电机定子、电机和新能源汽车的制作方法

1.本技术涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种电机定子、电机和新能源汽车。


背景技术：

2.随着人们对环境保护、能源高效利用日趋重视，眼下汽车新四化已成为行业共识，汽车电动化的浪潮也越来越澎湃，驱动电机作为新能源汽车能量转换的关键一环，对新能源汽车有着很大的影响。永磁同步电机因为具有转矩密度大，效率高，稳态性好及可靠性高等优点而被广泛应用在纯电动或混动新能源汽车领域中。
3.为了提高电机的功率密度、增强电机的散热能力以及结构的稳定性等，新能源汽车中使用的电机常常采用扁线绕组，极大地提高了定子的槽满率并改善了电机的功率密度。在相同的体积中，扁线绕组导体截面更大，电阻更小，能够有效减少铜耗，提高电机效率。
4.然而，现有扁线电机为了增加扁线绕组导体截面，需加大定子槽的面积，导致定子齿部、轭部磁密过高，损耗过大，影响电机效率。


技术实现要素：

5.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种电机定子、电机和新能源汽车，能够增大扁线导体的横截面积，减少扁线导体的电阻，从而降低电机的温升，减少损耗，提高电机效率。
6.为了解决上述问题，本技术提供一种电机定子，包括定子铁芯，定子铁芯包括轭部和齿部，相邻的齿部之间形成齿槽，齿槽内设置有扁线导体，扁线导体缠绕在齿部上，在垂直于定子铁芯的中心轴线的横截面内，齿槽包括位于槽底的第一边，位于第一边两侧的第二边和第三边，位于第二边远离第一边一侧的第四边，以及位于第三边远离第一边一侧的第五边，第四边和第五边之间形成夹角sa，轭部和齿部的宽度之和为b，齿槽的径向长度为sh，齿槽的周向槽宽为sb，其中
7.优选地，
8.优选地，定子铁芯的外部半径为sr1，内部半径为sr2，其中sr2/sr1＝0.680～0.685。
9.优选地，sr2/sr1＝0.6826。
10.优选地，sa＝138
°
～138.5
°
。
11.优选地，sa＝138.3
°
。
12.优选地，在垂直于定子铁芯的中心轴线的横截面内，定子铁芯的外部半径为sr1，其中sb/sr1＝0.035-0.038。
13.优选地，sb/sr1＝0.036。
14.优选地，在垂直于定子铁芯的中心轴线的横截面内，扁线导体的周向宽度为cb，扁线导体的径向宽度为ch，sh/(ch*8)＝1.16-1.19，和/或sb/cb＝1.24-1.26。
15.优选地，sh/(ch*8)＝1.18，和/或sb/cb＝1.26。
16.优选地，定子铁芯的沿周向分布有48个齿槽，每个齿槽内，沿着定子铁芯的径向排列着8个扁线导体。
17.根据本技术的另一方面，提供了一种电机，包括电机定子，该电机定子为上述的电机定子。
18.优选地，电机的定子外部半径为230mm，峰值功率70kw～80kw，峰值转速9000rpm-12000rpm。
19.根据本技术的另一方面，提供了一种新能源汽车，包括上述的电机定子或上述的电机。
20.本技术提供的电机定子，包括定子铁芯，定子铁芯包括轭部和齿部，相邻的齿部之间形成齿槽，齿槽内设置有扁线，扁线缠绕在齿部上，在垂直于定子铁芯的中心轴线的横截面内，齿槽包括位于槽底的第一边，位于第一边两侧的第二边和第三边，位于第二边远离第一边一侧的第四边，以及位于第三边远离第一边一侧的第五边，第四边和第五边之间形成夹角sa，轭部和齿部的宽度之和为b，齿槽的径向长度为sh，齿槽的周向槽宽为sb，其中该电机定子通过对齿槽进行优化设计，能够在不加大齿槽的面积的基础上，增大扁线导体的横截面积，减少扁线导体的电阻，从而降低电机的温升，减少损耗，提高电机效率，同时防止定子铁芯轭部磁密过高，保证电机的输出转矩。
附图说明
21.图1为本技术一个实施例的定子铁芯的结构示意图；
22.图2为本技术一个实施例的定子铁芯的局部放大结构示意图；
23.图3为本技术一个实施例的定子铁芯的尺寸结构图；
24.图4为本技术一个实施例的定子铁芯的局部放大尺寸结构图；
25.图5为本技术一个实施例的电机的输出转矩仿真模拟图；
26.图6为本技术一个实施例的电机的定子齿部磁密仿真模拟图。
27.附图标记表示为：
28.1、定子铁芯；2、齿槽；3、扁线导体；21、第一边；22、第二边；23、第三边；24、第四边；25、第五边。
具体实施方式
29.结合参见图1至图6所示，根据本技术的实施例，电机定子包括定子铁芯1，定子铁芯1包括轭部和齿部，相邻的齿部之间形成齿槽2，齿槽2内设置有扁线导体3，扁线导体3缠绕在齿部上，在垂直于定子铁芯1的中心轴线的横截面内，齿槽2包括位于槽底的第一边21，位于第一边21两侧的第二边22和第三边23，位于第二边22远离第一边21一侧的第四边24，以及位于第三边23远离第一边21一侧的第五边25，第四边24和第五边25之间形成夹角sa，定子铁芯1的轭部和齿部的宽度之和为b，齿槽2的径向长度为sh，齿槽2的周向槽宽为sb，其
中
30.该电机定子通过对齿槽2进行优化设计，能够在不加大齿槽2的面积的基础上，提高槽满率，从而在相同的齿槽2中，增大扁线导体3的横截面积，减少扁线导体3的电阻，使得扁线导体3能够产生更强的磁场强度，提升电机的功率密度，而扁线导体3之间的接触面积变大，也能够提高扁线导体3的热导性能，降低电机的温升，减少损耗，提高电机效率，同时防止定子铁芯轭部磁密过高，保证电机的输出转矩。
31.优选地，
32.该比值可以进一步提高齿槽2中扁线导体3沿定子铁芯的径向方向上的宽度，从而能够有效增大扁线导体3的横截面积，减少扁线导体3的电阻，降低电机的温升，减少损耗，提高电机效率，同时该比值能够更加有效地保证定子轭部的磁密不过于饱和，保证电机的输出转矩。
33.上述的扁线导体例如为扁形铜线导体。
34.在一个实施例中，齿槽2的内齿边开槽，第一边21垂直于经过第一边21的中心的径线，第二边22和第三边23相互平行，使得齿槽2的宽度一致，第一边21的一端与第二边22之间为圆弧过渡连接，第一边21的另一端与第三边23之间为圆弧过渡连接。齿槽2的宽度为齿槽2的第二边22和齿槽2的第四边的交点与齿槽2的第三边23和齿槽2的第五边25的交点的连线长度。
35.在本实施例中，齿槽2靠近定子内圆的一侧为开口，使得齿槽2形成开口槽，其中第四边24与开口的一个侧边连接，第五边25与开口的另一个侧边连接，第四边24的延长线和第五边25的延长线相交所形成的夹角为sa。
36.在一个实施例中，定子铁芯1的外部半径为sr1，内部半径为sr2，其中sr2/sr1＝0.680～0.685。
37.优选地，sr2/sr1＝0.6826。
38.定子铁芯1的内外部半径比值对于电机的输出转矩有着较大影响，内外部半径比值的设计对齿槽2以及位于齿槽2内的扁线导体3的设计有着直接的影响，如果定子铁芯1的内外部半径比值设计不当，会影响电机的输出转矩，增加转矩脉动。通过将定子铁芯1的内外部半径比值设置为本技术的上述范围，可以提高电机输出转矩，减低转矩脉动，提高电机整体性能。
39.图5是本技术实施例的电机的输出转矩仿真模拟图，从图中可以看出，当sr2/sr1的值k满足k＝0.6826时，电机的输出转矩最大。
40.在一个实施例中，sa＝138
°
～138.5
°
。
41.优选地，sa＝138.3
°
。夹角sa的优化设计可以使定子铁芯齿部磁密不过于饱和，保证电机的输出转矩。
42.在一个实施例中，在垂直于定子铁芯1的中心轴线的横截面内，定子铁芯1的外部半径为sr1，齿槽2的周向槽宽为sb，其中sb/sr1＝0.035-0.038。
43.优选地，sb/sr1＝0.036。
44.该宽度可以使齿槽2里放入横截面足够大的扁线导体3，同时使定子齿部磁密不过
于饱和。
45.图6为本技术实施例的电机在sb/sr1＝0.036时的定子齿部磁密仿真模拟图，从图中可以看出，当sb/sr1的范围满足上述限定时，齿部磁密未超过饱和值(2.0t)，不会导致因磁密过于饱和而降低输出转矩，因此能够有效保证电机的输出转矩。
46.在一个实施例中，在垂直于定子铁芯1的中心轴线的横截面内，扁线导体3的周向宽度为cb，扁线导体3的径向宽度为ch，齿槽2的周向槽宽为sb，sh/(ch*8)＝1.16-1.19，和/或，sb/cb＝1.24-1.26。
47.优选地，sh/(ch*8)＝1.18，和/或，sb/cb＝1.26。
48.该关系可以在符合工艺生产要求的基础上，提高槽满率，从而在相同的齿槽2中，使得铜线导体面积更大，产生更强的磁场强度，提升功率密度，另外，扁线之间接触面积大，热导性能更好，温升更低。
49.在一个实施例中，定子铁芯1的沿周向分布有48个齿槽2，每个齿槽2内，沿着定子铁芯1的径向排列着8个扁线导体3，8个扁线导体3的横截面一致，且均满足sh/(ch*8)＝1.16-1.19，且sb/cb＝1.24-1.26，从而能够使得定子铁芯的齿槽数、各槽的尺寸设计以及各槽内扁线导体3的数量和尺寸的设计的相互匹配关系可以达到最优，使得齿槽2的设计能够满足扁线导体3的面积更大的同时，避免出现定子齿部、轭部磁密过高的问题，有效保证电机的输出转矩和功率密度。
50.根据本技术的实施例，电机包括电机定子，该电机定子为上述的电机定子。
51.在一个实施例中，电机的定子外部半径为230mm，峰值功率70kw～80kw，峰值转速9000rpm-12000rpm。在本实施例中，该电机尤其适用于作为3～4.5t的物流车的电机。
52.根据本技术的实施例，新能源汽车包括上述的电机转子或上述的电机。
53.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
54.以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。