[發明專利]一種凸極輪轂電機及其控制方法

有效

• 申請號: 202011103178.0
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112290750B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 李靈志;曾培煌;李昭代;楊清礎;陳國培;郭新華
• 申請（專利權）人: 廈門唯質電氣科技有限公司;華僑大學
• 主分類號: H02K11/30
• 分類號: H02K11/30;H02P21/22;H02P27/12;H02P27/08
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

1.一種凸極輪轂電機，其特征在于：包括一定子組件以及一轉子組件；

所述定子組件包括：

一主軸；

一定子支架，套設于所述主軸上；

一定子鐵芯，套設于所述定子支架的外側；

一矢量控制板，設于所述定子支架上；

一三相繞組，纏繞于所述定子鐵芯上，并與所述矢量控制板連接；

六個MOS管，環設于所述矢量控制板上，并與所述矢量控制板連接；

所述矢量控制板包括：

一環狀PCB板，設于所述定子支架上；

一MCU，設于所述環狀PCB板上；

一電流采樣電路，與所述MCU連接，并設于所述環狀PCB板上；

一霍爾信號采集電路，包括六個霍爾傳感器，各所述霍爾傳感器均與MCU連接，并設于所述環狀PCB板上；

一MOS管驅動電路，一端與所述MCU連接，另一端與所述MOS管連接，并設于所述環狀PCB板上；

一三相全橋電路，包括三個橋臂；各所述橋臂均由兩個MOS管串聯組成，且MOS管的門極與所述MOS管驅動電路連接；各所述橋臂的中點與電機的三相線相連，并設于所述環狀PCB板上；

所述轉子組件包括：

一輪轂，套設于所述定子鐵芯的外側；所述輪轂為玻璃纖維增強復合塑料輪轂；

若干個燕尾凸臺，相互間隔并環設于所述輪轂的內側；

若干個SPOKE型轉子鐵芯，分別設于各所述燕尾凸臺上；

若干個磁鋼，內嵌于各所述SPOKE型轉子鐵芯間；

一前端蓋，套設于所述主軸上，并位于所述輪轂的前端；

一后端蓋，套設于所述主軸上，并位于所述輪轂的后端；

一編碼器磁環，環設于所述前端蓋的內側；

一保護屏障，設于所述矢量控制板的內側，并覆蓋所述霍爾傳感器；所述保護屏障為塑料屏障。

2.如權利要求1所述的一種凸極輪轂電機，其特征在于：所述燕尾凸臺與SPOKE型轉子鐵芯上的燕尾槽貼合。

3.如權利要求1所述的一種凸極輪轂電機，其特征在于：各所述霍爾傳感器間相互間隔60°。

4.如權利要求1所述的一種凸極輪轂電機，其特征在于：所述定子支架上設有一用于固定矢量控制板的卡扣。

5.一種凸極輪轂電機的控制方法，其特征在于：所述方法需使用如權利要求1至4任一項所述的輪轂電機，包括如下步驟：

步驟S10、MCU生成三相脈沖信號,經過MOS管驅動電路放大后驅動三相全橋電路給輪轂電機供電后，使轉子組件旋轉起來，帶動編碼器磁環旋轉，霍爾傳感器感應編碼器磁環的磁信號并轉換為電信號，MCU將所述電信號轉換為輪轂電機的位置信號；

步驟S20、對輪轂電機進行全工況標定，并測量輪轂電機的輸出轉矩隨d軸電流和q軸電流的變化關系；

步驟S30、基于輪轂電機的直流母線電壓獲取電壓限制橢圓曲線，基于所述變化關系獲取等轉矩曲線；

步驟S40、在輪轂電機的恒轉矩區間以相同相電流大小下轉矩最大為約束條件，在輪轂電機的弱磁區間以達到設定最大電壓利用率為約束條件，確定d軸電流和q軸電流的取值組合；

步驟S50、MCU通過電流采樣電路對兩相電流進行采樣，并將采樣的兩相電流依次經過電流CLARK變換、電流PARK變換以及電壓反PARK變換后，再利用SVPWM算法得出三相占空比，利用高級定時器基于所述三相占空比得到三相脈沖信號；

步驟S60、所述三相脈沖信號經過MOS管驅動電路進行放大后，控制MOS管的通斷，在定子組件側形成旋轉的電壓矢量，進而對輪轂電機進行變頻控制。

6.如權利要求5所述的一種凸極輪轂電機的控制方法，其特征在于：所述步驟S20中，所述全工況標定具體為：

讓輪轂電機分別在80%額定電壓、額定電壓以及120%額定電壓下，由零速加速到峰值轉速，每隔預設的轉速區間記錄不同d軸電流和q軸電流下，輪轂電機的輸出轉矩，進而建立電壓、轉速以及輸出轉矩的對應關系。