CN209462236U - 一种新型永磁同步电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种新型永磁同步电机，包括锥形定子和配合锥形定子形成锥面磁隙的转子，然后设置转子位置调节装置带动转子运动来调节锥面磁隙的宽度，从而改变磁通，实现在不调节直流母线电压与PWM输出占空比的情况下调节电机的转速，并且在功率一定的情况下，高速输出的扭矩小而低速输出的扭矩大，实现了等同于机械变速箱的效果，大大降低了电动汽车的重量以及成本及故障率。

Description

一种新型永磁同步电机
技术领域
本实用新型涉及电机领域，特别是一种新型永磁同步电机。
背景技术
在当今新能源电动汽车普及的时代，永磁同步电动机与无刷直流电机凭其比感应电机更高的效率，无碳刷磨损以及功率密度高，重量轻等优势在电动汽车被广泛使用。但是永磁同步电动机的调速范围不如效率更低、功率密度更小的异步电动机广；并且最高转速仅为9000rpm左右，这样的转速特点很难满足电动车的工况需求。所以，有些厂商通过为其匹配多档变速箱来提高低速下的转矩与高速下的转速。多档变速箱所带来的额外的重量与机械损耗降低了整车动力系统的效率。另外，采用弱磁控制的策略以提高转速也会导致效率降低并且可调节范围有限，一般不超过150％；并且弱磁控制失控时可能会造成电机控制器功率器件的损坏。目前，已有研究通过他励磁，控制磁阻，附加的励磁绕组或者在转子中增加运动机械部件等方法实现了调节永磁同步电机的磁通。但以上方案都存在持续消耗电能，降低了电机效率，破坏了转子动平衡或者增加了电刷滑环磨损等缺点。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种新型永磁同步电机，具有新型定子转子结构，通过调节磁隙宽度来改变磁通，调节电机转速，具有高效、重量轻和故障率低的优点。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：
一种新型永磁同步电机，包括电机固定基座、输出轴、锥形定子和转子，所述锥形定子较宽的一端与电机固定基座连接，锥形定子的内部两端设置有定子轴承，所述输出轴穿过所述定子轴承，所述转子套在锥形定子上，并与锥形定子之间形成锥形磁隙，转子和输出轴之间通过转子端盖连接，所述转子端盖一侧还设置有用于调节所述锥形磁隙宽度的转子位置调节装置。
进一步，所述转子位置调节装置包括调节轴承、轴承套件和步进电机，所述调节轴承的内圈和所述输出轴紧固连接，所述轴承套件分别连接所述调节轴承和步进电机。
进一步，所述轴承套件包括用于套合在所述调节轴承上的轴承套合部和用于与所述步进电机连接的电机连接部，所述电机连接部设置有供步进电机的轴插接的插槽。
进一步，还包括电机控制电路，所述电机控制电路包括MCU主控电路、栅极驱动电路、三相功率全桥电路、电流检测电路、步进驱动电路和反电动势检测电路，所述栅极驱动电路、电流检测电路、步进驱动电路和反电动势检测电路分别连接所述MCU主控电路，所述三相功率全桥电路分别连接所述栅极驱动电路和电流检测电路。
进一步，所述电机控制电路还包括与所述MCU主控电路连接的通信接口电路。
进一步，还包括与所述栅极驱动电路连接的辅助电源电路。
本实用新型实施例提供的一个或者多个技术方案，至少具有以下有益效果：通过新型的锥形定子和转子结构，形成锥形磁隙，再设置转子位置调节装置带动转子运动，调节锥形磁隙的宽度，从而改变磁通，实现在不调节直流母线电压与PWM输出占空比的情况下调节电机的转速，并且在功率一定的情况下，高速输出的扭矩小而低速输出的扭矩大，实现了等同于机械变速箱的效果，大大降低了电动汽车的重量、成本及故障率。
附图说明
下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的结构示意图；
图2是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的转子位置调节装置示意图；
图3是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的电机控制电路图；
图4是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的MCU主控电路图；
图5是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的栅极驱动电路图和三相功率全桥电路图；
图6是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的电流检测电路图；
图7是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的步进驱动电路图；
图8是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的反电动势检测电路图；
图9是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的部分通信接口电路图；
图10是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的另一部分通信接口电路图图；
图11是本实用新型一个实施例的一种新型永磁同步电机的辅助电源电路图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的一个实施例提供一种新型永磁同步电机，包括电机固定基座100、输出轴200、锥形定子300和转子400，所述锥形定子300较宽的一端与电机固定基座100连接，锥形定子300的内部两端设置有定子轴承310，所述输出轴200穿过所述定子轴承310，所述转子400套在锥形定子300上，并与锥形定子300之间形成锥形磁隙500，转子400和输出轴200之间通过转子端盖410连接，所述转子端盖410一侧还设置有用于调节所述锥形磁隙500宽度的转子位置调节装置600。
在本实施例中，通过新型的锥形定子300和转子400结构，形成锥形磁隙500，再设置转子位置调节装置600带动转子400运动，调节锥形磁隙的宽度，从而改变磁通，实现在不调节直流母线电压与PWM输出占空比的情况下调节电机的转速，并且在功率一定的情况下，高速输出的扭矩小而低速输出的扭矩大，实现了等同于机械变速箱的效果，大大降低了电动汽车的重量、成本及故障率。
参照图2，本实用新型的另一个实施例还提供一种新型永磁同步电机，其中，所述转子位置调节装置600包括调节轴承610、轴承套件620和步进电机630，所述调节轴承610的内圈和所述输出轴200紧固连接，所述轴承套件620分别连接所述调节轴承610和步进电机630。
在本实施例中，调节轴承610的内圈和输出轴200紧固连接，步进电机630通过轴承套件620带动调节轴承610运动，从而带动输出轴200运动，从而实现转子400的运动。
进一步地，本实用新型的另一个实施例还提供一种新型永磁同步电机，其中，所述轴承套件620包括用于套合在所述调节轴承610上的轴承套合部621和用于与所述步进电机630连接的电机连接部622，所述电机连接部622设置有供步进电机630的轴插接的插槽623。
在本实施例中，步进电机630则通过将轴插接到插槽623中，实现带动轴承套件620运动；轴承套件620通过轴承套合部621套合在调节轴承610上，从而带动调节轴承610运动。
参照图3－图8，本实用新型的另一个实施例还提供一种新型永磁同步电机，其中，还包括电机控制电路700，所述电机控制电路700包括MCU主控电路710、栅极驱动电路720、三相功率全桥电路730、电流检测电路740、步进驱动电路750和反电动势检测电路760，所述栅极驱动电路720、电流检测电路740、步进驱动电路750和反电动势检测电路760分别连接所述MCU主控电路710，所述三相功率全桥电路730分别连接所述栅极驱动电路720和电流检测电路740。
在本实施例中，MCU主控电路710负责处理SVPWM算法，生成PWM信号控制栅极驱动电路720和三相功率全桥电路730，并根据电源母线电压、电流检测电路740检测到电流信号、反电动势检测电路760检测到的反电动势信号和目标转速，计算出最优的磁隙宽度，通过步进驱动电路750控制转子位置调节装置600动作，使电机工作在最高效率的状态中。
参照图3、图9和图10，本实用新型的另一个实施例还提供一种新型永磁同步电机，其中，所述电机控制电路700还包括与所述MCU主控电路710连接的通信接口电路770。
在本实施例中，可以通过通信接口电路770将电机数据传送到电脑以供实验分析。
参照图3和图11，本实用新型的另一个实施例还提供一种新型永磁同步电机，其中，还包括与所述栅极驱动电路720连接的辅助电源电路780。
在本实施例中，辅助电源电路780可以为栅极驱动电路720提供电源。
参照图1－11，本实用新型的另一个实施例还提供一种新型永磁同步电机，包括电机固定基座100、输出轴200、锥形定子300和转子400，所述锥形定子300较宽的一端与电机固定基座100连接，锥形定子300的内部两端设置有定子轴承310，所述输出轴200穿过所述定子轴承310，所述转子400套在锥形定子300上，并与锥形定子300之间形成锥形磁隙500，转子400和输出轴200之间通过转子端盖410连接，所述转子端盖410一侧还设置有用于调节所述锥形磁隙500宽度的转子位置调节装置600；所述转子位置调节装置600包括调节轴承610、轴承套件620和步进电机630，所述调节轴承610的内圈和所述输出轴200紧固连接，所述轴承套件620分别连接所述调节轴承610和步进电机630；所述轴承套件620包括用于套合在所述调节轴承610上的轴承套合部621和用于与所述步进电机630连接的电机连接部622，所述电机连接部622设置有供步进电机630的轴插接的插槽623；还包括电机控制电路700，所述电机控制电路700包括MCU主控电路710、栅极驱动电路720、三相功率全桥电路730、电流检测电路740、步进驱动电路750和反电动势检测电路760，所述栅极驱动电路720、电流检测电路740、步进驱动电路750和反电动势检测电路760分别连接所述MCU主控电路710，所述三相功率全桥电路730分别连接所述栅极驱动电路720和电流检测电路740；所述电机控制电路700还包括与所述MCU主控电路710连接的通信接口电路770还包括与所述栅极驱动电路720连接的辅助电源电路780。
在本实施例中，通过新型的锥形定子300和转子400结构，形成锥形磁隙500，再设置转子位置调节装置600带动转子400运动，调节锥形磁隙的宽度，从而改变磁通，实现在不调节直流母线电压与PWM输出占空比的情况下调节电机的转速，并且在功率一定的情况下，高速输出的扭矩小而低速输出的扭矩大，实现了等同于机械变速箱的效果，大大降低了电动汽车的重量、成本及故障率；调节轴承610的内圈和输出轴200紧固连接，步进电机630通过轴承套件620带动调节轴承610运动，从而带动输出轴200运动，从而实现转子400的运动；步进电机630则通过将轴插接到插槽623中，实现带动轴承套件620运动；轴承套件620通过轴承套合部621套合在调节轴承610上，从而带动调节轴承610运动；MCU主控电路710负责处理SVPWM算法，生成PWM信号控制栅极驱动电路720和三相功率全桥电路730，并根据电源母线电压、电流检测电路740检测到电流信号、反电动势检测电路760检测到的反电动势信号和目标转速，计算出最优的磁隙宽度，通过步进驱动电路750控制转子位置调节装置600动作，使电机工作在最高效率的状态中；通过通信接口电路770将电机数据传送到电脑以供实验分析；辅助电源电路780可以为栅极驱动电路720提供电源。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型永磁同步电机，其特征在于，包括电机固定基座、输出轴、锥形定子和转子，所述锥形定子较宽的一端与电机固定基座连接，锥形定子的内部两端设置有定子轴承，所述输出轴穿过所述定子轴承，所述转子套在锥形定子上，并与锥形定子之间形成锥形磁隙，转子和输出轴之间通过转子端盖连接，所述转子端盖一侧还设置有用于调节所述锥形磁隙宽度的转子位置调节装置。
2.根据权利要求1所述的一种新型永磁同步电机，其特征在于，所述转子位置调节装置包括调节轴承、轴承套件和步进电机，所述调节轴承的内圈和所述输出轴紧固连接，所述轴承套件分别连接所述调节轴承和步进电机。
3.根据权利要求2所述的一种新型永磁同步电机，其特征在于，所述轴承套件包括用于套合在所述调节轴承上的轴承套合部和用于与所述步进电机连接的电机连接部，所述电机连接部设置有供步进电机的轴插接的插槽。
4.根据权利要求1－3任一所述的一种新型永磁同步电机，其特征在于，还包括电机控制电路，所述电机控制电路包括MCU主控电路、栅极驱动电路、三相功率全桥电路、电流检测电路、步进驱动电路和反电动势检测电路，所述栅极驱动电路、电流检测电路、步进驱动电路和反电动势检测电路分别连接所述MCU主控电路，所述三相功率全桥电路分别连接所述栅极驱动电路和电流检测电路。
5.根据权利要求4所述的一种新型永磁同步电机，其特征在于，所述电机控制电路还包括与所述MCU主控电路连接的通信接口电路。
6.根据权利要求4所述的一种新型永磁同步电机，其特征在于，还包括与所述栅极驱动电路连接的辅助电源电路。
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