接；第三开关组，所述第三开关组包括三个子开关，所述第三开关组的第一子开关连接所述电机的第一相始端和所述电机的第三相末端，所述第三开关组的第二子开关连接所述电机的第二相始端和所述电机的第一相末端，所述第三开关组的第三子开关连接所述电机的第三相始端和所述电机的第二相末端；第四开关组，所述第四开关组包括三个子开关，所述第四开关组的三个子开关分别串联在所述电机三相末端和所述第二逆变器之间；控制电路，所述控制电路用于控制所述第一开关组、所述第二开关组、所述第三开关组和所述第四开关组的断开或者闭合。
4.优选地，所述控制电路包括电连接的继电器km1、继电器km2、继电器km3和继电器km4，所述第一开关组采用继电器开关s
km1
，所述继电器开关s
km1
响应于所述继电器km1的感应线圈的激磁而闭合，所述第二开关组采用继电器开关s
km2
，所述继电器开关s
km2
响应于所述继电器km2的感应线圈的激磁而闭合，所述第三开关组采用继电器开关s
km3
，所述继电器开关s
km3
响应于所述继电器km3的感应线圈的激磁而闭合，所述第四开关组采用继电器开关s
km4
，所述继电器开关s
km4
响应于所述继电器km4的感应线圈的激磁而闭合。
5.优选地，所述控制电路包括：第一电路，用于控制所述继电器开关s
km1
，包括电源、所述继电器km1的感应线圈、所述继电器km1的常开开关和开关sb1，所述电源、所述继电器
km1的感应线圈和开关sb1依次串联，所述继电器km1的常开开关与所述开关sb1并联；第二电路，用于控制所述继电器开关s
km2
，所述第二电路与所述继电器km1的感应线圈并联，包括所述继电器km2的感应线圈、所述继电器km2的常开开关、所述继电器km3的常闭开关、所述继电器km4的常闭开关和开关s1，所述继电器km2的感应线圈、所述继电器km3的常闭开关、所述继电器km4的常闭开关和开关s1依次串联，所述继电器km2的常开开关和所述开关s1并联；第三电路，用于控制所述继电器开关s
km3
，所述第三电路与所述继电器km1的感应线圈并联，包括所述继电器km3的感应线圈、所述继电器km3的常开开关、所述继电器km2的常闭开关、所述继电器km4的常闭开关和开关s2，所述继电器km3的感应线圈、所述继电器km2的常闭开关、所述继电器km4的常闭开关和开关s2依次串联，所述继电器km3的常开开关与所述开关s2并联；第四电路，用于控制所述继电器开关s
km4
，所述第四电路与所述继电器开关km1的感应线圈并联，包括所述继电器km4的感应线圈、所述继电器km2的常开开关、所述继电器km3的常闭开关、所述继电器km3的常闭开关和开关s3，所述继电器km4的感应线圈、所述继电器km3的常闭开关、所述继电器km3的常闭开关和开关s3依次串联，所述继电器km2的常开开关与所述开关s3并联。
6.优选地，所述控制电路还包括开关sb2，所述开关sb2串连在所述控制电路中，用于控制所述电源的导通。
7.优选地，所述电源为低压电源。
8.另一方面，本实用新型的公开了一种开绕组永磁同步电机，包括：电机、第一逆变器、第二逆变器、第一电源、第二电源和模式切换开关，第一逆变器与电机的三相始端连接，第一电源向第一逆变器供电，第二逆变器和电机的三相末端连接，第二电源向第二逆变器供电，模式切换开关和电机电连接，模式切换开关采用如前所述的用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关。
9.本实用新型的用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关具有如下有益效果：
10.(1)通过设置多个开关组连接开绕组永磁同步电机以及第一逆变器和第二逆变器，并采用控制控制电路控制多个开关组的断开和闭合，以实现对电机不同绕组模式的切换，使不同的绕组模式独立实现。
11.(2)通过控制电路的低压电源和多个继电器的配合对高压电路中的各继电器开关进行控制，以实现低压电路对高压电路的控制。
附图说明
12.为了更好地理解本发明的上述及其他目的、特征、优点和功能，可以参考附图中所示的实施方式。附图中相同的附图标记指代相同的部件。本领域技术人员应该理解，附图旨在示意性地阐明本发明的优选实施方式，对本发明的范围没有任何限制作用，图中各个部件并非按比例绘制。
13.图1为根据本发明实施例的用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关的应用场景示意图；
14.图2为根据本发明实施例的用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关的控制电路。
具体实施方式
15.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
16.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
17.为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的实施例提出了一种用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关，其中该开绕组永磁同步电机包括电机、连接在电机三相始端的第一逆变器、及连接在电机三相末端的第二逆变器，模式切换开关包括：第一开关组、第二开关组、第三开关组、第四开关组和控制电路，第一开关组包括三个子开关，第一开关组的三个子开关分别串联在第一逆变器和电机的三相始端之间；第二开关组包括三个子开关，第二开关组的三个子开关的一端分别和电机的三相末端串联，另一端相互连接；第三开关组包括三个子开关，第三开关组的第一子开关连接电机的第一相始端和电机的第三相末端，第三开关组的第二子开关连接电机的第二相始端和电机的第一相末端，第三开关组的第三子开关连接电机的第三相始端和电机的第二相末端；第四开关组包括三个子开关，第四开关组的三个子开关分别串联在电机三相末端和第二逆变器之间；控制电路用于控制第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组的断开或者闭合。
18.具体地，如图1所示，一开关组的三个子开关连接在第一逆变器vci1和电机ms3的三相始端之间，通过第一开关组的断开或闭合控制第一逆变器vci1和电机ms3的断开或连通。第二开关组的三个子开关分别连接在电机ms3的三相末端，且第二开关组的三个子开关的一端相互连接形成闭合电路。第三开关组的三个子开关的两端分别与电机ms3的三相始端(a、b、c)和三相末端(x、y、z)连接，第三开关组的第一子开关连接a端和z端，第三开关组的第二子开关连接b端和x端，第三开关组的第三子开关连接c端和y端。第四开关组的三个子开关连接在电机ms3和第二逆变器vci2之间。需要指出的是，第一开关组、第二开关组、第三开关组和第四开关组中各自对应的一组子开关同时断开或者闭合。
19.如图1所示，在本实施例中，控制电路包括电连接的继电器km1、继电器km2、继电器km3和继电器km4，其中，第一开关组采用继电器开关s
km1
，继电器开关s
km1
响应于继电器km1的感应线圈的激磁而闭合，例如，继电器开关s
km1
的两侧分别和继电器km1的常开开关对应的动触点和静触点机械连接，当继电器km1的感应线圈由于通电而激磁使动触点和静触点接触常开开关闭合时，同时，与动触点和静触点机械连接的继电器开关s
km1
闭合。第二开关组采用继电器开关s
km2
，继电器开关s
km2
响应于继电器km2的感应线圈的激磁而闭合，第三开关组采用继电器开关s
km3
，继电器开关s
km3
响应于继电器km3的感应线圈的激磁而闭合，第四开关组采用继电器开关s
km4
，继电器开关s
km4
响应于继电器km4的感应线圈的激磁而闭合。
20.控制电路包括：用于控制继电器开关s
km1
的第一电路，第一电路包括电源、继电器
km1的感应线圈、继电器km1的常开开关和开关sb1，电源、继电器km1的感应线圈和开关sb1依次串联，继电器km1的常开开关与开关sb1并联，其中电源采用低压电源，控制电路还包括开关sb2，开关sb2串连在控制电路中，用于控制电源的导通。
21.具体地，如图2所示，开关sb2用于使第一电路接入电源，开关sb1用于接通第一电路，使继电器km1的感应线圈通电，从而继电器km1的常开开关闭合，即继电器km1的动触点和常开触点接触，使继电器开关s
km1
闭合。其中，开关sb1和继电器km1的常开开关并联，当第一电路形成通路后，继电器km1的常开开关闭合使继电器km1实现自锁，此时即使开关sb1断开也不会使第一断路断开，从使第一电路形成稳定通路，并进一步地使继电器开关s
km1
的状态保持稳定。
22.用于控制继电器开关s
km2
的第二电路，第二电路与继电器km1的感应线圈并联，包括继电器km2的感应线圈、继电器km2的常开开关、继电器km3的常闭开关、继电器km4的常闭开关和开关s1，继电器km2的感应线圈、继电器km3的常闭开关、继电器km4的常闭开关和开关s1依次串联，继电器km2的常开开关和开关s1并联。
23.具体地，当第一电路接通时，闭合开关s1，同时保持继电器km3的常闭开关和继电器km4的常闭开关在闭合状态，第二电路被接通，继电器km2的常开开关闭合，同时使高压电路中继电器开关s
km2
闭合，另一方面，继电器km2的常闭开关断开，此时继电器开关km2的常闭开关所在的第三电路和第四电路断开，使继电器km3和继电器km4实现互锁，使各开关所在电路的状态维持稳定。
24.用于控制继电器开关s
km3
的第三电路，第三电路与继电器km1的感应线圈并联，包括继电器km3的感应线圈、继电器km3的常开开关、继电器km2的常闭开关、继电器km4的常闭开关和开关s2，继电器km3的感应线圈、继电器km2的常闭开关、继电器km4的常闭开关和开关s2依次串联，继电器km3的常开开关与开关s2并联。
25.具体地，当第一电路接通时，闭合开关s2，同时保持继电器km2的常闭开关和继电器km4的常闭开关在闭合状态，第三电路被接通，继电器km3的常开开关闭合，同时使高压电路中继电器开关s
km3
闭合，另一方面，继电器km3的常闭开关断开，此时继电器开关km3的常闭开关所在的第二电路和第四电路断开，使继电器km2和继电器km4实现互锁，使各开关所在电路的状态维持稳定。
26.用于控制继电器开关s
km4
的第四电路，第四电路与继电器开关km1的感应线圈并联，包括继电器km4的感应线圈、继电器km2的常开开关、继电器km3的常闭开关、继电器km3的常闭开关和开关s3，继电器km4的感应线圈、继电器km3的常闭开关、继电器km3的常闭开关和开关s3依次串联，继电器km2的常开开关与开关s3并联。
27.具体地，当第一电路接通时，闭合开关s3，同时保持继电器km2的常闭开关和继电器km3的常闭开关在闭合状态，第四电路被接通，继电器km4的常开开关闭合，同时使高压电路中继电器开关s
km4
闭合，另一方面，继电器km4的常闭开关断开，此时继电器开关km4的常闭开关所在的第二电路和第四电路断开，使继电器km2和继电器km3实现互锁，使各开关所在电路的状态维持稳定。
28.星形模式：闭合开关sb2，接入电源；闭合开关sb1，使第一电路形成通路，继电器km1的感应线圈通电，使继电器km1的常开开关闭合，继电器开关s
km1
闭合；闭合开关s1，使第二电路连通，继电器km2的感应线圈通电，使继电器k2的常开开关闭合，继电器开关s
km2
闭
合，继电器km3和继电器km4互锁，实现星形模式。
29.角形模式：闭合开关sb2，接入电源；闭合开关sb1，使第一电路形成通路，继电器km1的感应线圈通电，使继电器km1的常开开关闭合，继电器开关s
km1
闭合；闭合开关s2，使第三电路连通，继电器km3的感应线圈通电，使继电器km3的常开开关闭合，继电器开关s
km3
闭合，继电器km2和继电器km4互锁，实现角形模式。
30.双逆变器模式：闭合开关sb2，接入电源；闭合开关sb1，使第一电路形成通路，继电器km1的感应线圈通电，使继电器km1的常开开关闭合，继电器开关s
km1
闭合；闭合开关s3，使第四电路连通，继电器km4的感应线圈通电，使继电器km4的常开开关闭合，继电器开关s
km4
闭合，继电器km2和继电器km3互锁，实现角形模式。
31.另一方便，本实用新型的实施例提供一种开绕组永磁同步电机，包括电机ms3、第一逆变器vci1、第二逆变器vci2、第一电源e1、第二电源e2和模式切换开关，第一逆变器vci1与电机ms3的三相始端连接，第一电源e1向第一逆变器vci1供电，第二逆变器vci2和电机ms3的三相末端连接，第二电源e2向第二逆变器vci2供电，模式切换开关和电机ms3电连接，模式切换开关采用如前所述的用于开绕组永磁同步电机的模式切换开关。
32.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文。