一种三相无刷电机定子、电机及控制方法与流程

专利2025-12-29  6


本发明涉及电机定子,具体是涉及一种三相无刷电机定子、电机及控制方法。


背景技术:

1、无刷电机的定子通常由铁芯、线圈和定子骨架组成。铁芯通常由硅钢片或其他磁性材料制成,其目的是增强磁路和减少铁损耗。线圈则是由导电材料(如铜线)绕制在铁芯上,通过电流来产生磁场。定子线架(本设计的绝缘塑胶加塑胶端部)则用于支撑和固定铁芯和线圈,通常由塑胶材料制成,同时也起到绝缘的作用。这些部件的设计和制造对于无刷电机的性能和效率至关重要,各个组成部分的结构和材料选择直接影响到电机的功率密度、热管理、噪音和振动水平等方面。

2、现有的三相内转子电机线圈基本采用漆包圆铜线制作,但对大电流的电动机来说,需要采用线径很粗的圆铜线,很粗的圆铜线绕线工艺差,槽满率低,线圈散热差,集肤效应严重,电机效率低,功率密度低。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,提供一种三相无刷电机定子、电机及控制方法,本技术方案解决了上述背景技术中提出的现有的三相内转子电机线圈基本采用漆包圆铜线制作,但对大电流的电动机来说,需要采用线径很粗的圆铜线,很粗的圆铜线绕线工艺差,槽满率低,线圈散热差,集肤效应严重,电机效率低,功率密度低的问题。

2、为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:

3、一种三相无刷电机定子,包括定子铁芯、塑胶端部、绝缘塑胶、腰形线圈、过线pcb板和接线pcb板,所述塑胶端部和绝缘塑胶均包裹在定子铁芯上,所述定子铁芯的上方设置有过线pcb板和接线pcb板,所述腰形线圈设置有若干组,均位于定子铁芯的内部。

4、优选的,所述定子铁芯的内部设置有槽口,所述定子铁芯的齿部和轭部垂直衔接,且所述齿部沿槽口方向为平直无靴部。

5、优选的,所述腰形线圈是绕制好的腰形线圈。

6、优选的,所述腰形线圈由定子铁芯内圆经过槽口往齿部安装到底,贴在轭部垂直连接处。

7、优选的,每个所述腰形线圈均引出两根引线。

8、优选的,所述过线pcb板位于接线pcb板的底部。

9、一种电机,包括上述任一项三相无刷电机定子。

10、一种电机的控制方法,包括:

11、s1、首先对电机固定两相进行通电,完成转子预定位;

12、s2、根据导通顺序对电机转子进行外同步加速后,电机具有一定转速;

13、s3、对电机三相端电压进行分压滤波后进行反电动势过零点计算,以获取转子位置信息;

14、s4、根据转子位置信息输出对应的开关管控制信号,结合转速-电流pid双闭环计算得到的占空比得到最终的gate控制信号,最终使用gate控制信号对mosfet管进行控制并获取电机运行过程中的输出信号,并搭建matlab/simulink仿真模型。

15、优选的,所述仿真模型中,电机定子电阻1.2ω,定子每相电感8.5mh,转动惯量0.8×10−3kg·m2。

16、优选的,所述仿真模型中,仿真采样周期为5×10−6s,额定转速为12000rpm,仿真时间为0.05s,负载扭矩为2n·m。

17、与现有技术相比,本发明提供了一种三相无刷电机定子、电机及控制方法,具备以下有益效果:

18、本设计的每个扁铜线圈都引出两根引线,每一相绕组是由多个线圈组成的,接线pcb板就可以将属于同一相的n个扁铜线圈的2n根引线通过过线pcb板将其串联到一起,最终每一相绕组只有两根引出线,引到接线pcb板,然后接线pcb板可以通过星形或者三角形接法将三相绕组接好后引出uvw三个接口。本发明采用一种特殊的定子铁心结构设计,加上pcb板过线设计,从而达到采用扁铜线绕组替代圆铜线的的目的,扁铜线圈排列规则整齐,工艺可靠,槽满率高,散热好,同时降低了集肤效应,电机效率高,功率密度高,槽满率提高百分之二十,散热好,同时降低了集肤效应,电机效率提高了百分之十,功率密度高,输出转矩提高百分之二十。



技术特征:

1.一种三相无刷电机定子,其特征在于,包括定子铁芯(1)、塑胶端部(5)、绝缘塑胶(6)、腰形线圈(2)、过线pcb板(3)和接线pcb板(4),所述塑胶端部(5)和绝缘塑胶(6)均包裹在定子铁芯(1)上,所述定子铁芯(1)的上方设置有过线pcb板(3)和接线pcb板(4),所述腰形线圈(2)设置有若干组,均位于定子铁芯(1)的内部,所述定子铁芯(1)的内部设置有槽口(9),所述定子铁芯(1)的齿部(7)和轭部(8)垂直衔接,且所述齿部(7)沿槽口(9)方向为平直无靴部,且所述腰形线圈(2)是绕制好的腰形线圈。

2.根据权利要求1所述的一种三相无刷电机定子,其特征在于,所述腰形线圈(2)由定子铁芯(1)内圆经过槽口(9)往齿部安装到底,贴在轭部(8)垂直连接处。

3.根据权利要求1所述的一种三相无刷电机定子,其特征在于,每个所述腰形线圈(2)均引出两根引线(201)。

4.根据权利要求1所述的一种三相无刷电机定子,其特征在于,所述过线pcb板(3)位于接线pcb板(4)的底部。

5.一种电机,其特征在于,包括权利要求1至4中任一项所述的三相无刷电机定子。

6.一种电机的控制方法,其特征在于,包括:

7.根据权利要求8所述的一种电机的控制方法,其特征在于,所述仿真模型中,电机定子电阻1.2ω,定子每相电感8.5mh,转动惯量0.8×10<-sup244489ef-d4f3-4a54-961e-d345e2ee2410-><-supca8a9bcb-7d5a-4af4-9f17-ded73a91d075->kg·m<-supaba14572-2a92-4631-8ecf-9561c4bc7554->。

8.根据权利要求8所述的一种电机的控制方法,其特征在于,所述仿真模型中,仿真采样周期为5×10−6s,额定转速为12000rpm,仿真时间为0.05s,负载扭矩为2n·m。


技术总结
本发明公开了一种三相无刷电机定子、电机及控制方法,包括定子铁芯、塑胶端部、绝缘塑胶、腰形线圈、过线PCB板和接线PCB板。本设计的每个扁铜线圈都引出两根引线,每一相绕组是由多个线圈组成的,接线PCB板就可以将属于同一相的N个扁铜线圈的2N根引线通过过线PCB板将其串联到一起,最终每一相绕组只有两根引出线,引到接线PCB板,然后接线PCB板可以通过星形或者三角形接法将三相绕组接好后引出UVW三个接口。本发明采用一种特殊的定子铁心结构设计,加上PCB板过线设计,从而达到采用扁铜线绕组替代圆铜线的的目的,扁铜线圈排列规则整齐,工艺可靠,槽满率高,散热好,同时降低了集肤效应,电机效率高,功率密度高。

技术研发人员:杨霞
受保护的技术使用者:深圳市智行电机有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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