CN113162263B - 一种提高扭矩的电机结构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高扭矩的电机结构及控制方法，所述电机结构包括壳体，在所述壳体内部设置铁芯定子和转子，还包括第一温度传感器，用于检测壳体内部的温度T内或者壳体内部的温度变化率η内；第二温度传感器，用于检测电机所处的环境温度T环；控制系统根据第二温度传感器反馈的环境温度T环获得当前环境温度下壳体内部的最高阈值温度T阈和/或温度变化率阈值η阈，当T内小于T阈和/或η内小于η阈，时，电机根据预设的指令进行扭矩输出。本发明所述的提高扭矩的电机结构及控制方法，使得电机在不同环境温度、不同负载、不同工作状态均有最适用的控制参数实现电机控制的精准判断，提高电机工作可靠性。

Description

一种提高扭矩的电机结构及控制方法
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种提高扭矩的电机结构及控制方法。
背景技术
电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置。电机的主要作用是产生驱动扭矩，作为用电器或各种机械的动力源，如用于汽车的动力源的驱动电机。
电动汽车广泛采用永磁同步电机提供动力。在使用过程中，精确的扭矩控制对电动汽车的各项性能具有十分重要的作用。目前很多电机采用了电机控制器及变流器或者变频器，通过对电机电流的控制实现间接对电机输出扭矩的控制，可实现在电机输出能力范围内任意转速下任意扭矩的输出。
在实际使用过程中，电机在使用状态下温度会不断升高，随着电机扭矩的提高，电机温度也会逐渐提高。但是，当电机处于堵转状态时，通常电机的转动角度暂时不变或变化范围很小，当转动角度不变时，可能导致通过电机控制器功率元件的单相电流过大，从而导致功率元件温升过快，进而引起功率元件的损坏，影响电机的使用寿命，而为了保证电机进行过载保护，现在的控制程序一般都是设置一个既定的预设阈值，例如固定的功率参数、电流参数或者温度参数，当电机电流或者运行温度超过固定的预设阈值时立即停机保护，但是由于环境温度的差异性以及电机工作的状态，会导致该控制方案的准确性和可靠性下降。
另外，现有的电机在长时间工作后，由于振动疲劳、防护层老化、电机转堵引起的磁钢老化退磁等问题，使永磁体磁极可能会松动而不能牢靠固定，降低转子工作的可靠性；同时，传统的定子齿的形状由于齿尖部分的聚磁效应，齿尖的磁通密度会比齿顶的其余部分要大，使得整个回路的磁阻上升，进而使得线圈的反电动势下降，转子在负载时扭矩下降。
因此，如何提高电机扭矩，保证电机扭矩输出控制精准、避免浪费是本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种提高扭矩的电机结构及控制方法，以提高电机工作可靠性，并且减少电机在旋转输出时扭矩浪费或者转堵判定误差较大的技术问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种电机结构，包括壳体，在所述壳体内部设置铁芯定子和转子，所述铁芯定子和转子之间有空气间隙；
所述铁芯定子包括若干个定子齿，两个相邻的所述定子齿之间形成绕线槽，所述绕线槽用于设置电机绕组；
所述转子包括磁轭和永磁体，所述磁轭和所述永磁体通过凹凸配合的结构进行连接装配；
第一温度传感器，设置在所述壳体内部，用于检测壳体内部的温度T内和壳体内部的温度变化率η内，并反馈给控制系统；
第二温度传感器，设置在所述壳体外部，并与所述壳体固定连接，用于检测电机所处的环境温度T环，并反馈给控制系统；
控制系统根据所述第二温度传感器反馈的环境温度T环获得当前环境温度下壳体内部的最高阈值温度T阈和当前环境温度下壳体内部的温度变化率阈值η阈，当T内小于T阈且η内小于η阈时，电机根据预设的指令进行扭矩输出。
优选的，所述定子齿靠近所述转子的齿顶面包括第一齿端和第二齿端，所述第一齿端和第二齿端位于所述定子齿主体的两侧，所述第一齿端与所述定子齿侧壁连接的高度为H1，所述第二齿端与所述定子齿侧壁连接的高度为H2，H1大于H2。
优选的，所述定子齿靠近所述转子的端面呈弧形设置，所述永磁体的外端面呈弧形设置，所述空气间隙的宽度为H3，H3＜（H1+H2）/2。
本发明还公开了一种电机扭矩的控制方法，应用在如上述所述的电机结构上，其控制方法包括如下步骤：
S1：在使用电机时，在线检测所述电机的运行状态以及环境温度T环，所述运行状态包括电机控制模式、电机转速、电机电流和电机电压中的至少一种和壳体内部的温度T内1；
S2：获取与电机的运行状态以及电机所在环境的环境温度T环相关的T阈、η阈，其中，T阈为在当前环境温度下电机根据预设运行状态运行时壳体内部的最高阈值温度，η阈为在当前环境温度下电机根据预设运行状态运行时壳体内部的最高温度变化率阈值；
S3：判断是否T内1＜T阈，若是，进入S4；若否，则进入S7；
S4：在线获取电机的一组参数，包括电压、电流、壳体内部的温度T内；
S5：电机运行时间A后，再次检测壳体内部的温度，获得T内2，其中，A为第一预设时间；
S6：计算壳体内部的温度变化率为η内=（T内2-T内1）/A，若壳体内部温度的温度变化率η内大于η阈，则进入S7；
S7：进入电机预警模式。
进一步的，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S72：根据电机扭矩输出方式的确定结果，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S73：电机运行时间B后，再次检测壳体内部的温度，获得T内3，其中，B为第二预设时间；
S74：计算η内2=（T内3-T内壳）/B，判断壳体内部温度的温度变化率η内2是否小于η阈，若是，则进入S4，若否，则电机停转并发出警报。
进一步的，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S75：电机扭矩输出方式被确定为间歇振荡式扭矩输出方式，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S76：对电机电流进行相应控制，控制电机正转运行时间C后，再次检测壳体内部的温度，获得T内4，C为第三预设时间；
S77：控制电机反转运行时间D后，再次检测壳体内部的温度，获得T内5，D为第四预设时间；
S78：判断T内4与T内5之间的差值是否小于T差阈，若是，则进入S4，若否，则电机停转并发出警报，其中，T差阈为电机根据目标扭矩进行间歇振荡式扭矩输出时预设的最大温度差值。
进一步的，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S72：根据电机扭矩输出方式的确定结果，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S73：电机运行时间B后，再次检测壳体内部的温度，获得T内3，其中，B为第二预设时间；
S74：计算η内2=（T内3-T内壳）/B，判断壳体内部温度的温度变化率η内2是否小于η阈，若是，则进入S4，若否，则进入S75；
S75：电机扭矩输出方式被限定为间歇振荡式扭矩输出方式，对电机电流进行相应控制；
S76：控制电机正转运行时间C后，再次检测壳体内部的温度，获得T内4；
S77：控制电机正转运行时间D后，再次检测壳体内部的温度，获得T内5；
S78：判断T内4与T内5之间的差值是否小于T差阈，若是，则返回至S7，若否，则电机停转并发出警报。
进一步的，所述电机扭矩的控制方法还包括计数器计数，其中：
S701:当电机运行在初次进入电机预警模式后，计数器启动；
S702：电机运行过程中再次进入电机预警模式，则计数器读数加1；
S703：判断计数器读数是否大于F，若是，则电机停转并发出警报；若否，则电机根据原有的运行状态继续运行，其中，F为预设的正整数。
进一步的，当电机运行过程中进入S75，电机扭矩输出方式被限定为间歇振荡式扭矩输出方式时，计数器读数加1，然后进入S703。
进一步的，在S4中，通过在线获取的电机第一组参数，判断电机是否处于大负载下，若是，重新获取壳体内部的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈，所述电机在大负载运行状态的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈大于电机在小负载运行状态的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈。
相对于现有技术，本发明所述的提高扭矩的电机结构及控制方法具有以下优势：
本发明公开的提高扭矩的电机结构及控制方法，通过对定子结构和转子结构进行改进，提高了转子的牢固性和可靠性，增大电机的最大输出扭矩，所述环境温度T环与当前环境环境温度下壳体内部的最高阈值温度T阈、温度变化率阈值η阈通过离线标定建立电机参数表格，将不同环境温度下壳体内部的温度或者温度变化率设置不同的参数，使得电机在不同环境温度、不同负载、不同工作状态均有最适用的控制参数实现电机控制的精准判断，电机控制系统不能输出合理的目标控制信号而导致的电机系统误调而引发的故障，提高电机运行控制的可靠性和精准性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的电机的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的电机内部定子和转子装配结构示意图；
图3为图2中A部的局部放大示意图；
图4为本发明实施例所述电机扭矩的控制方法的流程示意图；
图5为本发明实施例所述电机扭矩的控制方法进入预警模式后的第一种控制流程示意图；
图6为本发明实施例所述电机扭矩的控制方法进入预警模式后的第二种控制流程示意图；
图7为本发明实施例所述电机扭矩的控制方法进入预警模式后的第三种控制流程示意图；
图8为本发明实施例所述电机扭矩的控制方法结合计数器进行控制的流程示意图；
附图标记说明：
电机100，壳体1，铁芯定子2，绕线槽3，定子齿4，第一齿端401，第二齿端402，转子5，磁轭501，永磁体502，空气间隙6。
具体实施方式
为了使本发明的技术手段及达到目的与功效易于理解，下面结合具体图示对本发明的实施例进行详细说明。
需要说明，本发明中所有进行方向性和位置性指示的术语，诸如：“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、 “内”、“外”、“顶”、“低”、“横向”、“纵向”、“中心”等，仅用于解释在某一特定状态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、连接情况等，仅为了便于描述本发明，而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1
本发明公开了一种提高扭矩的电机结构，包括壳体1，在所述壳体1内部设置铁芯定子2和转子5，所述铁芯定子2和转子5之间有空气间隙6。
所述铁芯定子2包括若干个定子齿4，两个相邻的所述定子齿4之间形成绕线槽3，所述绕线槽3用于设置电机绕组。
所述转子5包括磁轭501和永磁体502，所述磁轭501和所述永磁体502通过凹凸配合的结构进行连接装配。
第一温度传感器，设置在所述壳体1内部，用于检测壳体1内部的温度T内和壳体1内部的温度变化率η内，并反馈给控制系统。
第二温度传感器，设置在所述壳体1外部，并与所述壳体1固定连接，用于检测电机100所处的环境温度T环，并反馈给控制系统。
控制系统根据所述第二温度传感器反馈的环境温度T环获得当前环境温度下壳体1内部的最高阈值温度T阈和当前环境温度下壳体1内部的温度变化率阈值η阈，当T内小于T阈和/或η内小于η阈，时，所述电机100根据预设的指令进行扭矩输出。
本发明公开了一种电机结构，铁芯定子2和转子5呈环形相对设置，铁芯定子2位于环形外侧，转子5位于环形内侧，将转子5的磁轭501和永磁体502通过凹凸配合的结构进行连接装配，实现磁轭501和永磁体502绕轴转动自由度的统一，增强扭矩的传递，抵抗一部分离心力作用，并且增大了转子轭和永磁体之间的接触面积，提高转子的牢固性和可靠性、利于扭矩传递，同时通过在壳体1的内部和外部分别设置的温度传感器，用于检测壳体内部的温度T内或者壳体1内部的温度变化率η内，和电机100所在的环境温度T环，其中壳体内部的温度T内可以为壳体内部的空间温度，也可以为定子温度，根据环境温度T环查表获得当前环境环境温度下壳体1内部的最高阈值温度T阈和/或温度变化率阈值η阈，从而使得只有当T内小于T阈和/或η内小于η阈时，所述电机100根据预设的指令进行扭矩输出，保证电机持续、可靠的稳定工作。
作为本发明的示例，所述环境温度T环与当前环境环境温度下壳体1内部的最高阈值温度T阈、温度变化率阈值η阈通过离线标定建立电机参数表格，将不同环境温度下壳体内部的温度或者温度变化率设置不同的参数，避免电机在不同温度环境下工作时造成转堵误判，实现电机的精准控制。
优选的，作为本发明的示例，所述定子齿4靠近所述转子5的齿顶面包括第一齿端401和第二齿端402，所述第一齿端401和第二齿端402位于所述定子齿主体的两侧，所述第一齿端401与所述定子齿4侧壁连接的高度为H1，所述第二齿端402与所述定子齿4侧壁连接的高度为H2，H1大于H2。
将定子齿4齿顶面的两个齿端高度差异性设置，便于转子5在正转和反转时，两个齿端部有不同的电机定子磁场密度饱和程度，提升一个转动方向的输出扭矩，提升扭矩密度，将该转动方向的输出扭矩用于旋转峰值扭矩需求较大的旋转方向，能够减少驱动电机旋转扭矩输出能力的浪费。
优选的，作为本发明的示例，所述定子齿4靠近所述转子5的端面呈弧形设置，所述永磁体502的外端面呈弧形设置，所述空气间隙6的宽度为H3，H3＜（H1+H2）/2。
由于通过改变定子齿4的齿端高度，改变了转子5在两个旋转方向上输出时磁场密度饱和程度，而通过将空气间隙6的宽度为H3限定为小于（H1+H2）/2的数值，使得电子转子5在改变输出方向时，输出扭矩能够较为平缓的改变，避免扭矩输出波动较大。
该设置使得电机输出有一个较大的扭矩输出方向，该旋转方向用于旋转峰值扭矩需求较大的旋转方向，也会作为两个转动反向按照目标扭矩输出时，壳体内温度变化量或者温度变化率的检测是否满足阈值要求，一方面减少驱动电机旋转扭矩输出能力的浪费，另一方面也提高了电机是否转堵判断的精准性。
本发明所述的电机结构，通过对转子结构、定子结构以及空气间隙的改进，实现增大电机扭矩的目的，保证电机在大负载下运行时的扭矩输出，结构可靠，使用稳定，同时保证电机转堵判断精准可靠，避免误判造成的电机停转。
实施例2
本发明公开了一种电机的控制方法，应用在实施例1所述的电机结构上，其控制方法包括如下步骤：
S1：在使用所述电机时，在线检测所述电机的运行状态以及环境温度T环，所述运行状态包括电机控制模式、电机转速、壳体内部的温度T内1、电机电流和电机电压中的至少一种；
S2：获取与电机的运行状态以及电机所在环境的环境温度T环相关的T阈、η阈，其中，T阈为在当前环境温度下电机根据预设运行状态运行时壳体内部的最高阈值温度，η阈为在当前环境温度下电机根据预设运行状态运行时壳体内部的最高温度变化率阈值；
S3：判断是否T内1＜T阈，若是，进入S4；若否，则进入S7；
S4：在线获取电机的一组参数，包括电压、电流、壳体1内部的温度T内；
S5：电机运行时间A后，再次检测壳体1内部的温度，获得T内2，其中，A为第一预设时间；
S6：计算壳体内部的温度变化率为η内=（T内2-T内1）/A，若壳体1内部温度的温度变化率η内大于η阈，则进入S7；
S7：进入电机预警模式。
本实施例公开了一种电机扭矩的控制方法，通过设置若干个与电机的运行状态以及环境温度T环，获得该电机运行状态在当前环境温度下的壳体1内部的最高阈值温度T阈，只有在壳体1内部的温度T内未达到T阈时，电机启动，获取电机当前工作状态下的第一组参数，包括电压、电流、壳体1内部的温度T内以及转速，电机运行时间A后，A为电机启动后运行的预设时间，优选为3ms~20s之间的任意数值，再次检测壳体1内部的温度获得T内2，壳体1内部的温度变化率为η内=（T内2-T内1）/A，判断是否小于η阈，从而使得电机能够可靠的启动和运行，使得电机在不同的环境温度以及运行状态下，都有一个最合适的最高阈值温度T阈和温度变化率阈值η阈，避免电机误进入转堵判定，保证电机是否可以启动和运行判断的精准性。
实施例3
作为本发明的一个较佳示例，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S72：根据电机扭矩输出方式的确定结果，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S73：电机运行时间B后，再次检测壳体内部的温度，获得T内3，其中，B为第二预设时间；
S74：计算η内2=（T内3-T内壳）/B，判断壳体1内部温度的温度变化率η内2是否小于η阈，若是，则进入S4，若否，则电机停转并发出警报。
该设置用于对电机是否转堵运行进行纠偏，在初步判断电机运行进入预警模式后，通过设置的目标扭矩来对电机的电流进行调整，在响应于该目标扭矩的控制输出状态下，电机运行第二预设时间B后，第二预设时间B为电机进入预警模式预设的运行时间，所述第二预设时间B与第一预设时间可以相同，也可以不同，优选的，所述第二预设时间B的取值为2ms~10s之间的任意数值，然后根据电机在预警模式下根据预设的目标扭矩信息进行调整后，判断壳体内部的温度变化率η内2是否小于η阈，实现对电机是否转堵运行的精准判定，避免转堵误判，降低电机使用的可靠性，或者转堵状态继续运行，损害电机。
实施例4
作为本发明的一个较佳示例，在S7步骤中，进入电机预警模式后，在S72中，电机扭矩输出方式被确定为间歇振荡式扭矩输出方式，对电机电流进行相应控制，控制电机正转运行时间C后，再次检测壳体内部的温度，获得T内4，然后控制电机反转运行时间D后，再次检测壳体内部的温度，获得T内5，判断T内4与T内5之间的差值是否小于T差阈，若是，则进入S4，若否，则电机停转并发出警报，其中，T差阈为电机根据目标扭矩进行间歇振荡式扭矩输出时预设的最大温度差值。
该设置在进入电机预警模式，通过将电机扭矩输出方式限定为间歇振荡式扭矩输出方式，由于电机在正转和反转过程中，电机定子齿端部有不同的电机定子磁场密度饱和程度，从而使得电机根据目标扭矩控制下在间歇正反转运动过程中，壳体内部的温度变化存在一定的变化差值，而根据经验预设有该运行状态下的最大温差阈值，而控制电机根据目标扭矩控制电机正转运行时间C后，在反向控制电机反转运行时间D，根据正反转检测壳体内部的温度的变化差值是否大于T差阈，进一步判断电机是否发生转堵。作为本发明的示例，电机正转运行时间C和电机反转运行时间D均为预设转动时间，优选5ms~1s。
具体的，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S72：根据电机扭矩输出方式的确定结果，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S73：电机运行时间B后，再次检测壳体内部的温度，获得T内3，其中，B为第二预设时间；
S74：计算η内2=（T内3-T内壳）/B，判断壳体内部温度的温度变化率η内2是否小于η阈，若是，则进入S4，若否，则进入S75；
S75：电机扭矩输出方式被限定为间歇振荡式扭矩输出方式，对电机电流进行相应控制；
S76：控制电机正转运行时间C后，再次检测壳体内部的温度，获得T内4；
S77：控制电机正转运行时间D后，再次检测壳体内部的温度，获得T内5；
S78：判断T内4与T内5之间的差值是否小于T差阈，若是，则返回至S7，若否，则电机停转并发出警报。
该设置将电机壳体内部温度的温度变化率以及间歇振荡式扭矩输出方式下的温度变化差值按照先后顺序作为判断电机是否堵转的条件，进一步调高了电机运行控制的精准性和可靠性。
通过首先将电机运行时间B后的壳体内部温度的温度变化率η内2作为在前的判断条件，是因为在该条件下，电机扭矩输出方式可以按照电机的运行状态继续运行，保证电机工作可靠，而当η内2不小于η阈时，则在此状态下，电机可能发生转堵，通过调整电机扭矩输出方式限定为间歇振荡式扭矩输出方式，利用电机在正转和反转过程中，电机定子齿端部有不同的电机定子磁场密度饱和程度，从而判定电机在正转和反转过程中，检测壳体内部的温度的差值是否大于T差阈，精准可靠的判断电机是否发生转堵，当电机发生转堵时，则控制电机停转。
实施例5
作为本发明的一个较佳示例，所述电机扭矩的控制方法还包括计数器计数，其中：
S701:当电机运行在初次进入电机预警模式后，计数器启动；
S702：电机运行过程中再次进入电机预警模式，则计数器读数加1；
S703：判断计数器读数是否大于F，若是，则电机停转并发出警报；若否，则电机根据原有的运行状态继续运行，其中，F为预设的正整数。
通过对电机在运行过程中进入电机预警模式的次数，进一步精确判断电机是否发生转堵，优选的，F≥3。
优选的，作为本发明的示例，当电机运行过程中进入S75，电机扭矩输出方式被限定为间歇振荡式扭矩输出方式时，计数器读数加1，然后进入S703。
该设置通过对电机的整个运行过程进行异常运行监控，使得电机在运行过程中，即使满足正常运行的判断条件，但是，只要监测统计到异常运行的次数大于预设次数F，则依然进行电机停转控制，保证电机在整个运行过程中均能够得到可靠、安全的控制保护，避免转堵导致的磁钢退磁、疲劳老化、电机损坏等问题。
实施例6
作为本发明的一个较佳示例，在S4中，通过在线获取的电机第一组参数，判断电机是否处于大负载下，若是，重新获取壳体内部的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈，所述电机在大负载运行状态的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈大于电机在小负载运行状态的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈。
该设置使得本发明所述的电机扭矩的控制方法在不同负载状态下采用不同的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈，避免采用固定不变的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈，使得电机在负载变化时，导致电机控制系统不能输出合理的目标控制信号而导致的电机系统误调而引发的故障，提高电机运行控制的可靠性和精准性，使得电机在不同环境温度、不同负载、不同工作状态均有最适用的控制参数实现电机控制的精准判断。
作为本发明的示例，通过在线获取的第一组参数中的电流，判断第一组参数中的电流峰值是否大于电流预设阈值，若是，则判定电机处于大负载下；若否，则判定电机处于小负载下，其中，预设电流阈值根据工况和电机参数来设定，例如，预设电流阈值为35A。
若检测到电机处于大负载状态下，则根据述电流调节所述电机两端电压的占空比。电机突然处于大负载下时，电机需要提升扭矩来支持大负载。转速有所降低，扭矩有所提高，但不足以支持大负载，因此需要继续降低转速，通过调节电机两端电压的占空比，从而提升扭矩，保证电机的可靠运行。
作为本发明的示例，当所述电机停转并发出警报后，所述的电机扭力由控制器输出的控制信号驱动，该控制信号为脉冲信号，控制器输出的脉冲信号为初始占空比时对应输出电机扭力初始值，控制器输出的脉冲信号在初始占空比的基础上逐次增加脉冲信号的占空比，从而降低脉冲信号的频率，增加了电机扭力。
优选的，此时电机的转动方向为第一齿端401向第二齿端402旋转的运动方向。
该设置使得电机出现转堵报警后，通过逐渐增大电机扭力的方式慢慢提高电机转速，使得电机能够正常可靠的运行起来，而通过将电机的运转方向设置为为第一齿端401向第二齿端402旋转的运动方向，可以提高电机运行的最大扭矩，进一步提高了电机启动和运行的可靠性。
作为本发明的示例，所述电机100可以是任何适当的多相电动机，例如，感应电动机或者同步电动机，其将电能转化为扭矩形式的机械功率。铁芯定子2包括多个绕组，所述多个绕组由布置为线圈的绝缘导电线制成，该线圈在被电供能时形成磁极。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机结构，其特征在于，包括壳体（1），在所述壳体（1）内部设置铁芯定子（2）和转子（5），所述铁芯定子（2）和转子（5）之间有空气间隙（6）；
所述铁芯定子（2）包括若干个定子齿（4），两个相邻的所述定子齿（4）之间形成绕线槽（3），所述绕线槽（3）用于设置电机绕组；
所述转子（5）包括磁轭（501）和永磁体（502），所述磁轭（501）和所述永磁体（502）通过凹凸配合的结构进行连接装配；
第一温度传感器，设置在所述壳体（1）内部，用于检测壳体（1）内部的温度T内和壳体（1）内部的温度变化率η内，并反馈给控制系统；
第二温度传感器，设置在所述壳体（1）外部，并与所述壳体（1）固定连接，用于检测电机所处的环境温度T环，并反馈给控制系统；
控制系统根据所述第二温度传感器反馈的环境温度T环获得当前环境温度下壳体（1）内部的最高阈值温度T阈和当前环境温度下壳体（1）内部的温度变化率阈值η阈，当T内小于T阈且η内小于η阈，时，电机根据预设的指令进行扭矩输出。
2.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，所述定子齿（4）靠近所述转子（5）的齿顶面包括第一齿端（401）和第二齿端（402），所述第一齿端（401）和第二齿端（402）位于所述定子齿主体的两侧，所述第一齿端（401）与所述定子齿（4）侧壁连接的高度为H1，所述第二齿端（402）与所述定子齿（4）侧壁连接的高度为H2，H1大于H2。
3.根据权利要求2所述的电机结构，其特征在于，所述定子齿（4）靠近所述转子（5）的端面呈弧形设置，所述永磁体（502）的外端面呈弧形设置，所述空气间隙（6）的宽度为H3，H3＜（H1+H2）/2。
4.一种电机扭矩的控制方法，其特征在于，应用在如权利要求1~3任意一项所述的电机结构上，其控制方法包括如下步骤：
S1：在使用电机时，在线检测所述电机的运行状态以及环境温度T环，所述运行状态包括电机控制模式、电机转速、电机电流和电机电压中的至少一种和壳体内部的温度T内1；
S2：获取与电机的运行状态以及电机所在环境的环境温度T环相关的T阈、η阈，其中，T阈为在当前环境温度下电机根据预设运行状态运行时壳体内部的最高阈值温度，η阈为在当前环境温度下电机根据预设运行状态运行时壳体内部的最高温度变化率阈值；
S3：判断是否T内1＜T阈，若是，进入S4；若否，则进入S7；
S4：在线获取电机的一组参数，包括电压、电流、壳体内部的温度T内；
S5：电机运行时间A后，再次检测壳体内部的温度，获得T内2，其中，A为第一预设时间；
S6：计算壳体内部的温度变化率为η内=（T内2-T内1）/A，若壳体内部温度的温度变化率η内大于η阈，则进入S7；
S7：进入电机预警模式。
5.根据权利要求4所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S72：根据电机扭矩输出方式的确定结果，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S73：电机运行时间B后，再次检测壳体内部的温度，获得T内3，其中，B为第二预设时间；
S74：计算η内2=（T内3-T内壳）/B，判断壳体内部温度的温度变化率η内2是否小于η阈，若是，则进入S4，若否，则电机停转并发出警报。
6.根据权利要求4所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S75：电机扭矩输出方式被确定为间歇振荡式扭矩输出方式，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S76：对电机电流进行相应控制，控制电机正转运行时间C后，再次检测壳体内部的温度，获得T内4，C为第三预设时间；
S77：控制电机反转运行时间D后，再次检测壳体内部的温度，获得T内5，D为第四预设时间；
S78：判断T内4与T内5之间的差值是否小于T差阈，若是，则进入S4，若否，则电机停转并发出警报，其中，T差阈为电机根据目标扭矩进行间歇振荡式扭矩输出时预设的最大温度差值。
7.根据权利要求4所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，在S7步骤中，进入电机预警模式后，包括如下的步骤：
S71：获取此时壳体内部的温度T内壳，以及电机工作的目标扭矩，其中，目标扭矩为电机正转或者反转在S1中的运行状态下能够达到的安全扭矩，该目标扭矩可以通过查表获得；
S72：根据电机扭矩输出方式的确定结果，对电机电流进行相应控制，以输出相应目标扭矩；
S73：电机运行时间B后，再次检测壳体内部的温度，获得T内3，其中，B为第二预设时间；
S74：计算η内2=（T内3-T内壳）/B，判断壳体内部温度的温度变化率η内2是否小于η阈，若是，则进入S4，若否，则进入S75；
S75：电机扭矩输出方式被限定为间歇振荡式扭矩输出方式，对电机电流进行相应控制；
S76：控制电机正转运行时间C后，再次检测壳体内部的温度，获得T内4；
S77：控制电机正转运行时间D后，再次检测壳体内部的温度，获得T内5，
S78：判断T内4与T内5之间的差值是否小于T差阈，若是，则返回至S7，若否，则电机停转并发出警报。
8.根据权利要求6或7所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，所述电机扭矩的控制方法还包括计数器计数，其中：
S701:当电机运行在初次进入电机预警模式后，计数器启动；
S702：电机运行过程中再次进入电机预警模式，则计数器读数加1；
S703：判断计数器读数是否大于F，若是，则电机停转并发出警报；若否，则电机根据原有的运行状态继续运行，其中，F为预设的正整数。
9.根据权利要求8所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，当电机运行过程中进入S75，电机扭矩输出方式被限定为间歇振荡式扭矩输出方式时，计数器读数加1，然后进入S703。
10.根据权利要求9所述的电机扭矩的控制方法，其特征在于，在S4中，通过在线获取的电机第一组参数，判断电机是否处于大负载下，若是，重新获取壳体内部的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈，所述电机在大负载运行状态的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈大于电机在小负载运行状态的最高阈值温度T阈和最高温度变化率阈值η阈。
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