[发明专利]电动汽车混合励磁同步电机

说明书

技术领域

本发明属于汽车电机技术领域。具体涉及一种电动汽车混合励磁同步电机。

背景技术

混合励磁同步电动机是一种并联型混合励磁驱动电机。与永磁同步电动机相比，混合励磁同步电动机具有以下优势：（1）混合励磁同步电动机转子上装有铁极，励磁磁阻小，调磁能力强，而且通过改变励磁电流的方向可以实现反向调磁，调磁范围宽，调磁损耗小，效率高。由于电枢磁场主要走铁极磁路，永磁极无退磁风险。（2）混合励磁同步电动机转子上一半是铁极，一半是永磁极，相同容量条件下，其磁钢用量比永磁同步电动机减少约一半。（3）混合励磁同步电动机高速时若失去弱磁控制，其气隙磁通只有永磁同步电动机的一半左右，此时电枢绕组感应电动势也会减半，基本上可以控制在安全电压范围内。如2010年Prius永磁同步电动机失去弱磁、最高转速时的峰值电压为其直流供电电压近一倍，若采用混合励磁同步电动机驱动，失去弱磁、最高转速时的峰值电压接近直流供电电压。（4）混合励磁同步电动机矢量控制策略比较灵活，它有3个电流（即励磁电流i_f、直轴电流i_d和交轴电流i_q）可以用来控制，使混合励磁同步电动机在恒转矩区和恒功率区的效率优化成为可能。（5）混合励磁同步电动机增磁和弱磁时对气隙磁场以及电枢绕组电动势波形影响小。应特别说明的是，与永磁同步电动机相比，混合励磁同步电动机需增设导磁机壳和直流励磁绕组，因而会增加一些铜铁材料成本，但由于磁钢用量减小了一半，两者相抵，混合励磁同步电动机的材料成本还会有下降。此外，混合励磁同步电动机直流励磁绕组位于电机定子侧，不需要采用电刷和滑环机构送入励磁电流，免维护，可靠性高，如同时采用内置式转子，完全可以满足电动汽车驱动电机高转速的要求。综上所述，与普通永磁同步电机以及其它型式的混合励磁同步电机相比，电动汽车驱动用混合励磁同步电动机的优势十分明显；特别是混合励磁同步电动机具有双向调磁能力，可以达到很宽的调速范围，是纯电动汽车的理想驱动电机。

十多年来，在权威期刊和国际会议上，发表了不少混合励磁电机的相关研究论文，提出了许多不同形式的混合励磁电机拓扑结构，但这些混合励磁同步电机都存在一些问题：1、是转子磁钢固定结构比较复杂。在磁钢上面覆盖永磁极罩，通过端部压板和拉杆加以固定，而且在永磁极和铁极之间加装了切向支撑结构，这些都给转子制造和装配带来麻烦；同时，这种拼装起来的转子结构也难以承受每分钟万转以上的高转速。2、是功率密度不高。3、是控制策略有待完善。从相关文献和公布的专利来看，日本Meidensha公司混合励磁同步电动机样机采用开环弱磁控制，将检测的电机转速信号与转矩指令比较后通过查表方式得到磁链指令，再通过计算得到直流励磁电流指令。这种开环控制方式比较简单，对电机参数的依赖性高，特别是对于混合励磁同步电动机来说，电机参数的变化规律比较复杂，也不能像永磁同步电动机那样有现成经验公式来进行补偿。同时，日本Meidensha公司提出的效率优化策略采用的是通过损耗模型计算的方法来确定电流及励磁给定，这种方法的优化效果也完全取决于电机参数的准确程度。因此，这种控制策略在电动汽车各种工况中的适应性不强。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种转子磁钢固定结构简单、功率密度高、适应电动汽车各种工况的电动汽车混合励磁同步电机。

本发明的技术解决解决方案是：一种电动汽车混合励磁同步电机，包括定子、转子、机座、前端盖、后端盖、旋转变压器、绕组温升检测器及引出线和紧固部件。其中定子包括机壳、定子铁心、直流励磁绕组、交流绕组，转子包括转子铁心、磁钢、轴套压圈、隔磁压环、转子铁心轴，其特征在于：转子采用内置式磁钢，磁钢镶嵌在转子内部。

本发明技术解决方案中所述定子铁心为两段定子铁心，转子铁心为两段转子铁心，两段转子铁心在轴向方向错开一个规定的角度，使其中一段转子铁心的永磁极和另一段转子铁心的铁极相对。

本发明技术解决方案中所述两段转子铁心的中间间隙部位有直流励磁绕组，直流励磁绕组固定在定子上。

本发明技术解决方案中所述定子的机壳采用导磁机壳。

本发明技术解决方案中所述转子铁心外圆柱面上轴向设有间隔槽，两相邻间隔槽之间形成凸台；磁钢呈“V”型镶嵌在相隔的凸台内部。