專利名稱：可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是與馬達的驅動技術有關，特別是指一種可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成。
背景技術：
已知的馬達繞組，如圖9所示，其是以三個繞組AW、BW、CW以Y型方式連接，該三繞組分別對應為A相、B相及C相，并通過六個電力電子開關Tl、T2、T3、T4、T5、T6的開啟及關閉的狀態(tài)來改變各該繞組上的電流，進而達到對三相馬達的驅動目的。然而，前述的Y型連接方式的馬達繞組，如希望馬達運轉時具有較高空載轉速，則其起動扭矩就較低，反之，如被驅動馬達具有較高起動扭矩，就無法有太高的空載轉速，因此馬達可操作轉速范圍是受限的。中國臺灣公告第401923號專利揭露了一種可將繞組切換于串聯(lián)或并聯(lián)模式，而可在低轉速需要高扭力時切換為串聯(lián)模式，以達到大扭力輸出，此外，在轉速提高后需要提高極速范圍時時即切換為并聯(lián)模式，而可以提高轉速范圍。此外，中國臺灣公開第200538322號專利亦揭露了一種不同于前揭第401923號專利的技術，其是以一切換控制手段來控制各個開關，進而決定連接于馬達的繞組匝數(shù)，由此同樣可進行對馬達驅動模式的改變。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其結構不同于先前技術，是通過控制各個開關的開啟/關閉的狀態(tài)來改變對馬達的驅動方式，并增加工作轉速范圍。為了達成前述目的，依據(jù)本發(fā)明所提供的一種可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，包含有:一第一繞組，分為一第一上半繞組以及一第一下半繞組，該第一上半繞組與該第一下半繞組是以一端相連接于一共接點；一第一開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第一繞組；一第二繞組，分為一第二上半繞組以及一第二下半繞組，該第二上半繞組與該第二下半繞組是以一端相連接于該共接點；一第二開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第二繞組；一第三繞組，分為一第三上半繞組以及一第三下半繞組，該第三上半繞組與該第三下半繞組是以一端相連接于該共接點；一第三開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第三繞組；以及一模式控制手段，是用以控制所述電力電子開關的開啟或關閉，進而使該第一繞組、第二繞組以及第三繞組聯(lián)合形成H型模式或Y型模式，進而達到切換輸出狀態(tài)的功效；該第一開關組、第二開關組以及第三開關組是電性連接于一電源以及一接地端。


為了詳細說明本發(fā)明的構造及特點所在，列舉以下的較佳實施例并配合

如后，其中:圖1是本發(fā)明一較佳實施例的結構示意圖。圖2是本發(fā)明一較佳實施例的操作示意圖。圖3是本發(fā)明一較佳實施例的等效結構圖，顯示本發(fā)明在H型模式操作的狀態(tài)。圖4是本發(fā)明一較佳實施例的操作示意圖，顯示在H型模式下以六步方波驅動時，各該繞組的電流方向。圖5是本發(fā)明一較佳實施例的操作示意圖，顯示在H型模式下以弦波驅動時的驅動結構。圖6是本發(fā)明一較佳實施例的另一等效結構圖，顯示本發(fā)明的部分電力電子開關配合各個上半繞組于Y型模式操作的狀態(tài)。圖7是本發(fā)明一較佳實施例的又一等效結構圖，顯示本發(fā)明的部分電力電子開關配合各個下半繞組于Y型模式操作的狀態(tài)。圖8是本發(fā)明一較佳實施例的示意圖，顯示馬達的扭矩與轉速的關系。圖9是已知馬達繞組與電力電子開關的組合圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明一較佳實施例所提供的一種可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成10，主要由一第一繞組AW、一第一開關組11、一第二繞組BW、一第二開關組21、一第三繞組CW、一第三開關組31以及一模式控制手段(圖中未示)所組成，其中:該第一繞組AW，分為一第一上半繞組AWl以及一第一下半繞組AW2，該第一上半繞組AWl與該第一下半繞組AW2是以一端相連接于一共接點P，且該第一上半繞組AWl與該第一下半繞組AW2是相對稱，于本實施例中繞組的對稱是指上半繞組與下半繞組的匝數(shù)相同為例，但匝數(shù)數(shù)量相近的狀況亦為容許范圍內，亦即，前述的對稱并非以匝數(shù)相同為限制。該第一開關組11，具有四電力電子開關，電性連接于該第一繞組AW。該第一開關組11的四個電力電子開關分別為第一、第二、第三及第四電力電子開關S1、S2、S3、S4。該第一電力電子開關SI與該第二電力電子開關S2是相串聯(lián),且二者均連接于該第一上半繞組AWl而呈Y型連接。該第三電力電子開關S3與該第四電力電子開關S4是相串聯(lián)，且二者均連接于該第一下半繞組AW2而呈Y型連接。該第二繞組BW，分為一第二上半繞組BWl以及一第二下半繞組BW2，該第二上半繞組BWl與該第二下半繞組BW2是以一端相連接于該共接點P，且該第二上半繞組BWl與該第二下半繞組BW2是相對稱。此處的對稱如同前述，并非以匝數(shù)相同為限制。該第二開關組21，具有四電力電子開關，電性連接于該第二繞組BW。該第二開關組21的四個電力電子開關分別為第五、第六、第七及第八電力電子開關35、56、57、58。該第五電力電子開關S5與該第六電力電子開關S6是相串聯(lián)，且二者均連接于該第二上半繞組BWl而呈Y型連接。該第七電力電子開關S7與該第八電力電子開關S8是相串聯(lián)，且二者均連接于該第二下半繞組BW2而呈Y型連接。該第三繞組CW，分為一第三上半繞組CWl以及一第三下半繞組CW2，該第三上半繞組CWl與該第三下半繞組CW2是以一端相連接于該共接點P，且該第三上半繞組CWl與該第三下半繞組CW2是相對稱。此處的對稱如同前述，并非以匝數(shù)相同為限制。該第三開關組31，具有四電力電子開關，電性連接于該第三繞組CW。該第三開關組31的四個電力電子開關分別為第九、第十、第十一及第十二電力電子開關S9、S10、SlUS12。該第九電力電子開關S9與該第十電力電子開關SlO是相串聯(lián)，且二者均連接于該第三上半繞組CWl而呈Y型連接。該第十一電力電子開關Sll與該第十二電力電子開關S12是相串聯(lián)，且二者均連接于該第三下半繞組CW2而呈Y型連接。該模式控制手段，是用以控制所述電力電子開關的開啟或關閉，進而使該第一繞組AW、第二繞組BW以及第三繞組CW聯(lián)合形成H型模式或Y型模式，進而達到切換輸出狀態(tài)的功效。于本實施例中，是使該第一開關組11、第二開關組21及第三開關組31中的各個電力電子開關S1-S12之間產(chǎn)生同步動作或互補動作。前述的同步動作是指同步開啟或同步關閉，互補動作是指一者關閉時另一者即開啟。此外，各該電力電子開關S1-S12在開啟時，是以脈沖寬度調變(PWM)來控制各該電力電子開關S1-S12，并進而使該第一繞組AW、第二繞組BW以及第三繞組CW聯(lián)合形成H型模式或Y型模式。該第一開關組11、第二開關組21以及第三開關組31是電性連接于一電源VCC以及一接地端GND。欲使該第一繞組AW、第二繞組BW以及第三繞組CW聯(lián)合形成為H型模式時:該模式控制手段中關于同步動作的狀態(tài)為:該第一電力電子開關SI與該第四電力電子開關S4同步動作,該第二電力電子開關S2與該第三電力電子開關S3同步動作,該第五電力電子開關S5與該第八電力電子開關S8同步動作，該第六電力電子開關S6與該第七電力電子開關S7同步動作,該第九電力電子開關S9與該第十二電力電子開關S12同步動作，該第十電力電子開關SlO與該第十一電力電子開關Sll同步動作。

該模式控制手段中關于互補動作的狀態(tài)為:該第一電力電子開關SI與該第二電力電子開關S2互補動作,該第三電力電子開關S3與該第四電力電子開關S4互補動作,該第五電力電子開關S5與該第六電力電子開關S6互補動作,該第七電力電子開關S7與該第八電力電子開關S8互補動作,該第九電力電子開關S9與該第十電力電子開關SlO互補動作，該第i^一電力電子開關Sll與該第十二電力電子開關S12互補動作。此外，該模式控制手段還包含了:分別控制該第一開關組11、第二開關組21以及第三開關組31的端電壓或電壓調變率。通過上述的模式控制手段，即可使該第一繞組AW、第二繞組BW以及第三繞組CW聯(lián)合形成為H型模式，并以H型模式來驅動馬達。在H型模式中，通過該第一、第二及第三上半繞組AWl、BWl、Cffl分別對稱于該第一、第二及第三下半繞組AW2、BW2、CW2的關系，使得各該繞組由該共接點P流至其它繞組的電流為零(i = 0)，其狀態(tài)如圖2所示。因此該共接點P的共接關系即可忽略，進而視為如圖3所示的H型模式。欲使該第一繞組AW、第二繞組BW以及第三繞組CW聯(lián)合形成為Y型模式時:該模式控制手段中關于同步動作及互補動作是與前述H型模式的動作方式相同。然而，該模式控制手段并不分別控制該第一開關組11、第二開關組21以及第三開關組31的端電壓或電壓調變率,而是以已知的磁場導向控制(Field Oriented Control,F0C)的技術來控制各該電力電子開關S1-S12的脈沖寬度調變狀態(tài)。
通過上述的模式控制手段，即可使該第一繞組AW、第二繞組BW以及第三繞組CW聯(lián)合形成Y型模式來驅動馬達；其中，通過前述的互補動作，可使得各該上半繞組有電流流至其它上半繞組，或可使得各該上半繞組有電流流至其它下半繞組，進而視為Y型模式，此Y型模式的操作方式在稍后會配合

。在配合裝設馬達時，是將該第一繞組AW、該第二繞組BW以及該第三繞組CW分別裝設于一馬達的各個定子槽中，而該馬達的定子槽數(shù)量必須為3的倍數(shù)，以配合三個上半繞組或三個下半繞組的數(shù)量。此外，于本實施例中，進行脈沖寬度調變時是采用弦波驅動方式或方波驅動方式的其中一種。在以方波驅動時，可以采用六步方波驅動方式，在以弦波驅動時，可以采用正弦脈沖寬度調變(Sinusoidal PWM, SPWM)或空間向量脈沖寬度調變(Space Vector PWM,SVPWM)的方式。下述表I即舉例說明了以六步方波驅動各該電力電子開關時的驅動方式，此種驅動方式可以用于H型模式來驅動馬達。表I
權利要求
1.一種可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，包含有: 一第一繞組，分為一第一上半繞組以及一第一下半繞組，該第一上半繞組與該第一下半繞組以一端相連接于一共接點； 一第一開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第一繞組； 一第二繞組，分為一第二上半繞組以及一第二下半繞組，該第二上半繞組與該第二下半繞組以一端相連接于該共接點； 一第二開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第二繞組； 一第三繞組，分為一第三上半繞組以及一第三下半繞組，該第三上半繞組與該第三下半繞組以一端相連接于該共接點； 一第三開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第三繞組；以及一模式控制手段，用以控制所述電力電子開關的開啟或關閉，進而使該第一繞組、第二繞組以及第三繞組聯(lián)合形成H型模式或Y型模式，進而達到切換輸出狀態(tài)的功效； 該第一開關組、第二開關組以及第三開關組電性連接于一電源以及一接地端。
2.依據(jù)權利要求1所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:該第一開關組的四電力電子開關分別為第一、第二、第三及第四電力電子開關，該第二開關組的四電力電子開關分別為第五、第六、第七及第八電力電子開關，該第三開關組的四電力電子開關分別為第九、第十、第十一及第十二電力電子開關；該第一電力電子開關與該第二電力電子開關相串聯(lián)，且二者均連接于該第一上半繞組而呈Y型連接；該第三電力電子開關與該第四電力電子開關相串聯(lián)，且二者均連接于該第一下半繞組而呈Y型連接；該第五電力電子開關與該第六電力電子開關相串聯(lián)，且二者均連接于該第二上半繞組而呈Y型連接；該第七電力電子開關與該第八電力電子開關相串聯(lián)，且二者均連接于該第二下半繞組而呈Y型連接；該第九電力電子開關與該第十電力電子開關相串聯(lián)，且二者均連接于該第三上半繞組而呈Y型連接；該第十一電力電子開關與該第十二電力電子開關相串聯(lián)，且二者均連接于該第三下半繞組而呈Y型連接。
3.依據(jù)權利要求2所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:該模式控制手段為:使該第一開關組、第二開關組以及第三開關組中的各個電力電子開關之間產(chǎn)生同步動作或互補動作；前述的同步動作指同步關閉或同步開啟，互補動作指一者關閉時另一者即進行開啟。
4.依據(jù)權利要求3所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:該模式控制手段中，各該電力電子開關開啟時，以脈沖寬度調變來控制各該電力電子開關，并進而使該第一繞組、第二繞組以及第三繞組聯(lián)合形成H型模式或Y型模式。
5. 依據(jù)權利要求4所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:使該第一繞組、第二繞組以及第三繞組聯(lián)合形成Y型模式時，利用磁場導向控制技術來控制各該電力電子開關的脈沖寬度調變狀態(tài)；使該第一繞組、第二繞組以及第三繞組聯(lián)合形成H型模式時，分別控制該第一開關組、第二開關組以及第三開關組的端電壓或電壓調變率。
6.依據(jù)權利要求1所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:該第一上半繞組、該第一下半繞組、該第二上半繞組、該第二下半繞組、該第三上半繞組及該第三下半繞組所配合安裝的馬達定子槽數(shù)為3的倍數(shù)。
7.依據(jù)權利要求6所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:進行脈沖寬度調變時采用弦波驅動方式或方波驅動方式的其中一種。
8.依據(jù)權利要求1所述的可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，其中:該第一上半繞組與該第一下半繞組相對稱，該第二上半繞組與該第二下半繞組相對稱，該第三上半繞 組與該第三下半繞組相對稱。
全文摘要
一種可供切換輸出狀態(tài)的馬達繞組與電力電子開關的組合總成，包含有一第一繞組，分為一第一上半繞組以及一第一下半繞組且連接于一共接點；一第一開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第一繞組；一第二繞組，分為一第二上半繞組以及一第二下半繞組且連接于該共接點；一第二開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第二繞組；一第三繞組，分為一第三上半繞組以及一第三下半繞組且連接于該共接點；一第三開關組，具有四電力電子開關，電性連接于該第三繞組；以及一模式控制手段，是用以控制所述電力電子開關的開啟或關閉，進而形成H型模式或Y型模式的驅動模式，達到切換輸出狀態(tài)的功效。
文檔編號H02K3/04GK103107622SQ20111035977
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權日2011年11月14日
發(fā)明者王世杰, 李元奎, 吳梅豪 申請人:久鼎金屬實業(yè)股份有限公司