CN218301056U - 一种电机、动力总成及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电机、动力总成及车辆,电机包括定子铁芯和多相绕组结构,每相绕组结构包括多个并联的支路,每个支路包括至少一个线圈组,每个线圈组包括进线端、出线端和多个线圈,多个线圈同轴设置,且多个线圈的跨距各不相等。多个线圈包括相连的第一线圈和第二线圈,第一线圈为线圈组的首匝线圈,与进线端直接连接,第二线圈为线圈组的末匝线圈,与出线端直接连接,第一线圈位于第二线圈外侧,使相邻两相绕组结构的首匝线圈间的接触位置距定子铁芯较远,末匝线圈间的接触位置距定子铁芯较近,便于在首匝线圈之间设置第一绝缘件,更有效隔离不同相绕组结构的首匝线圈,提升绝缘可靠性,进而提升电机的可工作电压。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域,特别涉及一种电机、动力总成及车辆。
背景技术
随着新能源行业的高速发展,电动车辆的使用越来越普遍,电动车辆例如电动汽车其主要部分为电驱动系统,电驱动系统的动力源是电机,电机能够将电能转化为机械能,以带动电动汽车的车轮转动,从而驱动电动汽车行驶。因此,电机作为电动汽车的核心驱动部件,而受到广泛的研究。
电机通常包括定子、转子以及绕组结构等,其中,圆线式绕组结构多采用同心式的绕设方式设置在定子的定子铁芯上,以三相绕组结构为例,在U、V、W三相中,每相绕组结构的每一个支路可以包括有多个线圈,例如,U相的其中一支路U1包括有两个线圈(参照图2所示),两个线圈的轴线重合,支路U1包括有进线端和出线端,邻近进线端的一个线圈为小线圈,邻近出线端的一个线圈为大线圈,大线圈位于小线圈的外部。将各相绕组结构绕设在定子铁芯上后,相邻两相绕组的线圈位于定子槽外的部分之间不可避免会接触,因此在相邻两相绕组结构的线圈之间设置有相间绝缘件,以将不同相绕组结构的线圈绝缘隔离。
然而,上述的绕组结构中不同相绕组结构之间的绝缘可靠性较差,影响电机的性能。
实用新型内容
本申请提供一种电机、动力总成及车辆,解决了现有的电机中绕组结构的绝缘可靠性较差而影响电机的性能。
本申请的第一方面提供一种电机,包括定子铁芯和多相绕组结构,定子铁芯的周向上开设有多个定子槽,定子槽用于固定多相绕组结构。
多相绕组结构中每相绕组结构包括多个支路,多个支路并联,每个支路包括至少一个线圈组,每个线圈组绕设于定子槽上,每个线圈组包括进线端、出线端和多个线圈,多个线圈的轴线重合,多个线圈的跨距各不相等,也即多个线圈采用同心绕设的方式设置在定子槽上。
多个线圈位于进线端和出线端之间,多个线圈包括相连的第一线圈和第二线圈,第一线圈邻近进线端并与进线端相连,第二线圈邻近出线端并与出线端相连,且第一线圈位于第二线圈的外侧。第一线圈为线圈组的首匝线圈,第二线圈为线圈组的末匝线圈,而作为首匝的第一线圈位于第二线圈的外侧,则第一线圈就是整个线圈组中位于外侧的大线圈。这样就使相邻两相绕组结构的首匝线圈位于定子槽外的部分之间的接触位置距定子铁芯更远,可以便于在不同相绕组结构的首匝线圈位于定子槽外的部分之间设置第一绝缘件,更加有效的隔离不同相绕组结构的首匝线圈,提升绕组结构的绝缘可靠性,降低第一绝缘件失效的风险,有助于提升圆线电机可工作电压平台,提升电机的性能。
此外,也降低了第一绝缘件的设置难度,便于在不同相绕组结构的线圈之间设置第一绝缘件,大大的降低了装配难度,提升装配效率。
而且第二线圈为整个线圈组的末匝线圈,第二线圈是整个线圈组中位于最内侧的小线圈,相邻两相绕组结构的末匝线圈位于定子槽外部分间的接触位置距定子铁芯较近,在末匝线圈之间也设置有第一绝缘件。末匝线圈的冲击电压较低且两末匝线圈之间的电势差较小,对第一绝缘件的损害较小,因此使第二线圈为小线圈,第一线圈为大线圈,有利于进一步减小第一绝缘件的绝缘失效风险,提升绕组结构的绝缘可靠性,能够增强电气安全,进一步有助于提升圆线电机可工作电压平台。此外还能够适当降低在邻近定子铁芯位置处设置第一绝缘件的精度要求,进一步提升装配效率。
在一种可能的实现方式中,每个支路包括两个线圈组,其中一个线圈组的第二线圈和其中另一个线圈组的第一线圈连接。增强绕组结构的设置灵活性,扩展电机的实用性。
在一种可能的实现方式中,每个支路包括一个线圈组,每个线圈组还包括第三线圈,第三线圈分别与第一线圈和第二线圈相连,第三线圈位于第一线圈和第二线圈之间,丰富绕组结构的设置灵活性,有利于增强电机的性能。
在一种可能的实现方式中,每个线圈包括第一部分和第二部分,第一部分位于定子槽内,第二部分位于定子槽外。
在一种可能的实现方式中,定子槽包括相对的槽口和槽底,槽口朝向定子铁芯的轴线,第一线圈的第一部分邻近槽底设置,第一线圈的第一部分距离定子铁芯具有较长的绝缘爬电距离,换言之,使具有大冲击电压的第一线圈距定子铁芯有较长的爬电距离,进一步提升绝缘可靠性,有利于满足电机的高工作电压平台需求,提升电机的性能。
第二线圈的第一部分邻近槽口处设置。使具有较小冲击电压的第二线圈距定子铁芯爬电距离较短,合理的设置绕组结构,降低绕组结构发生绝缘失效的风险,进一步满足电机高工作电压平台的需求。
在一种可能的实现方式中,还包括第一绝缘件,第一绝缘件位于相邻两相绕组结构的线圈的第二部分之间。第一绝缘件起到隔离绝缘相邻两相绕组结构的线圈的作用,保证电机的性能。
在一种可能的实现方式中,还包括第二绝缘件,第二绝缘件位于第一部分和定子槽的内壁之间。第二绝缘件能够很好的起到隔离绝缘线圈和定子铁芯的作用,保证电机的性能。
第二绝缘件包括槽体绝缘件和槽盖绝缘件,槽体绝缘件的底壁位于定子槽的槽底,槽体绝缘件的两侧壁延伸至定子槽的槽口,槽盖绝缘件的底壁位于定子槽的槽口,且槽盖绝缘件的两侧壁分别与槽体绝缘件的两侧壁的部分重合,槽盖绝缘件和槽底绝缘件共同包裹第一部分的周向外侧,能够很好的绝缘隔离线圈和定子铁芯,保证电机的性能。
在一种可能的实现方式中,多相绕组结构包括U相绕组结构、V相绕组结构和W相绕组结构,U相绕组结构、V相绕组结构和W相绕组结构分别包括并联的三个支路,有利于提升电机的实用性。
本申请的第二方面提供一种动力总成,至少包括减速结构和上述任一的电机,电机与减速结构连接。通过包括电机,该电机的绕组结构具有较高的绝缘可靠性,使电机能够满足更高的工作电压平台需求,有利于满足提升动力总成的性能。
本申请的第三方面提供一种车辆,至少包括车体和上述任一的电机,电机设置在车体上,通过包括电机,电机能够满足更高的工作电压平台需求,从而提升车辆的动力性。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种电机的结构示意图;
图2为相关技术中的一种电机的绕组结构展开的分布示意图;
图3为图2的局部结构放大示意图;
图4为本申请实施例提供的一种电机的绕组结构的绕设示意图;
图5为本申请实施例提供的一种电机中绕组结构展开的分布示意图;
图6为图5的局部结构放大图;
图7为本申请实施例提供的一种电机的定子铁芯端面局部结构示意图;
图8为本申请实施例提供的另一种电机中绕组结构展开的分布示意图;
图9为图8的局部结构放大图。
附图标记说明:
100-电机;
10-定子铁芯;
11-定子槽;
111-槽底;112-槽口;
20-绕组结构;
211、311-线圈组;211a、311a-第一线圈组;211b、311b-第二线圈组;
2111、2111a、2111b、3111、3111a、3111b-第一线圈;2112、2112a、2112b、3112、
3112a、3112b-第二线圈;2113、3113-第三线圈;
2211、2212-第一部分;
30-第二绝缘件;
31-槽体绝缘件;32-槽盖绝缘件。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请。
为便于理解,首先对本申请实施例所涉及的电机中的相关技术术语进行解释和说明。
电机相数,电机相数中的相一般是指使用几根相线(也即火线),例如,三相电机就是使用了三根相线。通常会用电机定子侧出线端(不含中性线)的数目来定义电机的相数。
电机极数(p),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(P)为1,所以,电机的极对数为1、2、3、4,则电机的极数(p)为2、4、6、8,其中,电机的转速(n)与电机的极对数(P)之间满足n=60f/P,其中,f为电源频率,也即当f的频率为变化时,则电机的转速与频率和极对数相关。
跨距,是指一个线圈的相邻两条有效边之间所跨占的槽数,其中,有效边指线圈位于定子槽内的部分,该部分在定子槽内能切割磁场、感应电动势。
中性点,指绕组结构中的一点,绕组结构的多相绕组连接成星形时的一个公共点,中性点与外部各接线端间的电压绝对值可以相等。
以下结合附图和具体的实施方式对本申请实施例提供的一种电机进行详细的说明。
图1为本申请实施例提供的一种电机的结构示意图。
参见图1所示,电机100可以包括有定子铁芯10和绕组结构20,其中,定子铁芯10可以为中空的圆柱状结构,可以包括有周向、轴向和径向,轴向、周向和径向构成柱状结构的三个正交方向,定子铁芯10的轴向是圆柱状定子铁芯10的旋转中心轴的方向,定子铁芯10的轴线即为旋转中心轴,如图1中的轴线L。定子铁芯10的周向即为圆周方向。定子铁芯10的径向垂直于轴向,为圆柱状定子铁芯10端面圆的半径或直径方向。
应当理解的是,电机100还可以包括有其他结构件,例如,还可以包括壳体、定子、转轴等结构件,以完整电机100的整机结构。
其中,定子铁芯10上可以开设有多个定子槽11,多个定子槽11沿定子铁芯10的周向间隔设置,定子槽11的延伸方向可以与定子铁芯10的轴向相平行,定子槽11可以包括有槽底和槽口(参照图7所示),槽底与槽口相对,槽口朝向定子铁芯10的轴线,定子槽11的槽深方向(从槽口至槽底的方向)可以与定子铁芯10的径向相平行。定子槽11可以对绕组结构20起到限位固定的作用,使绕组结构20通过定子槽11绕设在定子铁芯10上。
绕组结构20可以为多个圆线线圈组成的线匝,绕组结构20的相数可以为多相,例如,绕组结构20可以为三相绕组,即相数为三,如可以包括U相绕组结构、V相绕组结构和W相绕组结构。或者,绕组结构20也可以为六相绕组,即相数为六,如可以包括U相绕组结构、V相绕组结构、W相绕组结构、A相绕组结构、B相绕组结构和C相绕组结构。当然,在一些其他示例中,绕组结构20的相数也可以为其他,例如,绕组结构20也可以为九相绕组。
每相绕组结构20可以包括有多个支路,例如,可以包括三个支路、五个支路等。多个支路并联形成该相绕组结构20,每个支路的出线端可以与中性点连接。其中,每个支路可以包括至少一个线圈组,每个线圈组可以由多个线圈组成。
图2为相关技术中的一种电机的绕组结构展开的分布示意图,图3为图2的局部结构放大示意图。
绕组结构包括由圆线线圈组成的绕组结构和由扁线线圈组成的绕组结构,其中,圆线式绕组结构通常采用同心方式绕设在定子铁芯上。例如,参见图2所示,绕组结构1包括U相绕组结构、V相绕组结构和W相绕组结构,每相绕组结构可以包括有三个支路,以U相绕组结构为例,U相绕组结构可以包括第一支路U1、第二支路U2和第三支路U3。
每相绕组结构的每个支路可以包括线圈组,线圈组包括同轴线设置的大线圈和小线圈,大线圈的跨距大于小线圈的跨距。其中,小线圈邻近进线端并与进线端相连,大线圈邻近出线端与出线端相连,也即在定子铁芯上绕设的首匝线圈为小线圈,末匝线圈为大线圈。例如以U相绕组结构的第一支路U1为例,第一支路U1包括线圈组110,线圈组110包括进线端110a、多个线圈和出线端110b,多个线圈包括大线圈120和小线圈130,邻近进线端110a并与进线端110a直接连接的一个线圈为小线圈130,邻近出线端110b的一个线圈为大线圈120,大线圈120位于小线圈130的外部。将各相绕组结构绕设在定子铁芯上后,相邻两相绕组结构的线圈位于定子槽外的部分不可避免的会发生接触,例如,参见图3所示,U相绕组结构的第一支路U1的首匝线圈(也即小线圈130),和V相绕组结构的第一支路V1的首匝线圈(小线圈220)位于定子槽外的部分在a区域存在重叠接触。因此,在相邻相绕组结构的线圈位于定子槽外的部分之间会设置绝缘件(图中未示出),以对不同相的绕组结构实现绝缘隔离。
然而,上述的绕组结构中,由于首匝线圈为位于内部的小线圈,相邻两相绕组结构的首匝线圈位于定子槽外部分间的接触位置(如图中的a区域)也邻近定子铁芯,不易于设置绝缘件,绝缘件易发生位移等,会在不同相绕组结构的首匝线圈间的接触处产生绝缘薄弱点,绝缘可靠性较差,但各支路的首匝线圈上的冲击电压相对其他线圈会高很多,不同相绕组结构的首匝线圈间的接触点电应力最高,很容易对此处的绝缘件造成损害,而导致绝缘件失效等问题,影响电机的性能。而且在邻近定子铁芯处的线圈之间设置绝缘件的装配难度也较大,降低装配效率。
基于此,本申请实施例提供的一种电机,便于不同相绕组结构之间绝缘件的设置,在不影响电机性能、成本和加工工艺的前提下,有效的提升了绕组结构中各相绕组之间的绝缘可靠性,提升电机的性能。
图4为本申请实施例提供的一种电机的绕组结构的绕设示意图。
参见图4所示,本申请实施例中,以定子铁芯10上的绕组结构20为三相绕组,每相绕组结构包括三个支路为例进行说明。具体的,绕组结构20可以包括U相绕组结构、V相绕组结构和W相绕组结构。
其中,U相绕组结构可以包括第一支路、第二支路和第三支路。需要说明的是,图4中,U1表示第一支路的进线端,U2表示第一支路的出线端,以此类推,U3表示第二支路的进线端,U4表示第二支路的出线端,U5表示第三支路的进线端,U6表示第三支路的出线端。
相应的,V相绕组结构也可以包括第一支路、第二支路和第三支路三个支路,图4中,V1和V2分别表示第一支路的进线端和出线端,V3和V4分别表示第二支路的进线端和出线端,V5和V6分别表示第三支路的进线端和出线端。
W相绕组结构也可以包括第一支路、第二支路和第三支路三个支路,W1和W2分别表示第一支路的进线端和出线端,W3和W4分别表示第二支路的进线端和出线端,W5和W6分别表示第三支路的进线端和出线端。
每相绕组结构的每个支路包括至少一个线圈组,每个线圈组绕设在定子槽11上,每个线圈组可以包括进线端、出线端和多个线圈,多个线圈位于进线端和出线端之间。例如,参见图4所示,以U相绕组结构的第一支路为例,包括一个线圈组211,该线圈组211的进线端即为第一支路的进线端U1,该线圈组211的出线端为第一支路的出线端U2,线圈组211的进线端和出线端之间具有三个线圈(其中一个线圈图中未示出)。
其中,多个线圈的轴线可以相互重合,且多个线圈的跨距均不相等,也即多个线圈采用同心绕设的方式设置在定子槽11上。
多个线圈可以为两个,如分别为相连的第一线圈和第二线圈。其中,第一线圈邻近进线端并与进线端连接,也即第一线圈为该线圈组的首匝线圈。第二线圈邻近出线端并与出线端连接,第二线圈可以为该线圈组的末匝线圈。
在本申请实施例中,以每个线圈组中,跨距最小的线圈为小线圈,跨距最大的线圈为大线圈。
或者,每个线圈组也可以包括有两个以上的线圈。例如,线圈组还可以包括第三线圈,第三线圈位于第一线圈和第二线圈之间,也即第二线圈位于第三线圈的内侧,第三线圈位于第一线圈的内侧,第一线圈为整个线圈组的首匝线圈,第二线圈为整个线圈组的末匝线圈,也即从外至内,线圈组包括依次同轴线设置的第一线圈、第三线圈和第二线圈。丰富绕组结构的设置灵活性,有利于增强电机的性能。
当然,在一些其他示例中,每个线圈组中线圈的数量也可以其他数值,例如,可以为四个、五个线圈等。
线圈组绕设在定子槽11上,每个线圈的部分可以位于定子槽11内,部分可以位于定子槽11外,将多相绕组结构20绕设在定子槽11上后,相邻两相绕组结构的线圈位于定子槽外的部分就不可避免的会有交叠接触位置,在相邻相绕组结构的线圈位于定子槽外的部分之间可以设置第一绝缘件,第一绝缘件可以是绝缘纸,设置在不同相绕组结构的线圈之间,起到隔离绝缘的作用,减小或避免不同相绕组结构之间的相互干扰,保证电机100的性能。
本申请实施例中,可以使第一线圈位于第二线圈的外侧,由于线圈组采用同心绕设的方式,作为首匝的第一线圈位于第二线圈的外侧,则第一线圈就是整个线圈组中位于外侧的大线圈,也即第一线圈位于整个线圈组的最外侧,该线圈组的其余线圈(如第二线圈)均位于第一线圈的内侧。这样就使相邻两相绕组结构的首匝线圈位于定子槽外的部分间的接触位置距定子铁芯更远,可以便于在相邻两相绕组结构的首匝线圈之间设置第一绝缘件,更加有效的隔离不同相绕组结构的首匝线圈,降低邻近定子铁芯不易隔开位置的电应力,提升绕组结构的绝缘可靠性,降低第一绝缘件失效的风险,有助于提升圆线电机可工作电压平台,提升电机的性能。
此外,也降低了第一绝缘件的设置难度,便于在不同相绕组结构之间设置第一绝缘件,大大的降低了装配难度,提升装配效率。
其中,需要说明的是,相邻两相绕组结构的线圈之间均可以设置有第一绝缘件,能够通过第一绝缘件对不同相绕组结构的线圈之间实现绝缘隔离。例如,相邻两相绕组结构的第二线圈位于定子槽外的部分之间也可以设置有第一绝缘件。
图5为本申请实施例提供的一种电机中绕组结构展开的分布示意图,图6为图5的局部结构放大图。
例如,参见图5所示,图5为图4中绕组结构20的展开分布示意图,以U相绕组结构的第一支路210为例,U1为第一支路210的进线端,第一支路210包括一个线圈组211,该线圈组211的进线端即为第一支路210的进线端U1,该线圈组211可以包括三个同轴线设置的线圈,分别为第一线圈2111、第二线圈2112和第三线圈2113。其中,第一线圈2111邻近进线端(也即进线端U1)并与进线端连接,也即第一线圈2111为该线圈组211的首匝线圈,第一线圈2111位于第二线圈2112的外侧,第一线圈2111位于整个线圈组211的最外侧,例如,从外到内,第一线圈2111、第三线圈2113和第二线圈2112依次同轴线设置。
相应的,V相绕组结构的第一支路310中,V1为第一支路310的进线端,第一支路310也包括一个线圈组311,该线圈组311的进线端即为第一支路的进线端V1,该线圈组311也包括三个同轴线设置的线圈,分别为第一线圈3111、第二线圈3112和第三线圈3113,第一线圈3111为该线圈组311的首匝线圈,邻近进线端(也即进线端V1)并与进线端连接,从外到内,第一线圈3111、第三线圈3113和第二线圈3112依次同轴线设置。
结合图6所示,U相绕组结构的第一线圈2111位于定子槽外的部分和V相绕组结构的第一线圈3111位于定子槽外的部分会在图6所示的b区域存在交叠接触位置,在该位置处,两相绕组结构的第一线圈之间可以设置第一绝缘件(图中未示出)。而由于第一线圈位于整个线圈组的最外侧,参见图6所示,U相绕组结构的第一线圈2111和V相绕组结构的第一线圈3111的接触位置距离定子铁芯(定子槽11)就会相对较远,便于第一绝缘件的设置,提升绕组结构20的绝缘可靠性,提升电机性能的条件下还能够提升装配效率。
而第二线圈为整个线圈组的末匝线圈,第一线圈位于第二线圈的外侧,即第二线圈是整个线圈组中位于最内侧的小线圈,相邻两相绕组结构的末匝线圈位于定子槽外的部分间的接触位置距定子铁芯较近,在相邻两相绕组结构的末匝线圈之间也设置有第一绝缘件。末匝线圈的冲击电压较低且两末匝线圈之间的电势差较小,对第一绝缘件的损害较小,因此使第二线圈为小线圈,第一线圈为大线圈,有利于进一步减小第一绝缘件的绝缘失效风险,提升绕组结构的绝缘可靠性,能够增强电气安全,进一步有助于提升圆线电机可工作电压平台。
此外还能够适当降低在邻近定子铁芯位置处设置第一绝缘件的精度要求,进一步提升装配效率。
例如,继续参见图6所示,以U相绕组结构的第一支路210为例,U1为第一支路210的进线端,U2为第一支路210的出线端,第一支路210包括从外至内依次同轴设置的第一线圈2111、第三线圈2113和第二线圈2112(参照图5所示)。第二线圈2112邻近出线端(也即出线端U2)并与出线端连接,第一线圈2111为该线圈组211的首匝线圈,第二线圈2112为该线圈组211的末匝线圈,第二线圈2112位于整个线圈组211的最内侧。
相应的,V相绕组结构的第一支路310中,V1为第一支路310的进线端,V2为第一支路310的出线端,第一支路310包括从外至内依次同轴设置的第一线圈3111、第三线圈3113和第二线圈3112。第一线圈3111为该线圈组311的首匝线圈,第二线圈3112为该线圈组311的末匝线圈,第二线圈3112位于整个线圈组311的最内侧。
U相绕组结构的第二线圈2112位于定子槽外的部分和V相绕组结构的第二线圈3112位于定子槽外的部分会在图6所示的c区域存在交叠接触,在该位置处两第二线圈之间设置有第一绝缘件(图中未示出)。该接触位置距离定子铁芯(定子槽11)相对较近,但由于末匝线圈之间的电势差等较小,对第一绝缘件的影响较小,使第二线圈间的接触位置(如c区域位置处)距定子铁芯(定子槽11)较近,而第一线圈间的接触位置(如b区域位置处)距定子铁芯(定子槽11)较远,提升了整个绕组结构20的绝缘可靠性,且有利于降低装配难度,提升装配效率。
需要说明的是,参见图5和图6所示,每个支路可以仅包括一个线圈组,该线圈组可以包括有两个线圈,或者,该线圈组也可以包括有三个线圈,或者,线圈数量也可以是其他值。
或者,每个支路也可以包括多个线圈组,多个线圈组相连接,例如,以每个支路包括两个线圈组为例(参照图8所示),分别为第一线圈组和第二线圈组,每个线圈组均至少包括有第一线圈和第二线圈。其中,第一线圈组的进线端可以为整个支路的进线端,进线端与第一线圈组的第一线圈(也即首匝线圈)连接,第一线圈组的第二线圈(也即末匝线圈)可以与第二线圈组的第一线圈(也即首匝线圈)连接,换言之,第一线圈组的出线端作为第二线圈组的进线端,第二线圈组的出线端可以为整个支路的出线端。
其中,多个线圈组中所包括的线圈数量可以相同,例如,第一线圈组和第二线圈组均可以包括有第一线圈和第二线圈两个线圈。当然,在一些其他示例中,第一线圈组和第二线圈组中所包括的线圈的数量也可以不同。
图7为本申请实施例提供的一种电机的定子铁芯端面局部结构示意图。
在本申请实施例中,以每个线圈位于定子槽内的部分为第一部分,位于定子槽外的部分为第二部分,例如,参照图7所示,以U相绕组结构为例,第一线圈可以包括位于定子槽11内的第一部分2211,第二线圈可以包括位于定子槽内的第一部分2212。
可以使第一线圈的第一部分邻近定子槽的槽底处设置,例如,参见图7所示,U相绕组结构20中第一线圈的第一部分2211邻近槽底111设置。第一线圈的第一部分2211距离定子铁芯10具有较长的绝缘爬电距离,换言之,使具有大冲击电压的第一线圈距定子铁芯10有较长的爬电距离,进一步提升绝缘可靠性,有利于满足电机100的高工作电压平台需求,提升电机100的性能。
而第二线圈的第一部分可以位于邻近定子槽的槽口位置处,例如,参见图7所示,U相绕组结构20中第二线圈的第一部分2212邻近槽口112设置,换言之,使具有较小冲击电压的第二线圈距定子铁芯10爬电距离较短,合理的设置绕组结构20,降低绕组结构20发生绝缘失效的风险,进一步满足电机100的高工作电压平台的需求。
其中,需要说明的是,定子槽11可以沿着槽深的方向分为多层,例如从槽口112至槽底111划分为1-10层,则第一线圈的第一部分可以在定子槽11内所占的层数为邻近槽底111的层数,第二线圈的第一部分所占层数为邻近槽口112的层数,例如,第一线圈的第一部分位于定子槽11内的7-10层,第二线圈的第一部分位于定子槽11内的1-6层。
在绕制绕组结构20时,以每个支路包括一个线圈组,每个线圈组包括三个线圈为例,可以首先绕制预设层数的第一线圈(大线圈),然后从大到小,从外到内依次绕制预设层数的第三线圈、第二线圈,完成该支路线圈组绕设后,可以将其从定子槽11的槽口112嵌入至定子槽11内,使第一线圈的第一部分邻近定子槽11的槽底111,第二线圈的第二部分邻近定子槽11的槽口112,依次类推完成各相绕组结构支路。
继续参见图7所示,每个线圈的第一部分与定子槽的内壁之间可以设置有第二绝缘件30,第二绝缘件30起到隔离绝缘线圈和定子铁芯的作用。例如,第一线圈的第一部分2211、第二线圈的第一部分2212与定子槽11内壁之间均具有第二绝缘件30,以绝缘隔离定子槽11和线圈,进而实现线圈与定子铁芯的绝缘隔离,保证电机100的性能。应当理解的是,当定子槽11的槽满率较高时,整个定子槽11的内壁内侧均具有第二绝缘件30。
第二绝缘件30也可以是绝缘纸。其中,为进一步实现对线圈的第一部分和定子铁芯10的绝缘隔离,具体的,参见图7所示,第二绝缘件30可以包括槽体绝缘件31和槽盖绝缘件32,槽盖绝缘件32盖设在槽体绝缘件31上,槽盖绝缘件32和槽体绝缘件31共同包裹在线圈第一部分的周向外侧。
槽体绝缘件31可以包括底壁和设置在底壁两侧的侧壁,槽盖绝缘件32也可以包括底壁和设置在底壁两侧的侧壁,例如,槽体绝缘件31和槽盖绝缘件32可以均为U形结构。
其中,槽体绝缘件31的底壁位于定子槽11的槽底111,槽体绝缘件31的两侧壁延伸至定子槽11的槽口112处。而槽盖绝缘件32的底壁位于定子槽11的槽口112处,槽盖绝缘件32的侧壁朝向定子槽11的槽底111延伸,槽体绝缘件31的侧壁在定子槽11的槽深方向上的长度小于槽盖绝缘件32的侧壁在该方向上的长度,使槽盖绝缘件32的两侧壁分别与槽底111绝缘件的两侧壁的部分重合,重合位置可以邻近定子槽11的槽口112位置,槽盖绝缘件32和槽体绝缘件31就围成一个容纳空间,线圈的第一部分(如第一线圈的第一部分2211和第二线圈的第一部分2212)就可以位于该容纳空间内,能够很好的绝缘隔离线圈和定子铁芯10,保证电机100的性能。
以下结合具体实施例,对本申请实施例提供的电机中的绕组结构进行详细的说明。
实施例一
本实施例中,以绕组结构包括U相绕组、V相绕组和W相绕组为例,每相绕组包括有三个支路,每个支路包括一个线圈组,每个线圈组包括从外到内依次同轴线设置的第一线圈、第三线圈和第二线圈为例。
该电机的极数为6极,定子槽的槽数为54,以U相绕组结构和V相绕组结构为例,参见图5所示,U相绕组结构的第一支路210包括线圈组211,其进线端为U1,出线端为U2,也即第一支路210从1号定子槽进线,从10号定子槽出线。第一线圈2111两端分别与进线端U1和第三线圈2113连接,第二线圈2112两端分别与第三线圈2113和出线端U2连接。
U相绕组结构第一支路210的走线依次为:1号定子槽、12号定子槽、2号定子槽、11号定子槽、3号定子槽、10号定子槽。其中,第一线圈2111从1号定子槽跨至12号定子槽,跨距为11,第三线圈2113从2号定子槽跨至11号定子槽,跨距为9,第二线圈2112从3号定子槽跨之10号定子槽,跨距为7。三个线圈跨距不等,且作为首匝线圈的第一线圈2111为大线圈,作为末匝线圈的第二线圈2112为小线圈,第一线圈2111位于第二线圈2112的外侧,第一线圈2111位于整个线圈组211的最外侧,第二线圈2112位于整个线圈组211的最内侧。
V相绕组结构的第一支路310包括线圈组311,其进线端为V1,出线端为V2,也即第一支路310从7号定子槽进线,从16号定子槽出线。第一线圈3111两端分别与进线端V1和第三线圈3113连接,第二线圈3112两端分别与第三线圈3113和出线端V2连接。
V相绕组结构第一支路310的走线依次为:7号定子槽、18号定子槽、8号定子槽、17号定子槽、9号定子槽、16号定子槽。其中,第一线圈3111从7号定子槽跨至18号定子槽,跨距为11,第二线圈3112从8号定子槽跨至17号定子槽,跨距为9,第三线圈3113从9号定子槽跨至16号定子槽,跨距为7。三个线圈跨距不等,且作为首匝线圈的第一线圈3111为大线圈,作为末匝线圈的第二线圈3112为小线圈,第一线圈3111位于第二线圈3112的外侧,第一线圈3111位于整个线圈组311的最外侧,第二线圈3112位于整个线圈组311的最内侧。U相绕组结构第一支路210的出线端和V相绕组结构第一支路310的出线端与中性点A连接。
结合图6所示,U相绕组结构的第一线圈2111和V相绕组结构的第一线圈3111位于定子槽外的部分的接触位置(如b区域)距定子铁芯(定子槽11)较远,而U相绕组结构的第二线圈2112和V相绕组结构的第二线圈3112位于定子槽外的部分的接触位置(如c区域)距定子铁芯(定子槽11)较近。
相应的,绕线方式可推导至U相绕组结构的其他支路,V相绕组结构的其他支路,以及W相绕组结构,使该绕组结构中,相邻两相绕组结构的线圈组中首匝线圈(第一线圈)间的接触位置距离定子铁芯较远,而末匝线圈(第二线圈)间的接触位置距离定子铁芯较近,有效的减小了第一绝缘件失效的风险,提升绕组结构的绝缘可靠性。
实施例二
图8为本申请实施例提供的另一种电机中绕组结构展开的分布示意图,图9为图8的局部结构放大图。
本实施例中,以绕组结构包括U相绕组、V相绕组和W相绕组为例,每相绕组包括有三个支路,每个支路包括两个线圈组,每个线圈组包括从外到内依次同轴设置的第一线圈和第二线圈为例。
电机的极数为6,定子槽的槽数为54,以U相绕组结构和V相绕组结构为例,参见图8所示,U相绕组结构的第一支路210包括第一线圈组211a和第二线圈组211b,第一线圈组211a包括第一线圈2111a和第二线圈2112a,第二线圈组211b包括第一线圈2111b和第二线圈2112b。第一支路的进线端为U1,出线端为U2,也即第一支路210从10号定子槽进线,从2号定子槽出线,第一线圈组211a的第一线圈2111a与第一支路210的进线端U1连接,第一线圈组211a的第二线圈2112a与第二线圈组211b的第一线圈2111b连接,第二线圈组211b的第二线圈2112b与出线端U2连接。
U相绕组结构第一支路210的走线依次为:10号定子槽、19号定子槽、11号定子槽、18号定子槽、10号定子槽、1号定子槽、9号定子槽、2号定子槽。其中,第一线圈组211a的第一线圈2111a从10号定子槽跨至19号定子槽,跨距为9,第一线圈组211a的第二线圈2112a从11号定子槽跨至18号定子槽,跨距为7,第一线圈组211a的两个线圈跨距不等,且作为首匝线圈的第一线圈2111a为大线圈,作为末匝线圈的第二线圈21112a为小线圈,第一线圈2111a位于第二线圈2112a的外侧。
V相绕组结构的第一支路310可以包括第一线圈组311a和第二线圈组311b,第一线圈组311a包括第一线圈3111a和第二线圈3112a,第二线圈组311b包括第一线圈3111b和第二线圈3112b。第一支路310的进线端为V1,出线端为V2,也即第一支路310从16号定子槽进线,从8号定子槽出线,第一线圈组311a的第一线圈3111a与进线端V1连接,第一线圈组311a的第二线圈3112a与第二线圈组311b的第一线圈3111b连接,第二线圈组311b的第二线圈3112b与出线端V2连接。
V相绕组结构第一支路310的走线依次为:16号定子槽、25号定子槽、17号定子槽、24号定子槽、16号定子槽、7号定子槽、15号定子槽、8号定子槽。其中,第二线圈组311b的第一线圈3111b从16号定子槽跨至7号定子槽,跨距为9,第二线圈组311b的第二线圈3112b从15号定子槽跨至8号定子槽,跨距为7,第二线圈组311b的两个线圈跨距不等,且作为首匝线圈的第一线圈3111b为大线圈,作为末匝的第二线圈3112b为小线圈,第一线圈3111b位于第二线圈3112b外侧。U相绕组结构第一支路210的出线端U2和V相绕组结构第一支路310的出线端V2与中性点连接。
结合图9所示,U相绕组结构的第一线圈2111a和V相绕组结构的第一线圈3111b位于定子槽外的部分间的接触位置(如d区域)距定子铁芯(定子槽11)较远,而U相绕组结构的第二线圈2112a和V相绕组结构的第二线圈3112b位于定子槽外的部分间的接触位置(如e区域)距定子铁芯(定子槽11)较近。
相应的,绕线方式可推导至U相绕组结构的其他支路,V相绕组结构的其他支路,以及W相绕组结构,使该绕组结构中,相邻两相绕组结构的首匝线圈(第一线圈)接触的位置距离定子铁芯较远,而末匝线圈(第二线圈)接触位置距离定子铁芯较近,有效的减小了第一绝缘件失效的风险,提升绕组结构的绝缘可靠性。
本申请实施例的描述中,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”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请实施例进行了详细的说明,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,或者对其中部分或者全部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申请实施例各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电机,其特征在于,包括定子铁芯和多相绕组结构,所述定子铁芯的周向上开设有多个定子槽,所述多个定子槽用于固定所述多相绕组结构;
所述多相绕组结构中每相所述绕组结构包括并联的多个支路,每个所述支路包括至少一个线圈组,每个所述线圈组绕设于所述定子槽,每个所述线圈组包括进线端、出线端和多个线圈,所述多个线圈的轴线重合,所述多个线圈的跨距各不相等;
所述多个线圈位于所述进线端和所述出线端之间,多个所述线圈包括相连的第一线圈和第二线圈,所述第一线圈邻近所述进线端并与所述进线端相连,所述第二线圈邻近所述出线端并与所述出线端相连,且所述第一线圈位于所述第二线圈的外侧。
2.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,每个所述支路包括两个所述线圈组,其中一个线圈组的所述第二线圈和其中另一个线圈组的所述第一线圈连接。
3.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,每个所述支路包括一个所述线圈组,每个所述线圈组还包括第三线圈,所述第三线圈分别与所述第一线圈和所述第二线圈相连,所述第三线圈位于所述第一线圈与所述第二线圈之间。
4.根据权利要求1-3任一所述的电机,其特征在于,每个所述线圈包括第一部分和第二部分,所述第一部分位于所述定子槽内,所述第二部分位于所述定子槽外。
5.根据权利要求4所述的电机,其特征在于,所述定子槽包括相对的槽口和槽底,所述槽口朝向所述定子铁芯的轴线,所述第一线圈的所述第一部分邻近所述槽底设置,所述第二线圈的所述第一部分邻近所述槽口处设置。
6.根据权利要求4所述的电机,其特征在于,还包括第一绝缘件,所述第一绝缘件位于相邻两相绕组结构的所述线圈的所述第二部分之间。
7.根据权利要求4所述的电机,其特征在于,还包括第二绝缘件,所述第二绝缘件位于所述线圈的所述第一部分和所述定子槽的内壁之间,所述第二绝缘件包括槽体绝缘件和槽盖绝缘件;
所述槽体绝缘件的底壁位于所述定子槽的槽底,所述槽体绝缘件的两侧壁延伸至所述定子槽的槽口,所述槽盖绝缘件的底壁位于所述定子槽的槽口,且所述槽盖绝缘件的两侧壁分别与所述槽体绝缘件的两侧壁的部分重合,所述槽盖绝缘件和所述槽底绝缘件共同包裹所述线圈的所述第一部分的周向外侧。
8.根据权利要求1所述的电机,其特征在于,所述多相绕组结构包括U相绕组结构、V相绕组结构和W相绕组结构,所述U相绕组结构、所述V相绕组结构和所述W相绕组结构分别包括并联的三个支路。
9.一种动力总成,其特征在于,包括减速结构和上述权利要求1-8任一所述的电机,所述电机与所述减速结构连接。
10.一种车辆,其特征在于,包括车体和上述权利要求1-8任一所述的电机,所述电机设置在所述车体上。
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