电驱动永磁电机的单匝连接式绕组及定子制造技术

电驱动永磁电机的单匝连接式绕组及定子，涉及电驱动永磁电机技术领域。本发明专利技术是为了解决现有扁线绕组永磁电机存在交流损耗大、且标准化与集成化困难的问题。本发明专利技术每个定子槽内包含两层线棒，每相绕组包含多条并联支路，整定了电机高频高压运行时感应电动势及频率与匝数的匹配度。每支路绕组包含根并联的扁铜线并周向连续绕制，降低了交直流损耗比，缩短了端部长度，提升了电机功率密度。各支路的首末端经引线至汇流排，减少了鼻端焊接，提高了可靠性。绕组能够从组合式定子铁心背部直接嵌线，嵌线完成后定子齿与轭旋转嵌装，能够降低转矩脉动和噪声，简化制造工艺。简化制造工艺。简化制造工艺。

【技术实现步骤摘要】
电驱动永磁电机的单匝连接式绕组及定子


[0001]本专利技术属于电驱动永磁电机
，尤其涉及电机的定子绕组结构。

技术介绍

[0002]驱动电机是新能源汽车的核心部件，驱动电机的性能对新能源汽车技术指标与成本具有决定性影响。扁线绕组永磁电机凭借其诸多优势成为新能源汽车驱动电机的主流选择。绕组扁线化作为驱动电机的关键技术，是降低电机绕组直流损耗，提升槽满率的有效途径，同时也是实现电机小型化、轻量化的主要技术路线。扁线绕组永磁电机占领了绝大部分新能源汽车市场，但随着新能源汽车逐步向高压高频方向发展，现有扁线绕组永磁电机面临交流损耗大、且标准化与集成化困难等技术瓶颈。
[0003]随着新能源汽车驱动电机的高压高速发展，对驱动电机的交流损耗、温升、绝缘及电力电子器件均提出了很大挑战。高频导致扁线绕组交流损耗问题严重；高压导致绕组绝缘增加；扁线绕组的多匝形式会降低槽满率；轴向插入绕组的嵌线工艺复杂且制造维护成本高，扭转焊接会降低绕组可靠性，增加端部长度；非标准化生产使产品一致性差、应用成本增加。因此，亟需一种突破已有绕组设计思路，重构扁线绕组拓扑结构和定子铁心磁路结构的创新技术，以解决高频高压电驱动永磁电机扁线绕组面临的技术瓶颈，使其能够适应驱动电机低损耗、低噪声、高功率密度、高可靠性、轻量化的技术需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现有扁线绕组永磁电机存在交流损耗大、且标准化与集成化困难的问题，现提供电驱动永磁电机的单匝连接式绕组及定子。
[0005]电驱动永磁电机的单匝连接式绕组，所述单匝连接式绕组每一相均包括沿电机径向排布的两层线棒，所述两层线棒沿电机轴向平均分为x段，所述两层线棒分别为槽口线棒和槽底线棒，一个槽口或槽底线棒均通过一个端部与同匝另一槽底或槽口线棒相连，所述端部沿其走向平均分为y段，x＞y，每层线棒和每个端部均包括根并联绕制的扁铜线和一个空位，n为奇数，每段线棒和端部端面的n根扁铜线和一个空位呈阵列形式紧密排布，所述阵列为[(n+1)/2]×
2的矩形阵列，所述矩形阵列中的n+1个位置呈蛇形顺次排序，且同一槽中两层阵列的位置排序相反，同一线棒或端部内第i段第r号位置与第i+1段第r+1号位置相连，相连的线棒和端部中，第x段线棒的第r号位置与第1段端部的第r号位置相连，第y段端部的第r号位置与第1段线棒的第r号位置相连，其中，i=1,2,...,x
‑
1或y
‑
1，r=1,2,...,n+1，且当r=n+1时，r+1=1。
[0006]进一步的，上述每根扁铜线外表面均包覆有绝缘漆膜，同一槽内的两层线棒之间设有层间绝缘。
[0007]进一步的，上述单匝连接式绕组每一相均包括a条并联支路，a＜2p，p为电机极对
数。
[0008]进一步的，x+y=n+3。
[0009]电驱动永磁电机的定子，所述定子包括上述单匝连接式绕组和组合式定子铁心，所述单匝连接式绕组为周向成型绕组，所述组合式定子铁心为闭口槽定子铁心，所述单匝连接式绕组从背部嵌入至所述组合式定子铁心的定子槽内，所述单匝连接式绕组的线棒位于所述组合式定子铁心的定子槽内，所述单匝连接式绕组的端部位于所述组合式定子铁心的定子槽外，同一匝中的两根线棒之间间隔有或个定子槽，为绕组节距。
[0010]进一步的，上述组合式定子铁心包括定子轭和多个定子齿，多个定子齿呈圆环状均匀排布，每个定子齿的齿根处均设有一个“L”形孔，定子轭的内圆周上设有与定子齿数量相同的“L”形凸起，所述“L”形孔与“L”形凸起一一对应且相互嵌合。
[0011]进一步的，上述定子轭包括两个半环形块，两个半环形块的开口相对构成一个完整的圆环。
[0012]进一步的，上述单匝连接式绕组所有支路的首末端均通过引线与汇流排相连，汇流排的外表面涂覆有绝缘漆膜。
[0013]进一步的，上述汇流排为环扇体结构，所述汇流排的内外径分别与组合式定子铁心的内外径相同。
[0014]进一步的，上述引线的轴截面积与n根扁铜线的总面积相同，汇流排的轴截面积为n根扁铜线总面积的a倍，a为每相绕组的支路总数。
[0015]本专利技术所述的电驱动永磁电机的单匝连接式绕组及定子有益效果如下：1、每个定子槽内包含两层线棒，每相绕组并联支路数小于2p，有效整定了电机高频高压运行时感应电动势及频率与匝数的匹配度。
[0016]2、每支路绕组包含n根并联的扁铜线，线棒和端部有序排布，有效降低了交直流损耗比，缩短了端部长度，提升了电机功率密度。
[0017]3、各支路的首末端经引线至汇流排，减少了鼻端焊接，提高了可靠性。
[0018]4、绕组从组合式定子铁心背部直接嵌线，嵌线完成后定子齿与轭旋转嵌装，有效降低了转矩脉动和噪声，简化了制造工艺。
[0019]综上所述，本专利技术能够应用于电驱动永磁电机领域，尤其适用于高频高压运行的永磁电机。
附图说明
[0020]图1为绕组在三个定子槽内的连接过程示意图；图2为一相绕组的并联支路排布示意图；图3为同一槽内两层扁铜线的编号示意图；图4为绕组从背部嵌入定子槽内的局部三维结构示意图；图5为定子齿冲片的示意图；图6为一块定子轭冲片的示意图；图7为组合式定子铁心旋转前的径向截面图；图8为组合式定子铁心嵌装完成后的径向截面图；图9为绕组中支路的端面局部示意图；
图10为电驱动永磁电机的定子的局部三维示意图；单匝连接式绕组1、组合式定子铁心2、引线3、汇流排4、线棒5、端部6、定子轭7、定子齿8、首末端9、“L”形孔10、“L”形凸起11。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]具体实施方式一：参照图1至4具体说明本实施方式，本实施方式所述的电驱动永磁电机的单匝连接式绕组，该单匝连接式绕组为多支路周向成型绕组，单匝连接式绕组每一相均包括4条并联支路。
[0023]如图1所示，本实施方式中，单匝连接式绕组每一相均包括沿电机径向排布的两层线棒5，两层线棒5沿电机轴向平均分为10段，两层线棒5分别为槽口线棒和槽底线棒，一个槽口或槽底线棒均通过一个端部6与同匝另一槽底或槽口线棒相连，端部6沿其走向平均分为4段。
[0024]本实施方式中，每层线棒5和每个端部6均包括11根并联绕制的扁铜线和一个空位。每段线棒5和端部6端面的11根扁铜线和一个空位呈阵列形式紧密排布。如图3所示，阵列为6
×
2的矩形阵列，矩形阵列中的12个位置呈蛇形顺次排序，且同一槽中两层阵列的位置排序相反。
[0025]同一线棒5或端部6内第i段第r号位置与第i+本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电驱动永磁电机的单匝连接式绕组，其特征在于，所述单匝连接式绕组包括沿定子周向排布的多个线棒组，每个线棒组均包括沿电机径向排布的两层线棒（5），所述两层线棒（5）沿电机轴向平均分为x段，所述两层线棒（5）分别为槽口线棒和槽底线棒，一个槽口或槽底线棒均通过一个端部（6）与同匝另一槽底或槽口线棒相连，所述端部（6）沿其走向平均分为y段，x＞y，每层线棒（5）和每个端部（6）均包括n根并联绕制的扁铜线和一个空位，n为奇数，每段线棒（5）和端部（6）端面的n根扁铜线和一个空位呈阵列形式紧密排布，所述阵列为[(n+1)/2]
×
2的矩形阵列，所述矩形阵列中的n+1个位置呈蛇形顺次排序，且同一槽中两层阵列的位置排序相反，同一线棒（5）或端部（6）内第i段第r号位置与第i+1段第r+1号位置相连，相连的线棒（5）和端部（6）中，第x段线棒（5）的第r号位置与第1段端部（6）的第r号位置相连，第y段端部（6）的第r号位置与第1段线棒（5）的第r号位置相连，其中，i=1,2,...,x
‑
1或y
‑
1，r=1,2,...,n+1，且当r=n+1时，r+1=1。2.根据权利要求1所述的电驱动永磁电机的单匝连接式绕组，其特征在于，每根扁铜线外表面均包覆有绝缘漆膜，同一槽内的两层线棒（5）之间设有层间绝缘。3.根据权利要求1所述的电驱动永磁电机的单匝连接式绕组，其特征在于，所述单匝连接式绕组每一相均包括a条并联支路，a＜2p，p为电机极对数。4.根据权利要求1所述的电驱动永磁电机的单匝连接式绕组，其特征在于，x+y=n+3。5.电驱动永磁电机的定子，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁艳萍，刘佳，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：