[发明专利]一种电机定子绕组线圈

说明书

技术领域

本发明涉及电机设备技术领域，尤其涉及一种电机定子绕组线圈。

背景技术

电机对于功率密度和紧凑的结构具有较高的设计要求，特别是用于新能源电动汽车的电机，为实现节能、环保、适应整车安装狭小的结构空间，新能源汽车驱动电机对于功率密度和紧凑的结构具有更高的设计要求。

其中，定子槽满率是影响电机功率密度的重要指标之一，槽满率高的电机通常具有更高的功率密度和效率；线圈的形状是影响电机结构紧凑度的重要指标之一，绕组线圈由导体绕制而成，导体分为圆导体和方导体，圆导体绕组所能达到的槽满率一般为30%～40%之间，方导体绕组的槽满率可高达50%～75%，故采用方导体绕组作为定子绕组是高功率密度电机、特别是新能源汽车驱动电机的发展趋势。

圆导体的截面形状为圆形，其参数较难精确测知，因此，圆导体绕组在绕制时，尤其是对于端部的形状设计，大都通过多次的工艺试验、调整工装设备的尺寸来探索得到线圈尺寸。

方导体绕组的截面为矩形，其参数能够精确测知，然而，目前还没有一种利用精确测知的参数优化其绕组形状的方法，也就是说，目前的方导体绕组仍在沿用上述的圆导体的传统绕制方法，即通过多次的工艺试验、调整工装设备的尺寸来探索得到线圈尺寸。这样得出的线圈尺寸难以实现最优化，例如，参见图8～图10：

1、方导体端部200倾角α难以做到最优化，方导体端部200倾角是指第一层边210和第二层边220的倾斜角度，该倾斜角度是决定绕组端部长度的参数之一，如果不能得到α的最优值，势必会导致端部200长度偏长，进而导致定子用铜量增加，增加了定子线圈的电阻，增加了损耗，降低了电机效率，且更进一步的导致电机轴向结构尺寸增加。

2、无法实现端部200形状的最优化，也即，无法优化端部200的厚度h。现有方法设计的方导体线圈的上层边210和下层边220弯曲形状无规律，且鼻部230俯视为Z型，因此端部200的厚度尺寸h≈2×（b+R）。其中b为方导体的厚度，鼻部230过渡圆弧半径R通常大于3mm。线圈端部厚度尺寸h偏大，一方面导致定子用铜量增加，增加了定子线圈的电阻，进而增加了损耗，降低了电机效率；另一方面导致电机径向结构尺寸增大。

基于此，本发明提供了一种电机定子绕组线圈，其采用符合特定形状要求的方导体绕组，具有更高的功率密度和更紧凑的结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电机定子绕组线圈，以填补现有的方导体线圈的参数确定方法的空白，进而优化绕组线圈的端部倾角和端部厚度。

基于上述目的，本发明提供了一种电机定子绕组线圈，所述线圈采用方导体绕制，所述线圈具有直线部和端部，所述端部包括倾斜的上层边、倾斜的下层边以及连接在所述上层边和所述下层边之间的鼻部，所述上层边和所述下层边的倾斜度分别通过如下公式确认：

α=arcsin[(d+a)/c]

其中：

α，为所述上层边或者所述下层边较之所述直线部的法向面所倾斜的角度；

d，为相邻方导体的上层边之间的间隙，或者相邻方导体的下层边之间的间隙；

c，为定子铁芯的相邻两线圈槽的距离，所述线圈槽用于容纳所述方导体；

a，为所述方导体的宽度，所述方导体的宽度方向平行于相应的所述线圈槽的槽宽方向。

优选的，所述d值的范围为0.1mm～1mm。

优选的，所述上层边和所述下层边沿其长度方向呈弧形伸展，所述上层边的弧形与所述下层边的弧形分别与定子铁芯的内孔为同心圆。

优选的，所述鼻部沿其长度方向呈S曲线型伸展。

优选的，所述端部的厚度通过如下公式确认：

h=2×b+D

其中：

h，为所述端部的厚度；

b，为所述方导体的厚度，所述方导体的厚度方向垂直于相应的所述线圈槽的槽宽方向；

D，为所述上层边与所述下层边沿其弧形的径向的间隙。

优选的，所述D值的范围为0.1mm～1mm。

综上所述，本发明提供的电机定子绕组线圈，结合方导体参数可精确测知的特点，首先获取相邻倾斜部之间的间隙d、方导体的宽度a以及方相邻两线圈槽的距离c的参数值，并依据上述参数值通过α=arcsin[(d+a)/c]的算法，能够准确的获知对应于该电机定子的绕组线圈端部倾角α，进而实现绕组线圈端部倾角的最优化，据此端部倾角的计算值，通过三维软件造型并装配，可大幅提高该电机定子的槽满率，以及减少用铜量，并降低损耗和电机效率，进一步的压缩电机轴向结构的尺寸。