一种单层绕组电机及绕组绕嵌方法与流程

1.本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种单层绕组电机及绕组绕嵌方法。


背景技术：

2.随着汽车制造业的发展，汽车nvh性能已经成为现代汽车制造质量的一个综合性技术指标。nvh是噪声、振动与声振粗糙度(noise、vibration、harshness)的英文缩写。nvh给汽车用户的感受是最直接的。车辆的nvh问题是国际汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一。有统计资料显示，整车约有1/3的故障问题是和车辆的nvh问题有关系。
3.影响车内噪声大小的主要激励源有发动机、电机、减速机、轮胎等部件。对于电动汽车，主要激励源来自电机。随着人们对汽车的动力性能要求越来越高，开发具有高功率密度和高转矩密度电机的必要性也越来越迫切，同时，需要保证电机有不断优化的nvh表现，这给电机开发工作带来了很大的挑战。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种单层绕组电机及绕组绕嵌方法，其能够改善从变气隙磁密的正弦性，降低磁场谐波，减小电机的转矩脉动，优化了电机的nvh性能。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供一种单层绕组电机，包括转子铁芯和套设于转子铁芯外部的定子铁芯，转子铁芯沿其周向间隔设有多个磁钢槽组，磁钢槽组内设有磁钢，转子铁芯设有与其同轴的轴孔；转子铁芯周侧设有多个凹槽组，凹槽组与磁钢槽组一一对应；定子铁芯沿其周向均匀间隔设有二十四个定子槽。
7.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述任一磁钢槽组包括一个呈v字形的第一磁钢槽和一个呈v字形的第二磁钢槽，第一磁钢槽与第二磁钢槽的开口均朝外，第二磁钢槽位于第一磁钢槽与轴孔之间。
8.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述凹槽组包括第一凹槽和第二凹槽，任意相邻两个第二磁钢槽之间均设有一个第二凹槽，任一第一磁钢槽对应设有两个第一凹槽，两个第一凹槽位于第一磁钢槽开口之间。
9.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述转子铁芯设有多个第一销钉孔。
10.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述第一销钉孔与第二凹槽一一对应，第一销钉孔的圆心与轴孔的圆心之间的连线为线段ao，第一销钉孔对应的第二凹槽中心与轴孔的圆心之间的连线为线段bo，线段ao与线段bo之间的夹角为α。
11.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述转子铁芯包括相互重叠的第一转子铁芯和第二转子铁芯，第一转子铁芯的α为1.875
°
，第二转子铁芯的α为5.625
°
。
12.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述转子铁芯设有第一定位槽和多个减料去重孔，定子铁芯的周侧间隔设有多个焊接槽，定子铁芯的周侧设有第二定位槽，定子铁芯
设有多个第二销钉孔。
13.第二方面，本技术实施例提供一种单层绕组电机的绕组绕嵌方法，包括上述的单层绕组电机，单层绕组电机的匝数为15、路数为2以及极数为8极，单层绕组电机包括u相、v相和w相共三相，u相包括绕线u1和u2，v相包括绕线v1和v2，w相包括绕线w1和w2；还包括以下步骤：
14.绕线u1从第一个定子槽底部穿过第一个定子槽并从第四个定子槽顶部穿过第四个定子槽，然后从第七个定子槽底部穿过第七个定子槽并从第十个定子槽顶部穿过第十个定子槽；
15.绕线u2从第十三个定子槽底部穿过第十三个定子槽并从第十六个定子槽顶部穿过第十六个定子槽，然后从第十九个定子槽底部穿过第十九个定子槽并从第二十二个定子槽顶部穿过第二十二个定子槽。
16.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述绕线v1从第九个定子槽底部穿过第九个定子槽并从第十二个定子槽顶部穿过第十二个定子槽，然后从第十五个定子槽底部穿过第十五个定子槽并从第十八个定子槽顶部穿过第十八个定子槽；
17.绕线v2从第二十一个定子槽底部穿过第二十一个定子槽并从第二十四个定子槽顶部穿过第二十四个定子槽，然后从第三个定子槽底部穿过第三个定子槽并从第六个定子槽顶部穿过第六个定子槽。
18.进一步的，在本发明的一些实施例中，上述绕线w1从第五个定子槽底部穿过第五个定子槽并从第八个定子槽顶部穿过第八个定子槽，然后从第十一个定子槽底部穿过第十一个定子槽并从第十四个定子槽顶部穿过第十四个定子槽；
19.绕线w2从第十七个定子槽底部穿过第十七个定子槽并从第二十个定子槽顶部穿过第二十个定子槽，然后从第二十三个定子槽底部穿过第二十三个定子槽并从第二个定子槽顶部穿过第二个定子槽。
20.相对于现有技术，本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
21.本发明实施例提供一种单层绕组电机，包括转子铁芯和套设于转子铁芯外部的定子铁芯，转子铁芯沿其周向间隔设有多个磁钢槽组，磁钢槽组内设有磁钢，转子铁芯设有与其同轴的轴孔；转子铁芯周侧设有多个凹槽组，凹槽组与磁钢槽组一一对应；定子铁芯沿其周向均匀间隔设有二十四个定子槽。
22.本发明实施例还提供一种单层绕组电机的绕组绕嵌方法，包括上述的单层绕组电机，单层绕组电机的匝数为15、路数为2以及极数为8极，单层绕组电机包括u相、v相和w相共三相，u相包括绕线u1和u2，v相包括绕线v1和v2，w相包括绕线w1和w2；还包括以下步骤：
23.绕线u1从第一个定子槽底部穿过第一个定子槽并从第四个定子槽顶部穿过第四个定子槽，然后从第七个定子槽底部穿过第七个定子槽并从第十个定子槽顶部穿过第十个定子槽；
24.绕线u2从第十三个定子槽底部穿过第十三个定子槽并从第十六个定子槽顶部穿过第十六个定子槽，然后从第十九个定子槽底部穿过第十九个定子槽并从第二十二个定子槽顶部穿过第二十二个定子槽。
25.其能够改善从变气隙磁密的正弦性，降低磁场谐波，减小电机的转矩脉动，优化了电机的nvh性能。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
27.图1为本发明实施例提供的转子铁芯和定子铁芯的俯视图；
28.图2为本发明实施例提供的转子铁芯和定子铁芯的结构示意图；
29.图3为本发明实施例提供的α为1.875
°
时转子铁芯的俯视图；
30.图4为本发明实施例提供的α为5.625
°
时转子铁芯的俯视图；
31.图5为本发明实施例提供的第一转子铁芯和第二转子铁芯重叠后的俯视图；
32.图6为本发明实施例提供的第一转子铁芯和第二转子铁芯重叠后的结构示意图；
33.图7为本发明实施例提供的第一转子铁芯和第二转子铁芯重叠后的正视图；
34.图8为本发明实施例提供的单层绕组电机的绕组圆图；
35.图9为本发明实施例提供的单层绕组电机的绕组菱形图；
36.图10为本发明实施例提供的单层绕组电机u相的绕组菱形图；
37.图11为本发明实施例提供的单层绕组电机v相的绕组菱形图；
38.图12为本发明实施例提供的单层绕组电机w相的绕组菱形图。
39.图标：1-第一转子铁芯；2-定子铁芯；3-轴孔；4-定子槽；5-第一磁钢槽；6-第二磁钢槽；7-第一凹槽；8-第二凹槽；9-第一销钉孔；10-第一定位槽；11-减料去重孔；12-焊接槽；13-第二定位槽；14-第二销钉孔；15-磁钢；16-第二转子铁芯。
具体实施方式
40.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
41.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的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他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
43.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
44.此外，若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或者竖直，而是可
以稍微的倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对于“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
45.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.实施例1
47.请参照图1-图7，本实施例提供一种单层绕组电机，包括转子铁芯和套设于转子铁芯外部的定子铁芯2，转子铁芯沿其周向间隔设有多个磁钢槽组，磁钢槽组内设有磁钢15，转子铁芯设有与其同轴的轴孔3；转子铁芯周侧设有多个凹槽组，凹槽组与磁钢槽组一一对应；定子铁芯2沿其周向均匀间隔设有二十四个定子槽4。
48.实际使用时，转子铁芯的轴孔3可穿过转轴，由于转子铁芯1周侧设有多个凹槽组，因此转子铁芯转动时，通过多个凹槽组能够改善从变气隙磁密的正弦性，降低磁场谐波，减小电机的转矩脉动，优化了电机的nvh性能。
49.如图1-图7所示，在本发明的一些实施例中，上述任一磁钢槽组包括一个呈v字形的第一磁钢槽5和一个呈v字形的第二磁钢槽6，第一磁钢槽5与第二磁钢槽6的开口均朝外，第二磁钢槽6位于第一磁钢槽5与轴孔3之间。
50.本发明通过设置任一磁钢槽组包括一个呈v字形的第一磁钢槽5和一个呈v字形的第二磁钢槽6，如此转子铁芯采用双层v形磁钢槽的磁极结构以提高凸极比和磁阻转矩，同时这种结构能够较好的平衡低速大载和高速轻载两种工况的效率，提高了高效面积，与传统高磁阻技术路线的结构相比，更能够减少永磁体用量，从而降低整体20％以上的成本，且能降低17％以上的反电动势。
51.如图1-图7所示，在本发明的一些实施例中，上述凹槽组包括第一凹槽7和第二凹槽8，任意相邻两个第二磁钢槽6之间均设有一个第二凹槽8，任一第一磁钢槽5对应设有两个第一凹槽7，两个第一凹槽7位于第一磁钢槽5开口之间。
52.本发明通过设置凹槽组包括第一凹槽7和第二凹槽8，如此通过第一凹槽7和第二凹槽8使转子铁芯与定子铁芯2之间形成多个空腔，转子铁芯转动时，通过多个凹槽组能够改善从变气隙磁密的正弦性，降低磁场谐波，减小电机的转矩脉动，优化了电机的nvh性能。
53.如图1-图7所示，在本发明的一些实施例中，上述转子铁芯设有多个第一销钉孔9。
54.本发明通过转子铁芯设有多个第一销钉孔9，如此安装时可通过销钉穿过第一销钉孔9将多个转子冲片进行固定形成转子铁芯，便于转子铁芯1的对齐和固定。
55.如图1-图7所示，在本发明的一些实施例中，上述第一销钉孔9与第二凹槽8一一对应，第一销钉孔9的圆心与轴孔3的圆心之间的连线为线段ao，第一销钉孔9对应的第二凹槽8中心与轴孔3的圆心之间的连线为线段bo，线段ao与线段bo之间的夹角为α。上述转子铁芯包括相互重叠的第一转子铁芯1和第二转子铁芯16，第一转子铁芯1的α为1.875
°
，第二转子铁芯16的α为5.625
°
。
56.实际使用时，如图6所示，可使用两个第一转子铁芯1和两个第二转子铁芯16相互重叠，最上一层为一个正向放置的第二转子铁芯16，第二层为一个正向放置的第一转子铁
芯1，第三层为一个反向放置的第一转子铁芯1，第四层为一个反向放置的第二转子铁芯16。如此通过两个第一转子铁芯1和两个第二转子铁芯16的组合，实现转子的斜极，转子斜极有效的削弱各次谐波含量，降低转矩脉动，提高电机运转的平稳性。
57.如图1-图7所示，在本发明的一些实施例中，上述转子铁芯设有第一定位槽10和多个减料去重孔11，定子铁芯2的周侧间隔设有多个焊接槽12，定子铁芯2的周侧设有第二定位槽13，定子铁芯2设有多个第二销钉孔14。
58.本发明通过设置第一定位槽10，如此在多个转子铁芯相互安装时可通过第一定位槽10判断各个转子铁芯是否相互对齐。本发明通过设置减料去重孔11，如此可以减少转子铁芯的制造材料，而且可以降低转子铁芯的重量。通过设置多个焊接槽12，如此在将多个定子铁芯2安装于一起后，可沿着焊接槽12将各个定子铁芯2焊接于一起，使定子铁芯2使用时结构更加稳定。通过设置第二定位槽13，如此在多个定子铁芯2相互安装时可通过第二定位槽13判断各个定子铁芯2是否相互对齐。通过定子铁芯2设有多个第二销钉孔14，如此安装时可通过销钉穿过第二销钉孔14将多个定子冲片进行固定形成定子铁芯2，便于定子铁芯2的对齐和固定。
59.实施例2
60.请参照图8-图12，本实施例还提供一种单层绕组电机的绕组绕嵌方法，包括上述的单层绕组电机，单层绕组电机的匝数为15、路数为2以及极数为8极，单层绕组电机包括u相、v相和w相共三相，u相包括绕线u1和u2，v相包括绕线v1和v2，w相包括绕线w1和w2；还包括以下步骤：
61.绕线u1从第一个定子槽4底部穿过第一个定子槽4并从第四个定子槽4顶部穿过第四个定子槽4，然后从第七个定子槽4底部穿过第七个定子槽4并从第十个定子槽4顶部穿过第十个定子槽4；
62.绕线u2从第十三个定子槽4底部穿过第十三个定子槽4并从第十六个定子槽4顶部穿过第十六个定子槽4，然后从第十九个定子槽4底部穿过第十九个定子槽4并从第二十二个定子槽4顶部穿过第二十二个定子槽4。
63.绕线v1从第九个定子槽4底部穿过第九个定子槽4并从第十二个定子槽4顶部穿过第十二个定子槽4，然后从第十五个定子槽4底部穿过第十五个定子槽4并从第十八个定子槽4顶部穿过第十八个定子槽4；
64.绕线v2从第二十一个定子槽4底部穿过第二十一个定子槽4并从第二十四个定子槽4顶部穿过第二十四个定子槽4，然后从第三个定子槽4底部穿过第三个定子槽4并从第六个定子槽4顶部穿过第六个定子槽4。
65.绕线w1从第五个定子槽4底部穿过第五个定子槽4并从第八个定子槽4顶部穿过第八个定子槽4，然后从第十一个定子槽4底部穿过第十一个定子槽4并从第十四个定子槽4顶部穿过第十四个定子槽4；
66.绕线w2从第十七个定子槽4底部穿过第十七个定子槽4并从第二十个定子槽4顶部穿过第二十个定子槽4，然后从第二十三个定子槽4底部穿过第二十三个定子槽4并从第二个定子槽4顶部穿过第二个定子槽4。
67.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特
征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。
68.因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。