CN117154988B - 电机和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机和车辆，包括定子，定子包括定子芯和端部绕组，定子芯具有用于装配转子的中心孔，端部绕组设于定子芯的端部，且端部绕组包括邻近中心孔的内扁线导体；内扁线导体包括跨接段与嵌入定子芯内的第一连接段和第二连接段，跨接段连接在第一连接段和第二连接段之间；所述内扁线导体的所述第一连接段的延伸尺寸与其相邻的内扁线导体的所述第二连接段的延伸尺寸在所述定子芯的轴向上具有轴向长度差以使两个相邻所述内扁线导体的交错部分形成在所述轴向上的错位避让并减少对所述中心孔的径向侵入。本发明的电机改善了端部绕组的PIN线侵占定子铁芯内径空间的情况，方便了转子装配至定子铁芯内，提升了可装配性。

Description

电机和车辆

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种扁线电机和一种应用该扁线电机的车辆。

背景技术

驱动电机作为新能源汽车的核心三电系统的一部分，其性能的优劣直接决定了新能源汽车的驾驶性能。电机的槽满率影响着电机的工作效率，当下，为了实现更高的槽满率，电机的绕组也在从圆线向扁线的方向发展。但是相关技术中，绕组同层跨接的PIN线（扁线）存在侵占铁芯内径空间的情况，使得电子转子在装配至电机转子的内部空间时存在与PIN线干涉碰触的问题，降低了可装配性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明实施例提出一种电机，该电机改善了端部绕组的PIN线侵占定子铁芯内径空间的情况，方便了转子装配至定子铁芯内，提升了可装配性。

本发明实施例还提出一种包括上述电机的车辆。

本发明实施例的电机包括：

定子，

所述定子包括定子芯和端部绕组，所述定子芯具有用于装配转子的中心孔，所述端部绕组设于所述定子芯的端部，且所述端部绕组包括邻近所述中心孔的内扁线导体；

所述内扁线导体包括跨接段与嵌入所述定子芯内的第一连接段和第二连接段，所述跨接段连接在所述第一连接段和所述第二连接段之间；

所述内扁线导体的所述第一连接段的延伸尺寸与其相邻的内扁线导体的所述第二连接段的延伸尺寸在所述定子芯的轴向上具有轴向长度差以使两个相邻所述内扁线导体的交错部分形成在所述轴向上的错位避让并减少对所述中心孔的径向侵入。

本发明实施例的电机改善了端部绕组的PIN线侵占定子铁芯内径空间的情况，方便了转子装配至定子铁芯内，提升了可装配性。

在一些实施例中，所述第一连接段位于所述定子芯外部的部分和所述第二连接段位于所述定子芯外部的部分的轴向长度差L与所述内扁线导体的宽度尺寸M的比值为0.25至4。

在一些实施例中，所述第一连接段高于所述第二连接段，且轴向长度差L为3 mm至5mm。

在一些实施例中，所述跨接段包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段的倾斜方向相反，所述第一段的延伸方向和所述定子芯的端面形成夹角β，所述第二段的延伸方向和所述定子芯的端面形成夹角γ，所述夹角β和所述夹角γ均为锐角。

在一些实施例中，所述定子芯设有多个装配槽，多个所述装配槽沿着所述定子芯的周向间隔排布，所述第一连接段和所述第二连接段分别嵌入不同的所述装配槽内，所述夹角β和所述夹角γ的大小均与所述装配槽的数量呈正相关。

在一些实施例中，所述第一段与所述第一连接段相连，所述夹角β的大小与所述第一连接段位于所述定子芯的外部的延伸尺寸呈正相关；

和/或，所述第二段与所述第二连接段相连，所述夹角γ的大小与所述第二连接段位于所述定子芯的外部的延伸尺寸呈正相关。

在一些实施例中，所述第一段和所述第二段在所述定子芯的径向上错位布置，第一段和所述中心孔的孔壁的距离小于所述第二段和所述中心孔的孔壁的距离，且所述第一段的内周壁与所述中心孔的孔壁平齐或位于所述中心孔的孔壁的外侧。

在一些实施例中，所述夹角β和所述夹角γ的大小均与所述内扁线导体的宽度尺寸M呈正相关。

在一些实施例中，所述端部绕组包括多个导体组，多个所述导体组沿着所述定子芯的周向间隔排布，每个所述导体组均包括沿着所述定子芯的径向间隔排布的多个扁线导体，同一所述导体组中位于最内侧的所述扁线导体为所述内扁线导体。

本发明实施例的车辆包括如上述任一实施例中所述的电机。

附图说明

图1是本发明实施例的定子的立体示意图。

图2是现有技术中内扁线导体侵占定子芯的中心孔的示意图。

图3是本发明实施例的定子的端部的示意图。

图4是图3中内扁线导体处的局部放大示意图。

图5是本发明实施例的两个内扁线导体。

图6是本发明实施例的内扁线导体的示意图。

图7是图6中内扁线导体的特征线的示意图。

图8是本发明实施例的导体组的多个扁线导体的排布示意图。

附图标记：

定子芯1；中心孔11；装配槽12；

端部绕组2；PIN线21；内扁线导体22；跨接段221；第一段221a；第二段221b；第一连接段222a；第二连接段222b；交错部分23；导体组24；扁线导体241。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

如图2所示，相关技术中的定子芯1的内圆（包容转子的空间）半径为R，端部绕组2的最内层同层跨接的PIN线21的内径会比定子芯1的内圆半径R小0.2~0.7mm不等，意味着这根PIN已经侵入了定子铁芯内径之内的空间（即定子和转子之间的气隙）。

图中小r指的是转子外圆半径，通常比定子内圆半径略小，考虑到定转子装配同心度的影响，实际安装的时候，某些局部的间隙会更小。因此图1中的PIN线21会侵入定子芯1的内圆空间，侵入的PIN线21部分会直接影响转子从这一侧安装的装配性，即如果从这一侧安装转子，极容易导致转子和绕组发生刮擦，使得电机加工时的不良率较高，增加了生产成本。

本发明实施例的电机包括定子，如图1和图3所示，定子包括定子芯1和端部绕组2，定子芯1大体可以为圆环状，定子芯1的内部空间即为中心孔11，电机的转子即装配在定子芯1的中心孔11内，使用时，转子可以在中心孔11内转动。

定子的端部绕组2可以设有两个，两个端部绕组2分别设于定子芯1在轴向的两端，如图8所示，每个端部绕组2均可以多个导体组24，多个导体组24可以沿着定子芯1的周向等间隔排布。且每个导体组24均可以包括多个沿着定子芯1的径向依次设置的扁线导体241，其中导体组24位于最内侧的扁线导体241（邻近中心孔11或定子芯1的轴线的扁线导体241）为内扁线导体22。

内扁线导体22包括跨接段221与嵌入定子芯1内的第一连接段222a和第二连接段222b，跨接段221连接在第一连接段222a和第二连接段222b之间。具体地，如图4和图6所示，第一连接段222a和第二连接段222b可以位于内扁线导体22的两端，第一连接段222a和第二连接段222b均可以沿着定子芯1的轴向延伸。跨接段221可以一体成型于第一连接段222a和第二连接段222b之间。

装配时，第一连接段222a和第二连接段222b的一部分均可以嵌入定子芯1内，跨接段221则大体可以沿着定子芯1的周向延伸，从而可以实现第一连接段222a和第二连接段222b在定子芯1周向的跨接相连。

在定子芯1的轴向上，第一连接段222a外延至定子芯1外部的第一延伸尺寸和第二连接段222b外延至定子芯1外部的第二延伸尺寸不同，例如，第一延伸尺寸可以大于第二延伸尺寸，在其他一些实施例中，第一延伸尺寸也可以小于第二延伸尺寸。

由此，当所有的内扁线导体22均装配至定子芯1上后，在定子芯1的周向上相邻的两个内扁线导体22的交错部分23的第一连接段222a和第二连接段222b会形成轴向长度差L，具体如图5所示，在沿着定子芯1的周向方向上，相邻的两个内扁线导体22交错布置，例如，左侧的内扁线导体22的第二连接段222b可以位于右侧的内扁线导体22的第一连接段222a的右侧，从而使得两个内扁线导体22的跨接段交叉布置并形成交错部分23。

由于交错部分23的两个内扁线导体22的第一连接段222a和第二连接段222b存在轴向长度差L，两个内扁线导体22的交错部分23会形成在轴向上的错位避让，从而避免了两个内扁线导体22的交错部分23在轴向上位于同一延伸尺寸相同时容易造成沿定子芯1的径向的整体尺寸较大的情况，从而减少了对中心孔的侵入量。

其次，这种轴向长度差可以为跨接段221的弯曲变形提供在上下方向（轴向）的变形空间，从而避免了跨接段221的弯曲变形仅能够发生在定子芯1的径向上而容易造成跨接段221在定子芯1的径向上的宽度尺寸较大而容易侵入中心孔11内的情况，也即使跨接段221向中心孔11的侵入量形变能够转化为跨接段221沿定子芯1的轴向的轴向形变，进一步降低了对定子芯1的中心孔11的侵入量。本发明实施例的电机改善了端部绕组2的内扁线导体22侵占定子芯1内径空间（中心孔11）的情况，避免了转子从定子芯1的端部向中心孔11内转配而容易与内扁线导体22干涉碰触的情况，方便了转子装配至定子铁芯内，提升了可装配性。

在一些实施例中，如图6和图7所示，第一连接段222a位于定子芯1外部的部分和第二连接段222b位于定子芯1外部的部分的轴向长度差L与内扁线导体22的宽度尺寸M的比值为0.25至4。例如，该比值具体可以为0.25、0.3、0.35、0.4、0.5、0.6、0. 8、1.0、1.2、1.5、1.6、1.8、2、3、4等。

在该范围内，既可以起到改善跨接段221向中心孔11内入侵的情况，也可以将轴向长度差L限制在合理的范围内，从而可以保证三维立体的内扁线导体22的结构强度和稳定性，也有利于内扁线导体22三维形态的成型。

在一些实施例中，第一连接段222a高于所述第二连接段222b，定子芯1的两个端面上均可以设有绝缘纸，绝缘纸具有沿着定子芯1的轴向上的延伸尺寸，第二连接段222b位于定子芯1外部的延伸尺寸与电机的端部的绝缘纸沿轴向的延伸尺寸相同。从而可以实现较好的绝缘防护效果。在一些实施例中，如图6和图7所示，第一连接段222a位于定子外部的外延部分高于第二连接段222b位于定子芯1外部的外延部分，且第二连接段222b位于定子芯1外部的部分在沿定子芯1的轴向的延伸尺寸H为3 mm至5mm。例如，延伸尺寸H可以为3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm等。从而可以使得跨接段221和定子芯1的端部的距离处于合理的范围内，有利于保证结构的稳定性。

在一些实施例中，如图6所示，跨接段221包括第一段221a和第二段221b，第一段221a和第二段221b的倾斜方向相反，其中第一段221a可以位于第二段221b的左侧，第一段221a大体沿着左下至右上的方向倾斜布置，第二段221b大体沿着左上至右下的方向倾斜布置，从而可以实现跨接段221的三维立体弯折，使得长度富于的跨接段221的塑性相对简易，有利于提升对端部空间的利用率。

如图7所示，定子芯1的端面即为定子芯1上与定子芯1的轴向相垂直的表面，第一段221a的延伸方向和定子芯1的端面形成夹角β，第二段221b的延伸方向和定子芯1的端面形成夹角γ，夹角β和夹角γ均为锐角。

在一些实施例中，如图4所示，定子芯1设有多个装配槽12，多个装配槽12沿着定子芯1的周向等间隔排布，装配槽12可以为矩形槽，每个装配槽12的槽深方向均可以为定子芯1的径向方向，且每个装配槽12均可以沿着定子芯1的轴向贯穿定子芯1。

第一连接段222a和第二连接段222b的延伸方向均可以与定子芯1的端面垂直布置，第一连接段222a的一部分和第二连接段222b的一部分分别嵌入不同的装配槽12内，且在不同的装配槽12内，第一连接段222a和第二连接段222b嵌入的部分大体可以位于同一槽深位置，从而可以实现内扁线导体22的同层跨接。

夹角β和夹角γ的大小均与装配槽12的数量呈正相关，即当定子芯1上的装配槽12的数量越多时，夹角β和夹角γ的角度也相应变大。具体地，当装配槽12的数量增多时，相邻的两个装配槽12之间所对应的圆心角会较小，间距会相应缩短，此时，夹角β和夹角γ的增大有利于跨接段221的布置，避免了跨接段221在较小的范围内不容易弯曲的情况，提升了加工的适配性。

在一些实施例中，如图6所示，第一段221a与第一连接段222a相连，夹角β的大小与第一连接段222a位于定子芯1的外部的延伸尺寸呈正相关。例如，当第一连接段222a位于定子芯1外部的外延部分的延伸尺寸较高时，夹角β也较大。

相似的，第二段221b与第二连接段222b相连，夹角γ的大小与第二连接段222b位于定子芯1的外部的延伸尺寸呈正相关。例如，当第二连接段222b位于定子芯1外部的外延部分的延伸尺寸较高时，夹角γ也较大。

在一些实施例中，如图4所示，第一段221a和第二段221b在定子芯1的径向上错位布置，第一段221a和中心孔11的孔壁的距离小于第二段221b和中心孔11的孔壁的距离，且第一段221a的内周壁与中心孔11的孔壁大体位于同一曲面内，在其他一些实施例中，第一段221a的内周壁也可以位于中心孔11的孔壁的外侧，由此，避免了距离中心孔11较近的跨接段221侵入中心孔11内的情况。

需要说明的是，由于第一段221a和第二段221b的连接处形成交错部分的一部分，与交错部分23对应的第一段221a的部分容易引起对中心孔11的径向侵入，装配时，可以将第一段221a上与交错部分23对应的部分的内周壁约束在于中心孔11的孔壁平齐或外侧的位置即可实现对第一段221a的内周壁的整体约束，从而避免了第一段第一段221a对中心孔11的径向侵入。

可选地，第一段221a和中心孔11的孔壁的距离不小于0.4mm。

在一些实施例中，夹角β和夹角γ的大小均与内扁线导体22的宽度尺寸M呈正相关。当宽度尺寸M越大时，内扁线导体22也越不容易被弯曲塑性，此时，夹角β和夹角γ降低了对内扁线导体22弯曲塑性的要求，降低了加工的难度。

在一些实施例中，如图6和图7所示，第一连接段222a和第二连接段222b之间的跨距可以为a，第一连接段222a和第一段221a之间可以圆角过渡相连并具有折弯半径r1，第二连接段222b和第二段221b之间可以圆角过渡相连并具有折弯半径r2，第一段221a和第二段221b之间可以圆角过渡相连并具有折弯半径r3。从而可以起到避免应力集中的情况，也有利于整体结构的稳定性。

在一些实施例中，如图8所示，每个导体组24均包括沿着定子芯1的径向间隔排布的多个扁线导体241。例如，沿着从内至外的方向，相邻的两个扁线导体241之间所对应的圆心角可以为a1、a2、a3、a4等。由此可以使得扁线导体241之间形成供机油等流入的空间，可以提升对端部绕组2的散热和冷却性能。

在一些实施例中，任意相邻的两个扁线导体241之间所形成夹角均相等，从而可以保证每个扁线导体241散热效果的一致性。

下面描述本发明实施例的车辆。

本发明实施例的车辆包括电机，电机可以为上述任一实施例中描述的电机。车辆为新能源汽车，具体可以为轿车、SUV、卡车等车辆。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征 “上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。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例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说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了上述实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子，

所述定子包括定子芯和端部绕组，所述定子芯具有用于装配转子的中心孔，所述端部绕组设于所述定子芯的端部，且所述端部绕组包括邻近所述中心孔的内扁线导体，所述端部绕组包括多个导体组，多个所述导体组沿着所述定子芯的周向间隔排布，每个所述导体组均包括沿着所述定子芯的径向间隔排布的多个扁线导体，同一所述导体组中位于最内侧的所述扁线导体为所述内扁线导体；

所述内扁线导体包括跨接段与嵌入所述定子芯内的第一连接段和第二连接段，所述跨接段连接在所述第一连接段和所述第二连接段之间；所述跨接段沿着所述定子芯的周向延伸，从而可以实现第一连接段和第二连接段在定子芯周向的跨接相连；

所述内扁线导体的所述第一连接段的延伸尺寸与其在定子芯的周向上相邻的内扁线导体的所述第二连接段的延伸尺寸在所述定子芯的轴向上具有轴向长度差以使两个在定子芯的周向上相邻所述内扁线导体的跨接段交叉布置并形成交错部分形成在所述轴向上的错位避让并减少对所述中心孔的径向侵入。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一连接段位于所述定子芯外部的部分和所述第二连接段位于所述定子芯外部的部分的轴向长度差L与所述内扁线导体的宽度尺寸M的比值为0.25至4。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一连接段高于所述第二连接段，且轴向长度差L为3 mm至5mm。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述跨接段包括第一段和第二段，所述第一段和所述第二段的倾斜方向相反，所述第一段的延伸方向和所述定子芯的端面形成夹角β，所述第二段的延伸方向和所述定子芯的端面形成夹角γ，所述夹角β和所述夹角γ均为锐角。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述定子芯设有多个装配槽，多个所述装配槽沿着所述定子芯的周向间隔排布，所述第一连接段和所述第二连接段分别嵌入不同的所述装配槽内，所述夹角β和所述夹角γ的大小均与所述装配槽的数量呈正相关。

6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述第一段与所述第一连接段相连，所述夹角β的大小与所述第一连接段位于所述定子芯的外部的延伸尺寸呈正相关；

和/或，所述第二段与所述第二连接段相连，所述夹角γ的大小与所述第二连接段位于所述定子芯的外部的延伸尺寸呈正相关。

7.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述第一段和所述第二段在所述定子芯的径向上错位布置，第一段和所述中心孔的孔壁的距离小于所述第二段和所述中心孔的孔壁的距离，且所述第一段的内周壁与所述中心孔的孔壁平齐或位于所述中心孔的孔壁的外侧。

8.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述夹角β和所述夹角γ的大小均与所述内扁线导体的宽度尺寸M呈正相关。

9.一种车辆，其特征在于，包括如上述权利要求1-8中任一项所述的电机。