【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机，具体为一种电机的绕组导体结构。
技术介绍
1、在高功率密度的三相永磁无刷电机或三相永磁同步电机应用领域，主要以通过提升电机转速以不增大或减小电机体积尺寸获得更大输出功率为主要手段，高频、大电流、粗线径是该类电机的主要特征。相对于圆铜线绕组，采用扁形漆包线的绕组具有更高槽满率获得更低的直流电阻损耗，又具备导体与铁芯槽接触更大的热传导面积和更优的端部散热条件，这不仅能进一步提升电机的运行效率并且获得更大功率输出，而且对改善和降低电机散热的各种工艺结构措施的难度起到非常重要作用同时电机运行可靠性也显著提升，因此，比如在新能源汽车电机结构中，扁形漆包线的绕组已经非常普遍的使用。
2、在电机的高速运行时，绕组的损耗不仅包括直流电阻的铜损，还包括交流损耗，主要有绕组导体集肤效应、接近效应、并联支路环流等损耗，其本质均是由于导体的各微观部分在电机槽内的空间位置不同，受交变的磁场和电流作用产生了不同的电势差造成电流位移而形成的涡流损耗，集肤效应、接近效应、并联支路环流损耗是宏观表现，统称为交流损耗，随电机转数逐渐增加，交流损耗占比急剧增加，这导致电机失效甚至烧机，严重制约继续提升电机转速获得更大功率输出。
3、目前的解决手段和方法主要是采用多股较细漆包线替代单股较粗漆包线，这可以明显降低绕组导体集肤效应损耗和临近效应损耗，但是由于多股漆包线替代单股线，等同于绕组并联支路数增加，由于每个并联支路的导体在定子铁芯中的空间位置不同，导致其电磁参数不同，如电感值、磁通密度、反电动势值均不一致，在运行中各并联支
4、因此，如果电机绕组采用圆形漆包线时，以多股较细漆包线替代单股较粗漆包线后，一般还需要通过对多股较细漆包线进行加捻绞合，使并联的每根较细漆包线在电机定子铁芯槽内具有几率相等的空间位置，获得每根较细漆包线一致性较高的电势值，以减小甚至消除并联支路环流损耗。通过使用多股加捻绞合的圆铜漆包线替代单根粗漆包线，能有效降低电机运行交流损耗，这可以使得电机高速运行时具备极高的效率。
5、但是通过加捻绞合后的多股细漆包线为s形走向增加了电阻值并且多股线合并的截面积增大，在铁芯槽口尺寸不变情况下，又要被迫减小线规尺寸，这进一步降低了绕组的槽满率造成电机电阻增加，电机运行在低速大电流大扭力输出段的效率被增加的铜损耗严重削弱，这个方式达不到对某些应用比如乘用车要求动力电机既满足低速又满足高速都具备高效率的追求目标。
6、扁形漆包线虽然可以使得绕组槽满率更高，电机运行的直流铜耗比圆铜线电机更低，在低速区间具有显著的效率优势，在电机更高转速情况下，也可以通过使用多根较细扁形漆包线的导体组来替代单根较粗扁漆包线，这样可以有效抑制高转速大电流情况时的集肤效应和接近效应损耗，但是仅此是不够的，由于使用多股漆包线的导体组替代单股线，等同于绕组并联支路数增加，如果每个并联支路的导体在定子铁芯槽中的空间位置不同，导致其电磁参数不同，如电感值、磁通密度、反电动势值均不一致，在电机运行时各并联支路的端部电势差不同造成环流损耗非常严重；而由多根细扁形漆包线合并为一根粗的导体组后，无法通过加捻绞合的方式来使各细导体在铁芯槽中获得几率相同的空间位置以抑制并联环流损耗，因为其绞合后的导体成为螺杆状，这个形状在定子铁芯槽内会占据更大截面尺寸，在定子铁芯的槽口尺寸要求不变的条件下就需要减小线规，导致槽满率极大降低，电机直流电阻明显增大，这是与使用扁线导体绕组结构的目的背道而驰的，因此仅用多根较细扁线替代单根较粗扁线，还达不到要求；
7、因此，要保留扁形漆包线绕组的槽满率高的优点，又要进一步解决扁线绕组电机在高频运行中的交流损耗，使得扁线绕组电机获得高速、更高速运行下的高功率高效率，开拓新的解决方案，具有重要意义。
8、目前已知的方案包括提升电机驱动电压，每相绕组使用更多匝数以减小单根导体截面积同时尽量减少并联支路数，以抑制导体集肤效应损耗、接近效应损耗和控制环流损耗；采用不提升电压而只增加并联支路导体数量以减小单根导体截面积，以抑制导体集肤效应损耗、接近效应损耗，并且把各并联支路导体在铁芯各槽中进行交错排列获得各并联支路的空间位置等效，以平衡和削弱并联支路电势差来抑制环流损耗；采用更多层扁形漆包线通过编制或3d打印等工艺为一根扁形漆包线导体组（比如罗贝尔结构的导体）替代单根粗扁线，以降低电机绕组的综合交流损耗，等方式。
9、目前的诸多方式均以不牺牲绕组的槽满率为出发点解决交流损耗，均起到显著效果，但是远未达到理想目标，比如对于采用分体的发卡扁形导体绕组结构工艺的电机，为了进一步抑制导体的肌肤效应和绕组的环流损耗，通过提升电压增加匝数采用更细扁线发卡导体，或不提升电压采用增加并联支路数使用更细扁线发卡导体，这都增加发卡导体数量和原有每个铁芯槽内导体层数，由4层扁线结构到8层结构以至到12层结构，发卡导体数量急剧增加，造成制造工艺难度进一步加大，同时驱动电压提升会降低了电机安全性，性能上对电机转速继续提升的交流损耗抑制也比较困难；对于整体扁线导体的绕组依然也是要进一步减小扁线线规就需要增加匝数和层数，同样会增加绕组绕制难度；对于采用绕组各并联支路在定子铁芯槽内交替错位排布的结构和工艺，通常需要由长距、整机和短距结合的排布方式，这使得电机设计难度极大，绕组和定子结构通用性非常低，调整电机参数几乎不可能，导致产品研发难度高且市场风险巨大；对于采用编制或3d打印扁形漆包线导体（如罗贝尔结构）其单个导体走线呈s型增加了直流电阻，同时其导体制作的工艺难度和设备难度特别复杂，同样不是理想方案。
10、因此，需要新的简便结构，以满足尽可能不牺牲绕组槽满率得到较低的电机电阻值，同时绕组导体的结构又能更好的抑制交流损耗，可使得电机在更高转速获得高效率和搞功率输出，并兼顾制造工艺难度不恶化。
技术实现思路
1、本专利技术主要设计一种电机线圈绕组导体结构， 主要思路是：使用多根细扁线合并替代单根粗扁线以抑制集肤损耗和接近损耗，同时把导体的端部进行扭转或者折叠，使得导体的两个边中包含的各并联的细扁线在铁芯槽中进行空间位置变换从而获得一致性较好的电感值和磁通密度值，以平衡或削弱各并联的细扁线的电势差，来抑制或消除并联环流损耗。
2、专利技术设计方案为：一种电机的绕组导体结构，绕制电机绕组的导体组使用由两根或两根以上的多根扁形漆包线并联制成的一个导体组，扁形漆包线排列成截面为矩形或方形的结构，导体组的两个头部段有脱去绝缘漆的导体连接部，将多根单独扁形漆包线连接成电路并联的形式。
3、电机的每相绕组由导体组绕制成n个单独匝导体组，并彼此连接而成绕组；或者用整根长的导体组连续绕制成n个单独匝导体组而成。每个单独匝导体组包含h段的两个导体边即第一导体边和第二导体边，端部段、导体连接部；h段的导体边为插入定子铁芯槽的部分段，端部段为位于定子铁芯外的导体部分。在单独匝导体组6的端部段上设置特殊结构段，所述特殊结构段为导体扭转结构或本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电机的绕组导体结构，所述电机的每相绕组由导体组（9）绕制为N个单独匝导体组（6）彼此连接而成；或者用整根导体组（9）连续绕制成N个单独匝导体组（6）而成；每个单独匝导体组（6）包含H段的两个导体边，第一导体边（3）和第二导体边（4），端部段（2）、导体连接部（5）；导体边为插入定子铁芯槽（10）的部分段，端部段（2）为位于定子铁芯外的导体部分，其特征在于：所述的导体组（9）使用由两根或两根以上的多根扁形漆包线并联制成的一个导体组，导体组（9）的截面为矩形或方形，导体组（9）的两个头部段有脱去绝缘漆的导体连接部（5），导体组（9）包含的多根单独扁形漆包线为电路并联的形式；所述单独匝导体组（6）的端部段（2）上有特殊结构段（1），所述特殊结构段（1）为将导体扭转结构（101）或折叠结构（102），特殊结构段（1）使第二导体边（4）中多根扁形漆包线的排列顺序为第一导体边（3）的整体镜像后且各扁形漆包线沿着导体长度方向（或定义为导体电流方向）旋转了180°。
2.根据权利要求1所述的一种电机的绕组导体结构，其特征在于，所述的扭转结构（101）为将导体组在端部段进行18
3.根据权利要求1所述的一种电机的绕组导体结构，其特征在于，所述的折叠结构（102）为将导体组在端部段折叠，其折叠方向以单独匝导体组（6）的长度方向（或定义为电流方向）反向回折。
...【技术特征摘要】
1.一种电机的绕组导体结构，所述电机的每相绕组由导体组（9）绕制为n个单独匝导体组（6）彼此连接而成；或者用整根导体组（9）连续绕制成n个单独匝导体组（6）而成；每个单独匝导体组（6）包含h段的两个导体边，第一导体边（3）和第二导体边（4），端部段（2）、导体连接部（5）；导体边为插入定子铁芯槽（10）的部分段，端部段（2）为位于定子铁芯外的导体部分，其特征在于：所述的导体组（9）使用由两根或两根以上的多根扁形漆包线并联制成的一个导体组，导体组（9）的截面为矩形或方形，导体组（9）的两个头部段有脱去绝缘漆的导体连接部（5），导体组（9）包含的多根单独扁形漆包线为电路并联的形式；所述单独匝导体组（6）的端部段（2）上有特殊结构段（1），所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛建勇，
申请(专利权)人：重庆立仓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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