CN112436631A - 一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，属于电机驱动技术领域。解决了现有无线励磁方案不适用于电动汽车使用的问题。它包括无线励磁装置和混合励磁转子，所述无线励磁装置包括原边线圈侧和副边线圈侧，所述原边线圈侧包括主控器、逆变源和原边线圈，所述主控器与逆变源相连，所述逆变源与原边线圈相连，所述副边线圈侧包括副边线圈和整流电路，所述副边线圈与整流电路相连，所述整流电路与混合励磁转子相连，所述原边线圈和副边线圈均为平面线圈，所述原边线圈侧和副边线圈侧位置对应。它主要用于电动汽车的驱动。

Description

一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置
技术领域
本发明属于电机驱动技术领域，特别是涉及一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置。
背景技术
电动汽车的电机驱动系统需要面对复杂工况，永磁同步电机体积小，功率密度高，弱磁困难，在高速工况下效率较低。感应电机能够主动调节气隙磁密，在高速与低速工况下均具有较高效率，但电机功率密度较低。同步电机能够调节励磁，且功率密度较高，但需要集电环与电刷，寿命和可靠性较差。
目前现有的旋转励磁机、罐形变压器、环形变压器等多种无线励磁方案，存在体积偏大、轴向长度长等问题。电动汽车电机驱动系统对功率密度与体积指标有较高要求，现存的无线励磁方案，如罐形变压器存在磁耦合机构轴向长度过长的问题，尽管系统具有很高的功率密度，但不利于安装在电动汽车上。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，它包括无线励磁装置和混合励磁转子，所述无线励磁装置包括原边线圈侧和副边线圈侧，所述原边线圈侧包括主控器、逆变源和原边线圈，所述主控器与逆变源相连，所述逆变源与原边线圈相连，所述副边线圈侧包括副边线圈和整流电路，所述副边线圈与整流电路相连，所述整流电路与混合励磁转子相连，所述原边线圈和副边线圈均为平面线圈，所述原边线圈侧和副边线圈侧位置对应。
更进一步的，所述混合励磁转子包括转子本体、永磁体和励磁绕组，所述转子本体外侧设置有永磁体，所述励磁绕组缠绕在转子本体上。
更进一步的，所述转子本体为放射状结构。
更进一步的，所述永磁体数量为多个，多个永磁体设置在放射状转子本体的端面上。
更进一步的，所述励磁绕组沿放射状转子本体的凹槽缠绕。
更进一步的，所述原边线圈与副边线圈的磁场方向和混合励磁转子的轴向平行。
更进一步的，所述逆变源从混合励磁电机的母线取电。
更进一步的，所述逆变源与DC-DC装置相连。
更进一步的，所述副边线圈侧安装在混合励磁转子外侧。
更进一步的，所述混合励磁电机驱动装置为圆形结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有无线励磁方案不适用于电动汽车使用的问题。本申请在电机的转子上同时设置永磁体与励磁绕组，励磁绕组能够调节气隙磁场，永磁体产生的磁场则能减少励磁系统功率。在此基础上，采用平面线圈结构的无线励磁装置代替电刷与集电环，提高电机系统的寿命与可靠性。
电动汽车电机驱动系统对功率密度要求高，采用无线励磁装置与混合励磁转子，既能减少励磁线圈所需的功率，同时无需电刷与集电环，提高了电机的寿命与可靠性。与永磁同步电机相比，弱磁时只需减少转子励磁电流，无需向电机定子中施加弱磁电流，提高了电机在高速弱磁区的效率。另外，混合励磁电机能够减少稀土的用量，降低电机价格，节约国家的稀土资源。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置结构示意图；
图2为本发明所述的混合励磁转子结构示意图；
图3为本发明所述的平面线圈结构示意图；
图4为本发明所述的副边线圈侧连接示意图。
1-主控器，2-逆变源，3-原边线圈，4-副边线圈，5-整流电路，6-混合励磁转子，7-永磁体，8-励磁绕组。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-4说明本实施方式，一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，它包括无线励磁装置和混合励磁转子6，所述无线励磁装置包括原边线圈侧和副边线圈侧，所述原边线圈侧包括主控器1、逆变源2和原边线圈3，所述主控器1与逆变源2相连，所述逆变源2与原边线圈3相连，所述副边线圈侧包括副边线圈4和整流电路5，所述副边线圈4与整流电路5相连，所述整流电路5与混合励磁转子6相连，所述原边线圈3和副边线圈4均为平面线圈，所述原边线圈侧和副边线圈侧位置对应。
本实施例混合励磁转子6采用混合励磁形式，包括转子本体、永磁体7和励磁绕组8，转子本体外侧设置有永磁体，励磁绕组8缠绕在转子本体上，转子本体为放射状结构，永磁体数量为多个，多个永磁体设置在放射状转子本体的端面上，励磁绕组8沿放射状转子本体的凹槽缠绕。转子本体上既有永磁体7，又有励磁绕组8，永磁体7只提供部分励磁磁通，其余磁通由励磁绕组8提供，当电机需要弱磁时，通过减少励磁电流的方式实现弱磁。为防止永磁体7不可逆失磁，励磁绕组8产生的磁通方向始终与永磁体7保持一致。
采用平面线圈磁耦合方案，通过增加径向面积，缩减轴向长度，进一步提高混合励磁电机驱动装置的功率密度与适装性，所述原边线圈3与副边线圈4的磁场方向和混合励磁转子6的轴向平行，使电机旋转方向与线圈磁场方向垂直，避免了电机转速变化对无线能量传输的干扰。混合励磁电机驱动装置为圆形安装结构，副边线圈侧安装在混合励磁转子6外侧，随混合励磁转子6旋转，根据平面线圈传递的功率与电机励磁绕组8的电参数，可设计不同电压等级的整流电路5。原边线圈侧连接高频逆变源2，高频逆变源2产生高频交流电，通过原边线圈3产生高频磁场来传递能量，高频逆变源2可直接从混合励磁电机的母线取电，也可以根据需要接入DC-DC装置，调节高频逆变源2的供电电压。副边线圈侧连接高频整流电路5，将副边线圈4中的高频交流电整流成直流电，整流后的直流电直接给励磁绕组8供电，而混合励磁转子6上的励磁绕组8可以视为一个电感量较大的电感负载，整个副边线圈侧的结构由副边线圈4、整流电路5与电感负载构成，结构简单。
以上对本发明所提供的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：它包括无线励磁装置和混合励磁转子(6)，所述无线励磁装置包括原边线圈侧和副边线圈侧，所述原边线圈侧包括主控器(1)、逆变源(2)和原边线圈(3)，所述主控器(1)与逆变源(2)相连，所述逆变源(2)与原边线圈(3)相连，所述副边线圈侧包括副边线圈(4)和整流电路(5)，所述副边线圈(4)与整流电路(5)相连，所述整流电路(5)与混合励磁转子(6)相连，所述原边线圈(3)和副边线圈(4)均为平面线圈，所述原边线圈侧和副边线圈侧位置对应。
2.根据权利要求1所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述混合励磁转子(6)包括转子本体、永磁体(7)和励磁绕组(8)，所述转子本体外侧设置有永磁体，所述励磁绕组(8)缠绕在转子本体上。
3.根据权利要求2所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述转子本体为放射状结构。
4.根据权利要求3所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述永磁体数量为多个，多个永磁体设置在放射状转子本体的端面上。
5.根据权利要求3所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述励磁绕组(8)沿放射状转子本体的凹槽缠绕。
6.根据权利要求1所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述原边线圈(3)与副边线圈(4)的磁场方向和混合励磁转子(6)的轴向平行。
7.根据权利要求1所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述逆变源(2)从混合励磁电机的母线取电。
8.根据权利要求1所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述逆变源(2)与DC-DC装置相连。
9.根据权利要求1所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述副边线圈侧安装在混合励磁转子(6)外侧。
10.根据权利要求1所述的一种基于平面线圈的混合励磁电机驱动装置，其特征在于：所述混合励磁电机驱动装置为圆形结构。
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