CN117748784A - 电机、定子及定子的制造方法 - Google Patents

电机、定子及定子的制造方法 Download PDF

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CN117748784A CN202310967862.0A CN202310967862A CN117748784A CN 117748784 A CN117748784 A CN 117748784A CN 202310967862 A CN202310967862 A CN 202310967862A CN 117748784 A CN117748784 A CN 117748784A
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向斌
黄立人
夏继
陈乾来
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Contemporary Amperex Intelligence Technology Shanghai Ltd
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Abstract

本申请实施例提供一种电机、定子及定子的制造方法。电机的定子包括定子铁芯和定子绕组。定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽,多个绕线槽沿定子铁芯的周向间隔设置。定子绕组包括至少一个线圈单元,线圈单元包括组装在一起的多个第一导电体,每个第一导电体包括至少一个插接部,插接部插接于绕线槽。线圈单元由多个第一导电体相互组装连接成型,因此在将定子绕组安装于定子铁芯时,可以预先将多个第一导电体相互连接形成线圈单元之后,再将线圈单元整体设置于定子铁芯上,这样可以简化嵌线工艺,易于实现批量自动化生产,进而简化电机的结构和装配步骤,提高电机的装配效率。

Description

电机、定子及定子的制造方法
相关申请
本申请要求享有于2022年09月20日提交的名称为“电机、定子及定子的制造方法”、国际申请号为PCT/CN2022/120033的申请的优先权。
技术领域
本申请涉及动力装置领域,具体涉及一种电机、定子及定子的制造方法。
背景技术
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。
如何简化电机的结构,提高电机的装配效率是电机领域的一个重要研究方向。
发明内容
本申请提供了一种电机、定子及定子的制造方法,其能简化电机的结构,提高电机的装配效率。
第一方面,本申请实施例提供了一种电机的定子,其包括定子铁芯和定子绕组。定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽,多个绕线槽沿定子铁芯的周向间隔设置。定子绕组包括至少一个线圈单元,线圈单元包括组装在一起的多个第一导电体,每个第一导电体包括至少一个插接部,插接部插接于绕线槽。
在上述技术方案中,线圈单元由多个第一导电体相互组装连接成型,因此在将定子绕组安装于定子铁芯时,可以预先将多个第一导电体相互连接形成线圈单元之后,再将线圈单元整体设置于定子铁芯上,这样可以简化嵌线工艺,易于实现批量自动化生产,进而简化电机的结构和装配步骤,提高电机的装配效率。线圈单元的多个第一导电体可以连接构成分布式绕组,从而在电磁上实现了高效率,降低了空间谐波,改善了NVH(噪声Noise、振动Vibration、与声振粗糙度Harshness)。
在一些实施例中,线圈单元的至少两个第一导电体沿周向错位分布。每个第一导电体包括多个插接部,多个插接部分别插接于不同的绕线槽。定子绕组在各绕线槽内设置至少两个沿轴向层叠的插接部。
各第一导电体设置有多个插接部,而第一导电体的多个插接部是连接在一起地,这样可以减少插接部的连接工序。第一导电体的多个插接部插接于不同的绕线槽,能够提高第一导电体和定子铁芯相对位置的稳定性。线圈单元的至少两个第一导电体能够错位嵌合,从而提高线圈单元中多个第一导电体之间相对位置的稳定性。
在一些实施例中,线圈单元在各绕线槽内设置至少两个沿轴向层叠的插接部。
在一些实施例中,线圈单元包括多个导电支路,各导电支路包括串联的多个第一导电体;导电支路的相邻的两个第一导电体连接并形成连接结构。线圈单元的所有连接结构均设置于外壁的外侧。
线圈单元的第一导电体可以在外壁的外侧进行连接,并取消了线圈单元的第一导电体在内壁的内侧的连接,从而降低工艺难度,提高装配效率。
在一些实施例中,第一导电体还包括至少一个连接部,相邻的插接部通过连接部相连。至少一个连接部位于内壁的内侧。
将连接部设置到定子铁芯的内侧,可以减少多个第一导电体在定子铁芯的内侧的连接和装配工艺,降低工艺难度。
在一些实施例中,位于内壁内侧的至少一个连接部在轴向上翻折,以使与翻折的连接部相连的两个插接部处于不同层。
通过翻折连接部,能够改变插接部在轴向上的距离,进而便于将至少两个插接部设置于不同的绕线层,改善定子铁芯中心处空间局促的问题,降低插接部跨层时不同的第一导电体干涉的风险以及第一导电体的绝缘涂层破损风险。
在一些实施例中,在轴向上,连接部的最大尺寸大于两个插接部的尺寸之和。连接部可以在轴向上翻折较大的尺寸,以减小连接部的应力集中,降低连接部破损的风险。
在一些实施例中,位于内壁内侧的所有连接部沿周向排列布置,以使线圈单元的布置更为紧凑,并降低连接部之间干涉的风险。定子绕组内部排列整齐,可以降低第一导电体的绝缘层破损的风险,提高定子的绝缘可靠性,延长定子的使用寿命。
在一些实施例中,第一导电体的两端设有第一引脚和第二引脚。在导电支路的任意相邻的两个第一导电体中,一个第一导电体的第一引脚与另一个第一导电体的第二引脚连接并形成连接结构。通过设置第一引脚和第二引脚,以便于实现第一导电体之间的连接。
在一些实施例中,在导电支路的任意相邻的两个第一导电体中,一个第一导电体的第一引脚与另一个第一导电体的第二引脚沿轴向交叠。第一引脚与第二引脚在交叠区域相互焊接并形成连接结构。
通过使一个第一导电体的第一引脚与另一个第一导电体的第二引脚沿轴向交叠,可便于实现这两个第一导电体之间的焊接,并改善第一引脚和第二引脚相对位置的稳定性,提高第一引脚和第二引脚的过流能力。
在一些实施例中,线圈单元的所有连接结构沿周向间隔设置。相邻的连接结构之间存在间隙,当第一引脚和第二引脚相互焊接形成连接结构时,能够增大焊接距离,降低焊接时相互影响。另外,将连接结构间隔设置,可以降低连接结构接触短路的风险。
在一些实施例中,定子绕组包括多个线圈单元,多个线圈单元沿轴向层叠布置;在相邻的两个线圈单元中,一个线圈单元的至少一个连接结构与另一个在线圈单元的连接结构在周向上错位。
相邻两个线圈单元的连接结构沿周向间隔,能够增大该两个线圈单元的连接结构之间的间距,一方面当第一引脚和第二引脚相互焊接形成连接结构时,能够增大焊接距离,降低焊接时的相互影响。本申请实施例还可增大连接结构之间的电气间隙,降低连接结构处对绝缘的要求,降低了工艺复杂性,节省了原材料,提升了产线运行节拍。
在一些实施例中,第一引脚和第二引脚在径向上沿远离定子铁芯中心的方向延伸成型,以便于在焊接时夹持第一引脚和第二引脚,适用于大批量生产。
在一些实施例中,相互交叠的第一引脚和第二引脚在周向上沿相互靠近的方向延伸成型,简化第一导电体的形状,减小第一导电体的尺寸,降低线圈单元远离定子铁芯端部的高度,减小定子的外包络尺寸,也能够减小第一导电体的重量,便于定子的布置。
在一些实施例中,第一导电体包括导线和包覆在导线外侧的绝缘层。绝缘层的一端设有第一开口,导线包括第一引脚,第一引脚从第一开口伸出。第一开口具有靠近外壁的第一边缘和远离外壁的第二边缘,在第一引脚的延伸方向上,第一边缘与第一引脚的末端的距离小于或等于第二边缘与第一引脚的末端的距离。
第一引脚从第一开口伸出,以便于与其它第一导电体连接,降低绝缘层干涉第一引脚与其它第一导电体的连接。上述技术方案使绝缘层的靠近外壁的部分具有较大的长度,在另一个第一导电体从绝缘层和外壁之间穿过时,可以提高两个第一导电体之间的绝缘性。
在一些实施例中,第一开口所在的平面与一虚拟面的夹角为0°-30°,虚拟面垂直于第一引脚的延伸方向并经过第二边缘。
将夹角α限定在0°-30°,可平衡绝缘层覆盖导线的面积和第一引脚的露出尺寸,提高绝缘性能并便于实现第一引脚与其它结构的连接。
在一些实施例中,第一导电体还包括第一连接臂和第二连接臂,第一引脚通过第一连接臂连接于一个插接部,第二引脚通过第二连接臂连接于另一个插接部。
通过控制第一连接臂的形状和尺寸可以调节第一引脚的位置,通过控制第二连接臂的形状和尺寸能够调节第二引脚的位置,使得第一引脚和第二引脚能够处于合适的位置。
在一些实施例中,定子绕组包括多个线圈单元,多个线圈单元沿轴向层叠布置。在相邻的两个线圈单元中,一个线圈单元的至少一个第一导电体的第一连接臂和第二连接臂朝远离另一个线圈单元的一侧翻折。
通过翻折第一导电体的第一连接臂和第二连接臂,可以增大两个线圈单元的连接结构的间距,降低连接结构处对绝缘的要求,降低了工艺复杂性,提高绝缘可靠性。
在一些实施例中,在轴向上,相邻的两个线圈单元的连接结构的最小间距大于或等于1mm。
上述技术方案可以增大定子的电气间隙,改善定子的绝缘性能,提高定子的可靠性,延长定子的使用寿命。
在一些实施例中,在沿周向相邻的两个第一导电体中,一个第一导电体的第二连接臂从另一个第一导电体的第二引脚和定子铁芯之间穿过。当第一引脚和第二引脚相互焊接连接时,能够减小焊接时高温对第一导电体其他零部件的影响,同时也便于对第一引脚和第二引脚进行焊接操作。
在一些实施例中,第二连接臂背离定子铁芯的一侧设有用于避让另一个第一导电体的第二引脚的避让凹部。
通过在第二连接臂上设置避让凹部,能够为第二引脚让位,避免第二引脚与其他第一导电体的第二连接臂层叠,能够减小线圈单元在轴向上的厚度。通过设置避让凹部能够降低定子绕组的端部高度,定子的外包络尺寸较小,电机的尺寸更小,便于电机的布置。此外,通过设置避让凹部,还能够改善由于第二引脚和第二连接臂位置干涉导致的相互作用力,影响第二引脚位置的稳定性,进而影响焊接强度。
在一些实施例中,第二连接臂在与避让凹部对应的位置弯折并形成朝向定子铁芯凸出的凸部。
通过对应于避让凹部设置凸部,使得第二连接臂能够通过弯折工艺形成避让凹部和凸部,使得第二连接臂的成型工艺简单。
在一些实施例中,至少一个第一导电体的两个相邻的插接部之间的跨距等于极距,以简化第一导电体的绕线结构。
在一些实施例中,第一导电体为一体成型结构,以使得第一导电体具有较高的连接强度,能够提高第一导电体的使用寿命。
在一些实施例中,定子铁芯沿自身轴向的两个端面均设置有绕线槽,使得定子绕组能够嵌设于定子铁芯的不同侧,同一定子铁芯能够容纳更多的线圈单元。
在一些实施例中,绕线槽的延伸方向相对于定子铁芯的径向倾斜。采用斜绕线槽,可对电机电磁噪声抑制有一定改善。
在一些实施例中,绕线槽的槽面包括底壁面和连接于底壁面的两个侧壁面,两个侧壁面沿周向间隔设置,插接部设置于两个侧壁面之间。绕线槽沿轴向的一端设有槽口,槽口与底壁面沿轴向相对。槽口沿周向的尺寸为H1,两个侧壁面在周向上的间距为H2,H1≤H2。
上述技术方案可以大大减少预成型的分布式绕组装配预留空间和导体间隙,令铜满率可以达到75%以上;同时采用轴向方向入线,使嵌线工艺方便更高效。
在一些实施例中,绕线槽包括安装槽,安装槽在侧壁面上形成凹陷。定子还包括限位件,限位件插入安装槽并用于在轴向上限制插接部的移动。通过设置安装槽和限位件,可以降低插接部从绕线槽脱出的风险。
第二方面,本申请实施例提供了一种电机,包括第一方面任一实施例提供的定子。
第三方面,本申请实施例提供了一种定子的制造方法,其包括:
提供定子铁芯,定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽,多个绕线槽沿定子铁芯的周向间隔设置;
将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内。
上述技术方案中,首先提供一种具有绕线槽的定子铁芯,然后将多个第一导电体组装为线圈单元后,将预先组装的线圈单元整体嵌入绕线槽内,相较于将多个第一导电体一一插接于绕线槽内,能够有效地提高定子的装配效率。
在一些实施例中,在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内的布置之前还包括:
提供直线状的导电体,导电体包括导线和包覆在导线外侧的绝缘层;
去除导电体两端的绝缘层;
将导电体弯折形成第一导电体,第一导电体包括间隔设置的多个插接部。
在上述技术方案中,第一导电体由直线状的导电体去除两端绝缘层后直接弯折形成,无需后期进行导体切头等工艺,能够降低导电体的制备工艺复杂性,提高定子的制造效率。
在一些实施例中,定子的极数为2p,定子的极距为n个绕线槽。在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内的布置之前还包括:
提供2p·n个第一导电体,每个第一导电体包括第一插接部和第二插接部,第一插接部和第二插接部的跨距为n个绕线槽;
将多个第一导电体预先组装为线圈单元的步骤包括:
提供组装机构,组装机构包括2p×n个凹槽,2p×n个凹槽沿组装机构的周向均匀布置;
将(2p-1)×n个第一导电体,沿逆时针方向,依次堆叠于开设有2p×n个凹槽;
将剩余的n个第一导电体插入组装机构的凹槽,以形成线圈单元;其中,在任一凹槽内,线圈单元的一个第一导电体的第一插接部位于线圈单元的另一个第一导电体的第二插接部靠近凹槽底壁的一侧。
在上述方案中,通过编织可以使多个第一导电体能够相互嵌合限位,提高线圈单元内多个第一导电体之间相对位置的稳定性。
在一些实施例中,在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内的布置之前还包括:
提供m×j个第一导电体,每个第一导电体连续折弯且包括2×k个插接部,m、j以及k均为正整数;
将m个第一导电体编织并制成子线圈单元,制出j个子线圈单元;
组装j个子线圈单元并形成线圈单元。
在上述方案中,将多个第一导电体分步编织,可以降低编织难度,提高组装效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,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,还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本申请一些实施例提供的定子的一结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的定子的一爆炸示意图;
图3为图2在圆框处的放大示意图;
图4为本申请一些实施例提供的定子的定子铁芯的示意图;
图5为本申请一些实施例提供的定子的定子绕组的第一导电体的结构示意图;
图6为本申请一些实施例提供的定子的定子铁芯和第一导电体的结构示意图;
图7为本申请一些实施例提供的定子的一局部剖视示意图;
图8为本申请一些实施例提供的定子的另一局部剖视示意图;
图9为本申请一些实施例提供的定子的局部示意图;
图10为本申请一些实施例提供的定子的第一导电体的局部结构示意图;
图11为本申请一些实施例提供的定子的一局部剖视示意图;
图12为本申请另一些实施例提供的定子的一局部剖视示意图;
图13为本申请另一些实施例提供的电机的定子的结构示意图;
图14为图13的线圈单元的结构示意图;
图15为本申请一些实施例提供的定子的第一导电体的结构示意图;
图16为图13的定子在组装过程中的一示意图;
图17为图13的定子在组装过程中的另一示意图;
图18是本申请一些实施例提供的定子在另一视角下的结构示意图;
图19是本申请一些实施例提供的定子在又一视角下的结构示意图;
图20是图19中A处的局部放大结构示意图;
图21是本申请一些实施例提供的定子的第一导电体的部分结构示意图;
图22是本申请另一些实施例提供的定子的第一导电体的部分结构示意图;
图23是本申请又一些实施例提供的定子的第一导电体的部分结构示意图;
图24是本申请再一些实施例提供的定子的第一导电体的部分结构示意图;
图25是本申请一些实施例提供的定子的线圈单元的局部结构示意图;
图26为本申请另一些实施例提供的定子的两个第一导电体的结构示意图;
图27为图26在另一视角下的结构示意图;
图28为如图26所示的定子的第一导电体的部分结构示意图;
图29为本申请另一些实施例提供的定子的两个第一导电体的结构示意图;
图30为图29在另一视角下的结构示意图;
图31为如图29所示的定子的第一导电体的部分结构示意图;
图32是本申请一些实施例提供的定子的第二导电体的结构示意图;
图33是本申请一些实施例提供的定子的另一第一导电体的结构示意图;
图34是包括图33所示第一导电体的定子的结构示意图;
图35为本申请另一些实施例提供的定子的定子铁芯的示意图;
图36为本申请另一些实施例提供的定子的示意图;
图37为图36所示的定子的侧视图;
图38为本申请一些实施例提供的定子的定子铁芯的局部剖视图;
图39为本申请另一些实施例提供的定子的定子铁芯的局部剖视图;
图40为本申请一些实施例提供的定子的制造方法流程示意图;
图41至图46为本申请另一些实施例提供的定子在制造过程中的不同示意图。
在附图中,附图并未按照实际的比例绘制;
附图标记说明:
100、定子铁芯;110、端面;111、内壁;112、外壁;120、绕线槽;121、底壁面;122、侧壁面;123、斜面;124、槽口;125、安装槽;
200、定子绕组;200a、线圈单元;201、导电支路;2011、插接部;200b、子线圈单元;
210、第一导电体;211、第一插接部;212、第二插接部;213、连接部;213a、第一连接段;213b、第二连接段;213c、弯折段;214、第一引脚;215、第二引脚;2145、连接结构;216、第一连接臂;217、第二连接臂;217a、避让凹部;217b、凸部;218、焊接凸起;2101、导线;2102、绝缘层;2103、第一开口;2104、第一边缘;2105、第二边缘;
220、第二导电体;221、连接段;
300、限位件;
D、轴向;L、延伸方向。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“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。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。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申请中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
目前,新能源汽车的驱动电机中,发明人注意到,在电极的定子中,现有技术方案多采用集中式定子绕组并配以斜槽的设计减小齿槽转矩,但斜槽使得电机定子铁芯生产及嵌线工艺都变得复杂许多,现有的定子存在结构和嵌线工艺复杂,装配效率低难以实现批量化和自动化生成的缺陷。
鉴于此,本申请实施例提供一种电机、定子及定子的制造方法,其通过调整导电体的嵌线和绕线方式,来简化定子的结构,提高电机的装配效率。
为方便理解,以下先对本申请中出现的专业名词作如下解释说明。
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。
跨距:是指电机绕组中同一元件的两个元件边在电枢表面所跨的距离,通常用定子铁芯上开设的绕线槽的数量来表示。
磁极对数P:磁极对数简称极对数。电机绕组通电后所形成的磁极是以N极和S极成对的形式出现的。磁极总数为2P。
极距:极距是指电机每个磁极沿气隙圆周表面所占的距离。极距可用定子铁芯的绕线槽的数量表示。示例性地,极距为Z/2P;Z为定子铁芯的绕线槽的总数。
极相组:在交流电机中凡是一个极距下属于同相绕组的多个导电体串接成一组,就称为极相组,也叫线圈单元。极相组内各个导电体的电流方向、电磁作用都是相同的,这几个导电体共同产生该相绕组中的磁极。
相绕组:相绕组指由一条或多条并联支路按规定接法,通过串、并联接起来的一套绕组。
图1为本申请一些实施例提供的定子的一结构示意图;图2为本申请一些实施例提供的定子的一爆炸示意图;图3为图2在圆框处的放大示意图;图4为本申请一些实施例提供的定子的定子铁芯的示意图;图5为本申请一些实施例提供的定子的定子绕组的第一导电体的结构示意图;图6为本申请一些实施例提供的定子的定子铁芯和第一导电体的结构示意图;图7为本申请一些实施例提供的定子的一局部剖视示意图;图8为本申请一些实施例提供的定子的另一局部剖视示意图。
如图1至图8所示,本申请一些实施例提供了一种定子,其包括定子铁芯100和定子绕组200。定子铁芯100沿自身轴向D的端面110上设有多个贯穿定子铁芯100的内壁111和外壁112的绕线槽120,多个绕线槽120沿定子铁芯100的周向间隔设置。定子绕组200包括至少一个线圈单元200a,线圈单元200a包括组装在一起的多个第一导电体210,每个第一导电体210包括至少一个插接部2011,插接部2011插接于绕线槽120。
定子铁芯100具有沿轴向D相对的两个端面110。本申请实施例可以仅在一个端面110上设置绕线槽120,也可以同时在两个端面110上设置绕线槽120。
定子铁芯100具有内壁111和外壁112,绕线槽120的两端分别在内壁111和外壁112上形成开口。内壁111和外壁112是指定子铁芯100的壁面,可选地,内壁111和外壁112均为圆柱面。两个端面110连接内壁111和外壁112。
示例性地,绕线槽120沿径向贯穿贯穿定子铁芯100。可以理解地是,沿径向贯穿是指绕线槽120的两端延伸至内壁111和外壁112,并不要求绕线槽120的延伸方向平行于径向。
绕线槽120的延伸方向可以根据需要设定。在一些示例中,绕线槽可以是沿定子铁芯100的径向延伸的直槽;在另一些可替代地示例中,绕线槽也可以是沿与径向呈一定角度的方向延伸的斜槽。
在定子铁芯100的周向上,多个绕线槽120可以等间隔设置,也可以以不等间隔设置。
线圈单元200a的多个第一导电体210可以编织、堆叠或其它工艺组装在一起。示例性地,第一导电体210之间可以固定连接,也可以凭借自身的结构实现以彼此限位。
本申请实施例不限制第一导电体210的插接部2011的数量。多个第一导电体210的插接部2011的数量可以相同,也可以不同。在一些示例中,全部的第一导电体210的插接部2011的数量相同,例如,每个第一导电体210的插接部2011可以为1个、2个、4个、8个或更多个。在另一些示例中,一些第一导电体210的插接部2011的数量可不同于另一些第一导电体210的插接部2011的数量,例如,一些第一导电体210包括一个插接部2011,另一些第一导电体210包括两个插接部2011,一些第一导电体210包括三个或更多个插接部2011。
线圈单元200a的个数可以为一个或多个。示例性地,线圈单元200a可为多个,多个线圈单元200a可以沿定子铁芯100的轴向D层叠设置。
各第一导电体210可以包括一个或多个插接部2011。插接部2011是第一导电体210的有效边,是嵌入到定子铁芯100中起电磁极能量转换作用的部分。
第一导电体210的设置有多种,第一导电体210可以为扁线或圆线;扁线的截面可为矩形,圆线的截面可为圆形。本申请实施例以扁线为例进行举例说明。在其他实施例中,第一导电体210还可以为圆线。
可选的,线圈单元200a沿轴向D插入绕线槽120内,沿轴向D进行线圈单元200a的嵌线,使得嵌线工艺方便更高效。
在上述技术方案中,定子包括定子铁芯100和定子绕组200,定子绕组200的线圈单元200a嵌设于定子铁芯100的绕线槽120内。线圈单元200a由多个第一导电体210相互组装连接成型,因此在将定子绕组200安装于定子铁芯100时,可以预先将多个第一导电体210相互连接形成线圈单元200a之后,再将线圈单元200a整体设置于定子铁芯100上,这样可以简化嵌线工艺,易于实现批量自动化生产,进而简化电机的结构和装配步骤,提高电机的装配效率。线圈单元200a的多个第一导电体210可以连接构成分布式绕组,从而在电磁上实现了高效率,降低了空间谐波,改善了NVH(噪声Noi se、振动Vibrat ion、与声振粗糙度Harshness)。
在一些实施例中,绕线槽120的延伸方向相对于定子铁芯100的径向倾斜。本申请采用斜绕线槽,可对电机电磁噪声抑制有一定改善。
在另一些实施例中,绕线槽120的延伸方向也可以平行于定子铁芯100的径向,这样可以提高定子铁芯100制造的便捷性以及后续工序的可靠性。
在一些实施例中,线圈单元200a的至少两个第一导电体210沿周向错位分布。每个第一导电体210包括多个插接部2011,多个插接部2011分别插接于不同的绕线槽120。定子绕组200在各绕线槽120内设置至少两个沿轴向D层叠的插接部2011。
两个第一导电体210沿周向错位分布是指两个第一导电体210沿轴向不完全重叠,且沿周向错位。示例性地,线圈单元200a的两个相邻的第一导电体210沿周向错位一个绕线槽120。
各第一导电体210设置有多个插接部2011,而第一导电体210的多个插接部2011是连接在一起地,这样可以减少插接部2011的连接工序。第一导电体210的多个插接部2011插接于不同的绕线槽120,能够提高第一导电体210和定子铁芯100相对位置的稳定性。线圈单元200a的至少两个第一导电体210能够错位嵌合,从而提高线圈单元200a中多个第一导电体210之间相对位置的稳定性。
因此,本申请实施例不仅能够简化电机的结构,提高电机的装配效率,而且能够提高定子内各零部件之间相对位置的稳定性,提高定子的使用寿命。
在一些实施例中,线圈单元200a在各绕线槽120内设置至少两个沿轴向D层叠的插接部2011。线圈单元200a编织为至少两层。
在一些实施例中,线圈单元200a的多个第一导电体210沿周向错位分布。多个第一导电体210沿周向错位分布是指任意两个第一导电体210沿轴向不完全重叠,且沿周向错位。
在一些实施例中,在各绕线槽120中,多个插接部2011沿轴向D层叠。本申请实施例可以根据电磁性能需求选用不同绕组层数,合理地选取绕组层数可以有效抑制交流绕组的趋肤效应,降低电机温升。示例性地,各绕线槽120中层叠设置四个插接部2011。
在一些实施例中,线圈单元200a包括多个导电支路201,各导电支路201包括串联的多个第一导电体210。导电支路201的相邻的两个第一导电体210连接并形成连接结构2145。线圈单元200a的所有连接结构2145均设置于外壁112的外侧。
外壁112的外侧是指外壁112远离定子铁芯100的中心的一侧。
示例性地,导电支路201的多个第一导电体210处于同一相。
两个第一导电体210可通过焊接、粘接、卡接或其它方式连接并形成连接结构2145。可选地,导电支路201的相邻的两个第一导电体210焊接,连接结构2145包括焊接形成的焊点。
在本申请实施例中,线圈单元200a的第一导电体210可以在外壁112的外侧进行连接,并取消了线圈单元200a的第一导电体210在内壁111的内侧的连接,从而降低工艺难度,提高装配效率。
在一些实施例中,第一导电体210还包括至少一个连接部213,相邻的插接部2011通过连接部213相连。至少一个连接部213位于内壁111的内侧。
连接部213的数量与插接部2011的数量相关,示例性地,第一导电体210包括Y个插接部2011,那么连接部213的数量则可为Y-1。Y为大于1的正整数。
可选地,连接部213与插接部2011一体连接。
将连接部213设置到定子铁芯100的内侧,可以减少多个第一导电体210在定子铁芯100的内侧的连接和装配工艺,降低工艺难度。
在一些实施例中,第一导电体210的插接部2011为偶数个。
在一些实施例中,位于内壁111内侧的至少一个连接部213在轴向上翻折,以使与翻折的连接部213相连的两个插接部2011处于不同层。
示例性地,在绕线槽120中,多个插接部2011沿轴向D层叠。沿远离绕线槽120的底壁面121的方向,绕线槽120中多个插接部2011分别处于不同层;示例性地,沿远离绕线槽120的底壁面121的方向,绕线槽120中R个插接部2011分别位于第一层、第二层、……、第R层。R为大于1的正整数。
与翻折的连接部213相连的两个插接部2011处于不同层是指:这两个插接部2011在对应的绕线槽120中所处的层数不同。比如,与连接部213相连的一个插接部2011在绕线槽120中处于第一层,与连接部213相连的另一个插接部2011在绕线槽120中处于第二层。
连接部213翻折的程度可以根据内壁内侧的空间设置。
通过翻折连接部213,能够改变插接部2011在轴向D上的距离,进而便于将至少两个插接部2011设置于不同的绕线层,改善定子铁芯100中心处空间局促的问题,降低插接部2011跨层时不同的第一导电体210干涉的风险以及第一导电体210的绝缘涂层破损风险。
在另一些实施例中,与翻折的连接部213相连的两个插接部2011也可以处于同层。
在一些实施例中,同一个第一导电体210的两个相邻的插接部2011所处的层数差小于或等于1。比如,第一导电体210的一个插接部2011在绕线槽120内处于第一层,那么第一导电体210的与这个插接部2011相邻的另一个插接部2011可以处于第一层,也可以处于第二层。本申请实施例可以简化绕组跨层设计。
在一些实施例中,位于内壁111内侧的连接部213均在轴向上翻折。
在一些实施例中,第一导电体210的插接部2011至少为四个;至少一个连接部213位于外壁112外侧。
在一些实施例中,与外壁112外侧的连接部213相连的两个插接部2011可以位于同层,也可以位于不同层。
在一些实施例中,在轴向D上,连接部213的最大尺寸大于两个插接部2011的尺寸之和。
连接部213可以在轴向D上翻折较大的尺寸,以减小连接部213的应力集中,降低连接部213破损的风险。
如图7所示,连接部213可以采用外翻的形式,使其在翻折过程中具有较大的弧度,从而减小折弯应力,降低破损风险。
在一些实施例中,连接部213包括多个弯折段213c。连接部213通过多次弯折以形成外翻结构,这样可以减小单次弯折的程度,降低破损风险。
在一些实施例中,位于内壁111内侧的所有连接部213沿周向排列布置,以使线圈单元200a的布置更为紧凑,并降低连接部213之间干涉的风险。定子绕组内部排列整齐,可以降低第一导电体210的绝缘层破损的风险,提高定子的绝缘可靠性,延长定子的使用寿命。
在一些实施例中,第一导电体210为一体成型结构,以使得第一导电体210具有较高的连接强度,能够提高第一导电体210的使用寿命。
可选的,一体成型的连接部213和插接部2011可以由导体变形形成。例如,当第一导电体210为扁线,第一导电体210可以由矩形导体去漆下料后模具成型;卷状矩形导体经过校直后在对应长度位置进行激光去漆,去漆完成后进行精确下料,下料的矩形导体经过模具3D成型,一次性3D冲压成型形成第一导电体210后装配至绕线槽120内。因3D成型的第一导电体210下料、去漆、3D成型工艺容易控制,所以无需进行导体切头,降低了工艺复杂性,同时提升了产线运行效率。
图9为本申请一些实施例提供的定子的局部示意图;图10为本申请一些实施例提供的定子的第一导电体的局部结构示意图;图11为本申请一些实施例提供的定子的一局部剖视示意图;图12为本申请另一些实施例提供的定子的一局部剖视示意图。
请参照图2-5以及图9-12,在一些实施例中,第一导电体210的两端设有第一引214和第二引脚215。在导电支路201的任意相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第一引脚214与另一个第一导电体210的第二引脚215连接并形成连接结构2145。
通过设置第一引脚214和第二引脚215,以便于实现第一导电体210之间的连接。
在一些实施例中,在导电支路201的任意相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第一引脚214与另一个第一导电体210的第二引脚215沿轴向D交叠。第一引脚214与第二引脚215在交叠区域相互焊接并形成连接结构2145。
示例性地,连接结构2145包括第一引脚214与第二引脚215之间的交叠区域以及焊接形成的焊点。
示例性地,第一引脚214和第二引脚215通过TIG(非熔化极气体保护焊)焊接、激光焊接或其它方式焊接。
通过使一个第一导电体210的第一引脚214与另一个第一导电体210的第二引脚215沿轴向D交叠,可便于实现这两个第一导电体210之间的焊接,并改善第一引脚214和第二引脚215相对位置的稳定性,提高第一引脚214和第二引脚215的过流能力。
在一些实施例中,在焊接时,可通过采用轴向旋转定子或旋转焊接头方式实现识别自动焊接,焊接可实现单点或多点同时焊接,生产效率高。预成型的线圈单元200a的焊接部分位置度好,焊接时第一导电体210处于自然状态,回弹及内应力较小,降低了开裂风险。
在一些实施例中,线圈单元200a的所有连接结构2145沿周向间隔设置。相邻的连接结构2145之间存在间隙,当第一引脚214和第二引脚215相互焊接形成连接结构2145时,能够增大焊接距离,降低焊接时相互影响。另外,将连接结构2145间隔设置,可以降低连接结构2145接触短路的风险。
在一些实施例中,定子绕组200包括多个线圈单元200a,多个线圈单元200a沿轴向D层叠布置。
在相邻的两个线圈单元200a中,一个线圈单元200a的至少一个连接结构2145与另一个在线圈单元200a的连接结构2145在所述周向上错位。换言之,一个线圈单元200a的至少一个连接结构2145在轴向D上不与另一个在线圈单元200a的连接结构2145重叠。
相邻两个线圈单元200a的连接结构2145沿周向间隔,能够增大该两个线圈单元200a的连接结构2145之间的间距,一方面当第一引脚214和第二引脚215相互焊接形成连接结构2145时,能够增大焊接距离,降低焊接时的相互影响。本申请实施例还可增大连接结构2145之间的电气间隙,降低连接结构2145处对绝缘的要求,降低了工艺复杂性,节省了原材料,提升了产线运行节拍。
在一些实施例中,当线圈单元200a插接入绕线槽120时,由于不同线圈单元200a之间的连接结构2145之间的距离较大,无需继续对连接结构2145内的第一引脚214和第二引脚215进行扩口变形处理,能够降低工艺复杂性,无需扩口变形处理还能够保证第一引脚214和第二引脚215位置的稳定性,降低焊接开裂风险。
另外,本申请实施例可进一步缩短了定子轴向尺寸,使电机轴向尺寸更小,重量更轻,上升至整车端可减少簧下质量,布置多连杆悬挂结构、空气弹簧,更利于提高底盘的操控性。
在一些实施例中,可选的,各线圈单元200a的多个连接结构2145沿周向均匀分布。
在一些实施例中,第一导电体210包括导线2101和包覆在导线2101外侧的绝缘层2102。绝缘层2102的一端设有第一开口2103,导线2101包括第一引脚214,第一引脚214从第一开口2103伸出。第一开口2103具有靠近外壁112的第一边缘2104和远离外壁112的第二边缘2105,在第一引脚214的延伸方向L上,第一边缘2104与第一引脚214的末端的距离L1小于或等于第二边缘2105与第一引脚214的末端的距离L2。
导线2101是第一导电体210用于实现导电功能的主体部分。绝缘层2102可以将导线2101与定子铁芯100绝缘隔离。
第一引脚214从第一开口2103伸出,以便于与其它第一导电体210连接,降低绝缘层2102干涉第一引脚214与其它第一导电体210的连接。
如图9所示,本申请实施例可以使绝缘层2102的靠近外壁112的部分具有较大的长度,在另一个第一导电体210从绝缘层2102和外壁112之间穿过时,可以提高两个第一导电体210之间的绝缘性。
在一些实施例中,第一开口2103所在的平面与一虚拟面的夹角α为0°-30°,虚拟面垂直于第一引脚214的延伸方向L并经过第二边缘2105。
本申请实施例将夹角α限定在0°-30°,可平衡绝缘层2102覆盖导线2101的面积和第一引脚214的露出尺寸,提高绝缘性能并便于实现第一引脚214与其它结构的连接。
可选地,α为0°、5°、10°、15°、20°、25°或30°。
在一些实施例中,α为5°-30°。第一开口2103为斜口。本申请实施例可以提高绝缘可靠性。
在一些实施例中,第一导电体210还包括第一连接臂216和第二连接臂217,第一引脚214通过第一连接臂216连接于一个插接部2011,第二引脚215通过第二连接臂217连接于另一个插接部2011。
可选的,第一连接臂216和第二连接臂217位于定子铁芯100外。
可选的,第一连接臂216、第二连接臂217、多个插接部2011、第一引脚214以及第二引脚215为一体结构。
通过控制第一连接臂216的形状和尺寸可以调节第一引脚214的位置,通过控制第二连接臂217的形状和尺寸能够调节第二引脚215的位置,使得第一引脚214和第二引脚215能够处于合适的位置。
示例性地,当第一引脚214和第二引脚215相互焊接连接时,能够减小焊接时高温对第一导电体其他零部件的影响,同时也便于对第一引脚214和第二引脚215进行焊接操作。
在一些实施例中,定子绕组200包括多个线圈单元200a,多个线圈单元200a沿轴向D层叠布置。在相邻的两个线圈单元200a中,一个线圈单元200a的至少一个第一导电体210的第一连接臂216和第二连接臂217朝远离另一个线圈单元200a的一侧翻折。
通过翻折第一导电体210的第一连接臂216和第二连接臂217,可以增大两个线圈单元200a的连接结构2145的间距,降低连接结构2145处对绝缘的要求,降低了工艺复杂性,提高绝缘可靠性。
本申请实施例还可以使线圈单元200a的位于外壁外侧的部分排列地更稳整齐。
在一些实施例中,在相邻的两个线圈单元200a中,一个线圈单元200a的多个第一导电体210的第一连接臂216和第二连接臂217均朝远离另一个线圈单元200a的一侧翻折。
如图11所示,在一些实施例中,在相邻的两个线圈单元200a中,一个线圈单元200a的第一导电体210的第一连接臂216和第二连接臂217沿轴向D朝一侧翻折,另一个线圈单元200a的第一导电体210的第一连接臂216和第二连接臂217沿轴向D朝另一侧翻折。
本申请实施例可以减小第一连接臂216和第二连接臂217翻折的程度,增大定子铁芯的外径,提高电机性能,输出更大扭矩。
如图12所示,在另一些实施例中,相邻的两个线圈单元200a的第一导电体210的第一连接臂216和第二连接臂217沿轴向D朝同一侧翻折。一个线圈单元200a的第一连接臂216和第二连接臂217翻折的程度大于另一个线圈单元200a的第一连接臂216和第二连接臂217翻折的程度。
本申请实施例可以增大第一连接臂216和第二连接臂217翻折的程度,缩小定子沿径向的最大尺寸,降低电机总重量。
在一些实施例中,在轴向D上,相邻的两个线圈单元200a的连接结构2145的最小间距F大于或等于1mm。本申请实施例可以增大定子的电气间隙,改善定子的绝缘性能,提高定子的可靠性,延长定子的使用寿命。
第一导电体210的相邻的插接部2011之间的跨距可以为整距、长距或短距,以适应不同的绕组。
在一些实施例中,至少一个第一导电体210的两个相邻的插接部2011之间的跨距等于极距。即至少一个第一导电体210的两个相邻的插接部2011之间的跨距为整距。
本申请实施例可以简化第一导电体的绕线结构。
在另一些实施例中,至少一个第一导电体210的两个相邻的插接部2011之间的跨距小于极距。短距绕组可以降低空间谐波,改善NVH。
图13为本申请另一些实施例提供的电机的定子的结构示意图;图14为图13的线圈单元的结构示意图;图15为本申请一些实施例提供的定子的第一导电体的结构示意图;图16为图13的定子在组装过程中的一示意图;图17为图13的定子在组装过程中的另一示意图。
在一些实施例中,如图13至图17所示,线圈单元200a的多个第一导电体210沿周向错位分布。每个第一导电体210包括相互连接的第一插接部211和第二插接部212。第一插接部211和第二插接部212分别插接于不同的绕线槽120,在同一个绕线槽120内,一个第一导电体210的第一插接部211与线圈单元200a的另一个第一导电体210的第二插接部212层叠设置。
多个第一导电体210沿周向错位分布是指多个第一导电体210中任两者沿轴向不完全重叠,且多个第一导电体210沿周向至少部分错位。示例性地,如图16所示,相邻的第一导电体210沿周向错位一个绕线槽120。
一个第一导电体210的第一插接部211与线圈单元200a的另一个第一导电体210的第二插接部212层叠设置是指,一个第一导电体210的第一插接部与线圈单元200a的另一个第一导电体210的第二插接部212沿定子铁芯100的轴向层叠设置。
在上述技术方案中,第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212分别插接于不同的绕线槽120,这能够提高第一导电体210和定子铁芯100相对位置的稳定性。一个第一导电体210的第一插接部211与线圈单元200a的另一个第一导电体210的第二插接部212层叠设置,使得该两个第一导电体210能够相互叠置嵌合,提高线圈单元200a中多个第一导电体210之间相对位置的稳定性。因此,本申请实施例不仅能够简化电机的结构,提高电机的装配效率,而且能够提高定子内各零部件之间相对位置的稳定性,提高定子的使用寿命。
在一些实施例中,同一个第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212沿周向设置;在任一绕线槽120内,线圈单元200a的一个第一导电体210的第一插接部211位于线圈单元200a的另一个第一导电体210的第二插接部212靠近绕线槽120底壁的一侧。
周向可以为顺时针方向或逆时针方向。
可选的,如图16和图17所示,第一插接部211对应的绕线槽120和第二插接部212对应的绕线槽120之间还可以设置有一个或多个绕线槽120。在上述技术方案中,第一导电体210通过第一插接部211和第二插接部212跨设多个绕线槽120,一方面能够增大第一导电体210自身的尺寸,另一方面同一线圈单元200a的其他第一导电体210的至少一部分可以插接于这些多个绕线槽120,使得多个第一导电体210相互嵌合,能够提高多个第一导电体210之间相对位置的稳定性。
在上述技术方案中,在任一绕线槽120内,第一导电体210的第一插接部211都更加靠近绕线槽120底壁,使得多个第一导电体210能够依次编织叠放嵌合形成具有两层绕线的线圈单元200a,且第一导电体210的第一插接部211位于其中一层绕线,第二插接部212位于另一层绕线,多个第一导电体210能够相互嵌合限位,提高线圈单元200a内多个第一导电体210之间相对位置的稳定性。
在本申请实施例提供的定子中,定子绕组200的线圈单元200a可以认为包括两层绕线,同一第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212分别位于不同的绕线层中。例如,线圈单元200a包括高层绕线和低层绕线,同一第一导电体210的第一插接部211可以位于低层绕线,第二插接部212位于高层绕线,使得多个第一导电体210相互嵌合。低层绕线例如为靠近绕线槽120底壁的绕线层,高层绕线例如为远离绕线槽120底壁的绕线层。在其他实施例中,同一第一导电体210的第一插接部211还可以位于高层绕线,第二插接部212位于低层绕线。
在一些实施例中,至少一个第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212之间的跨距等于极距,能够简化第一导电体210的绕线结构。例如,当同一个第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212之间的跨距为6个绕线槽120时,极距为6个绕线槽120。
在一些实施例中,每个第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212之间的跨距均等于极距。
图18是本申请一些实施例提供的定子在另一视角下的结构示意图。图19是本申请一些实施例提供的定子在又一视角下的结构示意图。图20是图19中A处的局部放大结构示意图。
在一些实施例中,如图13至图19所示,定子绕组200包括多个线圈单元200a,多个线圈单元200a沿定子铁芯100的轴向层叠布置。
在上述技术方案中,通过设置多个线圈单元200a能够提高定子的磁通量。
当定子绕组200包括多个线圈单元200a时,可以在同一步骤中将多个线圈单元200a插接于定子铁芯100的绕线槽120中。或者,可以分多次,每次将一个线圈单元200a插接于定子铁芯100的绕线槽120中。在将一个线圈单元200a插接于定子铁芯100的绕线槽120中时,可以先将多个第一导电体210连接为一个线圈单元200a,令线圈单元200a整体插接于定子铁芯100的多个绕线槽120中,或者,可以分多次,每次将一个第一导电体210插接于绕线槽120中。
在一些实施例中,同一个第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212沿周向设置。第一导电体210还包括连接部213,连接部213连接第一插接部211和第二插接部212。
可选的,连接部213可以和第一插接部211、第二插接部212一体设置。在其他实施例中,连接部213也可以与第一插接部211、第二插接部212分体设置。
在上述技术方案中,通过发卡端的连接部213能够连接第一插接部211和第二插接部212。
在一些实施例中,连接部213位于第一插接部211和第二插接部212朝向定子铁芯100中心的一侧。
在上述技术方案中,将连接部213设置到定子铁芯100的内侧,可以减少多个第一导电体210在定子铁芯100的内侧的焊接,降低工艺难度。
在一些实施例中,连接部213包括第一连接段213a和第二连接段213b;第一连接段213a从第一插接部211靠近定子铁芯100中心的一端延伸,且第一连接段213a朝向第二插接部212倾斜弯折设置;第二连接段213b从第二插接部212靠近定子铁芯100中心的一端延伸,且第二连接段213b朝向第一插接部211倾斜弯折设置;第一连接段213a连接第二连接段213b。
在上述技术方案中,第一连接段213a和第二连接段213b沿相互靠近的方向延伸成型,能够减小连接部213的总尺寸,减小连接部213在定子铁芯100中心内占据的空间尺寸。
可选的,在同一线圈单元200a内相邻的两个第一导电体210中,其中一个第一导电体210的第一连接段213a和另一第一导电体210的第二连接段213b交叉且沿轴向层叠设置。使得两个第一导电体210的第一连接段213a和第二连接段213b相互限位,提高多个第一导电体210之间相对位置的稳定性。
可选的,在同一线圈单元200a内沿周向相邻的三个第一导电体210中,其中一第一导电体210的第一连接段213a位于前一第一导电体210的第二连接段213b靠近绕线槽120底壁的一侧,且其中一第一导电体210的第二连接段213b位于后一第一导电体210的第一连接段213a远离绕线槽120底壁的一侧。
在上述方案中,其中一第一导电体210的第一连接段213a位于前一第一导电体210的第二连接段213b靠近绕线槽120底壁的一侧中,仅以绕线槽120的底壁为参考说明第一连接段213a和第二连接段213b在轴向上的位置关系。同理,在其中一第一导电体210的第二连接段213b位于后一第一导电体210的第一连接段213a远离绕线槽120底壁的一侧中,仅以绕线槽120的底壁为参考说明第二连接段213b和第一连接段213a的位置关系。
如上所述,周向可以为顺时针方向或逆时针方向。当周向取顺时针方向时,位于其中一第一导电体210前的第一导电体210为位于其中一第一导电体210逆时针方向一侧的第一导电体210,位于其中一第一导电体210后的第一导电体210为位于该其中一第一导电体210顺时针方向一侧的第一导电体210。
在本申请实施例中,在同一线圈单元200a内沿周向排布的三个第一导电体210中,三个第一导电体210例如沿周向依次分别为导电体X1、导电体X2和导电体X3,导电体X2的第一连接段213a位于导电体X1的第二连接段213b朝向绕线槽120底壁的一侧,导电体X2的第二连接段213b位于导电体X3的第一连接段213a远离绕线槽120底壁的一侧,即导电体X2的第二连接段213b朝向绕线槽120底壁压接导电体X3的第一连接段213a,而导电体X1的第一连接段213a朝向绕线槽120底壁压接导电体X2的第二连接段213b,即导电体X2的第一连接段213a被压接,导电体X2的第二连接段213b又压接另一第一连接段213a,使得多个第一导电体210依次相互嵌合。
可选的,导电体X1、导电体X2和导电体X3可以相邻设置,或者导电体X1和导电体X2之间还设置有其他第一导电体210,导电体X2和导电体X3之间也可以设置有其他第一导电体210。
在一些实施例中,多个第一导电体210交错设置,沿周向,其中一第一导电体210的第一连接段213a位于前多个第一导电体210的第二连接段213b靠近绕线槽120底壁的一侧,其中一第一导电体210的第二连接段213b位于后多个第一导电体210的第一连接段213a远离绕线槽120底壁的一侧。
在上述技术方案中,第一导电体210的第一连接段213a被其他多个第一导电体210的第二连接段213b压向绕线槽120底壁,而第一导电体210的第二连接段213b又朝向绕线槽120底壁的方向压合多个其他第一导电体210的第一连接段213a,多个第一导电体210依次叠压嵌合,能够提高多个第一导电体210之间相对位置的稳定性。
图21是本申请一些实施例提供的定子的第一导电体210的部分结构示意图,图22是本申请另一些实施例提供的定子的第一导电体210的部分结构示意图,图23是本申请又一些实施例提供的定子的第一导电体210的部分结构示意图;图24是本申请再一些实施例提供的定子的第一导电体210的部分结构示意图。
在一些实施例中,如图21至图23所示,连接部213还包括弯折段213c,连接第一连接段213a和第二连接段213b。
弯折段213c的设置方式有多种,可以通过扭转、弯折、外翻或者折叠等方式,使连接部213局部或整体翻折,以形成弯折段213c。
在上述技术方案中,通过设置弯折段213c,能够改变第一插接部211和第二插接部212在轴向上的距离,进而便于将第一插接部211和第二插接部212设置于不同的绕线层,进而改善了定子铁芯100中心处空间局促的问题,降低第一插接部211和第二插接部212跨层时不同的第一导电体210干涉的风险以及第一导电体210的绝缘涂层破损风险。
在一些实施例中,如图24所示,第一导电体210可包括多个弯折段213c。可选地,第一导电体210可以省去第一连接段213a和第二连接段213b。
在一些实施例中,第一导电体210为一体成型结构,例如第一插接部211、第二插接部212和连接部213为一体成型结构。
可选的,第一插接部211、第二插接部212和连接部213为一体成型结构并呈U形结构,第一插接部211和第二插接部212为U形结构的两个臂部,连接部213为U形结构的底部。
在上述技术方案中,当第一导电体210一体成型时,例如第一插接部211、第二插接部212和连接部213一体成型时,使得第一导电体210具有较高的连接强度,能够提高第一导电体210的使用寿命。可选的,一体成型的第一插接部211、第二插接部212和连接部213以由导体变形形成。例如,当第一导电体210为扁线,第一导电体210可以由矩形导体去漆下料后模具成型;卷状矩形导体经过校直后在对应长度位置进行激光去漆,去漆完成后进行精确下料,下料的矩形导体经过模具3D成型,一次性3D冲压成型形成第一导电体210后装配至绕线槽120内。因3D成型的第一导电体210下料、去漆、3D成型工艺容易控制,所以无需进行导体切头,降低了工艺复杂性,同时提升了产线运行效率。
在一些实施例中,如图13至图20所示,第一导电体210还包括第一引脚214和第二引脚215,第一引脚214连接于第一插接部211的背离连接部213的一端,第二引脚215连接于第二插接部212的背离连接部213的一端;线圈单元200a包括多个导电支路201,各导电支路201包括串联的多个第一导电体210;在导电支路201的任意相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第一引脚214连接于另一个第一导电体210的第二引脚215。
可选的,第一引脚214和第二引脚215在定子铁芯100的径向上沿远离定子铁芯100中心的方向延伸成型。
在上述技术方案中,第一导电体210上还引出有第一引脚214和第二引脚215,使得第一导电体210可以通过第一引脚214和第二引脚215与其他第一导电体210相互连接。线圈单元200a中至少两个第一导电体210通过第一引脚214和第二引脚215相互连接串联形成导电支路201。
在一些实施例中,如图3至图8所示,在导电支路201的任意相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第一引脚214与另一个第一导电体210的第二引脚215沿轴向交叠并连接。能够提高该第一引脚214和第二引脚215的接触面积,保证第一引脚214和第二引脚215相对位置的稳定性,并提高第一引脚214和第二引脚215的过流量。
可选的,至少两个第一导电体210中,其中一者的第一引脚214和另一者的第二引脚215沿定子铁芯100的轴向完全交叠且相互连接。
在上述技术方案中,两个第一导电体210通过第一引脚214和第二引脚215完全重叠,能够提高第一引脚214和第二引脚215的接触面积,保证两个第一导电体210之间具有足够的过流面积。此外,第一导电体210还能够通过第一引脚214和第二引脚215相互串联形成完整的导电支路201。
可选的,在导电支路201的任意相邻的两个第一导电体210中,第一引脚214与第二引脚215在交叠区域的相互焊接。示例性地,第一引脚214和第二引脚215通过TIG(非熔化极气体保护焊)焊接、激光焊接或其它方式焊接。
在一些实施例中,如图3至图8所示,第一引脚214和第二引脚215沿轴向交叠并连接的区域构成连接结构2145;线圈单元200a包括多个连接结构2145,多个连接结构2145沿周向间隔设置。
连接结构2145是指相互连接的第一引脚214和第二引脚215的重叠区域。可选的,第一引脚214和第二引脚215可以在连接结构2145所在区域相互焊接连接。
在上述技术方案中,多个连接结构2145沿周向间隔,相邻的连接结构2145之间存在间隙,当第一引脚214和第二引脚215相互焊接形成连接结构2145时,能够增大焊接距离,改善焊接时相互影响。
在一些实施例中,如图3至图8所示,定子绕组200包括多个线圈单元200a,多个线圈单元200a沿轴向层叠布置;相邻的两个线圈单元200a的连接结构2145在周向上错位。
在上述技术方案中,相邻两个线圈单元200a的连接结构2145沿周向间隔,能够增大该两个线圈单元200a的连接结构2145之间的间距,一方面当第一引脚214和第二引脚215相互焊接形成连接结构2145时,能够增大焊接距离,改善焊接时相互影响。且当线圈单元200a插接入绕线槽120时,由于不同线圈单元200a之间的连接结构2145之间的距离足够远,无需继续对连接结构2145内的第一引脚214和第二引脚215进行扩口变形处理,能够降低工艺复杂性,无需扩口变形处理还能够保证第一引脚214和第二引脚215位置的稳定性,降低焊接开裂风险;另一方面还能够增大连接结构2145之间的电气间隙,提高定子的安全性能。
上述技术方案可进一步缩短了定子轴向尺寸,使电机轴向尺寸更小,重量更轻,上升至整车端可减少簧下质量,布置多连杆悬挂结构、空气弹簧,更利于提高底盘的操控性;将相邻的两个线圈单元200a的连接结构2145在周向上错位,可增大连接结构2145之间的电气间隙,减少连接结构2145处对绝缘的要求,降低了工艺复杂性,节省了原材料,提升了产线运行节拍。
可选的,沿轴向相邻的两个线圈单元200a的连接结构2145沿周向间隔设置。
可选的,位于同一线圈单元200a在轴向两侧的线圈单元200a的连接结构2145沿轴向相互层叠设置,能够尽量增大相邻两个线圈单元200a的连接结构2145在周向上的间距。
例如,线圈单元200a的数量为四个,四个线圈单元200a在远离绕线槽120底壁的方向上分别为第一线圈单元、第二线圈单元、第三线圈单元和第四线圈单元,第一线圈单元和第二线圈单元、第二线圈单元和第三线圈单元、第三线圈单元和第四线圈单元的连接结构2145沿周向间隔设置。且第一线圈单元和第三线圈单元、第二线圈单元和第四线圈单元的连接结构2145沿轴向相互层叠设置。
可选的,各线圈单元200a的多个连接结构2145沿周向均匀分布,以增大相邻两个线圈单元200a的连接结构2145之间的间距。
在一些实施例中,第一导电体210还包括第一连接臂216和第二连接臂217,第一插接部211和第一引脚214通过第一连接臂216相连,第二引脚215和第二插接部212通过第二连接臂217相连。
在一些实施例中,在沿周向相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第二连接臂217从另一个第一导电体210的第二引脚215和定子铁芯100之间穿过。
可选的,第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212沿周向间隔设置并相互连接大致呈U形结构,第一插接部211为U形结构的其中一个臂部,第二插接部212为U形结构的另一臂部,第一连接臂216在周向上沿远离第二插接部212的方向延伸成型,即第一连接臂216沿远离U形结构内部的方向延伸成型。同样的,第二连接臂217沿远离U形结构内部的方向延伸成型。
可选的,第一连接臂216和第二连接臂217位于定子铁芯100外。
可选的,第一连接臂216和第一插接部211一体成型,以提高第一连接臂216和第一插接部211之间的连接强度。可选地,第二连接臂217和第二插接部212一体成型,以提高第二连接臂217和第二插接部212之间的连接强度。
可选的,第一连接臂216和第一引脚214一体成型,以提高第一连接臂216和第一引脚214之间的连接强度。可选地,第二连接臂217和第二引脚215一体成型,以提高第二连接臂217和第二引脚215之间的连接强度。
可选的,第一引脚214由第一连接臂216背离第一插接部211的端部在径向上沿远离定子铁芯100中心的方向延伸成型。可选的,第二引脚215由第二连接臂217背离第二插接部212的端部在第二方向上沿远离第二插接部212的方向延伸成型。
在上述技术方案中,一方面通过控制第一连接臂216的形状和尺寸可以调节第一引脚214的位置,通过控制第二连接臂217的形状和尺寸能够调节第二引脚215的位置,使得第一引脚214和第二引脚215能够处于合适的位置。一个第一导电体210的第二连接臂217从另一个第一导电体210的第二引脚215和定子铁芯100之间穿过;即另一个第一导电体210的第二引脚215位于一第二连接臂217远离定子铁芯100中心的一侧,即第二引脚215位于其他第一导电体210的第二连接臂217外,当第一引脚214和第二引脚215相互焊接连接时,能够减小焊接时高温对第一导电体210其他零部件的影响,同时也便于对第一引脚214和第二引脚215进行焊接操作。
图25是本申请一些实施例提供的定子的线圈单元200a的局部结构示意图。
在一些实施例中,如图13至图25所示,第二连接臂217背离定子铁芯100的一侧设有用于避让另一个第一导电体210的第二引脚215的避让凹部217a。
可选的,第二引脚215对应位于避让凹部217a背离定子铁芯100中心的一侧。可选的,至少部分第二引脚215对应位于避让凹部217a内。
避让凹部217a的形状设置方式有多种,当第二引脚215和第二连接臂217圆滑过渡连接时,避让凹部217a可以呈弧状,一方面便于避让凹部217a加工成型,另一方面使得避让凹部217a的形状和第二引脚215、第二连接臂217的连接形状更加适配,避让凹部217a能够更好地为第二引脚215提供让位。
在上述技术方案中,通过在第二连接臂217上设置避让凹部217a,能够为第二引脚215让位,避免第二引脚215与其他第一导电体210的第二连接臂217层叠,能够减小线圈单元200a在轴向上的厚度。通过设置避让凹部217a能够降低定子绕组200的端部高度,定子的外包络尺寸较小,电机的尺寸更小,便于电机的布置。此外,通过设置避让凹部217a,还能够改善由于第二引脚215和第二连接臂217位置干涉导致的相互作用力,影响第二引脚215位置的稳定性,进而影响焊接强度。
可选的,在沿周向相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第一连接臂216从另一个第一导电体210的第一引脚214和定子铁芯100之间穿过。可选的,第一连接臂216背离定子铁芯100的一侧设有用于避让另一个第一导电体210的第一引脚214的避让部。
在一些实施例中,第二连接臂217在与避让凹部217a对应的位置弯折并形成朝向定子铁芯100凸出的凸部217b。
在上述实施例中,通过对应于避让凹部217a设置凸部217b,使得第二连接臂217能够通过弯折工艺形成避让凹部217a和凸部217b,使得第二连接臂217的成型工艺简单。
在一些实施例中,如图15至图20所示,第一引脚214和第二引脚215在径向上沿远离定子铁芯100中心的方向延伸成型。
在上述实施例中,当第一引脚214和第二引脚215在径向上沿远离定子铁芯100中心的方向延伸成型时,能够加大第一引脚214和第二引脚215与第一插接部211等零部件的间距,在交叠设置的第一引脚214和第二引脚215相互焊接时,能够降低高温对其他零部件的影响。当相互交叠的第一引脚214和第二引脚215在周向上沿相互靠近的方向延伸成型时,能够简化第一导电体210的形状,减小第一导电体210的尺寸,降低线圈单元200a元远离定子铁芯100端部的高度,减小定子的外包络尺寸,也能够减小第一导电体210的重量,便于定子的布置。上述实施例还可以便于在焊接时夹持第一引脚214和第二引脚215,适用于大批量生产。
图26为本申请另一些实施例提供的定子的两个第一导电体的结构示意图;图27为图26在另一视角下的结构示意图;图28为如图26所示的定子的第一导电体的部分结构示意图;图29为本申请另一些实施例提供的定子的两个第一导电体的结构示意图;
图30为图29在另一视角下的结构示意图;图31为如图29所示的定子的第一导电体的部分结构示意图。
在另一些实施例中,如图26至图31所示,相互交叠的第一引脚214和第二引脚215在周向上沿相互靠近的方向延伸成型。
本申请实施例能够简化第一导电体210的形状,减小第一导电体210的尺寸,降低线圈单元200a元远离定子铁芯100端部的高度,减小定子的外包络尺寸,也能够减小第一导电体210的重量,便于定子的布置。
在一些实施例中,当相互交叠的第一引脚214和第二引脚215在周向上沿相互靠近的方向延伸成型时,该第一引脚214和第二引脚215相互搭接可以选用圆周重合或交叉重合等结构形式。第一引脚214和第二引脚215可以直接相互搭接,或者可选的,如图26至图28所示,第一引脚214和第二引脚215上设置有焊接凸起218,焊接凸起218沿背离定子铁芯100中心的方向凸出成型,焊接凸起218沿轴向的正投影形状可以呈半圆形或多边形等形状。该第一引脚214和第二引脚215的焊接凸起218沿轴向相互层叠设置。在定子的制造阶段,可以对第一引脚214和第二引脚215的焊接凸起218重叠位置进行夹紧后焊接连接,焊接可以采用激光或氩弧焊接。通过第一引脚214和第二引脚215在周向上直接搭接能够节省定子的径向空间,进而将线圈单元200a的端部高度抑制的较低,减小定子的外包络尺寸和定子的重量。
图32是本申请一些实施例提供的定子的第二导电体220的结构示意图。
如图32所示,线圈单元还包括第二导电体220,第二导电体220包括插接于绕线槽120的一个插接部2011。能够简化第二导电体220的结构,便于第二导电体220的制备。
可选的,第二导电体220包括一个插接部2011和一个连接段221,插接部2011和连接段221为一体成型结构并呈I形结构,插接部2011和连接段221沿I形结构的延伸方向依次分布。两个第二导电体220通过连接段221相互连接形成与第一导电体210相似的形状。
在一些实施例中,线圈单元可以仅包括第一导电体210。
图33是本申请一些实施例提供的定子的另一第一导电体210的结构示意图,图34是包括图33所示第一导电体210的定子的结构示意图。
在一些实施例中,如图33和图34所示,每个第一导电体210包括一个插接部2011,或者,每个第一导电体210连续折弯且包括至少三个插接部2011,第一导电体210的至少三个插接部2011分别插设于不同的绕线槽120。
在上述实施例中,同一第一导电体210的三个以上插接部2011插接于不同的绕线槽120,能够提高第一导电体210和定子铁芯100的接触面积,提高第一导电体210和定子铁芯100相对位置的稳定性。
可选地,第一导电体210可包括8个插接部2011。
本申请实施例可采用不同形式的第一导电体210、第二导电体220的组合,可使预成型的分布式线圈单元200a类型数量减少,工艺复杂性降低,模具投入成本降至最低。
在一些实施例中,同一第一导电体210的第一插接部211和第二插接部212对称设置。
可选的,当第一导电体210包括第一引脚214和第二引脚215时,同一第一导电体210的第一引脚214、第一插接部211和第二引脚215、第二插接部212对称设置。
可选的,当第一导电体210包括第一引脚214、第一连接臂216和第二引脚215、第二连接臂217时,同一第一导电体210的第一引脚214、第一连接臂216、第一插接部211和第二引脚215、第二连接臂217、第二插接部212对称设置。
在上述技术方案中,对称设置的第一插接部211和第二插接部212能够平衡第一导电体210的受力,使得多个插接嵌合的第一导电体210之间的位置更加稳定。
图35为本申请另一些实施例提供的定子的定子铁芯的示意图;图36为本申请另一些实施例提供的定子的示意图;图37为图36所示的定子的侧视图。
在一些实施例中,参照图35-37,定子铁芯100沿自身轴向的两个端面110均设置有绕线槽120。
在上述实施例中,通过在定子铁芯100轴向的两侧均设置有绕线槽120,使得定子绕组200能够嵌设于定子铁芯100的不同侧,同一定子铁芯100能够容纳更多的线圈单元200a。
图38为本申请一些实施例提供的定子的定子铁芯的局部剖视图。
在一些实施例中,如图38所示,绕线槽120包括底壁面121、连接于底壁面121的两个侧壁面122以及分别连接于两个侧壁面122的两个斜面123;两个侧壁面122沿周向间隔设置,两个斜面123远离对应的侧壁面122的端部之间形成的槽口124。
在上述实施例中,通过在侧壁面122上连接斜面123,能够增大槽口124的尺寸,便于将线圈单元200a嵌设于绕线槽120内。
在一些实施例中,槽口124沿周向的尺寸为H1,两个侧壁面122在周向上的间距为H2,H1≥1.5H2。
在上述技术方案中,槽口124在周向上的延伸尺寸较大,且大于两个侧壁面122在周向上间距的1.5倍,便于线圈单元200a插接于绕线槽120内,能够提高将线圈单元200a嵌入绕线槽120的效率。
图39为本申请另一些实施例提供的定子的定子铁芯的局部剖视图。
如图39所示,在一些实施例中,绕线槽120的槽面包括底壁面121和连接于底壁面121的两个侧壁面122,两个侧壁面122沿周向间隔设置,插接部2011设置于两个侧壁面122之间。绕线槽120沿轴向D的一端设有槽口124,槽口124与底壁面121沿轴向D相对。槽口124沿周向的尺寸为H1,两个侧壁面122在周向上的间距为H2,H1≤H2。
本申请实施例可以使槽口124小于或等于绕线槽120的槽宽,从而可以大大减少预成型的分布式绕组装配预留空间和导体间隙,令铜满率可以达到75%以上;同时采用轴向方向入线,使嵌线工艺方便更高效。
可选地,H1小于H2。
在一些实施例中,参照图11和图39,绕线槽120包括安装槽125,安装槽125在侧壁面122上形成凹陷。定子还包括限位件300,限位件300插入安装槽125并用于在轴向D上限制插接部2011的移动。
通过设置安装槽125和限位件300,可以降低插接部2011从绕线槽120脱出的风险。
在一些实施例中,限位件300可为绝缘件。限位件300可以补强定子绕组200在槽口位置的绝缘性能。限位件300在定子中同时起到绝缘补强和空间限位的双重功能。
在另一些实施例中,限位件300可为磁性件。电机采用磁性的限位件300之后,可以适度减小励磁电流,改善功率因数,提高电机效率;通过降低铁芯损耗,降低电机升温,减少电磁噪音和振动;由于磁性限位件300是导磁体,可使电机的漏磁增强,启动转矩有所下降。
可选地,限位件300可以从外壁插入安装槽125,并朝向内壁推入安装槽125中,用以封闭绕线槽120的槽口124。
可选的,在本申请实施例中,当线圈单元200a为多个时,线圈单元200a可以依次通过绕线槽120的槽口124叠压进入绕线槽120内。或者,可以将多个线圈单元200a整体从绕线槽120的槽口124整体压入绕线槽120内。本申请实施例提供的定子中,线圈单元200a结构简单,嵌线方式方便简单,易于实现自动化生产。
可选的,定子铁芯100内绕线槽120的数量和第一导电体210的数量可以根据实际需要进行调整。本申请实施例以绕线槽120的数量为48个进行举例说明,48个绕线槽120沿周向均匀分布于定子铁芯100。在线圈单元200a的嵌线过程中,即将线圈单元200a设置于绕线槽120的过程中,每次可以将一根第一导电体210堆叠于绕线槽120内直至42根,第43根至48根整体用机械手夹紧的方式,从绕线槽120的槽口124插入直至与已经位于绕线槽120内的第一导电体210贴合为止。在一个线圈单元200a完成嵌线以后,依次嵌线第二个、第三个线圈单元200a。
可选地,定子铁芯100可以选用卷绕成型的定子铁芯100,改善了传统工艺中边角料和中间圆筒料浪费问题,废料只有绕线槽120对应的部分,即为了形成绕线槽120而去除的部分材料,提高了材料利用率。定子铁芯100成型工艺简单,自动化实现容易。
可选的,定子铁芯100选用高导磁率、低损耗的片状模塑料等复合材料压铸成型,使得定子铁芯100易成型且热处理工艺简单。
可选的,定子铁芯100还可以采用分瓣铁芯进行拼合,使得定子铁芯100的尺寸和精度较高,质量稳定,生产效率高,同时材料利用率高,降低了材料成本。
可选的,定子铁芯100可以选择单侧开槽或双侧开槽,即在定子铁芯100轴向上的一侧或两侧设置绕线槽120。那么线圈单元200a可以实现单侧或双侧嵌线。定子铁芯100单侧开槽嵌线方式,定子铁芯100有轭部方便于定子安装固定;定子铁芯100双侧开槽嵌线方式提高了材料利用率、电机效率及功率密度,降低了重量和体积等技术优势。
本申请实施例的定子适用于不同相数的电机,可适配不同电压与功率范围。
在一些实施例中,定子绕组200包括三个相绕组,三个相绕组分别为第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组。可选地,第一相绕组为U相绕组,第二相绕组为V相绕组,第三相绕组为W相绕组。
各相绕组可以仅包括一个支路,也可以包括多个支路。相绕组的支路也可以称之为并联支路。
相绕组的支路的数量可以为任意整数,以扩展绕组设计使用范围,适配不同电压与功率范围。
在一些实施例中,定子绕组200可连接成整距绕组、短距绕组或多层绕组。
可选的,当定子绕组200为三相定子绕组时,每个绕线槽120内的三相分布形式有多种,例如,可以为12极36槽的结构形式,每极每相槽数Q为1。以12极为例,绕线槽120的槽数可以为36槽、72槽等。通过调整Q可以消除甚至降低5次、7次、11次、13次等不同次的谐波,降低转矩脉动,改善NVH。
本申请实施例还提供了一种电机,其包括转子和前述任一实施例提供的定子,转子设于定子铁芯100的内壁所围设形成的空间中。
本申请实施例的电机,既可以是发电机,也可以是电动机。
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电机。电机和减速器传动连接。具体地,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。
本申请实施例还提供了一种车辆,包括上述的动力总成,上述的动力总成设置于车辆内,并为车辆提供运行动力。具体地,本实施例中,车辆可具体为以电能进行驱动的新能源车辆,比如。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。
图40为本申请一些实施例提供的定子的制造方法流程示意图。
请参阅图40,本申请实施例还提供了一种定子的制造方法,包括:
步骤S01:提供定子铁芯100,定子铁芯100沿自身轴向D的端面110上设有多个贯穿定子铁芯100的内壁111和外壁112的绕线槽120,多个绕线槽120沿定子铁芯100的周向间隔设置。
步骤S02:将由多个第一导电体210预先组装的线圈单元200a沿轴向D压入多个绕线槽120,以使各第一导电体210的插接部2011插接于绕线槽120内。
在本实施例中,首先提供一种具有绕线槽的定子铁芯,然后将多个第一导电体组装为线圈单元后,将预先组装的线圈单元整体嵌入绕线槽内,相较于将多个第一导电体一一插接于绕线槽内,能够有效地提高定子的装配效率。
在一些实施例中,步骤S02之前还包括:
提供直线状的导电体,导电体包括导线和包覆在导线外侧的绝缘层。
去除导电体两端的绝缘层。
将导电体弯折形成第一导电体,第一导电体包括间隔设置的多个插接部。
在上述技术方案中,第一导电体由直线状的导电体去除两端绝缘层后直接弯折形成,无需后期进行导体切头等工艺,能够降低导电体的制备工艺复杂性,提高定子的制造效率。
在一些实施例中,定子的极数为2p,定子的极距为n个绕线槽;
步骤S02之前还包括:提供2p×n个第一导电体,各第一导电包括第一插接部和第二插接部,第一插接部和第二插接部的跨距为n个绕线槽。
将多个第一导电体预先组装为线圈单元的步骤包括:
提供组装机构,组装机构包括2p×n个凹槽,2p×n个凹槽沿组装机构的周向均匀布置。
将(2p-1)×n个第一导电体,沿逆时针方向,依次堆叠于开设有2p×n个凹槽。
将剩余的n个第一导电体插入组装机构的凹槽,以形成线圈单元;其中,在任一凹槽内,线圈单元的一个第一导电体的第一插接部位于线圈单元的另一个第一导电体的第二插接部靠近凹槽底壁的一侧。
在一些实施例中,还包括:
将预先组装的线圈单元由组装机构取下。将线圈单元由装置结构取下后可以进行步骤S02。在上述技术方案中,第一插接部和第二插接部的跨距等于极距,能够简化第一导电体的绕线结构。在任一绕线槽内,第一导电体的第一插接部都更加靠近绕线槽底壁,使得多个第一导电体能够依次编织叠放嵌合形成具有两层绕线的线圈单元,且第一导电体的第一插接部位于其中一层绕线,第二插接部位于另一层绕线,多个第一导电体能够相互嵌合限位,提高线圈单元内多个第一导电体之间相对位置的稳定性。
图41至图46为本申请另一些实施例提供的定子在制造过程中的不同示意图。
参照图41至图46,本申请实施例的制造方法在步骤S02之前还包括:
步骤S03,如图41所示,提供m×j个第一导电体210,每个第一导电体210连续折弯且包括2×k个插接部2011,m、j以及k均为正整数;
步骤S04,如图42和图43所示,将m个第一导电体210编织并制成子线圈单元200b,制出j个子线圈单元200b;
步骤S05,如图44至图46所示,组装j个子线圈单元200b并形成线圈单元200a。
在步骤S03,各第一导电体210可包括2、4、6、8或16个插接部2011。示例性地,第一导电体210包括4个插接部2011。
示例性地,在步骤S04中,如图42所示,将第一导电体210依次编织在一起;在编织m个第一导电体210后制成如图43所示的子线圈单元200b。
示例性地,可通过对插、翻转等操作,将j个子线圈单元200b并形成线圈单元200a。
将多个第一导电体210分步编织,可以降低编织难度,提高组装效率。
在一些实施例中,j为2。在步骤S04中,可以先编织处两个“月牙状”的子线圈单元200b。
根据本申请的一些实施例,参照图1至图12,定子包括定子铁芯100和定子绕组200。定子铁芯100沿自身轴向D的端面110上设有多个贯穿定子铁芯100的内壁111和外壁112的绕线槽120,多个绕线槽120沿定子铁芯100的周向间隔设置。绕线槽120的延伸方向相对于定子铁芯100的径向倾斜。
定子绕组200包括多个线圈单元200a,多个线圈单元200a沿轴向D层叠布置。各线圈单元200a包括组装在一起的多个第一导电体210。
第一导电体210连续折弯且包括四个插接部2011、三个连接部213、第一引脚214、第二引脚215、第一连接臂216和第二连接臂217。
四个插接部2011分别插接于不同的绕线槽120,并沿周向布置。相邻的两个插接部2011通过一个连接部213连接。位于内壁111内侧的连接部213翻折设置,以使与连接部213相连的两个插接部2011处于不同层。
两个连接部213位于内壁111的内侧。线圈单元200a的位于内壁111内侧的所有连接部213沿周向排列布置。
第一引脚214和第二引脚215位于第一导电体210的两端。第一引脚214通过第一连接臂216连接于一个插接部2011,第二引脚215通过第二连接臂217连接于另一个插接部2011。
第一引脚214、第二引脚215、第一连接臂216和第二连接臂217均位于外壁112的外侧。
线圈单元200a包括多个导电支路201,各导电支路201包括串联的多个第一导电体210。在导电支路201的任意相邻的两个第一导电体210中,一个第一导电体210的第一引脚214与另一个第一导电体210的第二引脚215焊接并形成连接结构2145。
线圈单元200a的所有连接结构2145沿周向间隔设置。相邻的两个线圈单元200a的连接结构2145在周向上错位。
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。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,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,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (31)

1.一种电机的定子,其特征在于,包括:
定子铁芯,所述定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿所述定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽,所述多个绕线槽沿所述定子铁芯的周向间隔设置;
定子绕组,包括至少一个线圈单元,所述线圈单元包括组装在一起的多个第一导电体,每个所述第一导电体包括至少一个插接部,所述插接部插接于所述绕线槽。
2.根据权利要求1所述的定子,其特征在于,所述线圈单元的至少两个所述第一导电体沿所述周向错位分布;
每个所述第一导电体包括多个所述插接部,多个所述插接部分别插接于不同的所述绕线槽;
所述定子绕组在各所述绕线槽内设置至少两个沿所述轴向层叠的所述插接部;可选地,所述线圈单元在各所述绕线槽内设置至少两个沿所述轴向层叠的所述插接部。
3.根据权利要求2所述的定子,其特征在于,所述线圈单元包括多个导电支路,各所述导电支路包括串联的多个所述第一导电体;所述导电支路的相邻的两个所述第一导电体连接并形成连接结构;
所述线圈单元的所有所述连接结构均设置于所述外壁的外侧。
4.根据权利要求2或3所述的定子,其特征在于,所述第一导电体还包括至少一个连接部,相邻的所述插接部通过所述连接部相连;
至少一个所述连接部位于所述内壁的内侧。
5.根据权利要求4所述的定子,其特征在于,位于所述内壁内侧的至少一个所述连接部在所述轴向上翻折,以使与翻折的所述连接部相连的两个所述插接部处于不同层。
6.根据权利要求5所述的定子,其特征在于,在所述轴向上,所述连接部的最大尺寸大于两个所述插接部的尺寸之和。
7.根据权利要求5所述的定子,其特征在于,位于所述内壁内侧的所有所述连接部沿所述周向排列布置。
8.根据权利要求3所述的定子,其特征在于,所述第一导电体的两端设有第一引脚和第二引脚;
在所述导电支路的任意相邻的两个所述第一导电体中,一个所述第一导电体的所述第一引脚与另一个所述第一导电体的所述第二引脚连接并形成所述连接结构。
9.根据权利要求8所述的定子,其特征在于,在所述导电支路的任意相邻的两个所述第一导电体中,一个所述第一导电体的所述第一引脚与另一个所述第一导电体的所述第二引脚沿所述轴向交叠;
所述第一引脚与所述第二引脚在交叠区域相互焊接并形成所述连接结构。
10.根据权利要求8所述的定子,其特征在于,所述线圈单元的所有所述连接结构沿所述周向间隔设置。
11.根据权利要求10所述的定子,其特征在于,所述定子绕组包括多个线圈单元,多个所述线圈单元沿所述轴向层叠布置;在相邻的两个所述线圈单元中,一个所述线圈单元的至少一个所述连接结构与另一个在所述线圈单元的所述连接结构在所述周向上错位。
12.根据权利要求8所述的定子,其特征在于,所述第一引脚和所述第二引脚在所述径向上沿远离所述定子铁芯中心的方向延伸成型;或者,
相互交叠的所述第一引脚和所述第二引脚在所述周向上沿相互靠近的方向延伸成型。
13.根据权利要求8所述的定子,其特征在于,所述第一导电体包括导线和包覆在所述导线外侧的绝缘层;
所述绝缘层的一端设有第一开口,所述导线包括所述第一引脚,所述第一引脚从所述第一开口伸出;
所述第一开口具有靠近所述外壁的第一边缘和远离所述外壁的第二边缘,在所述第一引脚的延伸方向上,所述第一边缘与所述第一引脚的末端的距离小于或等于所述第二边缘与所述第一引脚的末端的距离。
14.根据权利要求13所述的定子,其特征在于,所述第一开口所在的平面与一虚拟面的夹角为0°-30°,所述虚拟面垂直于所述第一引脚的延伸方向并经过所述第二边缘。
15.根据权利要求8所述的定子,其特征在于,所述第一导电体还包括第一连接臂和第二连接臂,所述第一引脚通过所述第一连接臂连接于一个所述插接部,所述第二引脚通过所述第二连接臂连接于另一个所述插接部。
16.根据权利要求15所述的定子,其特征在于,
所述定子绕组包括多个所述线圈单元,多个所述线圈单元沿所述轴向层叠布置;
在相邻的两个所述线圈单元中,一个所述线圈单元的至少一个所述第一导电体的所述第一连接臂和所述第二连接臂朝远离另一个所述线圈单元的一侧翻折。
17.根据权利要求16所述的定子,其特征在于,在所述轴向上,相邻的两个所述线圈单元的所述连接结构的最小间距大于或等于1mm。
18.根据权利要求16所述的定子,其特征在于,在沿周向相邻的两个所述第一导电体中,一个所述第一导电体的所述第二连接臂从另一个所述第一导电体的所述第二引脚和所述定子铁芯之间穿过。
19.根据权利要求18所述的定子,其特征在于,所述第二连接臂背离所述定子铁芯的一侧设有用于避让另一个所述第一导电体的所述第二引脚的避让凹部。
20.根据权利要求19所述的定子,其特征在于,所述第二连接臂在与所述避让凹部对应的位置弯折并形成朝向所述定子铁芯凸出的凸部。
21.根据权利要求2所述的定子,其特征在于,至少一个所述第一导电体的两个相邻的所述插接部之间的跨距等于极距。
22.根据权利要求1所述的定子,其特征在于,所述第一导电体为一体成型结构。
23.根据权利要求1所述的定子,其特征在于,所述定子铁芯沿自身轴向的两个端面均设置有所述绕线槽。
24.根据权利要求1所述的定子,其特征在于,所述绕线槽的延伸方向相对于所述定子铁芯的径向倾斜。
25.根据权利要求1所述的定子,其特征在于,所述绕线槽的槽面包括底壁面和连接于所述底壁面的两个侧壁面,两个所述侧壁面沿所述周向间隔设置,所述插接部设置于两个所述侧壁面之间;
所述绕线槽沿所述轴向的一端设有槽口,所述槽口与所述底壁面沿所述轴向相对;
所述槽口沿所述周向的尺寸为H1,所述两个所述侧壁面在所述周向上的间距为H2,H1≤H2。
26.根据权利要求25所述的定子,其特征在于,所述绕线槽包括安装槽,所述安装槽在所述侧壁面上形成凹陷;
所述定子还包括限位件,所述限位件插入所述安装槽并用于在所述轴向上限制所述插接部的移动。
27.一种电机,包括权利要求1-26任一项所述的定子。
28.一种定子的制造方法,包括:
提供定子铁芯,所述定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿所述定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽,所述多个绕线槽沿所述定子铁芯的周向间隔设置;
将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿所述轴向压入所述多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于所述绕线槽内。
29.根据权利要求28所述的制造方法,其特征在于,在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿所述轴向压入所述多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于所述绕线槽内的布置之前还包括:
提供直线状的导电体,所述导电体包括导线和包覆在所述导线外侧的绝缘层;
去除所述导电体两端的所述绝缘层;
将所述导电体弯折形成所述第一导电体,所述第一导电体包括间隔设置的多个插接部。
30.根据权利要求28所述的制造方法,其特征在于,
所述定子的极数为2p,所述定子的极距为n个所述绕线槽;
在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿所述轴向压入所述多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于所述绕线槽内的布置之前还包括:提供2p×n个第一导电体,每个所述第一导电体包括第一插接部和第二插接部,所述第一插接部和所述第二插接部的跨距为n个所述绕线槽;
所述将多个所述第一导电体预先组装为线圈单元的步骤包括:
提供组装机构,所述组装机构包括2p×n个凹槽,2p×n个所述凹槽沿所述组装机构的周向均匀布置;
将(2p-1)×n个所述第一导电体,沿逆时针方向,依次堆叠于开设有2p×n个所述凹槽;
将剩余的n个第一导电体插入组装机构的所述凹槽,以形成线圈单元;其中,在任一所述凹槽内,所述线圈单元的一个所述第一导电体的所述第一插接部位于所述线圈单元的另一个所述第一导电体的所述第二插接部靠近所述凹槽底壁的一侧。
31.根据权利要求28所述的制造方法,其特征在于,在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿所述轴向压入所述多个绕线槽,以使各第一导电体的插接部插接于所述绕线槽内的布置之前还包括:
提供m×j个第一导电体,每个所述第一导电体连续折弯且包括2×k个插接部,m、j以及k均为正整数;
将m个所述第一导电体编织并制成子线圈单元,制出j个所述子线圈单元;
组装j个所述子线圈单元并形成线圈单元。
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