一种电机定子、电机及车辆的制作方法

本发明涉及车辆，具体而言，涉及一种电机定子、电机及车辆。

背景技术：

1、目前，驱动电机的定子绕组主要分为圆线绕组与扁线绕组两种结构形式。相较于传统圆线绕组，扁线绕组的导线截面规整、排布紧密，能够有效提升电机定子槽满率，大幅降低电机运行过程中的铜损，显著优化电机工作效率与功率密度，因此已逐步替代圆线绕组，成为当下新能源汽车驱动电机的主流绕组方案，被广泛应用于各类新能源车型的驱动系统中。

2、但是，在采用扁线绕组对定子铁芯进行绕线时，通常采用整距扁线绕组，例如，以绕制8层绕组为例，采用跨距为整距的发卡线圈，从第1、第2层沿着圆周绕一圈后，进入第3、第4层，然后进入第5、第6层，最后在第7、第8层绕完一周后往回绕，从第8、第7层依此绕回第2、第1层，并从焊接端引出线。这种从焊接端出线的绕线方式使得绕组焊接端的焊接工艺难度增加，焊接工装设备成本增加，也不利于焊接端的平台化设计，而且，采用整距绕线容易导致占用绕组端部大量的径向和轴向空间，增加绕组成本和电阻，降低电机效率。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是：如何减小电机的包络尺寸和制造难度。

2、为解决上述问题，本发明提供一种电机定子、电机及车辆。

3、第一方面，本发明提供了一种电机定子，包括定子绕组和铁芯，所述铁芯的内周壁沿周向间隔设有多个绕组槽，每个所述绕组槽内沿所述铁芯的径向设有m层供所述定子绕组布线的槽层，所述电机定子用于所述绕组槽的数量为n、极数为p的电机；其中，m为大于或等于4的偶数；

4、所述定子绕组沿所述铁芯的轴向的两端伸出所述绕组槽，以形成皇冠端和焊接端，所述定子绕组包括多个相绕组，每个所述相绕组均包括多个并联的支路，每个所述支路由多个线圈串联而成，且相邻两个所述线圈之间的跨距为m；多个所述线圈包括两个直线式线圈和多个发卡线圈，所述支路在所述绕组槽的第1层以一个所述直线式线圈作为绕制起点从所述皇冠端进入所述绕组槽，用多个所述发卡线圈从所述绕组槽的第2层绕至第m-1层，并在第m层进行同层换向，然后从所述绕组槽的第m-1层绕回第2层，并在所述绕组槽的第1层进行同层换向，以此类推，直至所述支路的所有所述发卡线圈绕制完毕，然后在所述绕组槽的第1层用另一个所述直线式线圈从所述皇冠端引出；其中，用于进行同层换向的所述发卡线圈的跨距包括m和n，跨设在所述绕组槽的中间层处的相邻两层槽层之间的所述发卡线圈的跨距为m，且m=n/p-1，n=n/p+1。

5、可选地，每个所述相绕组均包括并联的第一支路和第二支路；

6、在所述第一支路中，一个所述直线式线圈构成一个第一连接段，多个所述发卡线圈中的m-1个串联的所述发卡线圈构成一个第一绕组单元，多个所述发卡线圈中的一个跨距为m的所述发卡线圈构成一个第二连接段，且所述第一支路包括两个所述第一连接段、m/2个所述第一绕组单元和m/2-1个所述第二连接段；m/2个所述第一绕组单元和m/2-1个所述第二连接段交替设置在两个所述第一连接段之间，所述第一绕组单元以跨距为m的所述发卡线圈从所述绕组槽的第2层绕至第m-1层，并在第m层以跨距为n的所述发卡线圈进行同层换向，然后以跨距为m的所述发卡线圈从所述绕组槽的第m-1层绕回第2层为止，每个所述第二连接段跨设在跨距为m的两个所述绕组槽的第m层；

7、在所述第二支路中，一个所述直线式线圈构成一个第三连接段，多个所述发卡线圈中的m-1个串联的所述发卡线圈构成一个第二绕组单元，多个所述发卡线圈中的一个跨距为n的所述发卡线圈构成一个第四连接段，且所述第二支路包括两个所述第三连接段、m/2个所述第二绕组单元和m/2-1个所述第四连接段；m/2个所述第二绕组单元和m/2-1个所述第四连接段交替设置在两个所述第三连接段之间，所述第二绕组单元以跨距为m的所述发卡线圈从所述绕组槽的第2层绕至第m-1层，并在第m层以跨距为m的所述发卡线圈进行同层换向，然后以跨距为m的所述发卡线圈从所述绕组槽的第m-1层绕回第2层为止，所述第四连接段跨设在跨距为n的两个所述绕组槽的第m层。

8、可选地，两个所述第一连接段分别穿设在跨距为m的两个所述绕组槽的第1层，两个所述第三连接段分别穿设在跨距为n的两个所述绕组槽的第1层。

9、可选地，所述绕组槽的个数n为24的倍数，所述极数p=n/6，所述跨距m=5，所述跨距n=7。

10、可选地，所述定子绕组包括u相绕组、v相绕组和w相绕组，所述u相绕组按设定方向偏移4+i*n/p个槽位以得到所述v相绕组，所述v相绕组按所述设定方向偏移4+i*n/p个槽位以得到所述w相绕组，其中，所述设定方向为顺时针方向或逆时针方向，i∈[0，p-1]中的整数。

11、可选地，所述u相绕组的引出线与所述v相绕组的引出线相隔4个槽位数，所述w相绕组的引出线与所述v相绕组的引出线相隔4个槽位数，且所述u相绕组、所述v相绕组和所述w相绕组的引出线形成星形连接。

12、可选地，所述绕组槽的个数n=48，所述极数p=8，所述绕组槽的层数m=8，将所述绕组槽由槽底至槽口方向的1至8层记为a至h层，定义xy为第x定子槽的第y层，x∈[1，48]，y∈[a，h]；

13、其中一个所述相绕组的所述第一支路中的绕组连接路线依次为：2a→7b→2c→7d→2e→7f→2g→7h→14h→9g→14f→9e→14d→9c→14b→9a→14a→19b→14c→19d→14e→19f→14g→19h→26h→21g→26f→21e→26d→21c→26b→21a→26a→31b→26c→31d→26e→31f→26g→31h→38h→33g→38f→33e→38d→33c→38b→33a→38a→43b→38c→43d→38e→43f→38g→43h→2h→45g→2f→45e→2d→45c→2b→45a；且所述第二支路中的绕组连接路线依次为：3a→8b→3c→8d→3e→8f→3g→8h→13h→8g→13f→8e→13d→8c→13b→8a→15a→20b→15c→20d→15e→20f→15g→20h→25h→20g→25f→20e→25d→20c→25b→20a→27a→32b→27c→32d→27e→32f→27g→32h→37h→32g→37f→32e→37d→32c→37b→32a→39a→44b→39c→44d→39e→44f→39g→44h→1h→44g→1f→44e→1d→44c→1b→44a。

14、可选地，所述定子绕组的引出线位于所述绕组槽的最外层槽层。

15、第二方面，本发明提供了一种电机，包括如上所述的电机定子。

16、第三方面，本发明提供了一种车辆，包括如上所述的电机定子，或者，包括如上所述的电机。

17、本发明的电机定子的有益效果是：可通过在铁芯的内周壁上设置多个绕组槽，并在绕组槽内绕制m层线圈以形成定子绕组；绕制时，采用将支路在绕组槽的第1层以一个直线式线圈作为绕制起点从皇冠端进入绕组槽，用多个发卡线圈从绕组槽的第2层绕至第m-1层，并在第m层进行同层换向，然后从绕组槽的第m-1层绕回第2层，并在绕组槽的第1层进行同层换向，以此类推，直至支路的所有发卡线圈绕制完毕，然后在绕组槽的第1层用另一个直线式线圈从皇冠端引出，使得定子绕组的焊接端无同层线圈，即焊接端无同层跨线，以缩短绕组端部的轴向高度尺寸和径向尺寸。而且，通过将跨设在定子槽的中间层处且数量较多的发卡线圈的跨距设置为n/p-1，并将相邻两个线圈之间的跨距也设置为n/p-1，使得定子绕组在皇冠端和焊接端均采用跨距为短距的形式布置，以便于降低电机的反电势谐波，并且，可以进一步降低定子绕组的端部在径向和轴向上的尺寸，从而降低电机的包络尺寸和绕组的用铜量，节约绕组的生产成本，同时，也可以降低绕组自身的电阻，便于提高电机效率。另外，通过将支路的一个直线式线圈从皇冠端进入绕组槽，另一个直线式线圈从皇冠端引出，使得定子绕组的引出线位于定子绕组的皇冠端，这样，在定子绕组绕制完成后在焊接端进行焊接时，可以无需配置工装设备对引出线进行固定或隔开，不仅可以简化焊接工艺，降低电机定子的制造难度，还可以简化焊接工装设备的结构，降低焊接工装成本，便于进行平台化设计和降低平台化成本。