电机、定子及定子的制造方法与流程

本技术涉及动力装置领域，具体涉及一种电机、定子及定子的制造方法。

背景技术：

1、电机成为了促进汽车轻量化、提升电动汽车的续航里程、提升汽车的空间利用率和降低动力总成成本的一个重要举措。

2、如何简化电机的结构，提高电机的装配效率是电机领域的一个重要研究方向。

技术实现思路

1、本技术提供了一种电机、定子及定子的制造方法，其能简化电机的结构，提高电机的装配效率。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种电机的定子，其包括定子铁芯和定子绕组。定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽，多个绕线槽沿定子铁芯的周向间隔设置。定子绕组包括至少一个线圈单元，线圈单元包括组装在一起的多个第一导电体，每个第一导电体包括至少一个插接部，插接部插接于绕线槽。

3、在上述技术方案中，线圈单元由多个第一导电体相互组装连接成型，因此在将定子绕组安装于定子铁芯时，可以预先将多个第一导电体相互连接形成线圈单元之后，再将线圈单元整体设置于定子铁芯上，这样可以简化嵌线工艺，易于实现批量自动化生产，进而简化电机的结构和装配步骤，提高电机的装配效率。线圈单元的多个第一导电体可以连接构成分布式绕组，从而在电磁上实现了高效率，降低了空间谐波，改善了nvh(噪声noise、振动vibration、与声振粗糙度harshness)。

4、在一些实施例中，线圈单元的至少两个第一导电体沿周向错位分布。每个第一导电体包括多个插接部，多个插接部分别插接于不同的绕线槽。定子绕组在各绕线槽内设置至少两个沿轴向层叠的插接部。

5、各第一导电体设置有多个插接部，而第一导电体的多个插接部是连接在一起地，这样可以减少插接部的连接工序。第一导电体的多个插接部插接于不同的绕线槽，能够提高第一导电体和定子铁芯相对位置的稳定性。线圈单元的至少两个第一导电体能够错位嵌合，从而提高线圈单元中多个第一导电体之间相对位置的稳定性。

6、在一些实施例中，线圈单元在各绕线槽内设置至少两个沿轴向层叠的插接部。

7、在一些实施例中，线圈单元包括多个导电支路，各导电支路包括串联的多个第一导电体；导电支路的相邻的两个第一导电体连接并形成连接结构。线圈单元的所有连接结构均设置于外壁的外侧。

8、线圈单元的第一导电体可以在外壁的外侧进行连接，并取消了线圈单元的第一导电体在内壁的内侧的连接，从而降低工艺难度，提高装配效率。

9、在一些实施例中，第一导电体还包括至少一个连接部，相邻的插接部通过连接部相连。至少一个连接部位于内壁的内侧。

10、将连接部设置到定子铁芯的内侧，可以减少多个第一导电体在定子铁芯的内侧的连接和装配工艺，降低工艺难度。

11、在一些实施例中，位于内壁内侧的至少一个连接部在轴向上翻折，以使与翻折的连接部相连的两个插接部处于不同层。

12、通过翻折连接部，能够改变插接部在轴向上的距离，进而便于将至少两个插接部设置于不同的绕线层，改善定子铁芯中心处空间局促的问题，降低插接部跨层时不同的第一导电体干涉的风险以及第一导电体的绝缘涂层破损风险。

13、在一些实施例中，在轴向上，连接部的最大尺寸大于两个插接部的尺寸之和。连接部可以在轴向上翻折较大的尺寸，以减小连接部的应力集中，降低连接部破损的风险。

14、在一些实施例中，位于内壁内侧的所有连接部沿周向排列布置，以使线圈单元的布置更为紧凑，并降低连接部之间干涉的风险。定子绕组内部排列整齐，可以降低第一导电体的绝缘层破损的风险，提高定子的绝缘可靠性，延长定子的使用寿命。

15、在一些实施例中，第一导电体的两端设有第一引脚和第二引脚。在导电支路的任意相邻的两个第一导电体中，一个第一导电体的第一引脚与另一个第一导电体的第二引脚连接并形成连接结构。通过设置第一引脚和第二引脚，以便于实现第一导电体之间的连接。

16、在一些实施例中，在导电支路的任意相邻的两个第一导电体中，一个第一导电体的第一引脚与另一个第一导电体的第二引脚沿轴向交叠。第一引脚与第二引脚在交叠区域相互焊接并形成连接结构。

17、通过使一个第一导电体的第一引脚与另一个第一导电体的第二引脚沿轴向交叠，可便于实现这两个第一导电体之间的焊接，并改善第一引脚和第二引脚相对位置的稳定性，提高第一引脚和第二引脚的过流能力。

18、在一些实施例中，线圈单元的所有连接结构沿周向间隔设置。相邻的连接结构之间存在间隙，当第一引脚和第二引脚相互焊接形成连接结构时，能够增大焊接距离，降低焊接时相互影响。另外，将连接结构间隔设置，可以降低连接结构接触短路的风险。

19、在一些实施例中，定子绕组包括多个线圈单元，多个线圈单元沿轴向层叠布置；在相邻的两个线圈单元中，一个线圈单元的至少一个连接结构与另一个在线圈单元的连接结构在周向上错位。

20、相邻两个线圈单元的连接结构沿周向间隔，能够增大该两个线圈单元的连接结构之间的间距，一方面当第一引脚和第二引脚相互焊接形成连接结构时，能够增大焊接距离，降低焊接时的相互影响。本技术实施例还可增大连接结构之间的电气间隙，降低连接结构处对绝缘的要求，降低了工艺复杂性，节省了原材料，提升了产线运行节拍。

21、在一些实施例中，第一引脚和第二引脚在径向上沿远离定子铁芯中心的方向延伸成型，以便于在焊接时夹持第一引脚和第二引脚，适用于大批量生产。

22、在一些实施例中，相互交叠的第一引脚和第二引脚在周向上沿相互靠近的方向延伸成型，简化第一导电体的形状，减小第一导电体的尺寸，降低线圈单元远离定子铁芯端部的高度，减小定子的外包络尺寸，也能够减小第一导电体的重量，便于定子的布置。

23、在一些实施例中，第一导电体包括导线和包覆在导线外侧的绝缘层。绝缘层的一端设有第一开口，导线包括第一引脚，第一引脚从第一开口伸出。第一开口具有靠近外壁的第一边缘和远离外壁的第二边缘，在第一引脚的延伸方向上，第一边缘与第一引脚的末端的距离小于或等于第二边缘与第一引脚的末端的距离。

24、第一引脚从第一开口伸出，以便于与其它第一导电体连接，降低绝缘层干涉第一引脚与其它第一导电体的连接。上述技术方案使绝缘层的靠近外壁的部分具有较大的长度，在另一个第一导电体从绝缘层和外壁之间穿过时，可以提高两个第一导电体之间的绝缘性。

25、在一些实施例中，第一开口所在的平面与一虚拟面的夹角为0°-30°，虚拟面垂直于第一引脚的延伸方向并经过第二边缘。

26、将夹角α限定在0°-30°，可平衡绝缘层覆盖导线的面积和第一引脚的露出尺寸，提高绝缘性能并便于实现第一引脚与其它结构的连接。

27、在一些实施例中，第一导电体还包括第一连接臂和第二连接臂，第一引脚通过第一连接臂连接于一个插接部，第二引脚通过第二连接臂连接于另一个插接部。

28、通过控制第一连接臂的形状和尺寸可以调节第一引脚的位置，通过控制第二连接臂的形状和尺寸能够调节第二引脚的位置，使得第一引脚和第二引脚能够处于合适的位置。

29、在一些实施例中，定子绕组包括多个线圈单元，多个线圈单元沿轴向层叠布置。在相邻的两个线圈单元中，一个线圈单元的至少一个第一导电体的第一连接臂和第二连接臂朝远离另一个线圈单元的一侧翻折。

30、通过翻折第一导电体的第一连接臂和第二连接臂，可以增大两个线圈单元的连接结构的间距，降低连接结构处对绝缘的要求，降低了工艺复杂性，提高绝缘可靠性。

31、在一些实施例中，在轴向上，相邻的两个线圈单元的连接结构的最小间距大于或等于1mm。

32、上述技术方案可以增大定子的电气间隙，改善定子的绝缘性能，提高定子的可靠性，延长定子的使用寿命。

33、在一些实施例中，在沿周向相邻的两个第一导电体中，一个第一导电体的第二连接臂从另一个第一导电体的第二引脚和定子铁芯之间穿过。当第一引脚和第二引脚相互焊接连接时，能够减小焊接时高温对第一导电体其他零部件的影响，同时也便于对第一引脚和第二引脚进行焊接操作。

34、在一些实施例中，第二连接臂背离定子铁芯的一侧设有用于避让另一个第一导电体的第二引脚的避让凹部。

35、通过在第二连接臂上设置避让凹部，能够为第二引脚让位，避免第二引脚与其他第一导电体的第二连接臂层叠，能够减小线圈单元在轴向上的厚度。通过设置避让凹部能够降低定子绕组的端部高度，定子的外包络尺寸较小，电机的尺寸更小，便于电机的布置。此外，通过设置避让凹部，还能够改善由于第二引脚和第二连接臂位置干涉导致的相互作用力，影响第二引脚位置的稳定性，进而影响焊接强度。

36、在一些实施例中，第二连接臂在与避让凹部对应的位置弯折并形成朝向定子铁芯凸出的凸部。

37、通过对应于避让凹部设置凸部，使得第二连接臂能够通过弯折工艺形成避让凹部和凸部，使得第二连接臂的成型工艺简单。

38、在一些实施例中，至少一个第一导电体的两个相邻的插接部之间的跨距等于极距，以简化第一导电体的绕线结构。

39、在一些实施例中，第一导电体为一体成型结构，以使得第一导电体具有较高的连接强度，能够提高第一导电体的使用寿命。

40、在一些实施例中，定子铁芯沿自身轴向的两个端面均设置有绕线槽，使得定子绕组能够嵌设于定子铁芯的不同侧，同一定子铁芯能够容纳更多的线圈单元。

41、在一些实施例中，绕线槽的延伸方向相对于定子铁芯的径向倾斜。采用斜绕线槽，可对电机电磁噪声抑制有一定改善。

42、在一些实施例中，绕线槽的槽面包括底壁面和连接于底壁面的两个侧壁面，两个侧壁面沿周向间隔设置，插接部设置于两个侧壁面之间。绕线槽沿轴向的一端设有槽口，槽口与底壁面沿轴向相对。槽口沿周向的尺寸为h1，两个侧壁面在周向上的间距为h2，h1≤h2。

43、上述技术方案可以大大减少预成型的分布式绕组装配预留空间和导体间隙，令铜满率可以达到75％以上；同时采用轴向方向入线，使嵌线工艺方便更高效。

44、在一些实施例中，绕线槽包括安装槽，安装槽在侧壁面上形成凹陷。定子还包括限位件，限位件插入安装槽并用于在轴向上限制插接部的移动。通过设置安装槽和限位件，可以降低插接部从绕线槽脱出的风险。

45、第二方面，本技术实施例提供了一种电机，包括第一方面任一实施例提供的定子。

46、第三方面，本技术实施例提供了一种定子的制造方法，其包括：

47、提供定子铁芯，定子铁芯沿自身轴向的端面上设有多个贯穿定子铁芯的内壁和外壁的绕线槽，多个绕线槽沿定子铁芯的周向间隔设置；

48、将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽，以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内。

49、上述技术方案中，首先提供一种具有绕线槽的定子铁芯，然后将多个第一导电体组装为线圈单元后，将预先组装的线圈单元整体嵌入绕线槽内，相较于将多个第一导电体一一插接于绕线槽内，能够有效地提高定子的装配效率。

50、在一些实施例中，在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽，以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内的布置之前还包括：

51、提供直线状的导电体，导电体包括导线和包覆在导线外侧的绝缘层；

52、去除导电体两端的绝缘层；

53、将导电体弯折形成第一导电体，第一导电体包括间隔设置的多个插接部。

54、在上述技术方案中，第一导电体由直线状的导电体去除两端绝缘层后直接弯折形成，无需后期进行导体切头等工艺，能够降低导电体的制备工艺复杂性，提高定子的制造效率。

55、在一些实施例中，定子的极数为2p，定子的极距为n个绕线槽。在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽，以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内的布置之前还包括：

56、提供2p·n个第一导电体，每个第一导电体包括第一插接部和第二插接部，第一插接部和第二插接部的跨距为n个绕线槽；

57、将多个第一导电体预先组装为线圈单元的步骤包括：

58、提供组装机构，组装机构包括2p×n个凹槽，2p×n个凹槽沿组装机构的周向均匀布置；

59、将(2p-1)×n个第一导电体，沿逆时针方向，依次堆叠于开设有2p×n个凹槽；

60、将剩余的n个第一导电体插入组装机构的凹槽，以形成线圈单元；其中，在任一凹槽内，线圈单元的一个第一导电体的第一插接部位于线圈单元的另一个第一导电体的第二插接部靠近凹槽底壁的一侧。

61、在上述方案中，通过编织可以使多个第一导电体能够相互嵌合限位，提高线圈单元内多个第一导电体之间相对位置的稳定性。

62、在一些实施例中，在将由多个第一导电体预先组装的线圈单元沿轴向压入多个绕线槽，以使各第一导电体的插接部插接于绕线槽内的布置之前还包括：

63、提供m×j个第一导电体，每个第一导电体连续折弯且包括2×k个插接部，m、j以及k均为正整数；

64、将m个第一导电体编织并制成子线圈单元，制出j个子线圈单元；

65、组装j个子线圈单元并形成线圈单元。

66、在上述方案中，将多个第一导电体分步编织，可以降低编织难度，提高组装效率。