CN116235404A - 车辆的电机 - Google Patents

车辆的电机 Download PDF

Info

Publication number
CN116235404A
CN116235404A CN202080105247.3A CN202080105247A CN116235404A CN 116235404 A CN116235404 A CN 116235404A CN 202080105247 A CN202080105247 A CN 202080105247A CN 116235404 A CN116235404 A CN 116235404A
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
vehicle
phase
electric machine
coils
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080105247.3A
Other languages
English (en)
Inventor
S·N·斯里朱
D·贾贝兹
C·苏拉布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TVS Motor Co Ltd
Original Assignee
TVS Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TVS Motor Co Ltd filed Critical TVS Motor Co Ltd
Publication of CN116235404A publication Critical patent/CN116235404A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/50—Reduction of harmonics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/007—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor wherein the position is detected using the ripple of the current caused by the commutation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/07—Doubly fed machines receiving two supplies both on the stator only wherein the power supply is fed to different sets of stator windings or to rotor and stator windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

本发明公开了关于一种马达(200)的六相定子绕组(220)方案，其具有降低的磁动势谐波特性。定子绕组(220)具有两组，即第一组(305)和第二组(310)三相(A、B、C)绕组连接，三相(A、B、C)绕组连接的第一组(305)和第二组(310)彼此并联连接，使得三相中的两组(305、310)相对于彼此偏移30度电角度，其中第二组(315)是前导的。这样的绕组布置提供了减少的涡流损耗，这进一步导致转子(215)损耗减少并且马达(200)性能提高。

Description

车辆的电机
技术领域
本文描述的本主题总体上涉及一种车辆，并且特别地但不排他地涉及一种车辆的电机。
背景技术
传统上，通过使用电磁感应现象将交流电转换成机械动力的马达称为交流(AC)马达。这种马达由交流电驱动。定子和转子是AC马达的两个最重要的部分。定子是马达的静止部分，而转子是马达的旋转部分。AC马达可以是单相的，或者是三相的。
三相AC马达主要应用于从电气到机械的大功率转换行业。对于小功率转换，使用单相AC马达。通常，单相AC马达尺寸小，并且在家庭、办公室、企业、工厂等中提供各种服务。几乎所有的家用电器，诸如冰箱、风扇、洗衣机、吹风机、搅拌机等，都使用单相AC马达。
AC马达主要分为两种类型。它们是同步马达和感应马达。同步马达将AC电力转换成机械动力，并以同步速度运行。当给同步马达供电时，就建立了旋转磁场。这个磁场试图用它来拖动转子，但是由于转子的惯性而面临阻碍。因此，不会产生起动转矩。因此，本质上同步马达不是自起动马达。利用电磁感应现象将AC电力转换成机械动力的马达称为感应马达。感应马达主要分为两种类型，即单相感应马达和三相感应马达。
附图说明
参照两轮车以及附图对详细说明进行了描述。在所有附图中，相同的附图标记用于指代相似的特征和部件。
图1示出了当骑行者处于骑行位置时从骑行者的左手侧观察时的传统小型摩托车型车辆的侧视图。
图2示出了根据本主题实施例的两极十二槽(two pole and twelve slot)马达的截面。
图2a示出了根据本主题实施例的两极十二槽马达的截面。
图2b示出了双极十二槽马达的示意性传统三相绕组连接，其具有集中的(concentrated)传统绕组线型(pattern)。
图2c示出了传统三相绕组连接的框图，所有四个线圈都是A相。
图2d示出了根据本主题实施例的A相的四个线圈以及定子绕组上的电流的流动方向。
图3a示出了根据本主题实施例的三相马达的六相绕组连接。
图3b示出了根据本主题实施例的使用六相绕组连接的马达的框图。
图4示出了使用传统三相绕组连接和本发明要求保护的六相绕组连接两者的马达中每槽磁动势分布的图。
图5示出了当使用传统三相绕组连接和本发明要求保护的六相绕组连接两者时在马达中产生的谐波强度与谐波数量之间的图。
具体实施方式
传统上，在感应马达中，转子绕组既作为电枢绕组又作为励磁绕组，并且当定子绕组连接到AC电源时，在气隙中产生磁通。磁通以称为同步速度的固定速度旋转。这种旋转磁通在转子绕组中感应出电压。如果转子电路闭合，则电流流过转子绕组，与旋转的磁通相互作用，从而产生转矩。在稳定状态下，转子以非常接近同步速度的速度旋转。
目前，永磁同步马达(PMSM)由于其优于AC感应马达的优点而被用来代替AC感应马达。这些优势包括更高的转矩、更小的框架尺寸和无转子电流。这些永磁同步马达是无刷的，并且具有非常高的可靠性和效率。
由于永磁体的存在，PMSM在较宽的运行范围内表现出高转矩密度和高能量效率。因此，它们越来越多地用于各种应用，诸如工业驱动、混合动力和电动车辆、风力涡轮机、航空航天、船舶和家用电器等。凭借其较高的功率尺寸比，PMSM可以有助于在不损失转矩的情况下使马达设计更小。根据永磁体的位置，PMSM可以分为表面安装永磁电机(SPM)和内部永磁电机(IPM)。由于磁体安装在转子表面上，SPM通过永磁体产生的磁场与定子磁动势(magnetic-motive force)产生的电枢反力场的相互作用来产生转矩。
因此，SPM表现出相对线性的转矩-电流特性、良好的可控性和低转矩脉动。然而，表面安装的磁体会导致较大的等效气隙，因为磁体的相对磁导率接近1。因此，电机的同步电感相对较低，导致高特征电流(高特征电流定义为PM磁通与同步电感的比率)，从而导致低磁场削弱能力。
在一些已知技术中，在SPM上已经采用了集中绕组，因此开发的SPM能够通过增加电感和满足最佳磁场弱化条件，在特定的速度范围内输送恒定动力。
在一些其他的已知技术中，对具有集中绕组的SPM进行综合，随后将它们的性能与使用传统分布式绕组的那些SPM的性能进行比较。在这样的已知技术中，表明，通过使用集中绕组配置，由于短的端部绕组长度和高的铜填充系数(如果采用分段定子结构)，铜损耗可以显著减少。此外，当槽数和极数的最小公倍数增加时，齿槽转矩也可以显著减少。因此，具有集中绕组的SPM表现出诸如高转矩密度、低铜损、良好的弱磁能力和低齿槽转矩的优点。
然而，通过在SPM中采用集中绕组配置，转子磁体受到大量定子磁动势谐波的影响，这些定子磁动势谐波与转子速度不同步，因此导致高涡流损耗。例如，在具有12个槽设计的两极三相马达中，注意到磁动势(磁动势)中显著的5次和7次谐波，这可以导致转子损耗增加，从而降低性能。
这可能进一步导致高转子温度，特别是在高速下，因此转子磁体将遭受不可逆退磁的高风险。
与SPM相比，IPM将磁铁埋在转子铁中。IPM转子拓扑引起了磁阻的不稳定性。为了最大化磁阻转矩，在IPM中通常采用分布式绕组配置。然而，与集中绕组相比，传统分布式绕组具有较低的铜填充系数(槽填充系数)、较长的端部绕组长度、较高的齿槽转矩，并且由于较高的互感和绕组重叠而具有较低的容错性。
因此，如果定子磁动势中的低阶和高阶空间谐波可以被抑制到期望的水平，则集中绕组配置具有在IPM中使用的潜力。这可以增加IPM的磁阻转矩的产生，减少转子磁体以及转子铁中的涡流损耗，并抑制声学噪声和振动。因此，SPM和IPM都可以极大地受益于集中绕组中定子磁动势谐波的减少。
在其他已知技术中，在三相马达中采用了磁动势谐波减少技术。这样的技术包括通过改变定子几何形状来减少磁动势谐波，这需要优化马达设计。例如，增加定子槽的数量和使用多层绕组。定子几何形状的这样的改变导致马达尺寸和重量的增加。
在不增加马达尺寸和重量的情况下增加定子槽的数量在设计成高速旋转的马达中是不理想的。这是因为，随着相同可用空间中槽数的增加，槽之间的材料宽度减小。当在高速下工作时，材料宽度的这种减小会损害马达的转矩。还存在提高马达可靠性的挑战，因为已知技术的马达设计在马达绕组出现任何故障的情况下都会停止。
因此，需要一种可靠且鲁棒的马达绕组方案，其在不改变定子几何形状的情况下显著减少磁动势谐波；以及马达的尺寸和重量。
鉴于上述情况以及解决现有技术的其他问题，已经设计了本主题。
在本主题的实施例中，本主题涉及电机的绕组方案，例如具有减少的磁动势谐波特性的马达。根据本实施例的一个方面，当与马达的传统绕组方案相比时，所要求保护的绕组方案总共具有六个相，六个相包括两组单独的三相绕组连接，而不是单个绕组连接。第二组三相系统具有单独的动力源。根据本实施例的另一个方面，两组单独的三相绕组连接具有30度的相移，其中前导槽中的线圈，即第二组三相系统，是前导的，因此两组动力源具有30度的相位差。
根据本实施例的功效，由于两组三相绕组连接，在任何一组绕组出现故障的情况下，另一组绕组可以保持马达工作，因此有助于增加马达的冗余度和可靠性。
根据本实施例的另一个方面，当与马达的三相两极传统绕组方案相比时，基本谐波占主导地位，而高阶谐波例如五次和七次谐波显著减少。结果作为功效，当与传统绕组方案的基本谐波相比时，所要求的绕组方案具有改善的基本谐波。
根据本主题的另一个实施例，所要求保护的马达的绕组方案能够应用于两轮电动车、三轮电动车的马达设计以及工业应用的马达的设计。
根据本发明主题的另一功效，所要求的绕组方案能够在不增加应用本发明要求保护的绕组方案的马达的重量或尺寸的情况下实现谐波的减少。因此，本发明要求保护的绕组方案不涉及任何车辆结构布局的改变，并且能够实现车辆的紧凑设计。
根据本发明的另一个功效，由于本发明要求保护的绕组设计不会导致定子几何形状的改变，所以即使在高速下也能保持马达的转矩，因此保持了马达的高效高速运行，并实现了更好的马达性能。
下面将参照附图描述详细描述关于本主题的前述和其他优点的特征的示例性实施例。将从以下阐述的描述中，本发明的不同实施例的各个方面将变得明显。相反，下面的描述为实现本发明的示例性实施例提供了方便的说明。应该注意的是，描述和附图仅仅说明了本主题的原理。可以设计各种布置，尽管本文中没有明确描述或示出它们，但是这些布置包含了本主题的原理。此外，本文中列举本主题的原理、方面和示例的所有陈述及其具体示例旨在涵盖其等同物。此外，应注意的是，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“前”、“向前”、“向后”、“向下”、“向上”、“顶部”、“底部”、“外部”、“内部”等术语在本文中是基于所示状态或者两轮车处于站立状态且驾驶员骑在其上来使用的。此外，附图中的图的右上角的箭头描绘出了相对于车辆的方向，其中箭头F表示前方向，箭头R表示后方向，箭头Up表示向上方向，箭头Dw表示向下方向，箭头RH表示右侧，并且箭头LH表示左侧。此外，应该理解，本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。
图1示出了当骑行者处于骑行位置时从其左手侧观察时的传统小型摩托车型车辆100的侧视图。传统小型摩托车型车辆100通常设置有动力单元101，动力单元101产生向前推动车辆所需的动力；以及框架102，框架102还包括结合在一起形成框架102的前框架(未示出)、中间框架(未示出)和后框架105；以及动力传输单元106，动力传输单元106将动力单元101产生的动力传输到后轮107；前轮108，前轮108位于车辆100的前部部分，位于前框架下方，前框架可以由骑行者操纵；车把单元109，车把单元109包括左车把把手110和右车把把手(未示出)，骑行者可以使用它们将前轮108转向所需的方向；以及前悬架单元112，前悬架单元112用于将力平稳地传递到前轮108；以及后悬架单元113，后悬架单元113用于将力平稳地传输到后轮107。在这样的车辆中，尤其是快速充电的车辆中，需要封装电池、控制器、马达、充电器、充电插座和DC充电保护继电器的高压系统部件。因此，有时所有高压系统零件都被封装在一个位置附近，这减少了连接这些零件的高压电线的长度，从而增加了安全性并最小化了动力损耗。
前框架(未示出)包括头管(未示出)和下管(未示出)；前管支撑前悬架单元112，前悬架单元112进一步以可转向的方式支撑车把单元109，并且下管从前管向后且向下延伸。中央框架在传统小型摩托车型车辆100的左侧和右侧具有两个管(未示出)，这两个管延伸离开，然后在向后的方向上基本上彼此平行。左管和右管通过在车辆宽度方向上延伸的横向框架(未示出)连接。这些左管和右管进一步向后且向上延伸以形成后框架105，后框架105在后部支撑车辆100的其他单元。
前面板116设置在头管的前方，用于当从车辆100的前方观察时覆盖头管。从前管向下延伸的面板后部(未示出)从后侧覆盖前管和下管。前挡泥板119设置在前悬架单元112附近的前轮108上方，以防止泥浆在前部部分溅到车辆100的内部物品上。车把面板后部(未示出)从后侧至少部分地覆盖车把单元109。车把前面板121从前侧至少部分地覆盖把手单元109。手套箱118安装在面板后部、把手面板后部下方和地板124上方。前灯单元122设置在车把前面板121上，并且镜子单元123通过车把前面板121设置在车把单元109上。由于在车辆100上有许多电气零件。因此，在许多这样的车辆100中，线束的布线是沿着框架102的右侧进行的。燃料箱(未示出)位于地板124区域，电线被布线成连接到地板124上安装的电气零件，如燃料泵、燃料传感器单元，然后电线被延伸以连接到侧站脚闸。
车把前面板121和车把面板后部的接合部分在左侧和右侧具有切口区(未示出)，用于分别突出左车把把手110和右车把把手。作为搁腿面板的地板124设置在中央框架上方以覆盖中央框架的顶部部分，并且底部面板125设置在中央框架下方以覆盖中央框架的底部部分。
在后侧，实用单元126设置在动力单元101上方的车辆100后部部分处的左管与右管之间的空间处，以储存物品。实用单元126在前部部分和后部部分处安装在横管上，因此由后框架支撑。座椅单元127设置在实用单元126上方并延伸穿过整个后框架，以供骑行者坐下并操纵车辆100。座椅单元127通过设置在实用单元126上的铰链单元128安装到车辆100上，使得座椅可以通过围绕铰链单元128旋转而打开，以提供对实用单元126的储存区域129的访问。
左侧板130设置在后框架的左侧，并且右侧板(未示出)设置在后框架的右侧，以便当分别从传统小型摩托车型车辆100的左侧和右侧观察时覆盖内部部件。前盖131设置在实用单元126的前方和座椅单元127的下方，以覆盖内部部件，诸如车辆透视图中的动力单元101、框架102。后盖132设置在后框架的后方，并且通过组装后盖132和侧面板单元130形成的开口用于在后侧放置尾灯117。后挡泥板120设置在后轮107上方，以防止骑行时泥浆溅到内部部件上。抓握扶手111设置在座椅单元127附近，在传统小型摩托车型车辆100的后部部分上，以使后座乘客能够抓握支撑。
图2示出了根据本主题实施例的两极十二槽马达200的截面。马达200的主要部件是定子205和转子215。定子205是马达200的固定部分，而转子215是马达200的旋转部分。对于大多数马达200，转子215位于定子205内部。
定子205由定子外部框架205a和具有预定义数量的定子绕组220的定子芯205b组成。定子外部框架205a称为背铁，而205b称为定子205的齿。定子芯205b由通常0.5毫米厚的薄板技术钢组装而成，覆盖有绝缘漆。定子芯205b叠片显著地限制了由旋转磁场引起的定子芯205b的磁反转过程中产生的损耗(涡流损耗)。定子绕组220通过存在于定子芯205b上的多个槽210缠绕在马达200上。
电动马达200的转子215由芯和轴225组成。转子芯也具有叠片构造。在马达200的转子215与定子205之间有一小段距离，称为气隙235，气隙235通常在0.5毫米至2毫米之间
按照本图示，三相的一组定子绕组220插入存在于定子205内部部分的指定槽210中。这些定子绕组220可以以通常没有到中性点的外部连接的Y形配置(wyeconfiguration)连接，，或者以三角形配置连接。转子215由圆柱形铁芯组成，其中磁体(未示出)放置在围绕表面的槽210中。在最常见的形式中，这些转子磁体(未示出)通过导电端环230在转子215的每一端处连接在一起。三相马达200的运行原理基于三相定子绕组220在连接到三相电力系统时产生旋转磁场的能力。由于定子绕组220连接到三相电源，因此一组三个正弦电流在定子绕组220中流动。结果产生了穿过马达200的气隙235的磁场。
图2a示出了根据本主题实施例的两极十二槽马达200的截面。每个三相马达200的三相包括A相、B相和C相。A1、A2、A3和A4是A相的四个线圈。类似地，B1、B2、B3和B4是B相的四个线圈，而C1、C2、C3和C4是C相的四个线圈。相应线圈的正号，例如A1+，表示相应线圈的一端，而相应线圈的负号，例如A1-，表示相应线圈的另一端。线圈编号后的正负符号表示相应线圈中的电流的流动方向。正号(A1+、A2+等)表示电流的正在进行的路径，并且类似地负号(在A1-、A2-等中)表示所供应电流的返回路径。因此，由于本图示的马达绕组是双层绕组，所以定子绕组220中总共有12个线圈(如图2所示)。因为本马达200是三相马达，所以每个相(A或B或C)有4个线圈。
每个相(A或B或C)的四个线圈的绕组放置在槽210内部，缠绕在存在于马达200的定子205上的齿205b上。在当前示出的图中，槽220的数量是12。
图2b示出了双极十二槽马达200的示意性传统三相绕组连接300，其具有集中的传统绕组线型。在三相供电的情况下，每个相的所有四个线圈串联连接。例如，对于A相，线圈A1、A2、A3和A4串联连接。类似地，对于B相，线圈B1、B2、B3和B4串联连接。类似地，对于C相，线圈C1、C2、C3和C4串联连接。
图2c示出了传统三相绕组连接300的框图，所有四个线圈都是A相。在三相供电的情况下，每个相的所有四个线圈串联连接。例如，对于A相，线圈A1、A2、A3和A4串联连接。这样的串联连接导致马达200冗余度降低，因为一个线圈的故障可以导致马达200的故障。
图2d示出了根据本主题实施例的A相的四个线圈以及定子绕组220上的电流的流动方向。本图示出了作为定子绕组220的A相的四个线圈，即A1、A2、A3和A4。出现在定子绕组220上的箭头示出了电流的流动方向，即电流从每个线圈的正端流向其各自的负端。根据图示，马达200沿逆时针方向运动。存在于定子芯205b上的多个槽210(如图2所示)包括至少一个前导槽210ls和至少一个滞后槽210ts。
图3a示出了根据本主题实施例的三相马达200的六相绕组示意性连接400。本图示出了两极三相马达200的绕组连接，对于两组三相连接，马达200包括用于每个相(A或B或C)的两个线圈。每个相(A或B或C)包括第一组305和第二组310。第一组305和第二组310中的每一者还包括两个线圈。例如，仅对于A相，定子绕组220以这样的方式完成，即A相具有包括A2和A4的第一组305，并且A相具有包括A1和A3的第二组310。第一组305和第二组310具有两个单独的动力源，它们之间具有合适的相移。结果，A1的波形类似于A3，并且A2的波形类似于A4。由于这两组三相绕组连接，在六相绕组连接组400中的任何一组，即第一组305或者第二组310中出现故障的情况下，另一组能够保持马达200处于工作状态，因此增加了马达200的冗余度，从而提高了可靠性。
三相(A或B或C)中的每一者的第二组310定位成使得第二组310相对于六相绕组连接400的三相(A或B或C)中的每一者的第一组305总是30度电前导。
根据所提出的六相绕组连接400，两极三相马达200具有一个槽的多相偏移，即第二组310三相绕组从与第一组305定子绕组220(如图2所示)的起始槽210相邻的一个槽210(如图2所示)开始。定子绕组220的第二组310相对于第一组305是前导的，因为第二组310从定子205的前导槽220开始(如图2所示)。
在图3a中示出了两个单独的三相马达200的绕组连接，图3a示出了线圈A1和A3属于单个子组，而线圈A2和A4属于另一个子组。当转子215在逆时针方向上移动时，在任何时间点，如图2d所示，第二子组以一个槽的偏移开始，并且在至少一个前导槽210ls与至少一个滞后槽210ts之间存在一个槽110的多相偏移。线圈B和C的子组遵循类似的绕组方案。
按照所提出的六相绕组连接400，槽间距是30度机械间距，因为在定子205中有12个槽。
因此，槽间距机械间距θm＝(360度/槽数)；
＝360度/12＝30度
类似地，根据所提出的六相绕组连接400，电角度θe中的槽间距也是30度电角度，因为马达200中有两个极。
Figure BDA0004128925850000101
其中p＝极数
Figure BDA0004128925850000102
θe＝θm＝30度
因此，在前导槽210ls中感应的反电动势(back-EMF)将帮助前导槽210ls前导尾随槽(trailing slot)210ts 30度角。例如，前导槽210ls包括包含A1和A3的槽210；并且尾随槽210ts包括包含A2、A4的槽。因为前导槽210ls中的反电动势前导30度，这是由转子215的磁场引起的；并且根据本主题，前导槽210ls中的电流供应相对于滞后槽210ts中的电流供应前导30度，因此最大化了两个场之间的相互作用，并且能够实现最佳可能的磁动势谐波减少。
在减少磁动势谐波而不增加马达200的重量或尺寸的情况下，当前要求保护的六相绕组连接400方案不涉及任何车辆结构布局变化。
由于六相绕组连接400的当前配置，当与马达200的三相两极传统绕组方案相比时，基本谐波占主导，而高阶谐波例如五次和七次谐波显著减少。马达200的五次和七次谐波的减少以及基本谐波的改善减少了马达200的转子215损耗，因此提高了马达200的性能。
此外，所提出的设计不会导致定子205的几何形状的改变，因此有助于减小马达200的尺寸和重量，因此即使在马达200的高速下也能保持马达200的转矩，因此与具有三相传统绕组连接300(如图2b所示)的马达200相比，保持了马达200的高效高速运行，并实现了更好的马达性能。
图3b示出了根据本主题实施例的使用六相绕组连接400的马达200的绕组连接的框图。根据当前示出的六相绕组连接400的框图，包括两相组的三相系统。线圈以串联的两个线圈为一组进行连接。例如，对于A相，存在两组线圈。一组包括线圈A1和线圈A3，而另一组包括线圈A2和线圈A4。并且这两组305、310(如图3a所示)还具有单独的动力源。
图4示出了示出使用传统三相绕组连接300和本发明要求保护的六相绕组连接400两者的马达200中每个槽210(图2所示)的磁动势分布的图。根据图示的图，所提出的六相绕组配置300由直线X描绘出，而传统三相绕组连接300由虚线Y描绘出。绘制了Z虚线形式的正弦波，映射了图上X线以及Y线的磁动势分布。从图中可以清楚地看出，当与线Y的磁动势分布相比时，线X的磁动势分布更加正弦，因为当与描绘Y的线图相比时，描绘X的线图显示了更多的台阶。还可以看出，线X在任何时间点与正弦波Z的偏差比线Y的偏差小，这说明线X的正弦波形式更多。因此，更正弦形式的磁动势分布描绘了更少的谐波，因此减少了涡流损耗。这进一步导致转子215损耗降低，从而性能提高。
图5示出了当使用传统三相绕组连接300和本发明要求保护的六相绕组连接400两者时在马达200中产生的谐波强度与谐波数量之间的图。该图示出了谐波的强度，尤其是五次和七次谐波的强度在使用所提出的六相绕组连接400的情况下显著减少，如虚线Y条所示。深色X条表示使用传统绕组方法时产生的谐波数量。该图还描绘了它是第一谐波，即基本谐波，并且当使用所提出的六相绕组连接400时被额外改善。这种基本谐波的改善以及五次和七次谐波的显著减少有助于减少马达200的铁损。因此，减少了涡流损耗，这进一步导致转子215损耗的减少和马达200性能的提高。
根据以上公开，本主题的许多修改和变化是可能的。因此，在本主题的权利要求的范围内，本公开可以以不同于具体描述的方式实践。
附图标记列表
100：传统小型摩托车型车辆
101：动力单元
102：主框架
105：后框架
106：动力传输单元
107：后轮
108：前轮
109：车把单元
110：左车把把手
111：抓握扶手
112：前悬架单元
113：后悬架单元
116：前面板
117：尾灯
118：手套箱
119：前挡泥板
120：后挡泥板
121：车把前面板
122：前灯
123：镜子单元
124：地板
125：底部面板
126：实用单元
127：座椅单元
128：铰链单元
129：储存区域实用单元
130：左侧面板
131：前盖
132：后盖
200：马达
205：定子
205a：定子外部框架
205b：定子芯
210：槽
210ls：前导槽
210ts：滞后槽
215：转子
220：定子绕组
225：轴
230：导电端环
235：气隙
A、B、C：马达的相位
A1、A2、A3、A4：A相的线圈
B1、B2、B3、B4：B相的线圈
C1、C2、C3、C4：C相的线圈
300：传统三相绕组连接
400：六相绕组连接
305：第一组
310：第二组

Claims (22)

1.一种车辆(100)的电机(200)，包括：
转子(215)；和定子(205)，其中所述定子(205)包括周向间隔开的多个槽(210)；
其中，
所述多个槽(210)包括多个绕组连接(400)；所述多个绕组连接(400)包括多个相(A、B、C)；
其中，
所述多个相(A、B、C)中的每个相(A、B、C)包括两组或更多组线圈(305、310)；
其中，
所述两组或更多组线圈(305、310)相对于彼此偏移预定的电角度(θe)。
2.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述多个绕组连接(400)为六相绕组连接(400)。
3.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中两组或更多组线圈(305、310)包括定子绕组(220)的单独的三相(A、B、C)的第一组线圈(305)和第二组线圈(310)。
4.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述电机(200)包括马达。
5.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述电角度(θe)为30度。
6.根据权利要求3所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述第二组(310)相对于所述第一组(305)是前导的。
7.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述多个相(A、B、C)中的每个相(A或B或C)包括一个或多个线圈(A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4)。
8.根据权利要求7所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述三个相(A、B、C)中的每个相(A或B或C)中的所述一个或多个线圈(A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4)彼此串联连接。
9.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述第一组(305)和所述第二组(310)具有单独的动力源。
10.根据权利要求3所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述第一组(305)和所述第二组(310)包括具有相似的波形的一个或多个线圈(A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4)。
11.根据权利要求4所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述马达(200)是两极三相马达(200)。
12.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述转子(215)沿逆时针方向移动。
13.根据权利要求1所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述多个槽(210)包括一个或多个前导槽(210ls)和一个或多个滞后槽(210ts)。
14.根据权利要求11所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述两极三相马达(200)在至少一个前导槽(210ls)与至少一个滞后槽(210ts)之间具有至少一个槽(110)的多相偏移。
15.根据权利要求13所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述一个或多个前导槽(210ls)中的反电动势前导30度。
16.根据权利要求15所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述反电动势由转子(215)磁场感应。
17.根据权利要求13所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述前导槽(210ls)中的电流供应相对于所述滞后槽(210ts)中的电流供应相差30度。
18.根据权利要求11所述的车辆(100)的电机(200)，其中所述两极三相马达(200)在一个槽(110)的所述绕组中具有多相偏移。
19.根据权利要求1所述的车辆(100)的马达(200)，其中所述多个槽(210)的数量是十二。
20.根据权利要求3所述的车辆(100)的马达(200)，其中所述马达(200)是两极十二槽(210)三相马达(200)。
21.根据权利要求1所述的车辆(100)的马达(200)，其中定子绕组(220)以Y形配置连接。
22.根据权利要求1所述的车辆(100)的马达(200)，其中定子绕组(220)以三角形配置连接。
CN202080105247.3A 2020-09-26 2020-12-30 车辆的电机 Pending CN116235404A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN202041041887 2020-09-26
IN202041041887 2020-09-26
PCT/IN2020/051067 WO2022064510A1 (en) 2020-09-26 2020-12-30 An electrical machine of a vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116235404A true CN116235404A (zh) 2023-06-06

Family

ID=74191826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080105247.3A Pending CN116235404A (zh) 2020-09-26 2020-12-30 车辆的电机

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230361710A1 (zh)
EP (1) EP4218128A1 (zh)
CN (1) CN116235404A (zh)
WO (1) WO2022064510A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114938087B (zh) * 2022-06-06 2024-04-23 河北工业大学 一种高频变压器一体化双模块磁通切换电机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6710495B2 (en) * 2001-10-01 2004-03-23 Wisconsin Alumni Research Foundation Multi-phase electric motor with third harmonic current injection
DE102007040725A1 (de) * 2007-08-29 2009-03-05 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine
CN108886313B (zh) * 2016-03-29 2020-10-09 三菱电机株式会社 电动机
JP6711326B2 (ja) * 2017-07-14 2020-06-17 株式会社デンソー 回転電機の駆動システム
JP2019201490A (ja) * 2018-05-16 2019-11-21 株式会社豊田中央研究所 モータ
CN110311413B (zh) * 2019-07-24 2020-11-24 华北电力大学 一种适用于多变流器驱动的多绕组同步电机对系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP4218128A1 (en) 2023-08-02
WO2022064510A1 (en) 2022-03-31
US20230361710A1 (en) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9124159B2 (en) Electromagnetic rotary electric machine
Zheng et al. Investigation of a novel five-phase modular permanent-magnet in-wheel motor
JP4793793B2 (ja) 電動機駆動装置
JP5827026B2 (ja) 回転電機及び回転電機駆動システム
Su et al. Analysis of the operation principle for rotor-permanent-magnet flux-switching machines
US7969057B2 (en) Synchronous motor with rotor having suitably-arranged field coil, permanent magnets, and salient-pole structure
JP2010098830A (ja) 回転電機及び電気自動車
Cai et al. A novel fractional slot non-overlapping winding hybrid excited machine with consequent-pole PM rotor
JP2012222941A (ja) 回転電機
WO2020175225A1 (ja) 電機子及び回転電機
Madichetty et al. New trends in electric motors and selection for electric vehicle propulsion systems
JP7205146B2 (ja) 回転電機、制御装置、車両システム、回転電機のメンテナンス方法
Cai et al. Investigation of novel fractional slot nonoverlapping winding hybrid excited machines with different rotor topologies
Zhang A compact high torque density dual rotor permanent magnet in-wheel motor with toroidal windings
CN111313576B (zh) 一种模块化永磁电机
Yadav et al. Electric propulsion motors: A comparative review for electric and hybrid electric vehicles
WO2014188757A1 (ja) 回転電機の回転子、回転電機、電動駆動システム、及び電動車両
US11641173B2 (en) Control apparatus of rotary electric machine and method therefor
CN116235404A (zh) 车辆的电机
Dajaku et al. Different novel electric machine designs for automotive applications
JP2004215483A (ja) モータジェネレータ
CN109861477A (zh) 永磁/磁阻双转子低速大转矩同步电机及其控制系统
CN208986796U (zh) 一种组合式转子双定子同步电机
Zhu et al. Influence of the slots number combinations among the inner and outer stator on torque ripple in dual-stator permanent magnet synchronous motors
Kang et al. Magnet shape optimization of five‐phase surface‐mounted permanent magnet machine to improve torque performance based on equivalent permanent magnet method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination