CN209930063U - Eps永磁同步电机的绕线结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种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。本实用新型实现了除非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。

Description

EPS永磁同步电机的绕线结构

技术领域

本实用新型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结构。

背景技术

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。

实用新型内容

针对现有技术中存在或潜在的缺陷，本实用新型拟解决的问题是提供一种EPS永磁同步电机的绕线结构，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，本实用新型提供了一种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。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型绕线结构的一些实施例中，所述绕线铁芯呈圆环形分布且两侧相连。

本实用新型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。

本实用新型绕线结构的一些实施例中，所述内侧板和所述外侧板为绝缘板材。

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型提供了一种冗余设计的EPS永磁同步电机的绕线结构，每组线圈采用2(也可以是3、6)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组线圈并接的(并联支路数2)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。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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显示了根据本实用新型实施例的EPS永磁同步电机的绕线结构的示例性布置原理图。

图2显示了根据本实用新型实施例的绕线结构的示例性平面展开原理图。

图3显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中绕线铁芯的示例性平面图。

图4显示了图3中A-A处的截面图。

图5显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中绕线铁芯的示例性立体图。

图6显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中线圈连接结构的示例性平面图。

图7显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中线圈连接结构的示例性立面图。

图8显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中线圈连接结构的示例性立体图。

图9显示了根据本实用新型实施例的EPS永磁同步电机的电路布置图。

图10显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中的第一汇流板的示例性安装图。

图11显示了根据本实用新型实施例的绕线结构中的第二汇流板的示例性安装图。

图12显示了根据本实用新型实施例的EPS永磁同步电机定子总成的示例性外形图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，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实用新型的其他优点与功效。本实用新型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，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步地详细说明。

本实用新型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，本实用新型EPS永磁同步电机中整个定子铁芯的绕线图按图1的原理布置与分配；绕线的定子铁芯组以两个绕线铁芯211为一组，按图2的方式进行绕线，每两个绕线铁芯21由一根绕线20串接形成一个线圈21，图中标号1-12分别表示了12个绕线铁芯211，其中，1和2为一组串线构成一个线圈、3和4为一组串线构成一个线圈、依次类推，12个绕线铁芯211共构成了6个线圈21，每两个线圈21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铁芯211构成。

其中，如图3～5所示，同一组线圈21中的绕线铁芯211上的绕线20的起始线头a和终止线头b分别位于该组线圈21的同一端且位于两个绕线铁芯211的同一侧，图3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组线圈21(12块绕线铁芯211)按图6形式互相拼接组成一个圆环，通过焊接将全部绕线铁芯211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，每一绕线铁芯211包括供绕线20绕设的绕线柱2111和相对设置于该绕线柱2111两侧的外侧板2112和内侧板2113，其中，外侧板2112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，相邻绕线铁芯211之间的内侧板2113和外侧板2112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(一)：以至少两个绕线铁芯为一组由绕线串接形成一组线圈；

步骤(二)：将多个绕线铁芯拼装成一体，绕线铁芯的数量为12(或者大于等于12)；

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。

其中，步骤(三)进一步可包括：

于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；

于多组线圈的末端公共线头采用第二汇流板连接。

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。

本实用新型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铁芯，整个定子由6组(也可以使9、12等其他)铁芯绕线拼装而成，各个线圈采用2组线圈并接的(并联支路数2)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，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，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，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型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，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，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，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：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。

2.如权利要求1所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：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。

3.如权利要求1所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：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。

4.如权利要求1所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：所述绕线铁芯呈圆环形分布且两侧相连。

5.如权利要求4所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：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。

6.如权利要求5所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：所述内侧板和所述外侧板为绝缘板材。

7.如权利要求1～6中任一项所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：每组所述线圈包括两个相串接的所述绕线铁芯。

8.如权利要求2所述的EPS永磁同步电机的绕线结构，其特征在于：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。

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