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EPS永磁同步电机的绕线方法及绕线结构与流程

发布日期 :2020-06-05 11:08

  本发明涉及永磁同步电机设计领域,尤其涉及EPS永磁同步电机的绕线方法及绕线结构。

  汽车工业中EPS系统(电动助力转向系统)在不同车型上的运用已经越来越广泛,相应的对于EPS系统的性能要求也约来越高,有刷电机已不能适应高功率密度,快速精确控制转速力矩的要求。永磁同步电机(无刷电机)在EPS中的应用也越来越多。同时为了满足高功率密度的要求,定子的设计往往采用拼块式的方案,但是拼块式的结构除了会导致过桥线和终止线的连接头过多导致工艺复杂,单组绕线的失效也会导致整个电机定子失效,电机彻底失去功能。

  针对现有技术中存在或潜在的缺陷,本发明拟解决的问题是提供一种EPS永磁同步电机的绕线方法及绕线结构,能够有效提高EPS永磁同步电机的安全性能,保证整车的安全控制。

  为实现上述技术效果,本发明的第一方面提供了一种EPS永磁同步电机的绕线结构,其包括星形连接的三相定子绕组,每相所述定子绕组包括并接的两组线圈,每组所述线圈包括由绕线串接的至少两个绕线铁芯,所述绕线铁芯相互拼装成一体。

  本发明绕线结构的一些实施例中,三相所述定子绕组中对应每相的两组线圈的始端接头采用第一汇流板连接,多组所述线圈的末端公共线头采用第二汇流板连接。

  本发明绕线结构的一些实施例中,同一组所述线圈中的所述绕线铁芯上的绕线的起始线头和终止线头位于该组线圈的同一端且对应于所在绕线铁芯的同一侧。

  本发明绕线结构的一些实施例中,所述绕线铁芯包括供绕线绕设的绕线柱和相对设于所述绕线柱两侧的外侧板和内侧板,所述外侧板位于所述圆环的外环面,所述内侧板位于所述圆环的内环面。

  本发明绕线结构的一些实施例中,每组所述线圈包括两个相串接的所述绕线铁芯。

  本发明绕线结构的一些实施例中,所述第一汇流板的数量为三块,所述第二汇流板的数量为一块。

  采用星形接法将多组所述线圈连接成三相定子绕组,每相所述定子绕组包括并接的两组所述线圈。

  本发明绕线方法的一些实施例中,采用星形接法将多组所述线圈连接成三相定子绕组的步骤,包括:

  本发明提供了一种冗余设计的EPS永磁同步电机的绕线)个铁芯分块为一组绕线铁芯,整个三相定子绕组由6个(也可以是9、12等其他)线圈拼装而成,各相定子绕组采用2组线)的星型接法。从而实现了除非A,B,C每相绕组的两个并联支路线圈同时短路失效,其他状态下单组或多组(最多三组)的失效情况下电机都能维持基本的输出性能,配合永磁同步电机的控制器的电流检测功能,自动判别定子失效线圈的位置,调整电机控制电流,使电机进入跛行模式,维持基本的功能,提高车辆的使用安全性。

  为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

  图1显示了根据本发明实施例的EPS永磁同步电机的绕线结构的示例性布置原理图。

  图12显示了根据本发明实施例的EPS永磁同步电机定子总成的示例性外形图。

  以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

  本发明涉及永磁同步电机设计领域,尤其是涉及EPS永磁同步电机(无刷电机)的定子电磁设计,提供了一种EPS永磁同步电机的绕线方案及结构,包括星形连接的三相定子绕组,每相定子绕组包括并接的两组线圈,每组所述线圈包括由绕线串接的至少两个绕线铁芯,绕线铁芯相互拼装成一体。其中,三相定子绕组中对应每相的两组线圈的始端接头采用第一汇流板连接,多组线圈的末端公共线头采用第二汇流板连接。绕线铁芯采用分块拼装形式,线圈绕线按至少两个拼块铁芯为一组,独立绕制各个线圈,各个绕线铁芯拼块最终合装后采用汇流板连接各个线圈,线圈的连接方式为并联支路数2的星形接法,永磁同步电机控制器能通过检测线圈电流实现电机的冗余能力。

  在一种具体实施方式中,本发明EPS永磁同步电机中整个定子铁芯的绕线的原理布置与分配;绕线的定子铁芯组以两个绕线个绕线为一组串线为一组串线构成一个线个线再并接构成三相定子绕组中的一相,因此,每一相定子绕组由四个绕线所示,同一组线中的绕线上的绕线的起始线头a和终止线的同一端且位于两个绕线中箭头F方向为绕线方向。

  在一种具体的实施方式中,上述6组线形式互相拼接组成一个圆环,通过焊接将全部绕线焊接固定,构成电机定子铁芯的绝缘骨架。配合图4、图5、图7和图8所示,每一绕线包括供绕线绕设的绕线和相对设置于该绕线位于圆环形定子的外环面,内侧板2113位于圆环定子的内环面。该内侧板2113和该外侧板2112为绝缘板材,相邻绕线分别焊接固定,构成一体的绝缘骨架。

  在一种具体的实施方式中,汇流板按图9的电路布置安装四块铜板。如图10所示,其中三块铜板作为第一汇流板,对应连接于三相定子绕组中每相的两组线圈的始端接头A、B、C;如图11所示,另外一块铜板作为第二汇流板22,连接于三相线圈的六个末端公共线头D。

  在一种具体的实施方式中,将汇流板与对应的线头对接,通过电阻焊将线圈末端与汇流板接头焊接,从而完成整个定子线圈的回路连接。整个定子按设计要求完成连接,如图12所示。

  上述实施例中的EPS永磁同步电机的绕线结构可采用以下方法绕制成形,具体为:

  步骤(三):采用星形接法将多组线圈连接成三相定子绕组,每相定子绕组包括并接的两组所述线圈。

  采用上述方法绕制得到的三相定子绕组中,电机相数为3,额定电压24V,额定电流70A,额定转速2000rpm,额定力矩4N.m,定子槽数为12,分块铁芯高56m,分块定子铁芯外径86,内径为51,绕组的起始线和终止线的总数量与定子槽数一致。整个定子能承受DC500V,100MΩ,AC600V,漏电流小于1mA。

  本发明提供了一种冗余设计的EPS永磁同步电机电磁方案,整个定子采用2(也可以是3、6)组铁芯分块为一组绕线等其他)铁芯绕线拼装而成,各个线组线)的星型接法。从而实现了除非A、B、C每相绕组的两个并联支路线圈同时短路失效,其他状态下单组或多组(最多三组)的失效情况下电机都能维持基本的输出性能,配合永磁同步电机的控制器的电流检测功能,自动判别定子失效线圈的位置,调整电机控制电流,使电机进入跛行模式,维持基本的功能,提高车辆的使用安全性。

  需要说明的是,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。

  以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

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