CN116599297A - 定子组件、电机和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明实施方式提供一种定子组件、电机和车辆，定子组件应用于电机，定子组件包括定子以及导电件，定子设有定子槽，定子包括定子绕组，定子绕组位于定子槽内。导电件位于定子槽内，导电件与定子绝缘设置，导电件具有接地端。如此，导电件可以通过接地端释放电荷，有助于减少电机的转子上的电荷累积，导电件有助于削弱定子绕组与电机的转子间的静电场，有助于降低电机的轴承感应电压，有助于降低电机的轴承电腐蚀的风险。此外，由于导电件与定子绝缘设置，导电件与定子不会形成闭合环路，导电件不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免导电件发热，有助于提高定子组件工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种定子组件、电机和车辆。
背景技术
随着碳化硅功率模块的逐步应用、开关频率提高和高压系统的逐步推广，电机轴承面临着越来越恶劣的工作环境，电机轴承可靠性与使用寿命大大降低。当逆变器工作时，开关瞬间产生的共模电流，会通过电机内部形成的寄生参数在电机轴承上产生感应电压。当电机运行时，电机轴承内部存在一定厚度的油膜，一旦轴承感应电压的幅值大于轴承油膜所能承受的阈值电压时，油膜会发生击穿，在电机轴承内部形成电火花电流，即电火花加工(Electrical DischargeMachining，EDM)现象或者高频环路电流，导致电机轴承出现严重的电腐蚀，从而影响轴承的使用寿命，严重时甚至引发安全问题。
因此，如何降低电机轴承感应电压，避免电机轴承发生EDM击穿越来越成为人们关注的重点。
发明内容
本发明实施方式提出了一种应用于电机的定子组件、电机或车辆，以改善上述至少一个技术问题。
本发明实施方式通过以下技术方案来实现上述目的。
第一方面，本发明实施方式提供一种定子组件，定子组件应用于电机，定子组件包括定子以及导电件，定子设有定子槽，定子包括定子绕组，定子绕组位于定子槽内。导电件位于定子槽内，导电件与定子绝缘设置，导电件具有接地端。
在一些实施方式中，定子包括定子主体，导电件与定子主体间隔。
在一些实施方式中，导电件沿定子的轴向延伸，导电件的一端作为接地端，导电件的另一端位于定子槽内。
在一些实施方式中，导电件的数量为多个，定子槽的数量为多个，每个定子槽均布置有导电件。
在一些实施方式中，至少有两个导电件的接地端朝向相反的方向。
在一些实施方式中，任相邻两个导电件的接地端朝向相反的方向。
在一些实施方式中，定子组件还包括接地件，接地件连接于多个导电件的接地端。
在一些实施方式中，接地件呈环状，接地件的内径大于电机的转子的外径。
在一些实施方式中，定子组件还包括第一接地件和第二接地件，第一接地件与第二接地件分别位于定子沿定子的轴向的两端。多个导电件包括多个第一导电件和多个第二导电件，第一导电件的接地端朝向并连接于第一接地件，第一导电件与第二接地件绝缘设置，第二导电件的接地端朝向并连接于第二接地件，第二导电件与第一接地件绝缘设置。
在一些实施方式中，第一导电件的长度与第二导电件的长度中的至少一个小于第一接地件与第二接地件之间的间距。
第二方面，本发明实施方式提供一种电机，电机包括上述任一实施方式提供的定子组件以及转子，定子组件环设于转子的外周。
第三方面，本发明实施方式提供一种车辆，车辆包括车身以及电机，电机安装于车身。
本发明实施方式提供的定子组件、电机和车辆，定子组件应用于电机，定子组件包括定子以及导电件，定子设有定子槽，定子包括定子绕组，定子绕组位于定子槽内。导电件位于定子槽内，导电件与定子绝缘设置且导电件具有接地端。如此，导电件可以通过接地端释放电荷，有助于减少电机的转子上的电荷累积，导电件有助于削弱定子绕组与电机的转子间的静电场，有助于降低电机的轴承感应电压，有助于降低电机的轴承电腐蚀的风险。此外，由于导电件与定子绝缘设置，导电件与定子不会形成闭合环路，导电件不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免导电件发热，有助于提高定子组件工作的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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示出了本发明实施方式提供的电机的结构示意图。
图2示出了图1的电机在A处的放大结构示意图。
图3示出了图1的电机的导电件的结构示意图。
图4示出了相关技术的电机的等效电路图。
图5示出了图1的电机的等效电路图。
图6示出了图1的电机的简化结构示意图。
图7示出了本发明实施方式提供的车辆的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
相关技术的电机中，一般通过增加导电刷的方式缓解EDM损伤，但是导电刷作为一个转动件与转子长时间转动接触，长期放置在高温环境当中，导电刷会出现磨损。此外，当导电刷安装于油冷电机时，导电刷会被油浸润造成失效，可靠性低，影响导电效果。
请一并参阅图1和图2，本发明实施方式提供一种电机100，电机100包括定子组件10和转子20，定子组件10环设于转子20的外周，则定子组件10和转子20相互配合有助于维持电机100的正常工作。
定子组件10包括定子11以及导电件12，定子11设有定子槽113，定子11包括定子绕组111，定子绕组111位于定子槽113内。
导电件12位于定子槽113内，导电件12与定子11绝缘设置。导电件12具有接地端121，则导电件12可以通过接地端121释放电荷，有助于减少转子20上的电荷累积，导电件12有助于削弱定子绕组111与转子20的静电场，有助于降低电机100的轴承感应电压，有助于降低电机100的轴承电腐蚀的风险。
由于导电件12与定子11绝缘设置，导电件12与定子11不会形成闭合环路，导电件12不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免导电件12发热，有助于提高定子组件10工作的可靠性。
为方便理解本申请实施例的导电件12的作用，参阅图4和图5。其中，图4为没有设置导电件12的电机的等效电路图，图5为设置有导电件12的电机的等效电路图。
参阅图4，电机内由于逆变器快速地开关切换，在电机中性点对地将产生高du/dt变化的共模电压ucom，电机通过寄生电容在电机轴承上产生轴承感应电压ub。，当电阻R和电感L稳定后，也即图4中的电路处于稳态后，轴承感应电压ub和共模电压ucom的关系为：
其中，Cwf为定子绕组111对地电容，Cwr为定子绕组111对转子20电容，Crf为转子20对地电容，Cb为电机等效电容。
则由式(1)可知，可以通过降低绕组对转子电容Cwr来降低轴承感应电压ub。
参阅图5，轴承感应电压ub和共模电压ucom的关系为：
其中，Cwr'为连接有导电件12时定子绕组111对转子20电容，Crg为导电件12等效电容。
则由于导电件12有助于削弱定子绕组111与转子20的静电场，此时Cwr'相对Cwr降低，且由于导电件12的接地端121接地，转子20上的电荷同时降低，使得轴承感应电压ub降低。
此外，当定子组件10应用于电机100时，由式(2)可知，轴承感应电压ub的关系式的分母增加了Crg，此时分母的数值增大，使得轴承电压ub的数值减小。
在一些实施方式中，导电件12与定子11绝缘设置可以是导电件12与定子11间隔，例如导电件12与定子绕组111间隔。
在一些实施方式中，导电件12与定子11绝缘设置可以是导电件12与定子11相互接触，并且导电件12与定子11相接触的部分设置有绝缘涂层，例如定子11的定子绕组111包裹有绝缘槽纸，导电件12与绝缘槽纸接触。
在一些实施方式中，导电件12可以采用金属材料例如铜、铝等，如此有助于增强导电件12对静电场的削弱效果。
在一些实施方式中，导电件12的接地端121可以直接与电机100的金属机壳相接触，以作为接地，满足导电件12释放电荷。
在一些实施方式中，导电件12的接地端121可以通过导线与电机100的金属机壳相接触。
请重新参阅图1和图3，在一些实施方式中，定子11还可以包括定子主体112，导电件12与定子绕组111、定子主体112均绝缘设置。例如定子绕组111、定子主体112上均可以包裹有绝缘材料例如绝缘槽纸以使导电件12与定子绕组111、定子主体112均绝缘；又例如，定子绕组111上可以包裹有绝缘材料例如绝缘槽纸、导电件12与定子主体112间隔，使得导电件12与定子绕组111、定子主体112均绝缘。以下以定子绕组111上包裹有绝缘材料例如绝缘槽纸、导电件12与定子主体112间隔使得导电件12与定子绕组111、定子主体112均绝缘为例进行说明。
示例性地，定子绕组111上包裹有绝缘槽纸，导电件12可以直接放置于绝缘槽纸上，此时导电件12与绝缘槽纸接触并与定子主体112间隔，如此有助于避免导电件12与定子11形成闭合环路，导电件12不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免导电件12发热，有助于提高电机100的工作效率。
在一些实施方式中，导电件12可以沿定子11的轴向延伸，导电件12的一端作为接地端121，导电件12的另一端位于定子槽113内。示例性地，导电件12的接地端121可以位于定子11外，导电件12的另一端沿定子11的轴向背离接地端121延伸并位于定子槽113内，如此有助于保证导电件12对静电场的削弱作用，且导电件12的另一端沿定子11的轴向延伸有助于增大导电件12的长度，有助于提高导电件12对静电场的削弱作用。
其中，可以通过增加导电件12的宽度以增强导电件12对静电场的削弱作用，具体可以根据实际情况进行设置。
在一些实施方式中，导电件12的数量可以为多个，定子槽113的数量也为多个，每个定子槽113均布置有导电件12。例如定子11可以包括多个定子绕组111，每个定子槽113内可以布置有多个定子绕组111，多个定子绕组111包裹有同一层绝缘材料例如绝缘槽纸，每个导电件12位于每个定子槽113内的绝缘槽纸上。
如此，多个导电件12均可以削弱定子绕组111与转子20的静电场，有助于增强导电件12对静电场的削弱作用，有助于更好地降低电机100的轴承感应电压，有助于避免电机100的轴承电腐蚀。
其中，多个导电件12的接地端121可以朝向同一侧，多个导电件12的另一端均位于定子11内，如此有助于方便对导电件12的布置，定子组件10可以实现单侧接地，有助于方便制造。
多个导电件12的接地端121也可以朝向相反的两侧，此时定子组件10至少有两个导电件12的接地端121朝向相反的方向。示例性地，多个导电件12中可以有两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或其他大于二的数量的导电件12的接地端121朝向定子组件10的左侧，多个导电件12中可以有两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或其他大于二的数量的导电件12的接地端121朝向定子组件10的右侧，此时多个导电件12背离接地端121的一端均位于定子11内。
如此，定子组件10可以通过朝向相反的接地端121实现双侧接地，有助于提高导电件12释放电荷的效率，有助于更好地削弱定子绕组111与转子20的静电场，有助于更好地降低电机100的轴承感应电压。
在一些实施方式中，任相邻两个导电件12的接地端121朝向相反的方向，例如一个导电件12的接地端121朝向定子组件10的左侧，与其相邻的两个导电件12的接地端121均朝向定子组件10的右侧。如此，多个导电件12的接地端121的朝向依次交错排布，定子组件10可以通过朝向相反的接地端121实现双侧接地，有助于保证导电件12释放电荷的均匀性，有助于提高电机100的工作效率。
在一些实施方式中，定子组件10还可以包括接地件13，接地件13连接于多个导电件12的接地端121，如此，多个导电件12可以通过同一个接地件13进行接地，从而无需为每个导电件12单独进行接地，有助于简化多个导电件12接地操作，也有助于提高定子组件10结构的紧凑性。当需要将导电件12布置于相邻两个定子绕组111之间时，可以通过接地件13将多个导电件12同时置于相邻两个定子绕组111之间，从而无需依次单个布置导电件12，有助于提高电机100的装配效率。
其中，接地件13可以连接于电机100的机壳上，如此有助于保证电机100结构的紧凑性。
在一些实施方式中，接地件13呈环状，则接地件13有助于适配定子11的形状，有助于保证定子组件10结构的紧凑性。接地件13的内径大于转子20的外径，如此有助于保证导电件12与转子20具有一定的间隙，有助于避免导电件12与转子20接触，避免阻碍转子20转动，也有助于保证导电件12对静电场的削弱作用。
此外，接地件13的内径大于转子20的外径也有助于保证接地件13具有足够的接地尺寸，有助于提高导电件12释放电荷的效率。
接地件13的数量可以为多个，例如在一些实施方式中，定子组件10还可以包括第一接地件131和第二接地件132，第一接地件131与第二接地件132分别位于定子11沿定子11的轴向的两端。第一接地件131与第二接地件132均可以为上述的接地件13。第一接地件131与第二接地件132的结构可以相同或不同。
多个导电件12包括多个第一导电件122和多个第二导电件123，多个第一导电件122连接于第一接地件131，多个第二导电件123连接于第二接地件132。如此，定子组件10可以通过第一接地件131和第二接地件132实现双侧接地，有助于提高导电件12释放电荷的效率。
第一导电件122的接地端121朝向并连接于第一接地件131，则第一导电件122与第一接地件131有助于满足定子组件10的一侧释放电荷的需求。第一导电件122与第二接地件132绝缘设置，则第一导电件122与第二接地件132不会形成闭合环路，第一导电件122不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免第一导电件122发热，有助于提高第一导电件122工作的可靠性。
示例性地，第一导电件122朝向第二接地件132的一侧可以包裹有绝缘材料以使第一导电件122与第二接地件132绝缘；又例如，第一导电件122与第二接地件132间隔，使得第一导电件122与第二接地件132绝缘，具体可以根据实际情况进行设置。
第二导电件123的接地端121朝向并连接于第二接地件132，则第二导电件123与第二接地件132有助于满足定子组件10的另一侧释放电荷的需求。第二导电件123与第一接地件131绝缘设置，则第二导电件123与第一接地件131不会形成闭合环路，第二导电件123不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免第二导电件123发热，有助于提高第二导电件123工作的可靠性。
示例性地，第二导电件123朝向第一接地件131的一侧可以包裹有绝缘材料以使第二导电件123与第一接地件131绝缘；又例如，第二导电件123与第一接地件131间隔，使得第二导电件123与第一接地件131绝缘，具体可以根据实际情况进行设置。
在一些实施方式中，第一导电件122的长度与第二导电件123的长度中的至少一个小于第一接地件131与第二接地件132之间的间距。例如第一导电件122的长度小于第一接地件131与第二接地件132之间的间距，此时第一导电件122与第二接地件132通过间隔的方式实现绝缘，如此有助于避免第一导电件122与第二接地件132接触，有助于避免第一导电件122发热。
又例如，第二导电件123的长度小于第一接地件131与第二接地件132之间的间距，此时第二导电件123与第一接地件131通过间隔的方式实现绝缘，如此有助于避免第二导电件123与第一接地件131接触，有助于避免第二导电件123发热。
又例如，第一导电件122和第二导电件123的长度均小于第一接地件131与第二接地件132之间的间距，此时第一导电件122与第二接地件132、第二导电件123与第一接地件131均通过间隔的方式实现绝缘，如此有助于避免第一导电件122与第二接地件132接触，有助于避免第二导电件123与第一接地件131接触，有助于避免第一导电件122和第二导电件123发热。
如此，通过使第一导电件122与第二接地件132间隔，使第二导电件123与第一接地件131间隔，有助于较好地避免导电件12发热，有助于提高定子组件10的可靠性。
在一些实施方式中，第一导电件122和第二导电件123可以依次交错排布。例如两个第一导电件122间排布有一个第二导电件123，两个第二导电件123间排布有一个第一导电件122，多个第一导电件122和多个第二导电件123依次交错排布，如此有助于保证导电件12释放电荷的均匀性，有助于提高电机100的工作效率。
请参阅图6，在一些实施方式中，第一接地件131与第二接地件132中的至少一个连接于电机100的机壳30上，如此有助于提高电机100结构的紧凑性。
示例性地，第一接地件131可以连接于电机100的机壳30上，第二接地件132可以连接于减速器的机壳上；又例如，第一接地件131可以连接于减速器的机壳上，第二接地件132可以连接于电机100的机壳30上；再例如，第一接地件131与第二接地件132均可以连接于电机100的机壳30上，具体可以根据实际情况进行设置，方便电机100的布置即可。
请参阅图7，本发明实施方式提供一种车辆1000，车辆1000包括车身200以及电机100，电机100安装于车身200。车辆1000可以为采用汽油、柴油等传统能源为动力的车辆，也可以为混合动力车辆、纯电动车辆、燃料电池车辆等新能源车辆。在其他实施方式中，车辆1000也可以为其他类型的车辆。
综上，本发明实施方式提供的定子组件10、电机100和车辆1000，定子组件10应用于电机100，定子组件10包括定子11以及导电件12，定子11设有定子槽113，定子11包括定子绕组111，定子绕组111位于定子槽113内。导电件12位于定子槽113内，导电件12与定子11绝缘设置且导电件12具有接地端121。如此，导电件12可以通过接地端121释放电荷，有助于减少电机100的转子20上的电荷累积，导电件12有助于削弱定子绕组111与转子20间的静电场，有助于降低电机100的轴承感应电压，有助于降低电机100的轴承电腐蚀的风险。此外，由于导电件12与定子11绝缘，导电件12与定子11不会形成闭合环路，导电件12不会产生涡流和磁滞损耗，有助于避免导电件12发热，有助于提高定子组件10工作的可靠性。
在本发明中，除非另有明确的规定或限定，术语“装配”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通，也可以是仅为表面接触，或者通过中间媒介的表面接触连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为特指或特殊结构。术语“一些实施方式”的描述意指结合该实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本发明中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式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方式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方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种定子组件，应用于电机，其特征在于，所述定子组件包括：
定子，所述定子设有定子槽，所述定子包括定子绕组，所述定子绕组位于所述定子槽内；以及
导电件，所述导电件位于所述定子槽内，所述导电件与所述定子绝缘设置，所述导电件具有接地端。
2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子包括定子主体，所述导电件与所述定子主体间隔。
3.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述导电件沿所述定子的轴向延伸，所述导电件的一端作为所述接地端，所述导电件的另一端位于所述定子槽内。
4.根据权利要求3所述的定子组件，其特征在于，所述导电件的数量为多个，所述定子槽的数量为多个，每个所述定子槽均布置有所述导电件。
5.根据权利要求4所述的定子组件，其特征在于，至少有两个所述导电件的接地端朝向相反的方向。
6.根据权利要求4所述的定子组件，其特征在于，任相邻两个所述导电件的接地端朝向相反的方向。
7.根据权利要求4所述的定子组件，其特征在于，所述定子组件还包括接地件，所述接地件连接于多个所述导电件的接地端。
8.根据权利要求7所述的定子组件，其特征在于，所述接地件呈环状，所述接地件的内径大于所述电机的转子的外径。
9.根据权利要求4所述的定子组件，其特征在于，所述定子组件还包括第一接地件和第二接地件，所述第一接地件与所述第二接地件分别位于所述定子沿所述定子的轴向的两端；
多个所述导电件包括多个第一导电件和多个第二导电件，所述第一导电件的接地端朝向并连接于所述第一接地件，所述第一导电件与所述第二接地件绝缘设置，所述第二导电件的接地端朝向并连接于所述第二接地件，所述第二导电件与所述第一接地件绝缘设置。
10.根据权利要求9所述的定子组件，其特征在于，所述第一导电件的长度与所述第二导电件的长度中的至少一个小于所述第一接地件与所述第二接地件之间的间距。
11.一种电机，其特征在于，包括：
根据权利要求1至10任一项所述的定子组件；以及
转子，所述定子组件环设于所述转子的外周。
12.一种车辆，其特征在于，包括：
车身；以及
根据权利要求11所述的电机，所述电机安装于所述车身。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5661353A (en) * | 1995-05-25 | 1997-08-26 | Allen-Bradley Company, Inc. | Electrostatic shield for AC motor |
| JP2000197298A (ja) * | 1998-10-23 | 2000-07-14 | Mitsubishi Electric Corp | 回転電機 |
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| CN115912691A (zh) * | 2021-08-18 | 2023-04-04 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 具有带有衬有多种模制材料的定子槽的定子组件的旋转电机 |
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2023
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