用于车辆的电机制造技术

本主题讨论了电机和铁芯饱和度的感测设置以及检测铁芯饱和度的方法。本主题提出，具有至少一个齿的辅助绕组沿着电机的相位中的任一相位缠绕在定子齿中的至少一个齿周围。导线的端部被提供给信号调节电路，该信号调节电路从信号中滤除噪声。滤波后的信号被提供给控制器的ADC(模数转换器)引脚以将信号值数字化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于车辆的电机
本专利技术讨论了关于电机和铁芯饱和度感测设置以及检测铁芯饱和度的方法。
技术介绍
电机通常由定子和转子组成。基于电机拓扑，用于不同电机的转子的构造也不同。感应电机的转子可以是带滑环的绕线转子，也可以是鼠笼型转子。开关磁阻电机的转子通常为没有磁体的凸极型。基于永磁体的电机的转子通常由环绕磁体的转子叠片组成。就定子构造而言，通过堆叠被激光切割或者冲压的叠片来构造定子。这些叠片在整个长度上通常具有相同的形状和尺寸。这形成了定子沿长度方向的挤压(extruded)外观。缠绕通常围绕定子齿完成，以产生期望的缠绕样式。用于车辆的内燃发动机通常设置有用于从零速启动发动机的启动电动机。启动电动机从诸如电池的能量储存介质中获取能量。另外地，发动机还配备了磁电机装置，该磁电机装置用于产生电力以对电池充电。集成式启动发电机(ISG)是与内燃发动机相关联的专用机器。ISG可以用于通过让发动机旋转直到提供点火来启动发动机，然后能够从高于发动机运行阈值速度的感应电压产生电力。附图说明参照附图描述详细说明。在整个附图中，相同的附图标记用于指代相同的特征和部件。图1示出了根据本主题的实施例的示例性两轮车辆的左侧视图。图2示出了根据本专利技术的实施例的电机的典型截面。图3示出了根据本专利技术的实施例的电机的典型齿的立体图。图4描绘了根据本专利技术的实施例的用于在启动和高速操作期间辅助车辆的内燃发动机的控制系统的框图。图5示出了根据本主题的实施例的流程图，该流程图描绘了用于减少损耗并且用于增加电机的可启动性的方法。具体实施方式本专利技术描述了一种在功能方面超越ISG的电机。本专利技术还被设计为在高速、高负载条件下向发动机提供帮助，使得可以执行车辆和发动机操作以减少CO2和NOx的排放。此外，可以借助多种电机拓扑来实现本专利技术，诸如感应电机、开关磁阻电机(SRM)和BLDC(无刷直流)电机。感应电机和开关磁阻电机与对应的电力电子控制器一起操作，这些电力电子控制器基于输入条件(诸如当前转速)调节扭矩。尽管感应电机和SRM的速度不受感应反emf(电动势)的限制，但是BLDC的速度范围由于该感应电压而受到影响。这是由于由存在旋转磁体而在线圈中产生的磁通变化率，从而在绕组线圈中感应出的电压。该电压限制了流入电机的电流，这根据所供应的电压而限制了速度高于零时的可能转矩。当电机被设计用于启动和动力辅助操作时，需求是矛盾的。启动需要高扭矩常数，而动力辅助需要高速/动力操作，并且进而需要低扭矩常数。在本专利技术中，以发动机的可启动性为主要目标来设计电机，例如BLDC电机。但是，对于此类设计，电机的空载速度极大地受到反电动势的限制。考虑到BLDC的速度限制，BLDC电机被构造成具有较少的匝数，使得感应电压较小，并且因而速度带较宽。这需要在启动操作期间将更多的电流传递到电动机线圈。但是，当高电流流过定子线圈时，所产生的磁场可能会使定子铁芯材料饱和，高于某个电流阈值。本专利技术提出，具有至少一个齿的辅助绕组沿着电机的相位中的任一相位缠绕定子齿中的至少一个齿。导线的端部被提供给信号调节电路，该信号调节电路从信号中滤除噪声。滤波后的信号被提供给控制器的ADC(模数转换器)引脚以将信号值数字化。在线圈中感应的电压与线圈区域中的磁链的变化率成比例。比例常数取决于以下公式给出的辅助绕组的匝数。Phi＝∫v(t)*dt+C通过随着时间的推移在控制器中捕获的电压值的增加，确定定子齿中的电流通量。在一个实施例中，基于如下计算的对于给定电机的定子齿的几何形状来确定定子齿的磁通密度。当控制器发现B值超出预定阈值时，控制器将流入电机的电流限制为恰好在达到阈值之前的电流值。来自积分(integration)的零偏移C可以用于识别在基于永磁体的电机中磁体相对于齿的位置。在替代实施例中，定子包括温度传感器，该温度传感器用于基于预定温度来限制电流。因为使用具有较少股线的较厚导体成为可能，所以ISG应用受益于本专利技术。这使得电机可在高速下操作(由于感应电压较小)，并且在启动时还产生了更大的扭矩(由于可以提供给电动机的电流更大)。它对ISG的应用不属于限制，并且可以用于其他应用。任何电动机的用途都可以从本专利技术中受益，本专利技术可以用于电动车辆或者混合动力车辆等。在一个实施例中，本主题提供一种具有一个或多个电气相位的电机。电机能够识别磁通饱和度并且限制通过的电流，以减少损耗并且提高电机的可启动性。电机包括具有定子铁芯和围绕定子铁芯的外围布置的多个齿的定子。所述多个齿中的每个齿都缠绕有具有预定厚度的导线以形成绕组。提供了一种转子，所述转子能够通过当从至少一个电源接收电能时与定子产生的磁场相互作用而旋转。转子通过气隙与所述定子分开。所述多个齿包括至少第一组齿，所述至少第一组齿对应于所述一个或多个电气相位的至少第一相位。第一组齿包括至少绕所述第一组齿中的一个齿缠绕的辅助绕组。在一个实施例中，转子布置在所述定子的内部。在替代实施例中，转子布置在所述定子的外部。在一个实施例中，磁场垂直于所述转子的旋转轴线。而在替代实施例中，磁场平行于所述转子的旋转轴线。在一个实施例中，辅助绕组包括缠绕在所述至少一个齿上的至少一匝导线。转子包括多个永磁体，所述多个永磁体面向所述定子的多个齿布置。在一个实施例中，本专利技术包括一种控制系统，所述控制系统用于识别磁通饱和度并且限制通过的电流以减少损耗并且提高可启动性。所述控制系统包括具有一或者多个电气相位的电机，所述电机包括具有定子铁芯和围绕所述定子铁芯的外围布置的多个齿的定子。所述多个齿中的每个齿都缠绕有具有预定厚度的导线以形成绕组。转子能够通过当从至少一个电源接收电能时与定子产生的磁场相互作用而旋转。转子通过气隙与所述定子分开，其中，所述多个齿包括至少第一组齿，所述至少第一组齿对应于所述一个或多个电气相位的至少第一相位。第一组齿包括至少绕所述第一组齿中的一个齿缠绕的辅助绕组。在一个实施例中，提供了至少一个能量储存装置。能量储存装置能够当所述电机作为电动机操作时向所述电机供应能量，并且能够当所述电机作为发电机操作时储存由所述电机产生的能量。此外，在一个实施例中，本主题描述了一种包括至少一个微控制器的电机控制器。所述电机控制器包括信号调节电路，所述信号调节电路能够接收从所述辅助绕组的至少一端输出的电压。至少一个微控制器能够从所述信号调节电路接收经调节的信号，并且检测所述定子铁芯的磁通量并与磁通量的预定阈值进行比较。在一个实施例中，通过按比例缩小电压并且过滤噪声来调节信号。作为结果获得的经调节的信号不过是按比例缩小的电压。当所述定子铁芯的磁通量大于磁通量的预定阈值时，电机控制器限制通过电机的电流。在一个实施例中，控制系统的微控制器包括脉冲宽度调制电路，所述脉冲宽度调制电路通过致动所述电机控制器的一个或多个电力电子开关来限制通过电机的电流。在一个实施例中，信号调节电路是低通滤波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机(101)，具有一个或多个电气相位，所述电机(101)能够识别磁通饱和度并且限制通过的电流，以减少损耗并且提高所述电机(101)的可启动性，所述电机(101)包括：/n定子(102)，具有定子铁芯(118)和围绕所述定子铁芯(118)的外围布置的多个定子齿(112)，所述多个定子齿(112)中的每个齿都缠绕有具有预定厚度的导线以形成绕组；以及/n转子(104)，所述转子(104)能够通过在从至少一个电源接收电能时与由所述定子(102)产生的磁场相互作用而旋转，所述转子(104)通过气隙(110)与所述定子(102)分开，/n所述多个定子齿(112)至少包括第一组齿，所述第一组齿对应于所述一个或多个电气相位的至少第一相位，并且所述第一组齿包括至少绕所述第一组齿中的一个齿缠绕的辅助绕组(306)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170405 IN 2017410121841.一种电机(101)，具有一个或多个电气相位，所述电机(101)能够识别磁通饱和度并且限制通过的电流，以减少损耗并且提高所述电机(101)的可启动性，所述电机(101)包括：
定子(102)，具有定子铁芯(118)和围绕所述定子铁芯(118)的外围布置的多个定子齿(112)，所述多个定子齿(112)中的每个齿都缠绕有具有预定厚度的导线以形成绕组；以及
转子(104)，所述转子(104)能够通过在从至少一个电源接收电能时与由所述定子(102)产生的磁场相互作用而旋转，所述转子(104)通过气隙(110)与所述定子(102)分开，
所述多个定子齿(112)至少包括第一组齿，所述第一组齿对应于所述一个或多个电气相位的至少第一相位，并且所述第一组齿包括至少绕所述第一组齿中的一个齿缠绕的辅助绕组(306)。


2.根据权利要求1所述的电机(101)，其中，所述转子(104)布置在所述定子(102)的内部。


3.根据权利要求1所述的电机(101)，其中，所述转子(104)布置在所述定子(102)的外部。


4.根据权利要求1所述的电机(101)，其中，所述磁场垂直于所述转子(102)的旋转轴线。


5.根据权利要求1所述的电机(101)，其中，所述磁场平行于所述转子(104)的旋转轴线。


6.如权利要求1所述的电机(101)，其中，所述辅助绕组(306)包括缠绕在所述至少一个齿周围的至少一匝导线。


7.根据权利要求1所述的电机(101)，其中，所述转子(104)具有多个永磁体(108)，所述永磁体面向所述定子(102)的所述多个定子齿(112)布置。


8.一种控制系统(400)，用于识别磁通饱和度并且限制通过的电流以减少损耗并且提高可启动性，所述控制系统(400)包括：
电机(101)，具有一个或多个电气相位，所述电机(101)包括：定子(102)，具有定子铁芯(118)和围绕所述定子铁芯(118)的外围布置的多个定子齿(112)，所述多个定子齿(112)中的每个齿都缠绕有具有预定厚度的导线以形成绕组；和转子(102)，所述转子(104)能够通过在从至少一个电源接收电能时与由所述定子(102)产生的磁场相互作用而旋转，所述转子(104)通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·拉格亨特库马尔拉查巴特尼，S·杰贝兹迪纳加，
申请(专利权)人：TVS电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN