一种电动汽车用开关磁阻电机驱动装置的制作方法

本实用新型涉及一种开关磁阻电机驱动装置，具体涉及一种可直接传动电动汽车的开关磁阻电机驱动装置。

背景技术：

当前，传动电动机系统正逐渐趋向于无级变速、高可靠性、数字化的方向发展。研究并开发可实现无级变速运行、高可靠性、数字化调速来直接驱动电动汽车的新型电动机系统，已成为电气传动领域前沿性创新研究工作的新发展趋势和重要方向。

环境问题日益严重的今天，发展绿色交通成为一个重要的课题，电动汽车具有无污染、低噪音等特点，成为比较理想的交通工具。

目前国内外广泛应用的电动机传动系统为感应电动机，不能无级变速。若由直流调速电动机实现无级变速传动，其直流电动机的结构复杂、造价偏高、维护困难且寿命较短。若由感应电动机变频调速系统实现无级变速传动，其系统控制方案采用矢量变换控制或直接转矩控制，但实现矢量变换或直接转矩控制计算复杂，且其低速力矩小、低速性能不佳。因此，急需设计一种低速转矩大、转矩脉动小，可以直接传动电动汽车的驱动装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种结构简单、可靠性高，且低速转矩大、转矩脉动小，实现可直接传动电动汽车的开关磁阻电机驱动装置，以克服现有技术的不足。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电动汽车用开关磁阻电机驱动装置，其创新点在于：包括四相16/12极开关磁阻电机M和四相不对称半桥式功率变换器，所述四相不对称半桥式功率变换器各相的上管和下管分别与四相16/12极开关磁阻电机M相对应的相绕组相连；所述四相16/12极开关磁阻电机M上设有转子位置检测器和电流检测器；

所述四相16/12极开关磁阻电机M包括A、B、C、D四相绕组，其中：

A相绕组包含A1、A2、A3、A4四个定子凸极，且A1、A2、A3、A4四个定子凸极上的集中绕组串联构成A相绕组，

B相绕组包含B1、B2、B3、B4四个定子凸极，且B1、B2、B3、B4四个定子凸极上的集中绕组串联构成B相绕组，

C相绕组包含C1、C2、C3、C4四个定子凸极，且C1、C2、C3、C4四个定子凸极上的集中绕组串联构成C相绕组，

D相绕组包含D1、D2、D3、D4四个定子凸极，且D1、D2、D3、D4四个定子凸极上的集中绕组串联构成D相绕组。

在上述技术方案中，所述四相16/12极开关磁阻电机M的A相绕组的A1、A2、A3、A4四个定子凸极采用NSNS极性分布，B相绕组的B1、B2、B3、B4四个定子凸极采用NSNS极性分布，C相绕组的C1、C2、C3、C4四个定子凸极采用NSNS极性分布，D相绕组的D1、D2、D3、D4四个定子凸极采用NSNS极性分布，A、B、C、D四相绕组之间采用NSSN或SNNS的极性分布。

在上述技术方案中，所述四相不对称半桥式功率变换器的主开关型号为MOSFET或IGBT。

本实用新型所具有的积极效果是：由于本实用新型包括四相16/12极开关磁阻电机M和四相不对称半桥式功率变换器，所述四相16/12极开关磁阻电机M包括A、B、C、D四相绕组，本实用新型的四相16/12极开关磁阻电动机的各相绕组相互独立，具有启动转矩大，传动效率高，转矩脉动小，功耗小等优点；所述四相不对称半桥式功率变换器各相的上管和下管分别与四相16/12极开关磁阻电机M相对应的相绕组相连，这样，四相不对称半桥式功率变换器为单极性功率变换器，它提供单方向电流激励，且每个功率开关器件均直接与四相16/12极开关磁阻电机M的绕组相串联，避免了直通短路现象，具有较高的运行可靠性和容错能力，使得四相不对称半桥式功率变换器能够直接驱动四相16/12极开关磁阻电机M的动作；又由于所述四相16/12极开关磁阻电机M上设有转子位置检测器和电流检测器，转子位置检测器提供电机转子的位置信息以决定绕组的开通与关断，电流检测器提供电流信息完成电流斩波控制或采取相应的保护措施以防止过电流；因此，本实用新型具有结构简单、可靠性高，且低速转矩大、转矩脉动小等优点，能够实现可直接传动电动汽车的目的。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型一种四相16/12极开关磁阻电动机的结构示意图；

图3是本实用新型的拓扑电路原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于此。

如图1、2、3所示，一种电动汽车用开关磁阻电机驱动装置，包括四相16/12极开关磁阻电机M和四相不对称半桥式功率变换器1，所述四相不对称半桥式功率变换器1各相的上管和下管分别与四相16/12极开关磁阻电机M相对应的相绕组相连；所述四相16/12极开关磁阻电机M上设有转子位置检测器2和电流检测器3；

所述四相16/12极开关磁阻电机M包括A、B、C、D四相绕组，其中：

A相绕组包含A1、A2、A3、A4四个定子凸极，且A1、A2、A3、A4四个定子凸极上的集中绕组串联构成A相绕组，

B相绕组包含B1、B2、B3、B4四个定子凸极，且B1、B2、B3、B4四个定子凸极上的集中绕组串联构成B相绕组，

C相绕组包含C1、C2、C3、C4四个定子凸极，且C1、C2、C3、C4四个定子凸极上的集中绕组串联构成C相绕组，

D相绕组包含D1、D2、D3、D4四个定子凸极，且D1、D2、D3、D4四个定子凸极上的集中绕组串联构成D相绕组。

如图2所示，为了进一步实现本实用新型的四相16/12极开关磁阻电机M具有低速转矩大、转矩脉动小的优点，所述四相16/12极开关磁阻电机M的A相绕组的A1、A2、A3、A4四个定子凸极采用NSNS极性分布，B相绕组的B1、B2、B3、B4四个定子凸极采用NSNS极性分布，C相绕组的C1、C2、C3、C4四个定子凸极采用NSNS极性分布，D相绕组的D1、D2、D3、D4四个定子凸极采用NSNS极性分布，A、B、C、D四相绕组之间采用NSSN或SNNS的极性分布。

本实用新型所述四相不对称半桥式功率变换器1的主开关型号为MOSFET或IGBT。

如图3所示，是本实用新型的拓扑电路原理示意图，其中:

U_S为直流励磁电源，

C为电容，

S1~S8—功率开关管，型号可为MOSFET或IGBT，

D1~D8—续流二极管。

本实用新型所述转子位置检测器2提供电机转子的位置信息以决定绕组的开通与关断，电流检测器3提供电流信息完成电流斩波控制或采取相应的保护措施以防止过电流。

本实用新型使用时，所述四相不对称半桥式功率变换器1与DSP或单片机相连，通过转子位置检测器2检测转子位置，由DSP或单片机根据转子位置检测器2的输出信号，判断定、转子的相对位置；接着DSP或单片机输出控制信号，用来控制四相不对称半桥式功率变换器1的上管和下管的导通和关断，使电源对四相16/12极开关磁阻电机M的相绕组通电和断电，吸引转子向定、转子间最小磁阻位置方向旋转。

因此，本实用新型具有结构简单、可靠性高，且低速转矩大、转矩脉动小等优点，能够实现可直接传动电动汽车的目的。同时，本实用新型在恶劣条件下还具有调速性能良好、控制灵活、工作可靠性高、容错性好、使用寿命长的特点。