一种双绕组定子及永磁电机制造技术

本发明专利技术具体涉及一种双绕组定子及永磁电机，包括定子铁心与定子绕组，所述定子绕组包含主驱绕组与辅驱绕组；所述定子铁心从端部看第一圆周上均布有轴向贯通的矩形槽，所述矩形槽间构成定子铁心的主齿部，及同心的第二圆周上均布有轴向贯通的半闭式梨形槽，所述梨形槽间构成定子铁心的辅齿部；所述主驱绕组的绕设方式为分布式单层整距，包含多条扁线，所述扁线穿过矩形槽并绕设于主齿部，所述辅驱绕组包含多条圆线，所述圆线嵌入至梨形槽并绕设于辅齿部。本方案主驱绕组采用扁线可以提高电机槽满率，改善电机温升，提高电机功率密度；同时，实现主驱绕组、辅驱绕组的电气隔离与物理隔离，降低主辅驱绕组在同一槽内时绝缘系统的风险与成本。险与成本。险与成本。

【技术实现步骤摘要】
一种双绕组定子及永磁电机


[0001]本专利技术涉及新能源车用永磁电机
，具体涉及一种双绕组定子及具有其的永磁电机。

技术介绍

[0002]新能源汽车要求电机转速高，转矩大以满足良好的启动或爬坡能力以及较高的车速。永磁同步电机由于良好的调速能力和高转矩密度、高功率密度，在新能源汽车中得到广泛应用。随着新能源汽车的普及发展，整车驱动系统的安全性与可靠性越来越受到重视。作为驱动系统的核心部件之一的电机，其自身的容错性能自然越来越受到人们的关注。电机是电驱系统中能量转换与传递的直接执行者，不仅要求电机具有高力能指标，还要求电机系统少发生故障，即使出现故障，也要求故障部分可以被隔离，通过调整正常工作的部分使电机系统在特定的一段时间内以合理的方式继续运行。
[0003]目前一般是通过提高电机相数和采用单层绕组来提高电机的容错性能。本专利分析的双绕组本质上也是提高电机相数的方法。提高电机相数一般为五相或六相绕组，通过搭配外部的电控电路和算法实现电机冗余度；采用单层绕组的方法一般需要增加额外的容错齿，将不同的绕组分布在相互隔离的定子齿中。如图1a所示，为相关驱动电机定子上的双绕组结构，该双绕组包含在同一个定子槽中排布的两层绕组，一层为正常工作时的绕组定义为主驱绕组10；另一层绕组为主驱绕组发生故障时可以保证电机以最合理的方式继续运行的绕组，定义为辅驱绕组20。电机正常状态下主驱绕组工作，辅驱绕组开路，当主驱绕组发生故障时，通过外部电机电控切换至辅驱绕组继续运行。目前双绕组以圆线+圆线绕组的形式为主，且在一个定子槽中，同时布置主驱绕组与辅驱绕组，该结构简单易于实现且可以最大程度的减小开发成本，因而在目前的车用电机双绕组中应用广泛。但作为备份不常工作的辅驱绕组占据槽内有效面积，使得正常工作的主驱绕组可布置铜线的面积减少，纯铜槽满率更低，进而增大主驱绕组的相电阻值，加剧电机温升。同时主驱绕组与辅驱绕组之间存在电势差，这些都加剧了槽内不同绕组之间、绕组与铁心之间的绝缘失效风险。下面介绍相关专利的公开情况：a） 中国专利技术专利申请文献CN106877611A中公开了一种双绕组助力转向油泵永磁同步电机装置。其中，定子铁心上形成有若干定子槽；定子槽的下部设有槽楔，槽楔将定子槽封闭形成线圈安装孔，线圈安装孔的内壁设有主绝缘槽纸；线圈安装孔内设有高压线圈和低压线圈，高压线圈和低压线圈通过层间绝缘纸分隔；高压线圈与高压接线端子相连接；所述低压线圈与低压引出线端子相连接。该专利技术虽然结构简单易于实现，但是双绕组仍然为“圆线+圆线”的实现形式且槽型与传统平行齿槽型一样，实际下线槽满率不见得会高很多。
[0004]b） 中国专利技术专利申请文献CN109962551A中公开了一种双绕组永磁容错电机，其定子铁心沿内表面周向开有多个主齿和多个辅助齿，主齿和辅助齿交替分布，主齿上绕有主齿绕组，辅助齿上绕有辅助齿绕组。主齿和辅助齿交替分布的结构可以实现有效的物理
隔离，而两组极对数不相等的绕组，两条绕组之间互感为零，可以实现电磁隔离。但本专利过多的关注如何实现不同绕组之间的隔离，并未详细分析主、辅齿的设计对于电磁性能的影响。
[0005]c）中国专利技术专利申请文献CN107947511A中公开了一种各相绕组间无电磁耦合的六相容错永磁同步电动机，定子铁心上放置两套相互独立的三相对称绕组，三相对称绕组对应相之间一次电动势相位差30
°
电角度。各相绕组的各个线圈为集中绕组，绕组端部不重叠，而且通过设置小齿以及再在小齿两侧放置耐高温的绝热材料，不仅将各相绕组从电气角度上隔离开，而且使得相绕组之间的与端部漏磁场对应的漏、互感极小，也没有槽漏电感，同时还使得各相绕组间的热耦合很低。电枢反应磁场对应的各相绕组之间互感极小，可以近似认为各相之间无电磁耦合，容错运行时各相绕组之间的影响小。但该专利仍然主要关注如何实现不同绕组间的物理、电气绝缘，采用的仍然是传统“圆线+圆线”的双绕组设计。
[0006]d） 中国专利技术利申请文献CN111555577A中提供一种双定子电机、电机控制系统及控制方法，双定子电机包括第一定子组件、第二定子组件、转子组件和电机控制单元；其中第一定子组件的绕组采用圆线，第二定子组件的绕组采用扁线；转子组件，固定在电机输出轴上，穿过第一定子组件和第二定子组件；电机控制单元，与第一定子组件和第二定子组件电连接，用于控制第一定子组件驱动转子组件带动输出轴转动，以使电机运行在高速工况；或者，控制第二定子组件驱动转子组件带动输出轴转动，以使电机运行在低速工况，解决了当电机的交变电流频率很高时，扁线绕组因存在集肤效应而造成损耗较高的问题，提高了电机的性能。本专利虽提及扁线+圆线的双定子方案，但重点关注使用两套独立的定子组件而非单一定子组件，实现电机全转速工况内铜耗最低，且双定子的设计必然增大整个电机系统的轴向长度及制造成本，从实际应用角度而言并非最优选择，且对于扁铜线槽型、圆线槽型，极槽配合绕组方案等具体的电机本体设计并未涉及。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种槽满率提升，且定子绕组间及定子绕组与定子铁心间绝缘性好的双绕组定子。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种包含上述双绕组定子的永磁电机，其具有转矩输出大，可靠性高的特点。
[0009]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种双绕组定子，包括定子铁心与定子绕组，所述定子绕组包含主驱绕组与辅驱绕组；所述定子铁心从端部看第一圆周上均布有轴向贯通的矩形槽，所述矩形槽间构成定子铁心的主齿部，及同心的第二圆周上均布有轴向贯通的半闭式梨形槽，所述梨形槽间构成定子铁心的辅齿部；所述主驱绕组的绕设方式为分布式单层整距，包含多条扁线，所述扁线穿过矩形槽并绕设于主齿部，所述辅驱绕组包含多条圆线，所述圆线嵌入至梨形槽并绕设于辅齿部。
[0010]进一步地，所述扁线与矩形槽间设有第一绝缘纸。该技术方案加强了主驱绕组与定子铁心间的绝缘，减少电流泄漏风险，降低能量损耗，提高整体使用的安全性及可靠性；由于第一绝缘纸占用槽内空间较小，继而不会对槽满率产生影响。
[0011]进一步地，任意所述矩形槽内的扁线层数为4层或者6层或者8层。该技术方案中可依据电机性能需求决定单根扁线的尺寸及通常所选取的上述扁线层数，进而决定矩形槽的具体尺寸。
[0012]进一步地，所述辅驱绕组的绕设方式为分数槽集中绕组，且所述圆线与梨形槽间设有第二绝缘纸。相比分布式绕组，分数槽集中绕组绕制简单，且每相绕组在端部不与其他相绕组重叠，因此一般可以将槽满率做的很高，放更多的导体。
[0013]进一步地，所述辅驱绕组为分数槽集中双层绕组或者分数槽集中单层绕组。该技术方案中辅驱绕组的作用是保证主驱绕组故障时，电机仍能以一定的最基本性能运行，因此辅驱绕组的匝数、线径、绕组方案等均可与主驱绕组不同，绕组形式相比主驱绕组的单层整距绕组灵活性更大。
[0014]进一步地，所述圆线凸出定子端部的高度与扁线凸出定子端部的高度相一致。该技术方案中的辅驱绕组由于采用分数槽集中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双绕组定子，包括定子铁心与定子绕组，其特征在于，所述定子绕组包含主驱绕组（10）与辅驱绕组（20）；所述定子铁心从端部看第一圆周上均布有轴向贯通的矩形槽，所述矩形槽间构成定子铁心的主齿部（31），及同心的第二圆周上均布有轴向贯通的半闭式梨形槽，所述梨形槽间构成定子铁心的辅齿部（32）；所述主驱绕组的绕设方式为分布式单层整距，包含多条扁线（12），所述扁线穿过矩形槽并绕设于主齿部（31），所述辅驱绕组包含多条圆线（22），所述圆线嵌入至梨形槽并绕设于辅齿部（32）。2.根据权利要求1所述的一种双绕组定子，其特行在于，所述扁线（12）与矩形槽间设有第一绝缘纸（11）。3.根据权利要求2所述的一种双绕组定子，其特行在于，任意所述矩形槽内的扁线层数为4层或者6层或者8层。4.根据权利要求1所述的一种双绕组定子，其特行在于，所述辅驱绕组(20)的绕设方式为分数槽集中绕组，且所述圆线(22)与梨形槽间设有第二绝缘纸(21)。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：李良梓，曹艺，陈静，吕鹏，张乐，
申请(专利权)人：浙江方正电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：