一種電機(jī)定子繞組線圈的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電機(jī)定子繞組線圈，所述線圈采用方導(dǎo)體繞制，所述線圈具有直線部和端部，所述端部包括傾斜的上層邊、傾斜的下層邊以及連接在所述上層邊和所述下層邊之間的鼻部，所述上層邊和所述下層邊的傾斜度分別通過如下公式確認(rèn)：α=arcsin[(d+a)/c]。其中：α為所述上層邊或者所述下層邊較之所述直線部的法向面所傾斜的角度；d為相鄰方導(dǎo)體的上層邊之間的間隙，或者相鄰方導(dǎo)體的下層邊之間的間隙；c為定子鐵芯的相鄰兩線圈槽的距離，所述線圈槽用于容納所述方導(dǎo)體；a為所述方導(dǎo)體的寬度，所述方導(dǎo)體的寬度方向平行于相應(yīng)的所述線圈槽的槽寬方向。本發(fā)明的繞組線圈具有更高的功率密度和更緊湊的結(jié)構(gòu)。
【專利說明】—種電機(jī)定子繞組線圈
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電機(jī)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電機(jī)定子繞組線圈。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)對于功率密度和緊湊的結(jié)構(gòu)具有較高的設(shè)計(jì)要求，特別是用于新能源電動(dòng)汽車的電機(jī)，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、適應(yīng)整車安裝狹小的結(jié)構(gòu)空間，新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)對于功率密度和緊湊的結(jié)構(gòu)具有更高的設(shè)計(jì)要求。
[0003]其中，定子槽滿率是影響電機(jī)功率密度的重要指標(biāo)之一，槽滿率高的電機(jī)通常具有更高的功率密度和效率；線圈的形狀是影響電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊度的重要指標(biāo)之一，繞組線圈由導(dǎo)體繞制而成，導(dǎo)體分為圓導(dǎo)體和方導(dǎo)體，圓導(dǎo)體繞組所能達(dá)到的槽滿率一般為30%?40%之間，方導(dǎo)體繞組的槽滿率可高達(dá)50%?75%，故采用方導(dǎo)體繞組作為定子繞組是高功率密度電機(jī)、特別是新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢。
[0004]圓導(dǎo)體的截面形狀為圓形，其參數(shù)較難精確測知，因此，圓導(dǎo)體繞組在繞制時(shí)，尤其是對于端部的形狀設(shè)計(jì)，大都通過多次的工藝試驗(yàn)、調(diào)整工裝設(shè)備的尺寸來探索得到線圈尺寸。
[0005]方導(dǎo)體繞組的截面為矩形，其參數(shù)能夠精確測知，然而，目前還沒有一種利用精確測知的參數(shù)優(yōu)化其繞組形狀的方法，也就是說，目前的方導(dǎo)體繞組仍在沿用上述的圓導(dǎo)體的傳統(tǒng)繞制方法，即通過多次的工藝試驗(yàn)、調(diào)整工裝設(shè)備的尺寸來探索得到線圈尺寸。這樣得出的線圈尺寸難以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，例如，參見圖8?圖10:
[0006]1、方導(dǎo)體端部200傾角α難以做到最優(yōu)化，方導(dǎo)體端部200傾角是指第一層邊210和第二層邊220的傾斜角度，該傾斜角度是決定繞組端部長度的參數(shù)之一，如果不能得到α的最優(yōu)值，勢必會(huì)導(dǎo)致端部200長度偏長，進(jìn)而導(dǎo)致定子用銅量增加，增加了定子線圈的電阻，增加了損耗，降低了電機(jī)效率，且更進(jìn)一步的導(dǎo)致電機(jī)軸向結(jié)構(gòu)尺寸增加。
[0007]2、無法實(shí)現(xiàn)端部200形狀的最優(yōu)化，也即，無法優(yōu)化端部200的厚度h?，F(xiàn)有方法設(shè)計(jì)的方導(dǎo)體線圈的上層邊210和下層邊220彎曲形狀無規(guī)律，且鼻部230俯視為Z型，因此端部200的厚度尺寸h?2X (b+R)。其中b為方導(dǎo)體的厚度，鼻部230過渡圓弧半徑R通常大于3mm。線圈端部厚度尺寸h偏大，一方面導(dǎo)致定子用銅量增加，增加了定子線圈的電阻，進(jìn)而增加了損耗，降低了電機(jī)效率；另一方面導(dǎo)致電機(jī)徑向結(jié)構(gòu)尺寸增大。
[0008]基于此，本發(fā)明提供了一種電機(jī)定子繞組線圈，其采用符合特定形狀要求的方導(dǎo)體繞組，具有更高的功率密度和更緊湊的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種電機(jī)定子繞組線圈，以填補(bǔ)現(xiàn)有的方導(dǎo)體線圈的參數(shù)確定方法的空白，進(jìn)而優(yōu)化繞組線圈的端部傾角和端部厚度。
[0010]基于上述目的，本發(fā)明提供了一種電機(jī)定子繞組線圈，所述線圈采用方導(dǎo)體繞制，所述線圈具有直線部和端部，所述端部包括傾斜的上層邊、傾斜的下層邊以及連接在所述上層邊和所述下層邊之間的鼻部，所述上層邊和所述下層邊的傾斜度分別通過如下公式確認(rèn):
[0011]a =arcsin [ (d+a) /c]
[0012]其中:
[0013]α，為所述上層邊或者所述下層邊較之所述直線部的法向面所傾斜的角度；
[0014]d，為相鄰方導(dǎo)體的上層邊之間的間隙，或者相鄰方導(dǎo)體的下層邊之間的間隙；
[0015]C，為定子鐵芯的相鄰兩線圈槽的距離，所述線圈槽用于容納所述方導(dǎo)體；
[0016]a，為所述方導(dǎo)體的寬度，所述方導(dǎo)體的寬度方向平行于相應(yīng)的所述線圈槽的槽寬方向。
[0017]優(yōu)選的，所述d值的范圍為0.1mm?1mm。
[0018]優(yōu)選的，所述上層邊和所述下層邊沿其長度方向呈弧形伸展，所述上層邊的弧形與所述下層邊的弧形分別與定子鐵芯的內(nèi)孔為同心圓。
[0019]優(yōu)選的，所述鼻部沿其長度方向呈S曲線型伸展。
[0020]優(yōu)選的，所述端部的厚度通過如下公式確認(rèn):
[0021]h=2Xb+D
[0022]其中:
[0023]h，為所述端部的厚度；
[0024]b，為所述方導(dǎo)體的厚度，所述方導(dǎo)體的厚度方向垂直于相應(yīng)的所述線圈槽的槽寬方向；
[0025]D，為所述上層邊與所述下層邊沿其弧形的徑向的間隙。
[0026]優(yōu)選的，所述D值的范圍為0.1mm?1mm。
[0027]綜上所述，本發(fā)明提供的電機(jī)定子繞組線圈，結(jié)合方導(dǎo)體參數(shù)可精確測知的特點(diǎn)，首先獲取相鄰傾斜部之間的間隙d、方導(dǎo)體的寬度a以及方相鄰兩線圈槽的距離c的參數(shù)值，并依據(jù)上述參數(shù)值通過a=arCSin[(d+a)/C]的算法，能夠準(zhǔn)確的獲知對應(yīng)于該電機(jī)定子的繞組線圈端部傾角α，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繞組線圈端部傾角的最優(yōu)化，據(jù)此端部傾角的計(jì)算值，通過三維軟件造型并裝配，可大幅提高該電機(jī)定子的槽滿率，以及減少用銅量，并降低損耗和電機(jī)效率，進(jìn)一步的壓縮電機(jī)軸向結(jié)構(gòu)的尺寸。
[0028]進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的電機(jī)定子繞組線圈，在精確計(jì)算端部傾角的基礎(chǔ)上，對上層邊、下層邊設(shè)置為同心的弧形，且弧形與電機(jī)定子的鐵芯內(nèi)孔同圓心裝配，據(jù)此實(shí)現(xiàn)了端部的厚度壓縮，結(jié)合S型的鼻部，充分減小了端部的厚度和用銅量，并降低了定子線圈的電阻和損耗，提高了電機(jī)效率，以及進(jìn)一步的壓縮了電機(jī)徑向結(jié)構(gòu)的尺寸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的主視圖；
[0030]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的方導(dǎo)體俯視圖；
[0031]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一的電機(jī)定子俯視圖；
[0032]圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的俯視圖；
[0033]圖5是本發(fā)明實(shí)施例二的方導(dǎo)體俯視圖；
[0034]圖6是圖5中的局部放大示意圖；[0035]圖1是本發(fā)明實(shí)施例二的主視圖；
[0036]圖8是傳統(tǒng)繞組線圈的導(dǎo)體主視圖；
[0037]圖9是傳統(tǒng)繞組線圈的導(dǎo)體側(cè)視圖；
[0038]圖10是傳統(tǒng)繞組線圈的導(dǎo)體俯視圖；
[0039]其中:為清楚的顯示繞組線圈的結(jié)構(gòu)，圖1?圖10中僅示出了繞組線圈的局部結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0040]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0041]實(shí)施例一
[0042]參見圖1?圖3，該實(shí)施例公開了一種電機(jī)定子繞組線圈，所述線圈采用方導(dǎo)體繞制，與傳統(tǒng)的繞組線圈相同，所述線圈包括直線部100和端部200，所述直線部100用于插裝在定子鐵芯300的線圈槽310內(nèi)，所述端部200分別位于直線部100的兩端，所述端部200沿定子鐵芯300的圓周交錯(cuò)排布，也就是說，構(gòu)成所述線圈的直線部100和端部200由方導(dǎo)體連續(xù)不間斷的繞制而成。
[0043]其中的端部200包括傾斜的上層邊210、傾斜的下層邊220以及連接在所述上層邊210和所述下層邊220之間的鼻部230。如圖1所示的主視圖，所述上層邊210與所述下層邊220的傾斜方向相反，與所述鼻部230構(gòu)成大致的三角形。其中，結(jié)合圖2和圖3，所述上層邊210和所述下層邊220的定義方式為，位于定子鐵芯300的徑向外側(cè)的為上層邊210，位于徑向內(nèi)側(cè)的為下層邊220。
[0044]所述上層邊210與所述下層邊220分別較之于直線部100的法向面具有一定的夾角，且二者的夾角相同，該實(shí)施例中，所述夾角通過如下方法進(jìn)行精確計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述上層邊210與所述下層邊220的傾斜角度的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
[0045]以某型號的電機(jī)定子為例，該方法包括:
[0046]首先，通過如下公式計(jì)算所述上層邊210與所述下層邊220的傾斜角度:
[0047]a =arcsin [ (d+a) /c]
[0048]其中:
[0049]α，為所述上層邊210或者所述下層邊220較之所述直線部100的法向面所傾斜的角度，參見圖1所示，α為所述上層邊210與所述直線部100的法向面的夾角；
[0050]d，為相鄰方導(dǎo)體的上層邊210之間的間隙，或者相鄰方導(dǎo)體的下層邊220之間的間隙，參見圖1所示，d為相鄰的方導(dǎo)體之間的上層邊210之間的間隙，該間隙中通過塞入絕緣紙并浸潰絕緣漆，據(jù)此實(shí)現(xiàn)相鄰方導(dǎo)體之間的絕緣，絕緣紙的厚度為0.1mm?1_，因此，通過相應(yīng)的定子鐵芯300所采用的絕緣紙規(guī)格確定d值；
[0051]C，為定子鐵芯300的相鄰兩線圈槽310的距離，所述線圈槽310用于容納所述方導(dǎo)體，如圖3所示，即為相鄰兩線圈槽310的槽中心距離；
[0052]a，為所述方導(dǎo)體的寬度，結(jié)合圖2和圖4所示，所述方導(dǎo)體的寬度方向平行于相應(yīng)的所述線圈槽310的槽寬方向。
[0053]對應(yīng)于該型號的電機(jī)定子:d=0.5mm, c=8.6mm, a=3.35mm。據(jù)此可精確的計(jì)算出a =26.6°。也就是說，對應(yīng)于該型號的電機(jī)定子，采用方導(dǎo)體繞制線圈時(shí)，將上層邊210和下層邊220分別設(shè)置為傾斜26.6°才能達(dá)到端部200的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，而憑借傳統(tǒng)的多次工藝試驗(yàn)、調(diào)整工裝設(shè)備的尺寸來探索的方法，無法獲知該最佳值，更無法確認(rèn)其裝配狀態(tài)是否已經(jīng)接近或者達(dá)到最佳的傾斜角度值。
[0054]然后，通過三維軟件造型及裝配，對上述計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證及修正。
[0055]通過上述方法能夠得到對應(yīng)于該電機(jī)定子的最優(yōu)化的上層邊210和下層邊220的傾斜角度的最佳值，較之現(xiàn)有的多次試驗(yàn)憑手感確認(rèn)的方法，本發(fā)明的傾斜角度更為精確和快捷，且，按照所得到的精確的傾斜角度裝配線圈，可大幅提高該電機(jī)定子的槽滿率，以及減少用銅量，并降低損耗和電機(jī)效率，進(jìn)一步的壓縮電機(jī)軸向結(jié)構(gòu)的尺寸。
[0056]實(shí)施例二
[0057]參見圖4?圖7，該實(shí)施例也公開了一種電機(jī)定子繞組線圈，該實(shí)施例是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施例一所公開的技術(shù)方案也屬于該實(shí)施例，實(shí)施例一已經(jīng)公開的技術(shù)方案不再重復(fù)描述。
[0058]具體而言，該實(shí)施例中，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，對端部200的厚度進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化。所述上層邊210和所述下層邊220沿其長度方向呈弧形伸展，所述上層邊210的弧形與所述下層邊220的弧形分別與定子鐵芯300的內(nèi)孔為同心圓。據(jù)此實(shí)現(xiàn)，所述端部200的厚度均勻。
[0059]該實(shí)施例中所優(yōu)選的，參見圖6所示的俯視圖，所述鼻部230沿其長度方向呈S曲線型伸展。因此，以實(shí)施例一中的某型號電機(jī)定子為例，所述端部200的厚度可通過如下公式確認(rèn):
[0060]h=2 X b+D
[0061]其中:
[0062]h,為所述端部200的厚度；
[0063]b，為所述方導(dǎo)體的厚度，參見圖6和圖2，所述方導(dǎo)體的厚度方向垂直于相應(yīng)的所述線圈槽310的槽寬方向；
[0064]D，為所述上層邊210與所述下層邊220沿其弧形的徑向的間隙，參見圖6，即為所述上層邊210的下表面與所述下層邊220的上表面之間的距離；與實(shí)施例一中的d值相同的理由，所述D值為0.1mm?1mm。
[0065]在該型號的電機(jī)定子中，b=2mm, D=0.5mm,據(jù)此可計(jì)算出，h=4.5mm。也就是說,該型號的電機(jī)定子所裝配的繞組線圈，其端部200厚度可優(yōu)化至4.5_，而傳統(tǒng)的多次試驗(yàn)憑手感確認(rèn)的方法，無法或者該最佳厚度值，進(jìn)而無法得知是否已裝配至最佳厚度。
[0066]綜上，該實(shí)施例所設(shè)置的端部200形狀，能夠準(zhǔn)確獲知端部200的最佳值，據(jù)此實(shí)現(xiàn)，沿所述直線部100的法向方向，所述鼻部230位于所述上層邊210和所述下層邊220之間，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述端部200的厚度即為所述上層邊210的上表面與所述下層邊220的下表面的距離。
[0067]進(jìn)而實(shí)現(xiàn)充分減小端部200的厚度和用銅量，并降低了定子線圈的電阻和損耗，提高了電機(jī)效率，以及進(jìn)一步的壓縮了電機(jī)徑向結(jié)構(gòu)的尺寸。
[0068]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電機(jī)定子繞組線圈，所述線圈采用方導(dǎo)體繞制，其特征在于，所述線圈具有直線部和端部，所述端部包括傾斜的上層邊、傾斜的下層邊以及連接在所述上層邊和所述下層邊之間的鼻部，所述上層邊和所述下層邊的傾斜度分別通過如下公式確認(rèn):
a =arcsin[(d+a)/c] 其中: α，為所述上層邊或者所述下層邊較之所述直線部的法向面所傾斜的角度； 山為相鄰方導(dǎo)體的上層邊之間的間隙，或者相鄰方導(dǎo)體的下層邊之間的間隙； C，為定子鐵芯的相鄰兩線圈槽的距離，所述線圈槽用于容納所述方導(dǎo)體； a，為所述方導(dǎo)體的寬度，所述方導(dǎo)體的寬度方向平行于相應(yīng)的所述線圈槽的槽寬方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)定子繞組線圈，其特征在于，所述d值的范圍為0.1mm~Imm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)定子繞組線圈，其特征在于，所述上層邊和所述下層邊沿其長度方向呈弧形伸展，所述上層邊的弧形與所述下層邊的弧形分別與定子鐵芯的內(nèi)孔為同心圓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)定子繞組線圈，其特征在于，所述鼻部沿其長度方向呈S曲線型伸展?！?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電機(jī)定子繞組線圈，其特征在于，所述端部的厚度通過如下公式確認(rèn): h=2Xb+D 其中: h,為所述端部的厚度； b，為所述方導(dǎo)體的厚度，所述方導(dǎo)體的厚度方向垂直于相應(yīng)的所述線圈槽的槽寬方向； D，為所述上層邊與所述下層邊沿其弧形的徑向的間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)定子繞組線圈，其特征在于，所述D值的范圍為0.1mm~Imm0
【文檔編號】H02K3/12GK103825386SQ201410045882
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】蔡蔚, 朱寬寧, 楊葵, 王海濱, 李敬, 王小剛 申請人:精進(jìn)電動(dòng)科技（北京）有限公司