CN116647071A - 电机及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机及具有其的车辆，电机包括：定子本体，定子本体内周面设置有多个定子槽；定子绕组，定子绕组缠绕固定于定子槽内，定子绕组由多个插针式导体连接形成，沿定子本体的径向方向，多个插针式导体在各定子槽内形成多个绕组层。本申请将定子绕组由多个插针式导体连接形成，多个插针式导体在各定子槽内形成多个绕组层，并且，多个绕组层中至少一个的插针式导体包括多股导体单元，其余绕组层中的插针式导体为一股导体单元，这样设置有效地降低了因定子槽漏磁和端部漏磁引起并联支路电势差而形成的环流损耗，使得电机在高速区的工作效率有效提高。

Description

电机及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种电机及具有其的车辆。

背景技术

随着新能源汽车技术的快速发展，对于车用驱动电机的性能要求越来越高，驱动电机的转速不断提高。随着驱动电机转速的提高，高速下的损耗抑制成为新能源电机的关键问题之一。目前新能源电机通常采用扁线绕组结构，在高频定子电流作用下，扁线导体内的交流损耗显著增大，主要包括：

1)交流电流流过导体时产生时变的磁场，在导体内形成涡电流和涡流损耗；

2)高频电流下的趋肤和临近效应将显著增大定子绕组的交流电阻，这部分额外的损耗称为定子绕组附加损耗；

3)定子槽漏磁和端部漏磁引起并联支路电势差，最终形成并联支路内的环电流，即环流损耗。

上述交流损耗均与频率正相关，严重影响了新能源电机在高速区的效率和散热。目前的新能源电机定子绕组技术集中于降低定子导体的涡流损耗和附加损耗。而由于新能源电机对体积有严格限制，定子槽面积小，因此大型交流电机采用的换位绕组技术还未在新能源电机中得到有效应用，在定子绕组环流损耗抑制方面尚存在明显不足，缺乏对三种绕组交流损耗的综合抑制方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电机及具有其的车辆，以解决现有技术中定子导体的涡流损耗较大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电机，包括：定子本体，定子本体内周面设置有多个定子槽；定子绕组，定子绕组缠绕固定于定子槽内，定子绕组由多个插针式导体连接形成，沿定子本体的径向方向，多个插针式导体在各定子槽内形成多个绕组层，其中，多个绕组层中至少一个的插针式导体包括多股导体单元，其余绕组层中的插针式导体为一股导体单元。

进一步地，各插针式导体包括两个直线组成段和折弯组成段，两个直线组成段通过折弯组成段连接，两个直线组成段插设于不同的定子槽内，折弯组成段位于定子槽外，两个直线组成段与折弯组成段一体设置成型。

进一步地，多个绕组层包括单股导体绕组层和多股导体绕组层，单股导体绕组层和多股导体绕组层沿定子本体的径向方向分布设置，其中，多股导体绕组层中的插针式导体包括多股导体单元，其中，多股导体绕组层靠近定子槽的槽口一侧相邻地设置。

进一步地，多股导体绕组层中的插针式导体的折弯组成段呈扭转形态，其中，扭转形态由两个直线组成段中的一个相对另一个直线组成段扭转180°形成。

进一步地，多股导体绕组层中的插针式导体包括四股导体单元，每两股导体单元形成一排，两排中的导体单元一一对应地设置，其中，多股导体绕组层中，插针式导体的两个直线组成段中多个导体单元形成的排的次序不同。

进一步地，定子槽为T形槽。

进一步地，多个插针式导体在各定子槽内形成八个绕组层，其中，靠近定子本体的槽口一侧的两层为多股导体绕组层。

进一步地，各导体单元的外表面涂有绝缘漆。

进一步地，各插针式导体插设在不同定子槽内的节距为五、六、七中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括电机，电机为上述的电机。

应用本发明的技术方案，将定子绕组由多个插针式导体连接形成，多个插针式导体在各定子槽内形成多个绕组层，并且，多个绕组层中至少一个的插针式导体包括多股导体单元，其余绕组层中的插针式导体为一股导体单元，这样设置有效地降低了因定子槽漏磁和端部漏磁引起并联支路电势差而形成的环流损耗，使得电机在高速区的工作效率有效提高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种电机的第一实施例的剖视结构示意图；

图2示出了根据本发明的一种电机的第二实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的一种多股导体单元的第一实施例的结构示意图；

图4示出了根据本发明的一种电机的第三实施例的结构示意图；

图5示出了根据本发明的一种电机的第四实施例的结构示意图；

图6示出了根据本发明的一种电机的第五实施例的结构示意图；

图7示出了根据本发明的一种多股导体单元的第二实施例的结构示意图；

图8示出了根据本发明的一种多股导体单元的第三实施例的结构示意图；

图9示出了根据本发明的一种多股导体单元的第四实施例的结构示意图；

图10示出了根据本发明的一种多股导体单元的第五实施例的结构示意图；

图11示出了根据本发明的一种多股导体单元的第六实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、定子本体；12、定子槽；

20、定子绕组；21、插针式导体；211、多股导体单元；2110、导体单元；212、一股导体单元；213、直线组成段；214、折弯组成段；

30、汇流排。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图11所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种电机。

具体地，如图1、图2所示，一种电机包括：定子本体10，定子本体10内周面设置有多个定子槽12；定子绕组20，定子绕组20缠绕固定于定子槽12内，定子绕组20由多个插针式导体21连接形成，沿定子本体10的径向方向，多个插针式导体21在各定子槽12内形成多个绕组层，其中，多个绕组层中至少一个的插针式导体21包括多股导体单元211，其余绕组层中的插针式导体21为一股导体单元212。

本实施例中，将定子绕组由多个插针式导体连接形成，多个插针式导体在各定子槽内形成多个绕组层，并且，多个绕组层中至少一个的插针式导体包括多股导体单元，其余绕组层中的插针式导体为一股导体单元，这样设置有效地降低了因定子槽漏磁和端部漏磁引起并联支路电势差而形成的环流损耗，使得电机在高速区的工作效率有效提高。

如图7所示，各插针式导体21包括两个直线组成段213和折弯组成段214，两个直线组成段213通过折弯组成段214连接，两个直线组成段213插设于不同的定子槽12内，折弯组成段214位于定子槽12外，两个直线组成段213与折弯组成段214一体设置成型。本实施例中，插针式导体21有利于减少槽内导体层数，可进一步减小焊点数量，降低折弯组成段214焊接的难度。并且，插针式导体21采用两个直线组成段213和折弯组成段214的设置，省却了槽内换位空间，可进一步提高槽满率。并且，折弯组成段214是通过摸具的挤压和涨形实现的，绝缘部分采用高强度材料以保证在扭转过程中不开裂。端部扭转实现了田字形股线内部导体单元的换位，在定子槽内无需额外的工艺和处理。

如图2所示，多个绕组层包括单股导体绕组层和多股导体绕组层，单股导体绕组层和多股导体绕组层沿定子本体10的径向方向分布设置，其中，多股导体绕组层中的插针式导体21包括多股导体单元211，其中，多股导体绕组层靠近定子槽12的槽口一侧相邻地设置。使得在高频电流下的趋肤和临近效应将显著降低定子绕组的交流电阻，有效地降低了涡流损耗。

进一步地，如图8、图9所示、多股导体绕组层中的插针式导体21的折弯组成段214呈扭转形态，其中，扭转形态由两个直线组成段213中的一个相对另一个直线组成段213扭转180°形成。这样设置有效地降低了各插针式导体21内涡流损耗问题。

在本申请的另一实施例中，如图3所示，多股导体绕组层中的插针式导体21包括四股导体单元2110，每两股导体单元2110形成一排，两排中的导体单元2110一一对应地设置，其中，多股导体绕组层中，插针式导体21的两个直线组成段213中多个导体单元2110形成的排的次序不同。本实施例中，多股导体绕组层的导体采用2×2的田字形结构，由4根导体单元2110和导体单元2110的田字形绝缘共同形成多股导体单元211。这样设置有效地提高定子绕组整体的绝缘性能。

进一步地，定子槽12为T形槽。这样设置，槽宽从槽口至槽底阶梯状放大，该阶梯槽结构仍保证定子齿宽在齿顶最小，磁密在定子齿内的饱和程度不受影响。

具体地，多个插针式导体21在各定子槽12内形成八个绕组层，其中，靠近定子本体10的槽口一侧的两层为多股导体绕组层。本实施例中，定子槽12内插针式导体21数为2N层，这样设置有效地提高了电机的工作效率。

进一步地，各导体单元2110的外表面涂有绝缘漆。本实施例中，各导体单元2110的外表面涂有绝缘漆厚度相同，并通过绝缘膜将四个导体单元2110连接成一个多股导体单元211，这样设置有效地提高了磁导率。

进一步地，各插针式导体21插设在不同定子槽12内的节距为五、六、七中的至少一种。本实施例中，定子槽12为36个，每个定子槽内的插针式导体21数为2N层，总共有三相绕组结构，即U相绕组结构，V相绕组结构和W相绕组结构，每相绕组结构共有3条支路，3条支路并联，每相绕组结构均包括连接侧和插入侧，连接侧设置电源输出线，插入侧多数为节距6的插针式导体21，局部为节距为5和7的插针式组合导体，每槽内插针式导体21均为同相绕组。有效地降低了并联支路内的环电流，提高电机的工作效率。

在本申请的另一实施例中，还提供了一种车辆，包括电机，电机为上述实施例的电机。本实施例中，电机能够满足批量化生产需求，能够综合抑制全部类型扁线导体交流损耗的新能源电机绕组结构。在尽量不改变槽满率的基础上，采用阶梯槽形对定子绕组进行分区处理，针对不同区域的磁场和损耗分布特点采用针对性结构，实现多种绕组交流损耗的综合抑制。

在本申请的另一实施例中，如图4、图5、图6所示，还包括绕组总成，绕组总成包括定子绕组、汇流排30、引出线U、引出线V、引出线W组成；定子绕组由多个插针式导体21焊接而成，汇流排30与多个绕组的出线连接，形成中性点；引出线U、引出线V、引出线W分别与各个绕组连接。还包括绕组绝缘，绕组绝缘为多个，与多个定子槽12对应，位于定子槽12和绕组总成之间。

在本申请的另一实施例中，如图10、图11所示，多股导体单元211在周向上采用双层排布，一股导体单元212呈正方形或长方形，多股导体单元211截面积远小于一股导体单元212，以此抑制集中于定子槽口的涡流和附加损耗。还包括多股导体单元211绝缘和一股导体单元212绝缘，多股导体单元211采用2×2的结构，即4根导体单元2110与多股导体单元211绝缘共同组，左侧径向上层的1和3号导体在右侧换位至径向下层，这样1至4号导体均遍历了径向上层和下层，感应电动势保证一致，无环流损耗的产生。一股导体单元212采用发卡式结构，不进行扭转，加工工艺简单。

从以上的描述中，可以看出，与现有的扁线电机定子绕组相比，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本发明设计一种组合导体换位绕组定子，在新能源汽车驱动电机高速化要求下，能更好地满足电机性能设计和制造工艺设计要求。

(2)该换位绕组定子有利于减少槽内导体层数，可进一步减小焊点数量，降低端部焊接的难度。

(3)该换位绕组定子在端部换位，省却了槽内换位空间，可进一步提高槽满率。

(4)该换位绕组定子无并联支路，避免了并联支路间的环流。

(5)该换位绕组定子采用组合导体代替传统导体，解决了导体内的涡流损耗问题；

(6)该换位绕组定子采用端部180度换位，解决了组合导体内分股导体间的环流损耗问题。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子本体(10)，所述定子本体(10)内周面设置有多个定子槽(12)；

定子绕组(20)，所述定子绕组(20)缠绕固定于所述定子槽(12)内，所述定子绕组(20)由多个插针式导体(21)连接形成，沿所述定子本体(10)的径向方向，多个所述插针式导体(21)在各所述定子槽(12)内形成多个绕组层，其中，多个所述绕组层中至少一个的所述插针式导体(21)包括多股导体单元(211)，其余所述绕组层中的所述插针式导体(21)为一股导体单元(212)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，各所述插针式导体(21)包括两个直线组成段(213)和折弯组成段(214)，两个所述直线组成段(213)通过所述折弯组成段(214)连接，两个所述直线组成段(213)插设于不同的所述定子槽(12)内，所述折弯组成段(214)位于所述定子槽(12)外，两个所述直线组成段(213)与所述折弯组成段(214)一体设置成型。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，多个所述绕组层包括单股导体绕组层和多股导体绕组层，所述单股导体绕组层和所述多股导体绕组层沿所述定子本体(10)的径向方向分布设置，其中，所述多股导体绕组层中的所述插针式导体(21)包括所述多股导体单元(211)，其中，所述多股导体绕组层靠近所述定子槽(12)的槽口一侧相邻地设置。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述多股导体绕组层中的所述插针式导体(21)的所述折弯组成段(214)呈扭转形态，其中，所述扭转形态由两个所述直线组成段(213)中的一个相对另一个所述直线组成段(213)扭转180°形成。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述多股导体绕组层中的所述插针式导体(21)包括四股导体单元(2110)，每两股所述导体单元(2110)形成一排，两排中的所述导体单元(2110)一一对应地设置，其中，所述多股导体绕组层中，所述插针式导体(21)的两个所述直线组成段(213)中多个所述导体单元(2110)形成的排的次序不同。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子槽(12)为T形槽。

7.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，多个所述插针式导体(21)在各所述定子槽(12)内形成八个绕组层，其中，靠近所述定子本体(10)的槽口一侧的两层为所述多股导体绕组层。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，各所述导体单元(2110)的外表面涂有绝缘漆。

9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，各所述插针式导体(21)插设在不同所述定子槽(12)内的节距为五、六、七中的至少一种。

10.一种车辆，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求1至9中任一项所述的电机。