一种环形扁线绕组定子组件及环形扁线电机

本发明涉及高速电机，具体涉及一种环形扁线绕组定子组件及环形扁线电机。

背景技术：

1、新能源汽车产业的发展，促使驱动电机向着高速化、集成化、小型化方向发展，其中扁线电机指定子绕组采用扁铜线，相比传统圆铜线电机，定子齿槽满率提高20%，意味着在相同电机体积和电流密度的条件下，可产生更强的定子磁场，提升电机功率密度。此外，扁铜线相比圆铜线有更大的接触面积，散热性能更好，有利于降低电机温升，因此，扁线电机得到了国内外厂家的青睐，在汽车驱动领域得到广泛的应用。

2、中国专利201911034027.1公开一种“发卡扁线电机定子及发卡扁线电机”，该发明采用发卡扁线绕组一端为发卡端，另一端为绕组焊接端，这种结构可提高定子绕组的槽满率、结构紧凑度和制造工艺性。但是，该发明所述发卡扁线绕组需要将扁线导体加工成特定的结构，并且绕组不同层的扁线导体结构尺寸并不一致，导致扁线导体的制作工艺复杂。另外，相邻的扁线导体需要通过焊接连接起来，每相绕组存在扁线导体数量n-1个焊点，焊点较多且容易存在漏焊、开焊的风险，电机制造成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种环形扁线绕组定子组件，即保留了环形绕组结构紧凑、轴向长度短和扁线绕组槽满率高的优点，又改善了传统扁线绕组导体复杂结构与导体间焊点多的缺点；本发明还基于新提出的环形扁线绕组定子组件提出了一种环形扁线电机。

2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：第一方面提供了一种环形扁线绕组定子组件，包括定子铁心和安装在所述定子铁心上的多个相绕组，所述定子铁心上沿圆周方向均匀设置有定子槽；所述相绕组包括多个依次连接的环形扁线绕组线圈，所述环形扁线绕组线圈由扁平矩形截面的导体沿所述定子槽层叠环形缠绕形成，具有进线端和出线端；第一个环形扁线绕组线圈的进线端作为所述相绕组的进线端，其余环形扁线绕组线圈的进线端与其一侧相邻的环形扁线绕组线圈的出线端相连，最后一个环形扁线绕组线圈的进线端作为所述相绕组的出线端。

3、在具体实施时，所述环形扁线绕组线圈的进线端通过转弯部延伸出所述环形扁线绕组线圈所在平面；所述环形扁线绕组线圈的出线端与所述环形扁线绕组线圈位于同一平面，从而便于进行所述环形扁线绕组线圈的缠绕。

4、在具体实施时，所述定子槽包括相对设置在所述定子铁心内外两侧的内齿槽和外齿槽，所述内齿槽和所述外齿槽形状相同，且所述外齿槽的长度小于所述内齿槽的长度，以给所述环形扁线绕组线圈的进线端预留出空间。

5、本发明第二方面提供一种环形扁线电机，包括自内而外同轴设置的转子、定子和水冷外壳，所述定子为前述的环形扁线绕组定子组件。

6、在具体实施时，所述水冷外壳内侧设置有内安装齿，所述环形扁线绕组定子组件的任意两个外齿槽之间对应所述内安装齿开设有外安装齿槽。

7、为提高所述环形扁线电机的散热能力，所述水冷外壳外侧开有s型水道，所述s型水道包括轴向水道和周向水道，所述轴向水道对应所述内安装齿设置，所述周向水道对应相邻内安装齿之间的卡槽设置，且所述轴向水道的深度大于所述周向水道的深度。

8、进一步的，所述内安装齿为凸字形内齿，所述轴向水道对应设置在所述凸字形内齿的突起部外侧，所述环形扁线绕组定子组件的进线端与出线端位于所述凸字形内齿的一侧凹陷部。

9、在另一种实施例中，所述内安装齿为自上至下厚度逐渐增加的三段阶梯状内齿，所述轴向水道对应设置在所述三段阶梯状内齿的中间段内齿外侧；述环形扁线绕组定子组件的进线端与出线端位于所述三段阶梯状内齿的最低段内齿侧。

10、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说：

11、1.本发明设计一种环形扁线绕组定子组件，其单个环形扁线绕组线圈由一根扁平矩形界面的导体一体成型，对外仅有进线端和出线端两个端部，相比现有发卡扁线绕组，既不需要制作特定结构的绕组导体，又降低绕组焊点数量，降低了电机加工工艺难度，能更好地满足电机性能设计和制造工艺性设计要求；

12、2.本发明所提出的所述环形扁线绕组定子组件的每一相绕组的端部独立，任意两相绕组的端部相互隔离，可避免电机相绕组故障后的相间传染，提高了电机的容错能力。

13、3.本发明所述水冷外壳内侧设置有内安装齿，所述环形扁线绕组定子组件的任意两个外齿槽之间对应所述内安装齿开设有外安装齿槽，通过所述内安装齿和所述外安装齿槽的配合能够实现所述水冷外壳与所述环形扁线绕组定子组件的紧密贴合，提高所述环形扁线绕组定子组件与所述水冷外壳间的结构强度，同时增加所述环形扁线绕组定子组件与所述水冷外壳的接触面积，提升了所述环形扁线绕组定子组件与所述水冷外壳间的热传导效率。

14、4.本发明所提出的水冷外壳内部设置凸齿的方案，增加了水冷外壳外部轴向水道的深度，水流与水冷外壳的接触面积增大，提升了水冷外壳的散热能力，有利于降低电机温升，提高电机电流密度和功率密度。

15、5.本发明所提出的水冷外壳内部设置三段阶梯状内齿，所述轴向水道对应设置在所述三段阶梯状内齿的中间段内齿外侧，所述环形扁线绕组定子组件的进线端与出线端位于所述三段阶梯状内齿的最低段内齿侧；既增加了水冷外壳外部轴向水道的深度，水流与水冷外壳的接触面积增大，提升了水冷外壳的散热能力，有利于降低电机温升，提高电机电流密度和功率密度，同时有利于所述环形扁线绕组定子组件的进线端与出线端的安装。

技术特征：

1.一种环形扁线绕组定子组件，包括定子铁心和安装在所述定子铁心上的多个相绕组，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的环形扁线绕组定子组件，其特征在于：所述环形扁线绕组线圈的进线端通过转弯部延伸出所述环形扁线绕组线圈所在平面；所述环形扁线绕组线圈的出线端与所述环形扁线绕组线圈位于同一平面。

3.根据权利要求1或2所述的环形扁线绕组定子组件，其特征在于：所述定子槽包括相对设置在所述定子铁心内外两侧的内齿槽和外齿槽，所述内齿槽和所述外齿槽形状相同，且所述外齿槽的长度小于所述内齿槽的长度。

4.一种环形扁线电机，其特征在于：包括自内而外同轴设置的转子、定子和水冷外壳，所述定子为权利要求1至3任一项所述的环形扁线绕组定子组件。

5.根据权利要求4所述的一种环形扁线电机，其特征在于：所述水冷外壳内侧设置有内安装齿，所述环形扁线绕组定子组件的任意两个外齿槽之间对应所述内安装齿开设有外安装齿槽。

6.根据权利要求5所述的一种环形扁线电机，其特征在于：所述水冷外壳外侧开有s型水道，所述s型水道包括轴向水道和周向水道，所述轴向水道对应所述内安装齿设置，所述周向水道对应相邻内安装齿之间的卡槽设置，且所述轴向水道的深度大于所述周向水道的深度。

7.根据权利要求6所述的一种环形扁线电机，其特征在于：所述内安装齿为凸字形内齿，所述轴向水道对应设置在所述凸字形内齿的突起部外侧，所述环形扁线绕组定子组件的进线端与出线端位于所述凸字形内齿的一侧凹陷部。

8.根据权利要求6所述的一种环形扁线电机，其特征在于：所述内安装齿为自上至下厚度逐渐增加的三段阶梯状内齿，所述轴向水道对应设置在所述三段阶梯状内齿的中间段内齿外侧，所述环形扁线绕组定子组件的进线端与出线端位于所述三段阶梯状内齿的最低段内齿侧。

技术总结
本发明提供了一种环形扁线绕组定子组件及环形扁线电机。所述环形扁线绕组定子组件包括：定子铁心和安装在所述定子铁心上的多个相绕组，所述定子铁心上沿圆周方向均匀设置有定子槽；所述相绕组包括多个依次连接的环形扁线绕组线圈，所述环形扁线绕组线圈由扁平矩形截面的导体沿所述定子槽层叠环形缠绕形成，具有进线端和出线端；第一个环形扁线绕组线圈的进线端作为所述相绕组的进线端，其余环形扁线绕组线圈的进线端与其一侧相邻的环形扁线绕组线圈的出线端相连，最后一个环形扁线绕组线圈的出线端作为所述相绕组的出线端。本发明解决了扁线绕组导体焊点多的难题，同时具有较好的容错性能和较高的散热能力，有利于提高电机电流密度和功率密度。

技术研发人员：王培欣,孙崟君,司纪凯,聂瑞,徐帅,吕蒙琦,魏彦企,彭金柱,廖晓辉,陈延
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16