电机定子及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体提供一种电机定子及电机。

背景技术

众所周知，小型化、高压化、高速化已是新能源汽车电机的主要发展趋势。扁线电机因其具备极其优秀的槽满率及端部高度，已逐步取代传统的圆线电机。

扁线电机根据其绕线工艺不同，主要分为I-Pin、Hair-Pin和W-Pin三种不同类型。三种绕线方式存在各自的优点和缺点。其中，I-Pin 绕线方式成型最简单，但焊点过多，导致定子铁芯良品率较低；而Hair-Pin绕线方式虽然较I-Pin来说焊点较少，但依旧需要进行线圈编织、扩口、扭头、切平等工序，导致工艺复杂，产线和设备投入较大，工艺难度也较大，产品可靠性差。

因此，如何简化绕线工艺中步骤，降低工艺难度、提高产品可靠性，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有电机绕组的方式由于采用焊接工艺导致工艺复杂，产线和设备投入较大，工艺难度也较大，产品可靠性差的问题。

在第一方面，本发明提供一种电机定子，包括定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子绕组，其特征在于，所述定子绕组包括：线圈单元，所述线圈单元包括相邻的两根导体，且相邻的两根所述导体采用压配合方式电连接。

进一步地，所述线圈单元还包括：压配合部，所述压配合部设置在所述导体上，相邻的两根所述导体通过所述压配合部实现压配合方式电连接。

进一步地，所述压配合部包括第一压配合部和第二压配合部，所述第一压配合部与所述第二压配合部相匹配；所述第一压配合部位于其中一个所述导体的两端，所述第二压配合部位于其中另一个所述导体的两端；所述导体之间通过所述第一压配合部与所述第二压配合部实现压配合方式电连接。

进一步地，所述压配合部包括第一压配合部和第二压配合部，所述第一压配合部与所述第二压配合部相匹配；所述导体具有第一端和第二端，所述第一压配合部位于所述导体的第一端，所述第二压配合部位于所述导体的第二端；所述导体的第一端与相邻的另一所述导体的第二端通过所述第一压配合部与所述第二压配合部实现压配合方式电连接。

进一步地，所述导体均为U型。

进一步地，所述线圈单元为多个，多个所述线圈单元沿所述定子铁芯径向分布。

进一步地，所述第一压配合部是压配合销或压配合槽，所述第二压配合部是压配合槽或压配合销。

进一步地，所述线圈单元还包括：第一限位结构，第一限位结构设置在所述第一压配合部上；第二限位结构，所述第二限位结构设置在所述第二压配合部上，所述第二限位结构与所述第一限位结构相配合；所述第一压配合部与所述第二压配合部装配后，在所述第一压配合部与所述第二压配合部装配方向的相反方向上，所述第一限位结构与所述第二限位结构限位配合，以便限制所述第一压配合部与所述第二压配合部脱离。

进一步地，所述第一压配合部为鱼眼端子，所述第二压配合部为与所述鱼眼端子配合的压配合槽。

进一步地，所述定子铁芯具有沿其轴向贯穿设置的多个线槽，多个所述线槽沿所述定子铁芯的周向分布，所述线圈单元绕设在所述线槽内，所述压配合部位于所述线槽内。

进一步地，所述线槽为半闭口槽。

进一步地，所述包括：绝缘组件，所述绝缘组件设置在所述定子铁芯上，所述绝缘组件位于所述导体与所述定子铁芯之间；其中，所述绝缘组件包括：绝缘骨架，所述绝缘骨架沿所述定子铁芯的轴向延伸设置，所述绝缘骨架内部设置有多个独立的安装通道，每个所述安装通道均沿所述定子铁芯的轴向延伸并贯穿所述绝缘骨架，多个所述安装通道间隔设置，所述导体位于所述安装通道内。

进一步地，所述定子铁芯具有沿其轴向贯穿设置的线槽，所述绝缘骨架设置在所述线槽内。

进一步地，所述绝缘组件为两个，所述定子铁芯具有相对设置的第一端和第二端；一个所述绝缘组件的绝缘骨架自所述定子铁芯的第一端插入所述线槽内，另一个所述绝缘组件的绝缘骨架自所述定子铁芯的第二端插入所述线槽内；两个所述绝缘组件的绝缘骨架一一对应设置，相对应的两个所述绝缘骨架位于同一所述线槽内，同一线槽内的两个所述绝缘骨架上的所述安装通道一一对应设置并连通。

进一步地，在同一所述线槽内，一个所述导体同时插设在两个所述绝缘组件的绝缘骨架上，两个所述绝缘骨架的长度之和不大于所述导体的长度。

根据本发明的第二个方面，还公开了一种电机，包括上述的电机定子。

进一步地，所述电机为扁线电机。

本发明的电机定子，在线圈单元装配过程中，可以通过压配合连接的方式使导体之间实现电连接，替代原有的焊接连接方式，避免了传统焊接带来的虚焊、漏焊、焊深不足或过度焊接的问题，大大降低了焊接成本；同时，由于导体之间通过压配合方式替代了导体之间焊接连接的方式，因此，减少了在I-Pin、Hair-Pin类型电机线圈装配成型过程中需要扩孔、扭头、焊接、涂覆等工艺，大大简化了工艺步骤，降低了工艺难度，还可以大幅降低电机端部高度，使电机结构更加紧凑，减少导线成本、降低电机电阻，提升电机效率。

附图说明

下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明的实施例一的电机定子的结构示意图；

图2是本发明的实施例一的电机定子的导体的结构示意图；

图3是本发明的实施例二的电机定子的导体的结构示意图；

图4是本发明的实施例一的电机定子的第一限位结构与第二限位结构的结构示意图；

图5是本发明的实施例一的电机定子的绝缘组件的结构示意图；

图6是本发明的实施例一的电机定子的绝缘组件之间配合的示意图；

图7是本发明的实施例一的电机定子的定子铁芯与绝缘组件的装配图；

附图标记列表：

10、定子铁芯；11、线槽；12、环状部；13、齿部；20、定子绕组；21、线圈单元；211、第一压配合部；212、第二压配合部；213、导体；215、第一限位结构；216、第二限位结构。30、绝缘组件；31、绝缘骨架；311、安装通道；32、绝缘帽；321、引导面；33、绝缘槽。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不局限于说明书的内容。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语"上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图2所示的本发明的实施例一，公开了一种电机定子，包括定子铁芯10和绕设在定子铁芯10上的定子绕组20，定子铁芯10为筒状结构，其上设有沿定子铁芯10轴向贯穿设置的多个线槽11，多个线槽11沿定子铁芯10的周向均匀分布。具体的，定子铁芯10具有环状部12和多个周向均匀分布在环状部内壁的齿部13，每个齿部13均沿定子铁芯10的轴向贯通设置，相邻两个齿部13形成一个线槽1。在一些实施例中，线槽11的数量为3的倍数，例如：12、36或48。本实施例中，线槽11的数量为48个。

线圈单元21绕设在线槽11内，线槽11可以为半闭口槽。线圈单元21包括相邻的两根导体，且相邻的两根导体间采用压配合方式电连接。在一些实施例中，线圈单元21包括至少三根导体213，且多根导体213之间采用压配合的方式首尾依次相连。在一些实施例中，定子绕组20还可以包括多个线圈单元21，多个线圈单元21沿定子铁芯10径向分布。

需要说明的是，压配合连接方式又称“Press Fit”，是指通过较小的压入力获得较高夹持力的连接方式，是一种焊接的替代方案。本发明的电机定子，在线圈单元21的导体在装配过程中，可以通过压配合连接的方式使导体之间实现电连接形成完整的线圈回路，替代原有的导体与导体之间焊接连接的方式，避免了传统焊接带来的虚焊、漏焊、焊深不足或过度焊接的问题，而且由于导体与导体之间焊接数量的减少，大幅降低了成本；同时，由于导体之间通过压配合方式替代了导体之间焊接连接的方式，因此，在装配过程中，为导体之间焊接而准备的扩孔、扭头工艺也可以省去，即减少或不会存在电机线圈装配成型过程中需要为焊接准备的扩孔、扭头等工艺，大幅简化了工艺步骤，降低了工艺难度，还可以有效降低电机端部高度，使电机结构更加紧凑，减少导线成本、降低电机电阻，提升电机效率。

如图2所示的实施例一中，线圈单元21还包括压配合部，压配合部设置在导体213的两端，相邻的两根导体213通过所述压配合部实现压配合方式电连接。通过在导体213的端部设置压配合部，从而实现导体213间的连接固定，并可以实现导体213间的电连接，替代原有的焊接连接方式，避免了传统焊接带来的虚焊、漏焊、焊深不足或过度焊接的问题，同时，也减少了或不会存在I-Pin、Hair-Pin和W-Pin三种不同类型电机线圈装配成型过程中需要扩孔、扭头、焊接、涂覆等工艺，大大简化了工艺步骤，降低了工艺难度。

具体来说，在图2所示的实施例一中，压配合部包括第一压配合部211和第二压配合部212，所述第一压配合部211与第二压配合部212相匹配；导体213包括两组，第一压配合部211位于其中一组导体213的两端，第二压配合部212位于其中另一组导体213的两端；两组导体213之间通过第一压配合部211与第二压配合部212实现压配合方式电连接。

需要说明的是，在上述实施例一中，导体213分为是图2中位于上方的第一导体和图2中位于下方的第二导体，第一导体和第二导体均为U型结构，第一导体具有第一端和第二端，第一压配合部211分别位于第一导体的第一端和第二端。

第二导体具有第一端和第二端，第二压配合部212分别位于第二导体的第一端和第二端；第一导体与第二导体通过第一压配合部211与第二压配合部212实现压配合方式电连接。

在装配时，如图2所示，将第一导体与第二导体交替间隔分布，使第一导体的第一端与一个第二导体压配合连接，第一导体的第二端与另一第二导体压配合连接，导体213为U型，相邻的三根导体213依次相连形成W形结构，在本实施例中，所有导体213形成多个W形结构，多个W形结构首次相连形成波绕结构的线圈单元21，从而实现完整的线圈回路。

需要说明的是，在上述实施例一中，第一导体两端设置的都是第一压配合部211，第二导体两端设置的都是第二压配合部212，但是这不是限制性的，在如图3所示的实施例二中，还公开了一种电机定子，其结构与实施例一基本相同，区别在于，在本实施例中，导体213具有第一端和第二端，第一压配合部211位于导体213的第一端，第二压配合部212位于导体213的第二端。

在装配时，图3中位于最右边的导体213第一端与图3中位于中间的导体213第二端通过第一压配合部211与第二压配合部212实现压配合方式电连接，而图3中位于中间的导体213第一端与图3中位于最左边的导体213第二端通过第二压配合部212与第一压配合部211实现压配合方式电连接。这三根相邻的导体213依次相连形成W形结构，在本实施例中，所有导体213形成多个W形结构，多个W形结构依次相连形成波绕结构的线圈单元21。

需要说明的是，现有技术中通常采用W-Pin绕线方式实现连续波绕结构，该方式每一支路中不存在中间焊接，焊点数量较I-Pin、Hair-Pin大幅度减少。但是W-Pin绕线方式要求定子铁芯10必须是开口槽，然而开口槽会产生大量的谐波，转矩的脉动会增加，这将使电机性能下降，NVH（噪声、振动与声振粗糙度的英文缩写，这是衡量汽车制造质量的一个综合性问题）恶化。

而采用本发明如图2或图3中的导体213，由于导体213采用U型结构，在装配时，可以将这些导体213从定子铁芯10的轴向两端分别插入线槽11中，并通过第一压配合部211与第二压配合部212实现连接，装配后所有导体213形成多个W形结构，多个W形结构依次相连又形成波绕结构的线圈单元21。与现有的W-Pin绕线方式相比，由于导体213为U型，而且导体213之间以压配合的方式电连接，因此，装配时可以从定子铁芯10的轴向两端插入线槽11内，而不是从定子铁芯10的径向放入线槽11内，因此，线槽11可以做成半闭口槽，在保证降低工艺难度的同时，还可以使电机性能更高，一举多得。

还需要说明的是，由于导体采用U型结构，在导体制作过程中，可以根据实际尺寸需要，将所有导体的尺寸统一，在导体制作过程中采用一套模具即可，从而节省制造成本。另外，如图3所示的实施例二中，所有导体结构均相同，因此，制造导体的工艺全部相同，从而大幅简化导体制作工艺，降低制造成本。

在图1至图3所述的实施例中，第一压配合部211是压配合销或压配合槽，第二压配合部212是压配合槽或压配合销，通过设置压配合销与压配合槽结构，在第一导体与第二导体连接时，将压配合销压入压配合槽中，压配合销的压配合区域发生变形，通过弹力提供保持力，避免松脱，实现第一导体与第二导体的电连接，从而替代原有的焊接连接方式，避免了传统焊接带来的虚焊、漏焊、焊深不足或过度焊接的问题，大大降低了焊接成本；同时，由于导体213之间通过压配合方式替代了导体213之间焊接连接的方式，因此，减少了I-Pin、Hair-Pin类型电机线圈装配成型过程中需要扩孔、扭头、焊接、涂覆等工艺，大大简化了工艺步骤，降低了工艺难度，还可以大幅降低电机端部高度，使电机结构更加紧凑，减少导线成本、降低电机电阻，提升电机性能。

如图4所示，线圈单元21还包括第一限位结构215和第二限位结构216，第一限位结构215设置在第一压配合部211上；第二限位结构216设置在第二压配合部212上，第二限位结构216与第一限位结构215相配合；第一压配合部211与第二压配合部212装配后，在第一压配合部211与第二压配合部212装配方向的相反方向上，第一限位结构215与第二限位结构216限位配合。通过设置第一限位结构215和第二限位结构216，可以避第一压配合部211和第二压配合部212在装配后松脱，提高连接的可靠性。

需要说明的是，第一限位结构215是压配合销上设置的倒钩结构，第二限位结构216是压配合槽上设置的凹槽结构，当压配合销插入压配合槽内过程中，倒钩结构的斜面可以引导倒钩结构顺利地进入凹槽结构内，在进入凹槽结构后，倒钩结构勾住凹槽结构的内壁，从而防止压配合销与压配合槽反向松脱。

在图未示出的另一实施例中，其结构与上述实施例基本相同，区别在于，第一压配合部211为鱼眼端子，第二压配合部212为与鱼眼端子配合的插槽或插孔。在装配过程中，将鱼眼端压入插槽或插孔中，通过较小的压入力获得较高夹持力。在压入过程中，鱼眼端产生弹性变形，并提供低接触阻抗以及高可靠性的紧密连接。

需要说明的是，为了提高插接的可靠性，导体213之间的连接处位于线槽11内，也就是说，第一压配合部211与第二压配合部212在装配后，是位于线槽11内的，可以通过线槽11对第一压配合部211与第二压配合部212形成一定的约束，更好地防止二者的脱离，提高可靠性。

可以理解的是，在上述实施例中，第一导体和第二导体均为扁线，采用扁线可以提高槽满率，从容提高电机效率。

如图5所示，本发明的电机定子还包括绝缘组件30，绝缘组件30设置在定子铁芯10上，绝缘组件30位于导体213与定子铁芯10之间。该绝缘组件30包括绝缘骨架31，绝缘骨架31设置在线槽11内，绝缘骨架31沿定子铁芯10的轴向延伸设置，绝缘骨架31内部设置有多个独立的安装通道311，每个安装通道311沿定子铁芯10的轴线延伸并贯穿绝缘骨架31，多个安装通道311沿定子铁芯10的径向间隔设置，安装通道311用于插入导体213。

本发明的电机定子通过将绝缘骨架31插入线槽11中，在装配时，可以将导体213插入对应的安装通道311内，从而实现导体213与线槽壁、导体213与导体213之间的绝缘。与现有技术相比，将现有技术中的绝缘纸和漆膜替换为绝缘骨架31，由于绝缘骨架31是一个整体结构，可精确控制其与各导体213之间的间隙量，减小传统扁线电机导体213与导体213、导体213与绝缘纸、绝缘纸与线槽壁之间的间隙余量，从而节省出大量槽内空间，可以根据实际需要利用节省出的空间提升槽满率或提高绝缘可靠性，从而兼顾电机的槽满率和电机的可靠绝缘性。

线槽11为多个，多个线槽11沿定子铁芯10的周向间隔分布；绝缘骨架31为多个，多个绝缘骨架31与线槽11一一对应设置，每个绝缘骨架31插设在一个对应的线槽11内。

绝缘组件30还包括绝缘帽32，相邻的两个绝缘骨架31通过绝缘帽32连接。绝缘帽32连接在绝缘骨架31的端部，绝缘帽32以及与绝缘帽32相连的两个绝缘骨架31围成绝缘槽33，至少部分齿部13位于绝缘槽33内。如7所示，绝缘帽32以及相邻的两个绝缘骨架31正好将齿部13位于线槽11槽口位置处的部分包覆住，将齿部13与导体213之间彻底隔离。一方面，通过绝缘槽33将齿部13与导体213之间彻底隔离，从而避免在线槽11外部的导体213与定子铁芯10接触而导致短路；另一方面，由于定子铁芯10的槽口位置处比较锋利，因此，在插设导体213时，容易将导体213划伤，而通过绝缘槽33将槽口位置覆盖，可以避免导体213在装配时被槽口位置划伤，从而保证了导体213的完整性。

为了方便导体装配，如图5所示，绝缘帽32背离绝缘槽33一侧的表面形成引导面321，引导面321用于引导导体213进入安装通道11。

需要说明的是，在装配时，通常绝缘组件30为两个，定子铁芯10具有相对设置的第一端和第二端，如图7所示，定子铁芯10的第一端在上方，定子铁芯10的第二端在下方；一个绝缘组件30的绝缘骨架31自定子铁芯10的第一端插入线槽11内，另一个绝缘组件30的绝缘骨架31自定子铁芯10的第二端插入线槽11内；两个绝缘组件30的绝缘骨架31一一对应设置，相对应的两个绝缘骨架31位于同一线槽11内，同一线槽11内的两个绝缘骨架31上的安装通道311一一对应设置并连通。

采用这种装配方式，不仅在装配上更加方便。而且，由于两个绝缘组件30的绝缘槽33也一一对应设置，相对应的两个绝缘槽33围成绝缘空间，使每个齿部13位于一个绝缘空间内，也就是说，两个绝缘组件30可以将齿部13的两端完全包裹住，从而避免导体213与定子铁芯10接触，导致短路或损坏。

进一步地，定子绕组包括多个沿定子铁芯10径向依次分布的线圈单元，每个线圈单元具有用于插设在线槽11内的导体213；在同一线槽11内，一个导体213同时插设在两个绝缘组件30的绝缘骨架31上，两个绝缘骨架31的长度之和不大于导体213的长度，可以保证电机绝缘耐压的情况下，又能保证不会因为电机扁线扭头工序对绝缘骨架31造成破坏，提高电机的可靠性。可以理解的是，具体到本发明的实施例而言，如图2所示的实施例一和图3所示的实施例二，由于导体213之间由于采用压配合电连接的方式，因此，节省了为焊接准备的扭头工序，但是U型导体213弯折部分在装配后为了避让其他导体213，依然要进行弯折部分的扭头工序，因此，在该扭头工序中，可以避免对绝缘骨架31造成破坏。

需要说明的是，导体213插设在安装通道311内，且每个安装通道311内仅容纳有一个导体213。由于绝缘骨架31一个安装通道311内只有一根导体213，且安装通道311之间是相互独立的，即，相邻的安装通道311之间是不相互连通的，导体213表面可以取消漆膜，从而进节省空间，例如：导体213可以采用裸铜线直接插入，端部塑封的方式，满足电机绕组与地、匝间、相间的可靠绝缘要求，可大幅度降低电机铜线成本，同时提升电机槽满率。但是这并不是限制性的，在图未示出的另一些实施例中，为了保证绝缘可靠性，也导体213上也可以设置漆膜。

另外，因槽内整体式绝缘骨架31使得每个导体213之间都是绝缘的，这样就可以实现扁线电机的双层绕组设计，任意选用合适的短距绕组以改善气隙磁场波形，也可用分数槽绕组来削弱高次谐波，从而改善电机噪声性能。

根据本发明的第二个方面还公开了一种电机，包括上述的电机定子，其中，电机为扁线电机。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。