[实用新型]一种永磁电机绕组切换电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及永磁电机电子电路技术领域，尤其涉及一种永磁电机绕组切换电路。

背景技术

永磁电机相比现有其他的电机种类具有最高的效率和功率密度(转矩密度)，故永磁电机系统已成为我国电动汽车驱动系统的战略发展方向。然而，由于永磁电机转子磁场恒定不可调，受变频器电压限制，永磁电机的恒功率调速范围窄，很难适应电动汽车高速恒功率运行的要求。

现有的电动汽车永磁电机驱动系统一般采用弱磁和电压抬升的方法实现电机的恒功率运行。但是，弱磁使得永磁体失磁的风险大大增加，电机的恒功率范围受到限制；电压抬升的方法采用Boost变换器将变频器直流母线电压抬高，从而适应随电机转速升高的反电势，但这种方法大大增加了系统的成本，降低了系统的效率。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种永磁电机绕组切换电路，将该电路应用于电动汽车的永磁电机系统中，将永磁电机每相绕组的多个支路绕组单元进行组合连接，实现了永磁电机宽范围的调速要求，满足电动汽车不同运行工况的需要。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种永磁电机绕组切换电路，所述永磁电机每相绕组包括N个绕组单元，N为大于等于2的正整数，所述永磁电机绕组切换电路包括：永磁电机每相绕组的N个绕组单元之间设置的N-1组切换电路，每组切换电路包括三个开关电路，其中，第N-1组切换电路中，第一开关电路设置于第一绕组单元首端与第N绕组单元首端之间，第二开关电路设置于第N-1绕组单元尾端与第N绕组单元首端之间，第三开关电路设置于第一绕组单元尾端与第N绕组单元尾端之间。

特别地，所述开关电路由二个Mosfet开关反向串联组成。

特别地，所述Mosfet开关器件采用GaN Mosfet开关。

特别地，所述Mosfet开关器件采用SiC Mosfet开关。

本实用新型提出的永磁电机绕组切换电路应用于电动汽车的永磁电机系统中，通过在永磁电机每相绕组的绕组单元之间设置开关电路，将永磁电机每相绕组的多个支路绕组单元进行组合连接，相当于为电动汽车增加了一套有级的变速装置，在不增加永磁电机大小和重量的情况下，提高了永磁电机的转速范围，大大拓宽了电动汽车的高速范围。同时，电机的永磁体不会有因为弱磁而产生的失磁风险。并且，本电路具有结构简单、效率高、性能好的特点。

附图说明

图1为本实用新型永磁电机绕组切换电路应用于每相绕组具有N个绕组单元的电动汽车永磁电机的A相的电路结构图；

图2为永磁电机两个绕组单元由串联改为并联时的转速转矩特性曲线；

图3为GaN、SiC mosfet和Si mosfet器件的性能对比图；

图4为本实用新型实施例一提供的永磁电机的展开示意图；

图5为本实用新型实施例一提供的永磁电机驱动原理图；

图6为本实用新型实施例一提供的永磁电机绕组切换电路应用于永磁电机A相的电路原理框图；

图7为本实用新型实施例一提供的永磁电机绕组切换电路应用于永磁电机A相时，A相绕组的二个绕组单元串联时的电流流向图；

图8为本实用新型实施例一提供的永磁电机绕组切换电路应用于永磁电机A相时，A相绕组的二个绕组单元并联时的电流流向图；

图9为本实用新型实施例一提供的永磁电机绕组切换电路应用于永磁电机时，每相绕组的二个绕组单元串联时的电流流向图；

图10为本实用新型实施例一提供的永磁电机绕组切换电路应用于永磁电机时，每相绕组的二个绕组单元并联时的电流流向图；

图11为本实用新型采用Mosfet开关的永磁电机绕组切换电路应用于每相绕组具有N个绕组单元的电动汽车永磁电机的A相的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。