CN115498794A - 电机定子、扁线电机、动力总成和动力装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电机定子、扁线电机、动力总成和动力装置。该电机定子包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组包括N/2个线圈组，任一线圈组均包括多个发卡线圈，任一发卡线圈的第一插接部和第二插接部分别插设于不同定子槽内形成扁线导体；第k线圈组的各个发卡线圈的第一插接部和第二插接部分别插设于相邻极相的第2k‑1层扁线导体和第2k层扁线导体；每相绕组均包括两条并联支路。该连接方式可简化电机定子的母排结构，以利于减小扁线电机的轴向尺寸。

Description

电机定子、扁线电机、动力总成和动力装置

技术领域

本申请涉及电机领域，具体涉及一种电机定子、扁线电机、动力总成和动力装置。

背景技术

扁线电机因具有高铜满率，可利于电机绕组散热、能够提高绕组的耐压能力以及降低绕组端部长度等方面的优势，进而可以提升电机转矩密度和功率密度。因此，扁线电机成为了促进汽车轻量化、提升电动汽车的续航里程、提升汽车的空间利用率和降低动力总成成本的一个重要举措。

现有电机主要采用波绕组或叠绕组的绕组结构，通过将绕组结构中的扁线导体设计为多层，可有效降低电机的交流电阻。但是随着扁线导体层数的增加，绕组结构的布线方式随之复杂，并且在绕组结构中通常也会存在多条并联支路。而现有绕组结构的并联支路中，不同并联支路的进线端和出线端通常会连接不同槽的不同层扁线导体。例如，各并联支路的进线端和引出线分别从定子槽的内层扁线导体和外侧扁线导体引出，汇流端的母排结构需要设置不同高度的两侧导电排以分别连接不同层的扁线导体，通常会导致采用复杂的母排结构以及多种异形连接线。同时，采用多层结构的母排结构还会增加整个定子在轴向方向的尺寸，不利于电机尺寸的减小。

发明内容

本申请提供了一种电机定子、扁线电机、动力总成和动力装置，以简化电机定子的母排结构，降低电机定子汇流端的母排结构的轴向尺寸，以利于减小扁线电机的尺寸。

第一方面，本申请提供一种电机定子，该电机定子包括定子铁芯和定子绕组，其中，定子铁芯包括Z个定子槽，每个定子槽内设有N层扁线导体，N为≥2的偶数；定子绕组包括m相绕组，每相绕组均包括两条并联支路，定子绕组的磁极数为2p，p为整数，定子绕组包括N/2个线圈组，N/2个线圈组形成m相绕组；任一线圈组包括跨距为Z/(2p)-1、Z/(2p)以及Z/(2p)+1的三种发卡线圈，任一发卡线圈包括相互连接的第一插接部和第二插接部，任一发卡线圈的第一插接部和第二插接部分别插设于不同定子槽内形成扁线导体，第k线圈组的各个发卡线圈的第一插接部和第二插接部分别插设于相邻极相的第2k-1层扁线导体和第2k层扁线导体，k为遍历1～N/2的整数，跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈与跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈位于同一个极相组，任一线圈组中的各发卡线圈在每相绕组的各并联支路中均匀分布。

本申请的电机定子中，定子绕组包括多个线圈组，且按照扁线导体的层数，从第1层扁线导体开始，每相邻两层的扁线导体形成一个线圈组，任一线圈组中的各个发卡线圈的两个插接部，即第一插接部和第二插接部分别插设于相邻极相的定子槽内形成扁线导体，其中，任一线圈组均包括三种跨距的发卡线圈，三种跨距分别为Z/(2p)-1、Z/(2p)以及Z/(2p)+1，定子绕组的m相绕组中，每相绕组的均包括两条并联支路，每相绕组的各并联支路的进线端可均自相同层的扁线导体引出，且间隔的定子槽的槽数可小于等于2，同时，每相绕组的各并联支路的出现端也可均自相同层的扁线导体引出，且间隔的定子槽的槽数可小于等于2。由此，各并联支路的进线端和出现端均自相同层引出，在利用母排连接时，可避免引入异形连接线跨接。同时，在定子铁芯的轴向方向，母排的各个连接部均可设置在同层，避免母排的各个连接部出现层叠设置的情况发生。本申请的电机定子，可充分利用定子绕组的径向空间，有利于降低整个电机定子的高度。另外，由于母排的结构更为简单，可省掉注塑部件，从而有利于降低整个电机定子的物料成本以及制造成本。此外，本申请的定子绕组中，可发卡线圈相互独立，无需使用跨层发卡线圈，可通过独立线杯实现全自动化插线，简化了制造工艺过程，便于大批量化生产。

在一种可能的实现方式中，定子绕组的每极每相槽数为3，任一并联支路的扁线导体在任一线圈组中的跨距为8、9、9、9、9和10的组合。该连接方式中，各并联支路的扁线导体均匀分布于各极相定子槽内不同层的位置，各并联支路的反电势、电流完全相同，消除了各并联支路不均导致的定子绕组环流附加铜耗，保证了定子绕组温度均匀性，进而提高电机寿命。

在一种可能的实现方式中，N/2个线圈组中，任意一个线圈组的第2k层的一个扁线导体与相邻的另一线圈组的第2k+1层的一个扁线导体连接。以此实现不同线圈组之间的连接。

在一种可能的实现方式中，每相绕组的各所述并联支路的进线端均自相同层的所述扁线导体引出，且间隔的定子槽的数量小于等于2；每相绕组的各所述并联支路的出线端均自相同层的所述扁线导体引出，且间隔的定子槽的数量小于等于2。在一种可能实现方式中，各并联支路进线端和出线端均自定子槽的槽底层扁线导体引出。其中，定子槽的槽底层扁线导体为定子槽内远离定子铁芯轴线的扁线导体。各并联支路的进线端和出线端均自槽底层扁线导体引出，可进一步简化母排的连接结构，避免母排的连接部跨越扁线导体。同时，从槽底层的扁线导体引出，可降低槽口层扁线导体的电应力，从而降低定子绕组的绝缘风险。

在一种可能的实现方式中，每相绕组的各并联支路的进线端间隔两个定子槽，每相绕组的各并联支路的出线端间隔的一个定子槽。在另一种可能的实现方式中，每相绕组的各并联支路的进线端间隔一个定子槽，每相绕组的各并联支路的出线端间隔的两个定子槽。这样，各并联支路的进线端之间可保持较近的间隔，且各并联支路的出线端之间保持较近的间隔，在将各进线端和出线端连接至母排时，可简化母排的结构，方便连接各并联支路。

在一种可能的实现方式中，各相绕组的相应并联支路的进线端之间依次间隔4q个定子槽。这样，可避免不同相绕组的进线端和出线端之间发生干扰。

在一种可能的实现方式中，定子绕组的发卡线圈的种类为3N/2种，且任一线圈组的发卡线圈的种类为3种。发卡线圈的线型种类少，方便加工制作，且便于实现自动化插线。

在一种可能的实现方式中，任一线圈组中，每相绕组包括2pq个发卡线圈，其中，包括跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈的数量为2个，跨距为Z/(2p)的发卡线圈的数量为2pq-4个，跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈的数量为2个。在一种可能的实现方式中，任一线圈组中，每相绕组的每个并联支路包括跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈的数量为1个，跨距为Z/(2p)的发卡线圈的数量为pq-2个，跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈的数量为1个。

在一种可能的实现方式中，每相绕组在焊接端的跨接线的数量为2根。在一种可能的实现方式中，跨接线包括漆包线或铜排。这样，可有效减少焊接端的跨接线的数量，简化焊接端的结构，使定子绕组的结构更为简单。

在一种可能的实现方式中，各项绕组的引出线采用Y型或△型连接。

第二方面，本申请提供一种扁线电机，该扁线电机包括转子和定子，转子设于定子铁芯的内壁所围设形成的空间内。

其中，本申请的扁线电机包括但不限于永磁同步电机、电励磁同步电机、以及异步电机等。扁线电机的转子可为任意转子拓扑，例如，表贴式、内置“一”型、内置V型、内置双V型、内置U型或内置UV型等。本申请的扁线电机可为电动汽车用电机、高铁动车组用牵引电机、航空航天电推进电机、船舶电推进电机等。

第三方面，本申请提供一种动力总成，该动力总成包括减速器和第二方面的扁线电机，扁线电机与减速器传动连接。

第四方面，本申请提供一种动力装置，该动力装置包括本申请第三方面的动力总成。

其中，本申请的动力装置包括但不限于电动汽车、动力火车、航空装置、航天装置或船舶等装置。

上述第二方面至第四方面可以达到的技术效果，可以参照上述第一方面中的相应效果描述，这里不再重复赘述。

附图说明

图1为一种现有电机定子的焊接端的结构示意图；

图2为一种现有电机定子的正视结构示意图；

图3为本申请一种实施例的电机电子的王冠端的结构示意图；

图4为本申请一种实施例的电机电子的焊接端的结构示意图；

图5为本申请一种实施例的定子铁芯的结构示意图；

图6为本申请一种实施例的发卡线圈的结构示意图；

图7为本申请一种实施例的定子槽内扁线导体的分布结构示意图；

图8为本申请一种实施例中不同相绕组的Y型连接结构示意图；

图9为本申请一种实施例中不同相绕组的Δ型连接结构示意图；

图10为本实施例U相绕组的第一并联支路的连接示意图；

图11为本申请一种实施例U相绕组的第二并联支路的连接示意图；

图12为本申请一种实施例的U相两并联支路的连接结构示意图；

图13为本申请另一种实施例的U相两并联支路的连接结构示意图；

图14为本申请另一种实施例的U相两并联支路的连接结构示意图。

附图标记：

10-定在铁芯；10a-插入端；10b-伸出端；11-定子槽；20-定子绕组；20a-王冠端；20b-焊接端；21-扁线导体；22-发卡线圈；221-第一插接部；222-第二插接部；223-连接部；224-第一弯折部；225-第二弯折部；23-母排；231-中性导体。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

为方便理解，以下先对相关的术语做解释说明。

定子：是指电机中静止不动的部分，其作用在于产生旋转磁场。

转子：是指电机中的旋转部件，作用在于实现电能与机械能的转换。

极数：即电机的磁极数，磁极分N极和S极，一般把1个N极和1个S极称为一对磁极，也就是极对数为1，所以，电机的极对数为1、2、3、4，则电机的极数为2、4、6、8。

每极每相槽数q：每相绕组在每个磁极下所占有的槽数称为每极每相槽数。

扁线电机由于高功率密度和高转矩密度，被广泛用于电动汽车中。但是现有的扁线电机，由于其定子绕组的结构设计的限制，导致其焊接端的母排连接结构较为复杂，不便于电机电子尺寸的减小。

图1为一种现有电机定子的焊接端的结构示意图。图2为一种现有电机定子的正视结构示意图。如图1和图2所示，现有电机定子中，各相绕组的不同并联支路之间的进线端之间均从不同层的扁线导体21引出，各相绕组的不同并联支路之间的出线端之间也从不同层的扁线导体21引出，且各并联支路的进线端之间间隔的定子槽数量较多，各并联支路的出线端之间间隔的定子槽的数量也较多。

以图1所示结构为例，每相绕组的两条并联支路引出线分别位于最外层与最内层，且空间所跨9槽。在焊接端，母线的三相引线铜排较长，中线铜排所跨空间槽数为22槽，轴向空间共需两层铜排，母排高度较高。由此可见，图1所示结构的定子，各相绕组的不同并联支路之间在实现电连接时，需要在扁线导体21的顶部设置大量的跨层以及跨槽的连接线，焊接端的中性铜排也需要设置在扁线导体的顶部。因此，现有连接方式导致定子绕组的母排连接结构复杂，且母排在定子绕组的轴向方向尺寸偏高，无法在进一步压缩缩小母排的尺寸，不利于电机尺寸的减小。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种电机定子。图3为本申请一种实施例扁线电机的定子的焊接端一侧的三维结构示意图。图4为本申请一种实施例扁线电机的定子的王冠端一侧的结构示意图。如图3和图4所示，该定子包括定子铁芯10和定子绕组20。

以下先结合图3至图5对本申请的定子铁芯10的结构做解释说明。

图5为一种实施例的定子铁芯的结构示意图。如图3至图5所示，该定子铁芯10的内壁设有多个定子槽11，定子槽11的数量可用Z表示。Z可为3的倍数的自然数，具体可选54个、72等。Z的具体数值可根据电机的设计进行选择。一并参照图4和图5，Z个定子槽11设于定子铁芯10的内壁，且沿定子铁芯10的内壁的周向均匀设置。任一定子槽11沿定子铁芯10的轴线方向延伸，并沿定子铁芯10的轴线方向贯通定子铁芯10的内壁。定子铁芯10的轴线方向，如图3中所示z向。定子铁芯10沿其轴线方向分为插入端10a和伸出端10b，任一定子槽11可自插入端10a延伸至伸出端10b。

以下将结合图3至图7对本申请的定子绕组的设置进行详细说明。

参照图3和图4，定子绕组20可通过多个发卡线圈22绕制形成。在利用发卡线圈22绕制形成定子绕组20时，各发卡线圈22可从定子铁芯10的插入端10a插入定子槽11，并从伸出端10b伸出。组成定子绕组的各个发卡线圈22，可通过连接形成m相绕组。其中，每相绕组均包括两条并联支路。本申请实施例中，定子铁芯10的定子槽11的槽数Z＝2mpq。其中，p为定子绕组的磁极数，q为定子绕组的每极每相槽数。mpq为m、p、q三者的乘积。m、p、q均为整数。例如，定子绕组为三相绕组，即m为3，磁极数2p为6极，每极每相的槽数q为3，则定子铁芯10上的定子槽的槽数Z为54槽。示例性地，m为3时，定子绕组可分为U相绕组、V相绕组和W相绕组。

定子绕组连接后，每相绕组的各并联支路的进线端间隔两个定子槽，每相绕组的各并联支路的出线端间隔的一个定子槽。或者，每相绕组的各并联支路的进线端间隔一个定子槽，每相绕组的各并联支路的出线端间隔的两个定子槽。各相绕组的第一并联支路之间的进线端间隔的定子槽的槽数可为4q个定子槽，各相绕组的第二并联支路的进线端之间依次间隔4q个定子槽。示例性地，以q为3为例。各相绕组的第一并联支路之间的进线端间隔的定子槽的槽数可为12，各相绕组的第二并联支路之间的进线端间隔的定子槽的槽数也为12。例如，U相的第一并联支路的进线端与W相的第一并联支路的进线端之间间隔12个定子槽，W相第一并联支路的进线端与V相的第一并联支路之间间隔12个定子槽。

继续参照图3和图4，形成定子绕组20的所有发卡线圈22可分为N/2个线圈组，可记为第一线圈组、第二线圈组、……、第N/2线圈组，每一组线圈组均包括多个发卡线圈。图6为本申请一种实施例的发卡线圈的结构示意图。如图6所示，任一发卡线圈22包括相互连接的第一插接部221和第二插接部222。在N/2个线圈组中，任一发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于不同定子槽11内形成扁线导体21。第k线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于形成相邻极相的第2k-1层扁线导体和第2k层扁线导体，k遍历1～N/2的整数。

以N为6为例，定子绕组20可分为三个线圈组。其中，第一线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第1层扁线导体21和第2层扁线导体21。第二线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第3层扁线导体21和第4层扁线导体21。第三线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第5层扁线导体21和第6层扁线导体21。以N为10为例，定子绕组20可分为五个线圈组，其中，第一线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第1层扁线导体21和第2层扁线导体21。第二线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第3层扁线导体21和第4层扁线导体21。第三线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第5层扁线导体21和第6层扁线导体21。第四线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第7层扁线导体21和第8层扁线导体21。第五线圈组的各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于定子槽11内形成第9层扁线导体21和第10层扁线导体21。其中，各个发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222分别插设于相邻极相的定子槽11内。

第一线圈组、第二线圈组、……、第N/2线圈组中的任一线圈组均包括三种发卡线圈，三种发卡线圈的跨距分别为Z/(2p)-1、Z/(2p)以及Z/(2p)+1。其中，跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈与跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈位于同一个极相组。该设置结构中，本申请的定子绕组的发卡线圈的种类总数为3N/2种，有效降低了发卡线圈的种类数量。

任一线圈组中，每相绕组包括2pq个发卡线圈。其中，跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈的数量为2个，跨距为Z/(2p)的发卡线圈的数量为2pq-4个，跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈的数量为2个。任一线圈组中，各发卡线圈在每相绕组的各并联支路中均匀分布。并且，任一线圈组中，每相绕组的每个并联支路包括跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈的数量为1个，跨距为Z/(2p)的发卡线圈的数量为pq-2个，跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈的数量为1个。在一种可选实施例中，定子绕组的每极每相槽数为3，任一并联支路的发卡线圈在任一线圈组中的跨距为8、9、9、9、9和10的组合。

继续参照图6，作为示例性说明，发卡线圈22包括第一插接部221和第二插接部222、连接部223、第一弯折部224和第二弯折部225。其中，第一弯折部224、第一插接部221、连接部223、第二插接部222和第二弯折部225顺次连接，形成U型线圈或类V型线圈。一并参照图3至图6，发卡线圈22插设于定子铁芯10的定子槽11形成定子绕组20后，发卡线圈22的连接部223位于定子铁芯10的插入端10a一侧形成定子绕组20的王冠端20a，第一弯折部224和第二弯折部225位于定子铁芯10的伸出端10b一侧形成定子绕组20的焊接端20b。其中，可将发卡线圈22插设于定子槽11后再对第一插接部221和第二插接部222伸出定子铁芯10的部分进行折弯以形成第一弯折部224和第二弯折部225，插设完成后，第一插接部221和第二插接部222形成扁线导体21，扁线导体21的横截面的形状可为矩形。

图7为本申请一种实施例的扁线导体21插设于定子槽11内的俯视结构示意图。如图7所示，在本申请一种实施例中任一定子槽11内可设置N层扁线导体21。N为2的倍数。例如，N可为4、6、8、10、12、14或大于14的偶数。如图7所示，N为6时，每个定子槽11内设有6层扁线导体21。可理解的是，图7所示扁线导体21的层数仅为示例性说明，除可设置6层扁线导体21外，还可设置其他偶数层数的扁线导体21，对于每个定子槽11内的扁线导体21的层数，在此不做具体的限定。

如图7所示，任一定子槽11内均设有N层扁线导体21，自任一定子槽11的槽底至槽口，N层扁线导体21记为L₁层、L₂层、……、L_N-1层和L_N层，其中，在定子铁芯10的径向方向，定子槽11的槽口靠近定子铁芯10的轴线设置，定子槽11的槽底远离定子铁芯10的轴线设置。

可以理解的是，定子铁芯10的定子槽11的数量越多，每个定子槽11内的扁线导体21的层数越多时，所需的发卡线圈22的数量也就越多，发卡线圈22的数量可通过定子槽11的数量Z以及定子槽11内的扁线导体21的层数N设定。其中，在N/2个线圈组中，任意一个线圈组的第2k层的一个扁线导体与相邻的另一线圈组的第2k+1层的一个扁线导体连接。每相绕组在焊接端的跨接线的数量可为2根，跨接线包括漆包线或铜排。

本申请的定子绕组中，每相绕组的各并联支路的进线端均自相同层的扁线导体引出，且间隔的定子槽的数量小于等于2。每相绕组的各并联支路的出线端均自相同层的扁线导体引出，且间隔的定子槽的数量小于等于2。如图3所示，在一种可选实施例中，各并联支路进线端和出线端均自定子槽11的槽底层扁线导体21引出。示例性地，各并联主路的进线端均从L_N层扁线导体21引出，各并联主路的出线端也均从L_N层扁线导体21引出。由此，在设置母排23时，可充分利用定子的径向空间，将母排23设置在定子绕组20的焊接端20b，且设置在定子绕组20的外周侧，即远离定子铁芯10轴线的一侧。该设置结构，可避免在定子绕组20的顶部设置母排23的连接部，即可避免在发卡线圈22的第一插接部221和第二插接部222的顶部设置母排23的连接部。并且，各并联支路之间的中性导体231也可设置在定子绕组20的外周侧，进而，可在定子绕组20的轴向显著减小母排23的尺寸。

图8与图9展示了各相绕组的端部连接方式，可采用Y型连接与Δ型连接的方式。

基于同样的技术构思，本申请实施例还提供一种扁线电机，该扁线电机包括转子和本申请实施例的定子，转子设于定子铁芯的内壁所围设形成的空间内。

基于同样的技术构思，本申请实施例还提供一种动力总成，该动力总成包括减速器和上述的扁线电机。其中，扁线电机和减速器传动连接。具体地，扁线电机的驱动轴与减速器的输入轴可通过联轴器等传动件实现传动连接，以将驱动力自扁线电机输出至减速器。

基于同样的技术构思，本申请实施例提供的动力装置，可包括上述的动力总成。上述的动力总成设置于动力装置内，并为动力装置提供运行动力。具体地，动力装置可为车辆、航空航天装置、动力火车、船舶等需要提供动力的装置。车辆可具体为以电能进行驱动的新能源车辆。其中，新能源车辆具体可以是混合动力电动车辆、纯电动车辆或燃料电池电动车辆等，也可以是采用超级电容器、飞轮电池或飞轮储能器等高效储能器作为电能来源的车辆。

以下将结合具体的实施例对本申请实施例的具体并联支路的连接方式做详细说明。

实施例一

本实施例为一种扁线电机的定子。该定子中，一并参照图3、图10和图11，定子铁芯10的定子槽11为54个。定子槽11内导体层的层数为6。定子的极数为6。定子绕组20分为U相、V相和W相，每极每相槽数为3。每一相绕组设置的并联支路的数量均为2个。定子绕组20的发卡线圈共分为3个线圈组。其中插设形成第1层和第2层的发卡线圈组成第1线圈组。插设形成第3层和第4层的发卡线圈的组成第2线圈组。插设形成第5层和第6层的发卡线圈组成第3线圈组。

其中，以U相绕组为例，该实施例中U相绕组的两条并联支路的相带分布图可参照图10和图11。图10为本实施例U相绕组的第一并联支路的连接示意图。图11为本实施例U相绕组的第二并联支路的连接示意图。如图10和图11所示，每个定子槽11内含有6层扁线导体21，第1层记为L1、第2层记为L2、第3层记为L3、第4层记为L4、第5层记为L5和第6层记为L6。其中第1层为定子槽11的槽底层，第6层为槽口层。其中，相带图中，“+”代表电流流入扁线导体21，“-”代表电流流出扁线导体21。需要说明的是，图11中的相带分布仅为示例性说明，对调图11中的“+”“-”符号，例如同时将图11中的“U⁺”改为“U^-”，并将“U^-”改为“U⁺”，V相和W相的也做相应修改后，均在本申请的保护范围内。

一并参照图3、图10和图11，实线连接线代表定子绕组20在王冠端20a的接线方式，虚线连接线代表定子绕组20在焊接端20b的接线方式。

下面结合图3和图10，对本该实施例中的U相的第一并联支路的接线方式做详细说明。其中，以下仅根据图10中的虚线连线方式说明定子绕组20在焊接端20b的接线方式，定子绕组20在王冠端20a的接线可直接由发卡线圈22的连接部223连接。具体可参照图10中的实线的连线方式。

参照图10，U相第一并联支路，从10号槽的L1层扁线导体开始按逆时针方向进行排布连接。其中，10号槽的L1层扁线导体为第一并联支路的进线端U1in，在第1线圈组内分别经过1个跨距为8的短距发卡线圈，4个跨距为9的整距发卡线圈，1个跨距为10的长距发卡线圈，回到19号槽的L2层扁线导体，在焊接端与10号槽的L3层扁线导体直接焊接从而实现第1线圈组到第2线圈组的切换，而无需使用额外跨层线。同理，U相第一并联支路在第2线圈组的排布、第3线圈组内排布与在第1线圈组内排布相同。其中，19号槽的L4层扁线导体在焊接端与10号槽的L5层扁线导体直接焊接实现第2线圈组到第3线圈组的切换。第一并联支路在第3线圈组内经过1个跨距为8的短距发卡线圈，4个跨距为9的整距发卡线圈，1个跨距为10的长距发卡线圈后，在19号槽L6层扁线导体和12号槽L6层扁线导体之间利用回流线进行连接，实现N、S极切换。回流线可直接采用漆包导线或铜排焊接。

继续参照图10，在19号槽L6层扁线导体和12号槽L6层扁线导体之间利用回流线进行连接后，在第3线圈组按顺时针方向经过3个跨距为9的整距发卡线圈，回到3号槽L5层扁线导体，在焊接端与12号槽的L4层扁线导体直接焊接从而实现第3线圈组到第2线圈组的切换；在第2线圈组内按照与第3线圈组相同的连接方式连接，然后回到3号槽L3层扁线导体，在焊接端与12号槽的L2层扁线导体直接焊接从而实现第2线圈组到第1线圈组的切换。在第1线圈组内按照与第2线圈组相同的连接方式连接，然后回到3号槽L1层扁线导体，U相第一并联支路的出线端U1out从3号槽的L1层的扁线导体引出。

下面结合图3和图11，对本该实施例中的U相的第二并联支路的接线方式做详细说明。其中，以下仅根据图12中的虚线连线方式说明定子绕组20在焊接端20b的接线方式，定子绕组20在王冠端20a的接线可直接由发卡线圈22的连接部223连接。具体可参照图11中的实线的连线方式。

参照图11，U相第二并联支路，从12号槽的L1层扁线导体开始按逆时针方向进行排布连接。其中，12号槽的L1层扁线导体为第二并联支路的进线端U2in，在第1线圈组内分别经过1个跨距为8的短距发卡线圈，4个跨距为9的整距发卡线圈，1个跨距为10的长距发卡线圈，回到21号槽的L2层扁线导体，在焊接端与12号槽的L3层扁线导体直接焊接从而实现第1线圈组到第2线圈组的切换，而无需使用额外跨层线。同理，U相第二并联支路在第2线圈组的排布、第3线圈组内排布与在第1线圈组内排布相同，其中，21号槽的L4层扁线导体在焊接端与12号槽的L5层扁线导体直接焊接实现第2线圈组到第3线圈组的切换。第二并联支路在第3线圈组内经过1个跨距为8的短距发卡线圈，4个跨距为9的整距发卡线圈，1个跨距为10的长距发卡线圈后，在21号槽L6层扁线导体和11号槽L6层扁线导体之间利用回流线进行连接，实现N、S极切换。回流线可直接采用漆包导线或铜排焊接。

继续参照图11，在21号槽L6层扁线导体和11号槽L6层扁线导体之间利用回流线进行连接后，在第3线圈组按顺时针方向经过3个跨距为9的整距发卡线圈，回到2号槽L5层扁线导体，在焊接端与11号槽的L4层扁线导体直接焊接从而实现第3线圈组到第2线圈组的切换。在第2线圈组内按照与第3线圈组相同的连接方式连接，然后回到2号槽L3层扁线导体，在焊接端与11号槽的L2层扁线导体直接焊接从而实现第2线圈组到第1线圈组的切换。在第1线圈组内按照与第2线圈组相同的连接方式连接，然后回到2号槽L1层扁线导体，U相第二并联支路的出线端U2out从2号槽的L1层扁线导体引出。

按照图10和图11所示连接结构对U相绕组的相带进行平移，可获得W相绕组和V相绕组的并联支路的连接方式。其中，W相绕组的第一并联支路的进线端W1in为22号槽的L1层扁线导体。W相绕组的第二并联支路的进线端W2in为24号槽的L1层扁线导体。W相绕组的第一并联支路的出线端W1out为15号槽的L1层扁线导体。W相绕组的第二并联支路的进线端W2out为14号槽的L1层扁线导体。V相绕组的第一并联支路的进线端V1in为34号槽的L1层扁线导体。V相绕组的第二并联支路的进线端V2in为36号槽的L1层扁线导体。V相绕组的第一并联支路的出线端V1out为27号槽的L1层扁线导体。V相绕组的第二并联支路的进线端V2out为28号槽的L1层扁线导体。

一并参照图10和图11，每个线圈组在王冠端均包括跨距分别为8、9、10的三种发卡线圈。其中，每个线圈组中的跨距为8和跨距为10的发圈线圈各为一个，其余均为跨距为9的发卡线圈。跨距为8和跨距为10的发圈线圈均位于同一极相组。每个线圈组中总的发卡线圈的线型种类为9种。如图11和图12中实线连接线所示，整个定子绕组中，无第2层和第3层的跨层发卡线圈，且无第4层和第5层的跨层发卡线圈，因此，本申请的各发卡线圈可采用独立线杯实现全自动化插线，插线工艺简单。

图12为一种实施例的U相连接结构示意图。如图12所示，U相绕组的第一并联支路和第二并联支路的进线端之间间隔2个定子槽，U相绕组的第一并联支路和第二并联支路的出线端之间间隔1个定子槽。类似地，W相绕组的第一并联支路和第二并联支路的进线端之间间隔2个定子槽，V相绕组的第一并联支路和第二并联支路的出线端之间间隔1个定子槽。该连接方式可大幅简化母排的连接结构，使母排在定子绕组的进行方向实现不同绕组的各并联之路之间的连接，有利于降低母排的连接高度。

继续参照图12，在图12中示出了W相绕组的第一并联支路的进线端W1in和第二并联支路的进线端W2in，并示出了V相绕组的第一并联支路的进线端V1in和第二并联支路的进线端V2in。如图12所示，每相绕组的第一并联支路的进线端之间间隔12定子槽，每相绕组的第二并联支路的进线端之间间隔12个定子槽，从而避免了焊接端各并联支路的回流线之间的相互干涉。

利用本申请实施例连接方式形成的定子的结构，各相引出线均在定子绕组的焊接端，且每相绕组的并联支路进线端和出线端对应的扁线导体均位于槽底相同层，每相绕组的两条并联支路的进线端对应的扁线导体间隔2个定子槽，每相绕组的两条并联支路的出线端对应的扁线导体相隔1个定子槽。该出线方式下，可直接采用槽内导体引出方式连接，或者采用漆包线作为中性线和引出线。由此，可充分利用定子的径向空间，节省轴向空间。与图1和图2所示连接方式相比，本申请实施例的母排在轴向空间仅占有一层导体高度，而现有方案由于存在注塑结构，其存在两层导体、两个电气距离及注塑层厚度。因此，本申请的连接方式可使定子的焊接端在轴向尺寸更短，端部高度可降低约8～9mm。

实施例二

本实施例为一种扁线电机的定子。该定子中，参照图3和图13，定子铁芯10的定子槽11为54个。定子槽11内导体层的层数为8。定子的极数为6。定子绕组20分为U相、V相和W相。每极每相槽数为3。每一相绕组设置的并联支路的数量均为2个。定子绕组20的发卡线圈共分为4个线圈组。其中，插设形成第1层和第2层扁线导体21的发卡线圈组成第1线圈组，插设形成第3层和第4层扁线导体的发卡线圈的组成第2线圈组，插设形成第5层和第6层扁线导体的发卡线圈组成第3线圈组，插设形成第7层和第8层扁线导体的发卡线圈组成第4线圈组。

图13为本申请另一种实施例的U相两并联支路的连接结构示意图。如图13所示，以U相为例，该实施例中每个定子槽11内含有8层扁线导体21，第1层记为L1、第2层记为L2、第3层记为L3、第4层记为L4、第5层记为L5、第6层记为L6、第7层记为L7和第8层记为L8。其中第1层为定子槽11的槽底层，第8层为槽口层。图13中，实线连接线代表定子绕组20在王冠端20a的接线方式，虚线连接线代表定子绕组20在焊接端20b的接线方式。

参照图13，U相绕组的两条并联支路中，第一并联支路的U1in自10号槽L1层扁线导体引出，第二并联支路的U2in自12号槽L1层扁线导体引出。第一并联支路的U1out自3号槽L1层扁线导体引出，第二并联支路的U2out自2号槽L1层扁线导体引出。具体地，本实施例中各并联支路的连接结构可参照实施例一，在实施例一的基础上增加第四线圈组的连接，连接规律与其他线圈组相同。其中，第一并联支路的N、S极之间在19号槽L8层扁线导体和12号槽L8层扁线导体之间切换。第二并联支路的N、S极之间在21号槽L8层扁线导体和10号槽L8层扁线导体之间切换。可以理解的是，W相绕组和V相绕组的各并联支路的连接结构可参照U相绕组，可在U相绕组的基础上进行平移获得，在此不再重复描述。

同样，本申请实施例的每相绕组的两并联支路的进线端之间间隔2个定子槽，每相绕组的两条并联支路的出线端对应的扁线导体间隔1个定子槽，可获得与实施例一相同的有益效果。

实施例三

本实施例为一种扁线电机的定子。图14为本申请另一种实施例的U相两并联支路的连接结构示意图。该定子中，一并参照图3和图14，定子铁芯10的定子槽11为72个。定子槽11内导体层的层数为6。定子的极数为8。定子绕组20分为U相、V相和W相，每极每相槽数为3。每一相绕组设置的并联支路的数量均为2个。定子绕组的发卡线圈共分为3个线圈组，其中插设形成第1层和第2层扁线导体的发卡线圈组成第1线圈组，插设形成第3层和第4层扁线导体的发卡线圈的组成第2线圈组，插设形成第5层和第6层扁线导体的发卡线圈组成第3线圈组。

参照图14，本申请实施例的定子绕组中，各并联支路的进线端均自L1层扁线导体引出，各并联支路的出线端也均自L1层扁线导体引出。每相绕组的两个并联支路的进线端之间间隔2个定子槽，每相绕组的两个并联支路的出线端之间间隔1个定子槽。其中，各并联支路的N、S极切换位置均位于L6层扁线导体。本申请实施例的连接结构可获得与实施例一相同的有益效果。

其中，需要说明的是，实施例一至实施例三中，各并联支路的进线端和出线端之间可互换位置。例如，在实施例一的接触上各并联支路的进线端和出线端互换位置后，每相绕组的两个并联支路之间的进线端之间间隔1个定子槽，每相绕组的两个并联支路之间的出线端之间间隔2个定子槽，其他连接结构可不受影响。各进线端和出线端均自L1层扁线导体引出，仍可获得简化母排结构的效果。

综上，本申请实施例的电机定子，可具有以下优势：

1)可充分利用定子的径向空间，降低了整个端部高度，同时省掉了注塑工艺，从而降低了整个定子组件物料成本、制造成本。

2)由于发卡线圈种类少，不存在异形发卡线圈，可通过独立线杯实现全自动化插线，简化了制造工艺过程，便于大批量化生产。

3)各并联支路的反电势、电流完全相同，消除了各并联支路导致的绕组环流附加铜耗，保证了定子绕组温度均匀性，进而提高电机寿命。

4)降低了槽口层扁线导体的电应力，从而降低电子绕组的绝缘风险。

5)便于从定子的径向方向引出中性线，以实现升压充电。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种电机定子，其特征在于，包括定子铁芯和定子绕组，其中，

所述定子铁芯包括Z个定子槽，每个定子槽内设有N层扁线导体，N为≥2的偶数；

所述定子绕组包括m相绕组，每相绕组均包括两条并联支路，所述定子绕组的磁极数为2p，p为整数，所述m相绕组包括N/2个线圈组；

任一线圈组包括跨距为Z/(2p)-1、Z/(2p)以及Z/(2p)+1的三种发卡线圈，任一所述发卡线圈包括相互连接的第一插接部和第二插接部，任一所述发卡线圈的第一插接部和第二插接部分别插设于不同定子槽内形成所述扁线导体，第k线圈组的各个发卡线圈的所述第一插接部和所述第二插接部分别插设于相邻极相的第2k-1层扁线导体和第2k层扁线导体，k为遍历1～N/2的整数，跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈与跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈位于同一个极相组，任一所述线圈组中的各所述发卡线圈在每相绕组的各并联支路中均匀分布。

2.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组的每极每相槽数为3，任一所述并联支路的扁线导体在任一所述线圈组中的跨距为8、9、9、9、9和10的组合。

3.根据权利要求1或2所述的电机定子，其特征在于，所述N/2个线圈组中，任意一个线圈组的第2k层的一个扁线导体与相邻的另一线圈组的第2k+1层的一个扁线导体连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的电机定子，其特征在于，每相绕组的各所述并联支路的进线端均自相同层的所述扁线导体引出，且间隔的定子槽的数量小于等于2；每相绕组的各所述并联支路的出线端均自相同层的所述扁线导体引出，且间隔的定子槽的数量小于等于2。

5.根据权利要求4所述的电机定子，其特征在于，各所述并联支路进线端和出线端均自定子槽的槽底层扁线导体引出。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电机定子，其特征在于，每相绕组的各并联支路的进线端间隔两个定子槽，每相绕组的各并联支路的出线端间隔的一个定子槽。

7.根据权利要求1-5任一项所述的电机定子，其特征在于，每相绕组的各并联支路的进线端间隔一个定子槽，每相绕组的各并联支路的出线端间隔的两个定子槽。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电机定子，其特征在于，各相绕组的第一并联支路的进线端之间依次间隔4q个定子槽，各相绕组的第二并联支路的进线端之间依次间隔4q个定子槽。

9.根据权利要求1-8任一项所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组的发卡线圈的种类为3N/2种，且任一线圈组的发卡线圈的种类为3种。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电机定子，其特征在于，任一线圈组中，每相绕组包括2pq个发卡线圈，其中，包括跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈的数量为2个，跨距为Z/(2p)的发卡线圈的数量为2pq-4个，跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈的数量为2个。

11.根据权利要求1-10任一项所述的电机定子，其特征在于，任一线圈组中，每相绕组的每个并联支路包括跨距为Z/(2p)-1的发卡线圈的数量为1个，跨距为Z/(2p)的发卡线圈的数量为pq-2个，跨距为Z/(2p)+1的发卡线圈的数量为1个。

12.根据权利要求1-11任一项所述的电机定子，其特征在于，每相绕组在焊接端的跨接线的数量为2根。

13.一种扁线电机，其特征在于，包括转子和如权利要求1-12任一项所述的定子，所述转子设于所述定子铁芯的内壁所围设形成的空间内。

14.一种动力总成，其特征在于，包括减速器和如权利要求13所述的扁线电机，所述扁线电机与所述减速器传动连接。

15.一种动力装置，其特征在于，包括如权利要求14所述的动力总成。

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