CN219351388U - 定子组件、电机以及电驱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种定子组件、电机及电驱系统，定子组件包括：定子铁芯，具有沿其周向方向设置在径向内侧的多个齿槽；定子绕组，具有多个矩形截面的导体元件，每个导体元件都有一部分位于所述齿槽之中且在径向上依次排列；绝缘装置，设置于所述齿槽内，且沿所述定子铁芯的轴向观看，所述绝缘装置完全包围位于同一齿槽内的所有导体元件；所述绝缘装置包括第一绝缘构件和第二绝缘构件，且沿所述定子铁芯的轴向观看，所述第一绝缘构件和第二绝缘构件之间具有重叠部分。本实用新型通过两个绝缘构件的重叠，使电机发生放电时，电弧所走的路径加长，无法与定子铁芯产生连接，这样放电电弧将无法导致绝缘失效。

Description

定子组件、电机以及电驱系统

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种定子组件、电机以及电驱系统。

背景技术

电机的主要部件包括定子组件和转子组件。定子绕组所采用的导体可以选用具有圆形横截面的金属导体或者具有矩形横截面的金属导体。采用具有矩形横截面的金属导体的电机又被称为扁线电机。相比于圆形横截面的金属导体，采用具有矩形横截面的金属导体的定子绕组具有更高的槽满率，由此能够产生更强的磁场，也使得扁线电机具有更优的性能。

随着新能源汽车的发展，扁线电机在电动车上的应用已经较为广泛。由于汽车的使用场景非常丰富且环境差异较大，为了满足不同场景，对应用于汽车上的扁线电机的要求也更高。在这些要求中，定子组件的绝缘性能是一个重要的方面，为了保证绝缘性能，已经在定子组件中设置了多种形式的绝缘措施，但是这些措施仍然存在继续提升的空间。

实用新型内容

结合申请人对电机绝缘技术的研究和改进，为了进一步提高定子的绝缘性能，本实用新型提出如下的技术方案。

一种定子组件，包括：定子铁芯，所述定子铁芯具有沿其周向方向设置在径向内侧的多个齿槽；和定子绕组，所述定子绕组具有多个矩形截面的导体元件，每个导体元件都有一部分位于所述齿槽之中且在径向上依次排列；

绝缘装置，所述绝缘装置设置于所述齿槽内，且沿所述定子铁芯的轴向观看，所述绝缘装置完全包围位于同一齿槽内的所有导体元件；

所述绝缘装置包括第一绝缘构件和第二绝缘构件，且沿所述定子铁芯的轴向观看，所述第一绝缘构件和第二绝缘构件之间具有重叠部分。

根据本实用新型的一个方面，沿所述定子铁芯的轴向观看，第一绝缘构件和第二绝缘构件的截面都呈U形。

根据本实用新型的一个方面，所述重叠部分位于第一绝缘构件和第二绝缘构件的各自U形的两个平行部分处。

根据本实用新型的一个方面，在所述重叠部分，所述第一绝缘构件位于所述第二绝缘构件的周向外侧。

根据本实用新型的一个方面，所述第一绝缘构件的U形的两个平行部分的长度小于所述第二绝缘构件的U形的两个平行部分的长度。

根据本实用新型的一个方面，第一绝缘构件和所述第二绝缘构件为绝缘纸。

根据本实用新型的一个方面，在所述定子铁芯的轴线方向上，所述第一绝缘构件和所述第二绝缘构件的两端均超出所述定子铁芯的两端。

根据本实用新型的一个方面，在所述齿槽的壁上设置有凹陷，用于容纳所述第一绝缘构件。

本实用新型还提出一种电机，包括上述的定子组件。

本实用新型还提出一种电驱系统，包括减速器或逆变器中的至少一者以及上述的电机。

由上可知，本实用新型通过两个绝缘构件的重叠，使电机发生放电时，电弧所走的路径加长，无法与定子铁芯产生连接，这样放电电弧将无法导致绝缘失效。此外，还对定子齿槽做了结构适应设计，保证了槽满率。

本实用新型的其他特征和优点将在下文结合附图进行详细说明。

附图说明

参考附图描述本实用新型的示例性实施例，其中：

图1示出了本实用新型的电机的定子组件的立体视图。

图2示出了本实用新型的电机的定子铁芯的俯视图。

图3(a)示出了用于形成定子绕组的一种导体元件的示意图。

图3(b)示出了用于形成定子绕组的另一种导体元件的示意图。

图4示出了导体元件以及绝缘装置的示意图。

所有附图都只是示意性的，而且并不一定按比例绘制，此外它们仅示出为了阐明本实用新型而必需的那些部分，其他部分被省略或仅仅提及。即，除附图中所示出的部件外，本实用新型还可以包括其他部件。

在附图中，相同的和/或功能相同的技术特征采用相同或相似的附图标记。

具体实施方式

下面参照附图描述本实用新型的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本实用新型。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本实用新型的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本实用新型并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本实用新型，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的特征或限定，除非在权利要求中明确提出。

在以下描述中可能使用的关于方位的说明，比如“上”、“下”、“内”、“外”、“径向”、“轴向”等，除非具有明确说明，仅为了方便描述，而无欲对实用新型技术方案形成任何限定。此外，在下文中使用了例如“第一”、“第二”等术语来描述本申请的元件，这些术语仅用于区分各个元件，而无欲限制这些元件的本质、序列、顺序或数目。

图1示出了根据本实用新型的电机的定子组件的立体视图。从图1中可以看出，定子组件100包括定子铁芯110和定子绕组120。定子铁芯110大致呈圆筒形，在其径向内部容纳有未图示的转子组件。在定子铁芯110的径向内侧开设有齿槽，用于容纳定子绕组120的一部分。为了提高绝缘性能，在定子绕组120和定子铁芯110的齿槽之间设置有绝缘装置130。

作为一种可选的实施方式，定子铁芯110可以由多个硅钢片叠置而成。多个硅钢片之间可以通过焊接、压装等方式形成一个整体。

图2示出了本实用新型的电机的定子铁芯的俯视图。从该图中可以看出，定子铁芯110具有环形本体111，在环形本体111的径向内侧设置有多个定子齿112，在相邻的两个定子齿112之间形成用于容纳定子绕组120的一部分的齿槽113。图2中示例性地示出了48个周向均匀分布的定子齿112和齿槽113。齿槽113的数量可以根据需要设置。有利地，齿槽113的数量设置为3的倍数，例如设置为48个、54个、72个等。

对于采用圆形导线的电机，其定子绕组一般采用较长的导线来在相应的定子齿上绕设。而对于扁线电机，其定子绕组一般是由多个导体元件先在轴向上插入到齿槽113中，然后再按照定子绕组的电路连接要求将多个导体元件焊接到一起，从而形成一个完整的定子绕组。

对于扁线电机，可以采用图3(a)所示的导体元件或者图3(b)所示的另一种导体元件来形成定子绕组。从图3(a)可以看出，该导体元件整体上呈U形，并且具有两个直线部U-1、两个弯折部U-2以及连接两个直线部U-1的连接部U-3。在初始状态下，该导体元件仅包括两个直线部以及连接该直线部的连接部U-3。在制作定子绕组时，两个直线部分别被插入到不同的齿槽113中。插入就位后，两个直线部在轴向上位于齿槽113外部的一端被弯折，从而形成两个弯折部U-2，未被弯折的部分则成为图3中所示的直线部U-1。

对于图3(b)所示的另一种导体元件，在初始状态下，该导体元件是一个具有一定长度的直线导体。在形成定子绕组时，该直线导体从轴向被插入到齿槽113中，随后可以将在轴向上位于齿槽113的外部的部分弯折，从而形成两个弯折部I-2，未被弯折的部分则成为直线部I-1。

由于需要将多个不同的导体元件通过焊接形成一个定子绕组，因此需要保证多个导体元件与外界绝缘。为此，在导体元件的表层设置有绝缘部。例如，可以通过将导体元件涂覆绝缘清漆来形成绝缘部。当然，也可以通过任何其他可行的方式来在导体元件上形成绝缘部。

如上所述，虽然在导体元件表面设置有绝缘部，但是在将多个导体元件插入到齿槽中时，有可能会使导体元件之间或者导体元件与齿槽的壁之间产生磕碰，或者在其他环节使导体元件表面的绝缘部产生破损，从而影响定子绕组的绝缘性能。为此，本实用新型还在导体元件和齿槽的壁之间设置有绝缘装置，以进一步提高定子绕组的绝缘性能。

图4示出了导体元件以及绝缘装置的示意图。在齿槽113中，沿着定子铁芯的径向依次排列有8层导体。为了清楚起见，在图4中仅示出了齿槽113的相邻两个定子齿112的一部分。绝缘装置130设置在多个导体元件与齿槽113的壁之间。具体地，绝缘装置130包括第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302。第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302可以采用绝缘纸的形式。

在图1中也示出了绝缘装置130。作为一种优选的实施方式，绝缘装置130在定子铁芯的轴向上优选地略微超出定子铁芯的至少一端，最好是在两端都超出定子铁芯。也就是说，第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302的轴向尺寸大于定子铁芯的轴向尺寸，且第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302的两端在轴向上都位于定子铁芯外侧。

返回图4，第一绝缘构件1301的截面呈U形，第二绝缘构件1302的截面也呈U形。作为本实用新型的一个重要改进，第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302在径向上存在重叠部分，该重叠部分的长度用参数D表示。

通过该重叠部分的设置，电机的绝缘性能得以提高。具体地，当导体元件表面的绝缘部产生破损或者绝缘性能降低时，导体元件的导电部分裸露出来或者绝缘物的绝缘性能降低，而定子铁芯本身属于导体，虽然在导体元件与定子铁芯之间存在绝缘装置，但是在导体元件的绝缘性能降低部位与定子铁芯之间仍然会产生放电，产生爬电现象。而本实用新型通过设置第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302之间的重叠部分，使得在定子齿槽内的多个导体中的任意部位产生破损或者绝缘薄弱部位时，该部位与定子铁芯之间的爬电距离增加，从而提高了定子绕组的绝缘性能，降低了因导体元件的绝缘性能降低而导致的潜在危害。

第一绝缘构件1301和第二绝缘构件1302在径向上的重叠部分的长度D大于最小爬电距离。最小爬电距离的影响因素包括电机的工作电压、电机所处环境的污染等级等，本领域技术人员能够根据相关的标准来根据具体情况确定电机的最小爬电距离。

作为本实用新型的一个优选实施方式，如图4所示，第一绝缘构件1301的开口在径向上向内，而第二绝缘构件1302的开口在径向上向外。进一步地，两个绝缘构件的重叠部分位于其各自的U形的两个平行部分。

为了进一步提高槽满率，在所述重叠部分，所述第一绝缘构件位于所述第二绝缘构件的周向外侧，相应地，在齿槽的内壁上设置有用于容纳第一绝缘构件1301的凹陷1121。该凹陷1121的形状与第一绝缘构件1301的形状配合。该凹陷能够使得导体元件能够更容易地插入到齿槽内，也能够避免导体元件的损伤。

图4中示出了重叠部分位于齿槽113的径向靠外的部分。在这种情况下，第一绝缘构件1301的U形的两个平行部分的长度小于所述第二绝缘构件1302的U形的两个平行部分的长度。当然，重叠部分也可以位于齿槽113的径向靠内的部分。在这种情况下，第一绝缘构件1301的U形的两个平行部分的长度大于所述第二绝缘构件1302的U形的两个平行部分的长度。在前一种情况下，凹陷1121的尺寸相对较小。

在图4中虽然示出了齿槽中容纳有8层导体元件，但是本领域技术人员知晓，根据本实用新型的绝缘装置也应用于数量为2～10的层数。

以上对本实用新型的绝缘装置进行了详细的说明。根据以上说明可知，本实用新型提出的绝缘装置通过两个U型的绝缘纸的叠拼，使电机发生放电时，电弧所走的路径加长，无法与定子铁芯产生连接，这样放电电弧将无法导致绝缘失效。

参考以上的示意性实施例已经对本实用新型做出了清楚、完整的说明，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，通过对所公开的技术方案的修改可以设想各种其它的实施例。这些实施例应当被理解成落在本实用新型的基于权利要求和其任何等同技术方案所确定的范围之内。

Claims (10)

1.一种定子组件，其特征在于，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有沿其周向方向设置在径向内侧的多个齿槽；和

定子绕组，所述定子绕组具有多个矩形截面的导体元件，每个导体元件都有一部分位于所述齿槽之中且在径向上依次排列；

所述定子组件还包括绝缘装置，所述绝缘装置设置于所述齿槽内，且沿所述定子铁芯的轴向观看，所述绝缘装置完全包围位于同一齿槽内的所有导体元件；

所述绝缘装置包括第一绝缘构件和第二绝缘构件，且沿所述定子铁芯的轴向观看，所述第一绝缘构件和第二绝缘构件之间具有重叠部分。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，

沿所述定子铁芯的轴向观看，第一绝缘构件和第二绝缘构件的截面都呈U形。

3.根据权利要求2所述的定子组件，其特征在于，

所述重叠部分位于第一绝缘构件和第二绝缘构件的各自U形的两个平行部分处。

4.根据权利要求3所述的定子组件，其特征在于，

在所述重叠部分，所述第一绝缘构件位于所述第二绝缘构件的周向外侧。

5.根据权利要求4所述的定子组件，其特征在于，

所述第一绝缘构件的U形的两个平行部分的长度小于所述第二绝缘构件的U形的两个平行部分的长度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的定子组件，其特征在于，

第一绝缘构件和所述第二绝缘构件为绝缘纸。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的定子组件，其特征在于，

在所述定子铁芯的轴线方向上，所述第一绝缘构件和所述第二绝缘构件的两端均超出所述定子铁芯的两端。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的定子组件，其特征在于，

在所述齿槽的壁上设置有凹陷，用于容纳所述第一绝缘构件。

9.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求8所述的定子组件。

10.一种电驱系统，其特征在于，包括减速器或逆变器中的至少一者，还包括根据权利要求9所述的电机。

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