CN107947465A - 车载永磁同步电机 - Google Patents

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吴柳平
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    • H02K9/02—Arrangements for cooling or ventilating by ambient air flowing through the machine
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Abstract

本发明实施方式提供一种车载永磁同步电机，属于电机控制领域。所述车载永磁同步电机包括：电机；功率板，连接在电机的电源和所述电机之间，用于将所述电源的输出功率转换至预定功率；散热板，包括散热风扇和散热管；控制器：分别与所述功率板和所述电机连接，用于控制所述功率板以调节所述电机的转速；与所述散热风扇连接，进一步用于根据所述功率板的输出功率控制所述散热风扇的转速。该车载永磁同步电机能够在电机工作时加快散热，避免由于局部过热而导致的电路损坏。

Description

车载永磁同步电机
技术领域
本发明涉及电机，具体地涉及一种车载永磁同步电机。
背景技术
永磁同步电机，英文名称为permanent magnet synchronous motor，简称PMSM，它实际上是一种交流电机，其定子运行是三项的相差的交流电，而转子则是永磁体。但是这种电机最大的优势就是交流电能量由直流提供，这样就可以对电机进行精确的控制，而且解决了电刷带来的寿命问题。因此，永磁同步电机是电动汽车的常用电机之一。
永磁同步电机在工作时，大功率的电流会产生大量的热量。由于永磁同步电机的工作环境相对封闭，不利于散热，这样很可能会由于局部过热而导致电路损坏，使得永磁同步电机的供电装置故障。
对此问题现有技术中采用的是在永磁同步电机的外部设置金属导热板加快散热。但是，这样的散热方式并不能满足电机在重载状态下的散热要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载永磁同步电机，该车载永磁同步电机能够在电机工作时加快散热，避免由于局部过热而导致的电路损坏。
为了实现上述目的，本发明实施方式提供一种车载永磁同步电机，该车在永磁同步电机可以包括：
电机；
功率板，连接在电机的电源和该电机之间，用于将该电源的输出功率转换至预定功率；
散热板，包括散热风扇和散热管；
控制器：
与功率板连接，用于控制功率板以调节电机的转速；
与散热风扇连接，进一步用于根据功率板的输出功率控制散热风扇
的转速。
可选地，该功率板可以包括：
电压转换单元，连接在电源和控制器之间，用于将电源的输出电压转换成控制器的供电电压；
功率转换单元，连接在电源和电机之间，用于将电源的输出功率转换至预定功率。
可选地，电压转换单元可以包括：第一电阻、第二电阻、第一场效应管、第一三极管，第一电阻的一端与电源连接，第一电阻的另一端与第一场效应管的栅极连接，第一电阻的另一端与第一场效应管的栅极之间的节点通过第二电阻接地，第一场效应管的源极接地，第一场效应管的漏极与第一三极管的基极连接，第一三极管的发射极用于接收+5V直流电压，第一三极管的集电极与控制器连接。
可选地，功率转换单元可以包括：
功率控制模块，该功率控制模块可以包括BUCK电路，与电源连接；
隔离单元，可以连接在功率控制模块和电机之间。
可选地，该隔离单元可以为电磁隔离单元。
可选地，该隔离单元可以为光电隔离单元。
可选地，该散热板可以进一步包括：导热板，该导热板设置在由电压转换单元和功率转换单元组成的电路和散热风扇之间，用于将该电路产生的热量转移至散热风扇处。
可选地，该控制器可以为微控制器。
通过上述技术方案，本发明提供的车载永磁同步电机通过在功率板上设置散热风扇和散热管的方式加快在电机工作时的散热速度，避免电机的供电装置由于局部过热而导致的工作故障。
本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一实施方式的车载永磁同步电机的结构框图；
图2是根据本发明的一实施方式的车载永磁同步电机的结构框图；
图3是根据本发明的一实施方式的电压转换单元的结构示意图；以及
图4是根据本发明的一实施方式的导热板、散热风扇和散热管的位置关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施方式，并不用于限制本发明实施方式。
图1是根据本发明的一实施方式的车载永磁同步电机的结构示意图。在图1中，该车载永磁同步电机可以包括：电机10、功率板20、散热板30和控制器40；功率板20连接在电机10的电源S和电机10之间，用于将电源S的输出功率转换至预定功率。散热板30包括散热风扇31和散热管32。控制器40与该功率板20连接，用于控制该功率板20以调节该电机10的转速。该控制器40可以进一步与散热风扇31连接，用于根据该功率板20的输出功率控制散热风扇31的转速。在本发明的一个示例中，在该功率板20的输出功率小于第一预定功率时，此时，该功率板20产生的热量较少，那么控制器40可以不启动散热风扇31，这样避免造成电力的浪费。当该功率板20的输出功率大于第一预定功率时，此时，该功率板20产生的热量较多，依靠该电机10的机壳散热很明显已经不足以满足散热要求。那么，控制器40可以控制该散热风扇31启动。此外，该控制器40也可以被配置为当该功率板20的输出功率越大，控制该散热风扇31的转速越高。对于上述第一预定功率可以根据电机10实际的使用环境来确定，例如当电机10位于通风环境时，可以将该第一预定功率的数值设定为较大值。当电机10位于空气流动相对慢的环境时，可以将该第一预定功率的数值设定为较小值，这样便于当该功率板20在较小功率时控制器40启动散热风扇31。这样也节省了电力能源。
在本发明的一个实施方式中，如图2所示，该功率板20可以包括：
电压转换单元21，连接在所述电源S和所述控制器40之间，用于将所述电源S的输出电压转换成所述控制器40的供电电压。在本发明的一个示例中，该电压转换单元21可以是如图3所示的电路结构。在图3中，该电压转换单元21可以包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第一场效应管M1和第一三极管Q1。该第一电阻R1的一端与电源S连接，第一电阻R1的另一端与第一场效应管M1的栅极连接，第一电阻R1的另一端与第一场效应管M1的栅极之间的节点通过第二电阻R2接地。第一场效应管M1的源极接地，第一场效应管M1的漏极与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的发射极用于接收+5V的直流电压，该第一三极管Q1的集电极与控制器40连接。优选地，该电压转换单元21还可以包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5。该第一场效应管M1的漏极通过第三电阻R3与第一三极管Q1的基极连接。该第三电阻R3和第一三极管Q1的基极之间的节点通过第四电阻R4和第一三极管Q1的发射极连接，该第一三极管Q1的集电极通过第五电阻R5接地，该第一三极管Q1的集电极和第五电阻R5之间的节点用于与控制器40连接。
功率转换单元22，连接在电源S和电机10之间，用于将电源S的输出功率转换至预定功率以便于为该电机10供电。在该实施方式中，该功率转换单元22可以是包括BUCK电路和隔离单元。控制器40通过该功率转换单元22的BUCK电路调节电源10的输出功率以调节电机10的工作功率。隔离单元能够隔离电机10和电源S之间的干扰信号。在本发明的一个实施方式中，该隔离单元可以是光电隔离单元，也可以电磁隔离单元。
在本发明的一个实施方式中，该电机10可以为永磁同步电机。
在该发明的一个实施方式中，如图4所示，散热板30还可以包括导热板33。在图4中，该导热板33设置在功率板20和散热风扇31之间(散热风扇31的正下方)，用于将该功率板20的热量传输至散热风扇31处，散热风扇31启动，加快散热管32中的气流流动(气流流动的方向如图4中的箭头所示)使得功率板20的表面温度下降，避免功率板20的温度过高。此外，该导热板33由于将位于功率板20上的电路与外界隔开，这样也使得该电路避免因为油性灰尘沾染而出现故障，同时也有一定的防水作用。
在本发明的一个实施方式中，该控制器40可以为通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其它类型的集成电路(IC)、状态机等。优选地，该控制器40可以为微控制器。
通过上述技术方案，本发明提供的车载永磁同步电机能够通过在功率板上设置散热风扇和散热管的方式加快在电机工作时的散热速度，避免电机的供电装置由于局部过热而导致的工作故障。
以上结合附图详细描述了本发明例的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施方式的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (7)

1.一种车载永磁同步电机，其特征在于，所述车载永磁同步电机包括：
电机；
功率板，连接在电机的电源和所述电机之间，用于将所述电源的输出功率转换至预定功率；
散热板，包括散热风扇和散热管；
控制器：
与所述功率板连接，用于控制所述功率板以调节所述电机的转速；
与所述散热风扇连接，进一步用于根据所述功率板的输出功率控制所述散热风扇的转速；
所述功率板包括：
电压转换单元，连接在所述电源和所述控制器之间，用于将所述电源的输出电压转换成所述控制器的供电电压；
功率转换单元，连接在所述电源和所述电机之间，用于将所述电源的输出功率转换至所述预定功率。
2.根据权利要求1所述的车载永磁同步电机，其特征在于，所述散热板进一步包括导热板，所述导热板设置在由所述电压转换单元、所述功率转换单元组成的电路和所述散热风扇之间，用于将所述电路产生的热量转移至所述散热风扇处。
3.根据权利要求1所述的车载永磁同步电机，其特征在于，所述电压转换单元包括：第一电阻、第二电阻、第一场效应管、第一三极管，所述第一电阻的一端与所述电源连接，所述第一电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极之间的节点通过所述第二电阻接地，所述第一场效应管的源极接地，所述第一场效应管的漏极与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极用于接收+5V直流电压，所述第一三极管的集电极与所述控制器连接。
4.根据权利要求1所述的车载永磁同步电机，其特征在于，所述功率转换单元包括：
功率控制模块，所述功率控制模块包括BUCK电路，与所述电源连接；
隔离单元，连接在所述功率控制模块和所述电机之间。
5.根据权利要求4所述的车载永磁同步电机，其特征在于，所述隔离单元为电磁隔离单元。
6.根据权利要求4所述的车载永磁同步电机，其特征在于，所述隔离单元为光电隔离单元。
7.根据权利要求1所述的车载永磁同步电机，其特征在于，所述控制器为微控制器。
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