一种混合导体绕组结构及具有该结构的电机及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种混合导体绕组结构，该导体绕组结构包括：低电阻率导体和高电阻率导体，所述低电阻率导体和高电阻率导体分别弯折成发夹状后，插入或嵌入定子槽(1，2)中；其中，所述低电阻率导体的设置于所述定子(1，2)的槽口处，所述高电阻率导体设置于所述定子(1，2)的槽底处；以及端部接线环，用于实现所述低电阻率导体和高电阻率导体端部的固定连接，从而形成混合导体绕组结构。本发明专利技术还公开了一种具有该绕组结构的电机。本发明专利技术还公开了一种具有该电机的电动汽车。本发明专利技术可以有效降低电机高速运行时槽口处导体的交流损耗，降低槽口导体处的局部温升，并且兼顾了电机低速运行时，直流损耗大的问题，提升了电机的运行效率。

【技术实现步骤摘要】
一种混合导体绕组结构及具有该结构的电机及其应用
本专利技术属于电机导体绕组
，更具体地，涉及一种混合导体绕组结构及具有该绕组结构的电机及其应用。
技术介绍
随着气候恶化和能源短缺的日益严重，可持续的绿色出行方案受到了环保人士的极力推崇和政府的大力推广。相对于传统燃油汽车，电动汽车因具有零排放或排放小的优点而备受关注。发展新能源产业，大力推广电动汽车已成为国家减轻环境污染和实现汽车产业弯道超车的重要举措。然而，电动汽车相对于传统燃油汽车，存在价格较贵、续航里程低等问题。因此降低电动汽车生产成本，减轻整车重量，提高驱动系统效率，从而增加续航里程，对电动汽车的进一步发展和推广有着重大意义。驱动电机作为电动汽车的“三大电”(电池，电控，电机)之一，其重量、体积和成本必须控制在一定的范围之内，以为电池和汽车内部提供更多的空间，从而提高续航里程和增强乘坐舒适性，并且降低整个系统的成本，提高其在驱动电机市场的竞争力。随着电动汽车销量的增大，驱动电机的市场需求极为旺盛，批量自动化生产驱动电机，利用规模效应和自动化技术降低电机生产制造成本，成为了各大电机制造厂商增强其市场竞争力的重要途径。然而传统驱动电机定子绕组采用漆包线，一个线圈包含多根圆形铜导线，定子需要手工下线，下线时，导线需要通过狭小的定子槽开口，这使得下线工艺时间成本很高，制约着电机厂商的生产效率和产能。另外，传统电机绕组端部较长，端部绕组紧密缠绕在一起，需要增加端部绕组相间与层间绝缘，因此散热困难，绝缘材料用量大，成本高。而且，传统绕组采用漆包线，这使得电机槽满率不高，铜耗增大并且槽内绕组散热性能变差。另外，传统电机绕组端部较长，散热困难，这些缺点使得采用新的绕组结构、简化下线技术成为了一件极为紧迫的事情。为了解决传统绕组手工下线困难的问题，矩形铜导体绕组引起了电机制造商极大的兴趣。各大国内外整车厂的新款电动汽车也开始大规模使用矩形铜导体绕组。其由一根根铜导体扭曲成发夹状，然后插入或由槽口嵌入定子槽内，最后各个铜导体端部按照一定的接线方式端部焊接而形成。其绕组导体布置如图1所示。这种技术方案便于自动化下线，可以增大槽满率，其端部短，使得电机更为紧凑，另外其绕组等效导热系数较大，端部绕组导体之间无接触或接触少，因此，端部绝缘用量少，绝缘成本减低，另外，端部导体与空气的接触面积及其热辐射面积大，因此热性能更好。然而，矩形导体绕组导体截面积大，在电机高速运行时，会产生很大的交流铜耗，特别在定子槽口位置处，交流铜耗会更大，这会降低电机效率，而且可能会引起绕组的局部过热和绝缘损坏。另外，相比于传统漆包线绕组，电机虽然槽满率增大，但是铜的用量更多，由于铜的密度很大，价格也较贵，电机的重量和成本因此也会上升。因此，怎样在使用矩形铜导体绕组的同时，降低其高速交流铜耗，成为了绕组设计的一个挑战。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供一种混合导体绕组结构及具有该绕组结构的电机，其绕组采用低电阻率导体和高电阻率导体组合的方式，综合了导体电阻率高降低直流铜耗和导体电阻率抑制交流损耗的优点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供一种混合导体绕组结构，其特征在于，该导体绕组结构包括：低电阻率导体和高电阻率导体，所述低电阻率导体和高电阻率导体分别弯折成发夹状后，插入或嵌入定子槽中；其中，所述低电阻率导体的设置于所述定子的槽口处，所述高电阻率导体设置于所述定子的槽底处；以及端部接线环，用于实现所述低电阻率导体和高电阻率导体端部的固定连接，从而形成混合导体绕组结构。进一步地，所述端部接线环包括端板、中性点连接环和三相绕组连接环，其中，所述中性点连接环和三相绕组连接环固定在端板的开槽中。进一步地，所述三相绕组连接环上设有端部接头，用于作为所述高电阻率导体和低电阻率三相绕组连接环的过渡接头，防止其产生电化学腐蚀。优选地，所述定子槽中可插入多层低电阻率导体和高电阻率导体，其中一层所述低电阻率导体设置于所述定子的槽口处，其他各层所述低电阻率导体和高电阻率导体可交替设置，也可相邻设置。优选地，所述低电阻率导体和高电阻率导体为四层。优选地，所述低电阻率导体和高电阻率导体为六层。优选地，所述定子槽内布置两层所述低电阻率导体、四层所述高电阻率导体。优选地，所述定子槽内布置四层所述低电阻率导体、两层所述高电阻率导体。按照本专利技术的另一个方面，提供一种电机，该电机包括所述的混合导体绕组结构。按照本专利技术的另一个方面，提供一种电动汽车，包括所述的电机。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：(1)本专利技术的混合导体绕组结构，绕组采用低电阻率导体和高电阻率导体组合的方式，综合了导体电阻率高降低直流铜耗和导体电阻率抑制交流损耗的优点。(2)电机一个定子槽内布置多层低电阻率导体和高电阻率导体和高电阻率导体，其中上层靠近槽口的导体为低电阻率导体，以抑制槽口处较大的交流损耗。(3)采用多层低电阻率导体和高电阻率导体组合的方式，可以对低电阻率导体和高电阻率导体的截面面积进行优化，找到最佳的两者截面面积配合比，从而从整体上降低绕组交流损耗、成本及重量。(4)为了避免低电阻率导体和高电阻率导体连接时的电化学腐蚀问题，以及绕组端部接线复杂困难的问题，提出了一种具有过渡接头的端部接线环，该接线方法避免了低电阻率导体和高电阻率导体的直接接触，并且简化了端部接线的工艺。附图说明图1为现有技术中普通矩形铜导线绕组结构示意图(一个槽四层导体)；图2为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组结构示意图(一个槽四层导体)；图3为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组结构示意图(一个槽四层导体)；图4为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组涉及的单根导体及定子铁心结构示意图；图5为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组涉及的混合矩形导体绕组三维图(一个槽四层导体)；图6为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组涉及的混合矩形导体绕组三维图(一个槽六层导体，二层铝导体)；图7为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组涉及的混合矩形导体绕组三维图(一个槽六层导体，二层铝导体)；图8为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组涉及的混合矩形导体绕组三维图(一个槽六层导体，二层铝导体)；图9为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组涉及的混合矩形导体绕组三维图(一个槽六层导体，二层铝导体)；图10为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组端部接线环(一个槽四层导体)。所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-定子槽1、2-定子槽2、3-矩形铜导体、4-矩形铝导体、5-定子铁心、6-导体、7-端部接头、8-端部引出线、9-端板、10-中心点接线环、11-A相接线环、12-B相接线环、13-C相接线环、14-三相引出线板。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图2为本专利技术实施中的一种电机混合导体绕组结构示意图(一个槽四层导体)。如图2所示，混合导体绕组结构由铜矩形导体和铝矩形导体组成，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合导体绕组结构，其特征在于，该导体绕组结构包括：低电阻率导体和高电阻率导体，所述低电阻率导体和高电阻率导体分别弯折成发夹状后，插入或嵌入定子槽(1，2)中；其中，所述低电阻率导体的设置于所述定子(1，2)的槽口处，所述高电阻率导体设置于所述定子(1，2)的槽底处；以及端部接线环，用于实现所述低电阻率导体和高电阻率导体端部的固定连接，从而形成混合导体绕组结构。

【技术特征摘要】
1.一种混合导体绕组结构，其特征在于，该导体绕组结构包括：低电阻率导体和高电阻率导体，所述低电阻率导体和高电阻率导体分别弯折成发夹状后，插入或嵌入定子槽(1，2)中；其中，所述低电阻率导体的设置于所述定子(1，2)的槽口处，所述高电阻率导体设置于所述定子(1，2)的槽底处；以及端部接线环，用于实现所述低电阻率导体和高电阻率导体端部的固定连接，从而形成混合导体绕组结构。2.根据权利要求1所述的一种混合导体绕组结构，其特征在于，所述端部接线环包括端板(9)、中性点连接环(10)和三相绕组连接环(11，12，13)，其中，所述中性点连接环(10)和三相绕组连接环(11，12，13)固定在端板(9)的开槽中。3.根据权利要求1或2所述的一种混合导体绕组结构，其特征在于，所述三相绕组连接环(11，12，13)上设有端部接头(7)，用于作为所述高电阻率导体和低电阻率三相绕组连接环(11，12，13)的过渡接头，防止其产生电化学腐蚀。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲荣海，范兴纲，李大伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42