[发明专利]一种适配温区分布特点的定子及扁线电机

说明书

本发明涉及一种适配温区分布特点的定子及扁线电机，定子包括定子铁心和绕组，所述定子铁心沿径向至少包括三段，分别为依次固定的外侧段铁心、过渡段铁心以及内侧段铁心，所述外侧段铁心、过渡段铁心以及内侧段铁心的磁感应强度依次递增，磁阻依次递减。本发明结构的定子可以避免传统设计中定子侧使用单一牌号硅钢片无法精确适应各个区域饱和、铁耗和温度分布的缺陷。同时，可以根据材料牌号特征，匹配实际电机的性能需求：最大程度的兼顾性能需求与成本。

技术领域

本发明属于新能源汽车用永磁同步驱动电机技术领域，更具体地说，是涉及一种适配温区分布特点的定子及扁线电机。

背景技术

与传统燃油车相比，新能源汽车具备更短的启动加速时间、更高的驱动系统效率、更高的持续功率等特征，这就要求电机具备转速高，转矩大、高效率等特点。当前“扁线电机”+“油冷”是新能源驱动电机的研究热点之一，扁线电机可以进一步提高电机的功率、转矩密度和效率，而油冷冷却方式则可以进一步提升电机的温度限制，显著的提高电机的持续输出性能。

车用永磁同步电机作为主驱电机，往往要求具有很高的转矩密度、功率密度，从电机设计角度而言，为实现这一目标，往往会造成定子侧铁芯齿部、轭部磁密饱和非常严重。磁密过饱和，一方面反过来限制了电机峰值性能，另一方面造成电机定子侧铁耗过大，降低电机自身效率的同时，也造成定子铁芯自身及槽口附近的温升较高。从径向上看，气隙两侧位于电机径向中间位置，传统的水冷及油冷冷却方式很难直接冷却到该位置，容易造成这些位置形成局部“热岛”，是电机绝缘、永磁体退磁等潜在的风险点。

鉴于新能源整车系统对电机的峰值性能要求，当前电机的磁路设计愈发饱合。从电机径向上看，定子侧的磁密饱和一般集中于定子齿尖、齿部，这两部分的磁密饱合程度往往较高，轭部由于可以设计的较厚，磁饱和相对比较低。由于铁耗与磁密幅值呈正相关，定子侧铁芯的铁耗也主要集中在定子齿尖和齿部。对于目前常见的机壳水道冷却方式，定子侧铁芯温度从齿尖、齿部到轭部，存在明显的温度降低梯度。综上所述，定子齿尖、齿部是整个定子侧铁芯磁密饱合最高、铁耗最集中且温度最高的区域。另外，定子齿尖齿部的过饱和，还会增加槽口附近的漏磁，在扁线电机高转速应用场合下，进一步增大槽口附近导体的涡流损耗，提高了槽口附近的温升，这些都是定子侧铁芯过饱和带来的弊端。目前对于定子侧磁密饱合、铁耗及温度的改善，从硅钢片材料选型角度，往往在径向上不同区域均采用同一种高牌号硅钢片，无法匹配实际磁饱和、铁耗及温度分布。

上述的机壳水道冷却方式，可以对定子侧水道覆盖到的铁芯区域实现较好的冷却，但属间接冷却，对绕组端部和转子侧铁芯磁钢等区域均无法实现直接冷却。尤其在当前扁线电机更高的转速和功率需求背景下，需要更加关注转子侧的磁钢温升，特别是高温下永磁体的退磁风险，这些都是机壳水道冷却方式无法有效解决的痛点问题。

直接油冷方式，采用不导电不导磁的油性冷却液体，通过专门的油路通道设计，对绕组端部、转子侧铁芯甚至磁钢部件，进行直接接触式冷却，可以极大的改善上述区域的温升，因此该方式也是目前市场上重点研究与关注的方向。但目前上述两种方式均无法有效对局部“热岛”进行冷却。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个目的在于提供一种适配温区分布特点的定子，该定子能降低成本的同时，减少局部热岛的发生；本发明的第二个目的在于提供一种扁线电机。

为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种适配温区分布特点的定子，包括定子铁心和绕组，所述定子铁心沿径向至少包括三段，分别为依次固定的外侧段铁心、过渡段铁心以及内侧段铁心，所述外侧段铁心、过渡段铁心以及内侧段铁心的磁感应强度依次递增，磁阻依次递减。

作为优选方案：所述外侧段铁心以及过渡段铁心的内侧均设有卡接部，所述过渡段铁心以及内侧段铁心的外侧均设有与卡接部相配合的槽孔；外侧段铁心与过渡段铁心、过渡段铁心与内侧段铁心之间均通过卡接部与槽孔的配合固定连接。