CN111327130A - 一种扁线电机定子和扁线电机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种扁线电机定子和扁线电机，实现元件单一化，减少至一种，生产、装配和焊接容易，而且工装、模具简单，大大降低成本；出线端与焊接端、中性线汇流条、过渡汇流条置于电机同一侧，最大限度缩短电机轴向长度，减小体积，实现电机及驱动系统的轻量化；通过绕组的双星形联接结构设计，每相输入、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30°，降低6阶转矩脉动；槽口采用倒角设计，改善谐波波形，改善提升NVH性能。

Description

一种扁线电机定子和扁线电机

技术领域

本发明实施例涉及电机技术领域，尤其涉及一种扁线电机定子和扁线电机。

背景技术

驱动电机主要由定子组件、转子组件、端盖和辅助标准件组成，而定子绕组中又包括铁芯、铜线绕组、绝缘材料等组成。扁线电机顾名思义就是定子绕组中采用扁铜线，先把绕组做成类似发卡一样的形状，穿进定子槽内，再在另外一端把发卡的端部焊接起来。

扁线电机与圆线电机的区别在于铜线的成形方式，扁线有利于电机槽满率的提升，一般圆线电机的槽满率为40％左右，而扁线电机的槽满率能达到60％以上。槽满率的提升意味着在空间不变的前提下，可以填充更多的铜线，产生更强的磁场强度，提升功率密度。

扁线之间接触面积大，相比与圆线电机，热导性能更好，温升更低。有数据显示，扁线电机温升比圆线电机低10％左右。另外，扁线电机还可以通过节省端部铜材的方式提升铜线利用率，从而达到降低成本的目的。

现有技术中，扁线电机槽满率高，较圆线电机功率密度可提升20％-30％，但设计、工艺有一定难度。现有技术中，扁线电机绕组元件种类繁多，达10多种，导致生产装配困难、工装模具的成本增加；另一方面，出线端与焊接端分置电机两侧，导致电机轴向长度增加，不利于电驱动系统的轻量化；同时，存在电机NVH性能较差的弱点。

发明内容

本发明实施例提供一种扁线电机定子和扁线电机，用以解决现有技术中扁线电机绕组元件种类繁多，导致生产装配困难、工装模具的成本增加，且出线端与焊接端分置电机两侧，导致电机轴向长度增加，不利于电驱动系统的轻量化，同时存在电机NVH性能较差的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种扁线电机定子，包括冲片总成、绕组总成、槽绝缘和槽楔；

所述冲片总成包括电机冲片定子；

所述绕组总成包括波绕元件、过渡汇流条、中性线汇流条和引出导线；

所述电机冲片定子的定子槽中设有槽绝缘，所述定子槽的槽口位置处设有用于绝缘加固的槽楔。

作为优选的，所述绕组总成为三相绕组的双星形连接结构，其中，每相输入端、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30^°。

作为优选的，所述绕组总成的焊接端、过渡汇流条、中性线汇流条和引出导线在电机的同一侧。

作为优选的，所述冲片总成中电机冲片定子的定子槽槽口为倒角式槽口，所述倒角式槽口与所述槽楔相匹配。

作为优选的，所述波绕元件包括正向波绕元件组和反向波绕元件组，所述正向波绕组元件和所述反向波绕组元件的边跨距相同，且成形鼻端扭形角度相同，蛙脚长度与过渡汇流条、引出导线位置相匹配。

作为优选的，所述正向波绕元件和所述反向波绕元件组成一个双层波绕组件，每相邻双层波绕组件通过移位焊点跨越位移连接。

第二方面，本发明实施例提供一种三相扁线电机，包括如本发明第一方面实施例所述的扁线电机定子。

作为优选的，还包括扁线电机定子内部的与所述扁线电机定子同轴装配的转子总成，所述扁线电机定子固定安装于电机壳体内，所述转子总成通过轴承支撑安装于电机壳体内。

本发明实施例提供的一种扁线电机定子和扁线电机，实现元件单一化，减少至一种，生产、装配和焊接容易，而且工装、模具简单，大大降低成本；出线端与焊接端、中性线汇流条、过渡汇流条置于电机同一侧，最大限度缩短电机轴向长度，减小体积，实现电机及驱动系统的轻量化；通过绕组的双星形联接结构设计，每相输入、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30°，降低6阶转矩脉动；槽口采用倒角设计，改善谐波波形，改善提升NVH性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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是根据本发明实施例的定子电枢总成图；

图2是根据本发明实施例的槽及元件局部放大图；

图3是根据本发明实施例的绕组连接示意图；

图4是根据本发明实施例的相绕组元件排列图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

扁线电机与圆线电机的区别在于铜线的成形方式，扁线有利于电机槽满率的提升，一般圆线电机的槽满率为40％左右，而扁线电机的槽满率能达到60％以上。槽满率的提升意味着在空间不变的前提下，可以填充更多的铜线，产生更强的磁场强度，提升功率密度。

扁线之间接触面积大，相比与圆线电机，热导性能更好，温升更低。有数据显示，扁线电机温升比圆线电机低10％左右。另外，扁线电机还可以通过节省端部铜材的方式提升铜线利用率，从而达到降低成本的目的。

现有技术中，扁线电机槽满率高，较圆线电机功率密度可提升20％-30％，但设计、工艺有一定难度。现有技术中，扁线电机绕组元件种类繁多，达10多种，导致生产装配困难、工装模具的成本增加；另一方面，出线端与焊接端分置电机两侧，导致电机轴向长度增加，不利于电驱动系统的轻量化；同时，存在电机NVH(Noise、Vibration、Harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能较差的弱点。

因此，本发明实施例提供一种扁线电机定子和扁线电机，实现元件单一化，减少至一种，生产、装配和焊接容易，而且工装、模具简单，大大降低成本；出线端与焊接端、中性线汇流条、过渡汇流条置于电机同一侧，最大限度缩短电机轴向长度，减小体积，实现电机及驱动系统的轻量化；通过绕组的双星形联接结构设计，每相输入、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30°，降低6阶转矩脉动；槽口采用倒角设计，改善谐波波形，改善提升NVH性能。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供一种扁线电机定子，包括冲片总成、绕组总成、槽绝缘和槽楔；

所述冲片总成包括电机冲片定子；

所述绕组总成包括波绕元件、过渡汇流条、中性线汇流条和引出导线；

所述电机冲片定子的定子槽中设有槽绝缘，所述定子槽的槽口位置处设有用于绝缘加固的槽楔。

如图1和图2中所示，本实例为一个8层扁线电机定子，定子电枢总成包括冲片总成10、绕组总成20、槽绝缘30、槽楔40；冲片总成10由单个冲片叠压、焊接而成，槽绝缘置于元件与冲片、元件与元件之间，起到绝缘作用，槽楔在槽口位置，起到绝缘加固作用；

图1中，所述绕组总成20包括波绕元件201、过渡汇流条202、中性线汇流条203、引出导线204；

图1中所示，焊点分为三类：

1普通焊点(椭圆形)，为双层波绕元件上、下层之间的焊点；

2移位焊点(圆形)，为2、3层以及6、7层之间的层间移位焊点，分别实现正向波绕元件组、反向波绕元件组的每双层间的跨越移位连接；

3过渡汇流条焊点(六方形)，为连接正、反向线圈组之间的过渡汇流条的焊点；

另外中性线汇流条焊点可视为普通焊点。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述绕组总成为三相绕组的双星形连接结构，其中，每相输入端、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30^°。

在本实施例中，如图3、图4中所示，绕组采用双星形联接结构设计，每相输入、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30°，可降低6阶转矩脉动。其中U1X1为中三相中的一相，由正向波形元件绕组、反向波形元件绕组组成，位于1、2层和3、4层，同样U2X2也位于1、2层和3、4层，U1与U2、X1与X2分别位于相邻的两槽，U1X1与U2X2并联形成绕组Ⅰ；同样U3X3与U4X4(位于5-8层)并联形成绕组Ⅱ；绕组Ⅰ与其他对应两相星形连接，绕组Ⅱ与其他对应两相也星形连接，从而构成双星形联接绕组结构。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述绕组总成的焊接端、过渡汇流条、中性线汇流条和引出导线在电机的同一侧。

在本实施例中，引出线端与焊接端、中性线汇流条、过渡汇流条置于电机同一侧，最大限度缩短电机轴向长度，减小体积，实现电机及驱动系统的轻量化。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述冲片总成中电机冲片定子的定子槽槽口为倒角式槽口101，所述倒角式槽口101与所述槽楔40相匹配。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述波绕元件包括正向波绕元件组和反向波绕元件组，所述正向波绕组元件和所述反向波绕组元件的边跨距相同，且成形鼻端扭形角度相同，蛙脚长度与过渡汇流条、引出导线位置相匹配。

在本实施例中，所述波形元件简化为只有一种，即两元件边跨距相同，成形鼻端扭形角度相同；蛙脚长度可按过渡汇流条处、引出线处位置作适当调整加长，其余长度完全一致。

图2中，槽口采用对称的倒角设计，可有效改善磁场谐波波形，改善提升NVH性能。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述正向波绕元件和所述反向波绕元件组成一个双层波绕组件，每相邻双层波绕组件通过移位焊点跨越位移连接。

本发明实施例提供一种三相扁线电机，包括如上述各实施例所述的扁线电机定子。

在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，还包括扁线电机定子内部的与所述扁线电机定子同轴装配的转子总成，所述扁线电机定子固定安装于电机壳体内，所述转子总成通过轴承支撑安装于电机壳体内。

本发明实施例提供的一种扁线电机定子和扁线电机，实现元件单一化，减少至一种，生产、装配和焊接容易，而且工装、模具简单，大大降低成本；出线端与焊接端、中性线汇流条、过渡汇流条置于电机同一侧，最大限度缩短电机轴向长度，减小体积，实现电机及驱动系统的轻量化；通过绕组的双星形联接结构设计，每相输入、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30°，降低6阶转矩脉动；槽口采用倒角设计，改善谐波波形，改善提升NVH性能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种扁线电机定子，其特征在于，包括冲片总成、绕组总成、槽绝缘和槽楔；

所述冲片总成包括电机冲片定子；

所述绕组总成包括波绕元件、过渡汇流条、中性线汇流条和引出导线；

所述电机冲片定子的定子槽中设有槽绝缘，所述定子槽的槽口位置处设有用于绝缘加固的槽楔。

2.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述绕组总成为三相绕组的双星形连接结构，其中，每相输入端、输出端相邻两槽之间的相位差为电角度30°。

3.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述绕组总成的焊接端、过渡汇流条、中性线汇流条和引出导线在电机的同一侧。

4.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述冲片总成中电机冲片定子的定子槽槽口为倒角式槽口，所述倒角式槽口与所述槽楔相匹配。

5.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述波绕元件包括正向波绕元件组和反向波绕元件组，所述正向波绕组元件和所述反向波绕组元件的边跨距相同，且成形鼻端扭形角度相同，蛙脚长度与过渡汇流条、引出导线位置相匹配。

6.根据权利要求5所述的扁线电机定子，其特征在于，所述正向波绕元件和所述反向波绕元件组成一个双层波绕组件，每相邻双层波绕组件通过移位焊点跨越位移连接。

7.一种三相扁线电机，其特征在于，包括如权利要求1至5任一所述的扁线电机定子。

8.根据权利要求7所述的三相扁线电机，其特征在于，还包括扁线电机定子内部的与所述扁线电机定子同轴装配的转子总成，所述扁线电机定子固定安装于电机壳体内，所述转子总成通过轴承支撑安装于电机壳体内。

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