[实用新型]一种扁线与圆线混合使用的双绕组定子及永磁电机

说明书

本实用新型具体涉及一种扁线与圆线混合使用的双绕组定子及永磁电机，包括定子铁心与定子绕组，所述定子绕组包含主驱绕组与辅驱绕组；所述定子铁心从端部看第一圆周上均布有轴向贯通的第一槽型，所述第一槽型间构成定子铁心的主齿部，及同心的第二圆周上均布有轴向贯通的第二槽型，所述第二槽型间构成定子铁心的辅齿部；所述主驱绕组包含多条扁线，所述扁线穿过第一槽型并绕设于主齿部，所述辅驱绕组包含多条圆线，所述圆线嵌入至第二槽型并绕设于辅齿部。本方案主驱绕组采用扁线可以提高电机槽满率，改善电机温升，提高电机功率密度；同时，实现主驱绕组、辅驱绕组的电气隔离与物理隔离，降低主辅驱绕组在同一槽内时绝缘系统的风险与成本。

技术领域

本实用新型涉及新能源车用永磁电机技术领域，具体涉及一种扁线与圆线混合使用的双绕组定子及具有其的永磁电机。

背景技术

新能源汽车要求电机转速高，转矩大以满足良好的启动或爬坡能力以及较高的车速。永磁同步电机由于良好的调速能力和高转矩密度、高功率密度，在新能源汽车中得到广泛应用。随着新能源汽车的普及发展，整车驱动系统的安全性与可靠性越来越受到重视。作为驱动系统的核心部件之一的电机，其自身的容错性能自然越来越受到人们的关注。电机是电驱系统中能量转换与传递的直接执行者，不仅要求电机具有高力能指标，还要求电机系统少发生故障，即使出现故障，也要求故障部分可以被隔离，通过调整正常工作的部分使电机系统在特定的一段时间内以合理的方式继续运行。

目前一般是通过提高电机相数和采用单层绕组来提高电机的容错性能。本专利分析的双绕组本质上也是提高电机相数的方法。提高电机相数一般为五相或六相绕组，通过搭配外部的电控电路和算法实现电机冗余度；采用单层绕组的方法一般需要增加额外的容错齿，将不同的绕组分布在相互隔离的定子齿中。如图1a所示，为相关驱动电机定子上的双绕组结构，该双绕组包含在同一个定子槽中排布的两层绕组，一层为正常工作时的绕组定义为主驱绕组10；另一层绕组为主驱绕组发生故障时可以保证电机以最合理的方式继续运行的绕组，定义为辅驱绕组20。电机正常状态下主驱绕组工作，辅驱绕组开路，当主驱绕组发生故障时，通过外部电机电控切换至辅驱绕组继续运行。目前双绕组以圆线+圆线绕组的形式为主，且在一个定子槽中，同时布置主驱绕组与辅驱绕组，该结构简单易于实现且可以最大程度的减小开发成本，因而在目前的车用电机双绕组中应用广泛。但作为备份不常工作的辅驱绕组占据槽内有效面积，使得正常工作的主驱绕组可布置铜线的面积减少，纯铜槽满率更低，进而增大主驱绕组的相电阻值，加剧电机温升。同时主驱绕组与辅驱绕组之间存在电势差，这些都加剧了槽内不同绕组之间、绕组与铁心之间的绝缘失效风险。下面介绍相关专利的公开情况：

a） 中国发明专利申请文献CN106877611A中公开了一种双绕组助力转向油泵永磁同步电机装置。其中，定子铁心上形成有若干定子槽；定子槽的下部设有槽楔，槽楔将定子槽封闭形成线圈安装孔，线圈安装孔的内壁设有主绝缘槽纸；线圈安装孔内设有高压线圈和低压线圈，高压线圈和低压线圈通过层间绝缘纸分隔；高压线圈与高压接线端子相连接；所述低压线圈与低压引出线端子相连接。该发明虽然结构简单易于实现，但是双绕组仍然为“圆线+圆线”的实现形式且槽型与传统平行齿槽型一样，实际下线槽满率不见得会高很多。

b） 中国发明专利申请文献CN109962551A中公开了一种双绕组永磁容错电机，其定子铁心沿内表面周向开有多个主齿和多个辅助齿，主齿和辅助齿交替分布，主齿上绕有主齿绕组，辅助齿上绕有辅助齿绕组。主齿和辅助齿交替分布的结构可以实现有效的物理隔离，而两组极对数不相等的绕组，两条绕组之间互感为零，可以实现电磁隔离。但本专利过多的关注如何实现不同绕组之间的隔离，并未详细分析主、辅齿的设计对于电磁性能的影响。