[发明专利]一种模块化环形绕组电机及其定子装配方法

说明书

本发明公开了一种模块化环形绕组电机及其定子装配方法，属于电机领域，其中，定子铁心包括：一个外环铁心段和n个模块化的内铁心段；Z表示电机槽数，表示向下取整；外环铁心段内侧设置有沿周向均匀分布的n个齿，相邻两齿之间形成用于容纳内铁心段的容纳部，共形成n个容纳部；内铁心段包括定子轭部，以及分别位于定子轭部内、外侧的内侧齿部和外侧齿部，内侧齿部和外侧齿部位于定子轭部的中心线上；各内铁心段的定子轭部设置有环形绕组，n个内铁心段分别位于n个容纳部中；所有内铁心段的定子轭部共同构成模块化环形绕组电机的定子轭部。本发明能够简化环形绕组电机中定子的装配流程，有效解决环形绕组下线困难的问题。

技术领域

本发明属于电机领域，更具体地，涉及一种模块化环形绕组电机及其定子装配方法。

背景技术

随着环境污染的日益加剧和双碳目标的提出，交通运载工具全面迎来多电/全电化变革，目前已经覆盖到车辆、船舶和航空航天等各个领域。为了节约能源，增加系统空间利用率和布局的灵活性，轻量化和高功率密度成为电机应用领域追求的目标。同时，电机作为运载工具的核心动力来源之一，也有着高可靠性的严格要求。

高可靠性需要电机具有一定的容错能力，能够有效抑制各种短路工况中的短路电流，这就对电机的电感提出了一定的要求。相比于叠绕组和集中绕组，环形绕组更有利于大电感的设计，因此在低压大功率的场合被广泛应用，同时环形绕组各个线圈之间可以实现物理隔离，进一步提高了电机的可靠性。

然而，环形绕组一个线圈的两侧元件边中，只有一侧元件边在电磁上起作用，因此相比于叠绕组和集中绕组，其铜耗较大，且把铁心轭部包围在中间，这给电机定子的散热带来了极大的困难，同时阻碍了电机功率密度的进一步提升，环形绕组的高效冷却成为亟待解决的问题。

在专利文件CN207677534U中，公开了一种环形永磁直流无刷电机，如图1所示，其中，I-1为定子，I-2为转子，I-3为气隙，I-4为转轴，I-5为环形绕组。如图1所示，环形绕组的外侧直接暴露在空气中以增强散热，整体结构简单，控制精度高，容错能力强。但是，实际应用存在一定的安全问题，且外界环境会影响加大绕组绝缘损坏的可能性，电机整体功率密度较低。

此外，环形绕组环绕电机轭部，在实际下线过程中，如果使用圆导线，则每次绕线都需要经过槽开口，极为不便，若使用成形绕组或者3D打印绕组，在槽开口较小时甚至无法安装。在工业自动化下线的大背景下，环形绕组的下线问题阻碍了该类电机的工业应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种模块化环形绕组电机及其定子装配方法，其目的在于，简化环形绕组电机中定子的装配流程，有效解决环形绕组下线困难的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种模块化环形绕组电机，定子铁心包括：一个外环铁心段和n个模块化的内铁心段；Z表示电机槽数，表示向下取整；

外环铁心段内侧设置有沿周向均匀分布的n个齿，相邻两齿之间形成用于容纳内铁心段的容纳部，共形成n个容纳部；

内铁心段包括定子轭部，以及分别位于定子轭部内、外侧的内侧齿部和外侧齿部，内侧齿部和外侧齿部位于定子轭部的中心线上；

各内铁心段的定子轭部设置有环形绕组，n个内铁心段分别位于n个容纳部中；所有内铁心段的定子轭部共同构成模块化环形绕组电机的定子轭部。

进一步地，外环铁心段的齿上设置有凹槽，且内铁心段的周向两侧设置有与凹槽相匹配的凸起，由此能够很好地将内铁心段固定在容纳部中。

进一步地，同一内铁心段的定子轭部设置的环形绕组，包括多个相互独立的绕组线圈。

进一步地，绕组线圈沿轴向的截面呈“V”字形。

进一步地，绕组线圈通过3D打印制成。