绕线辅助工装、转子组件及电机转子绕线方法与流程

1.本发明涉及驱动电机技术领域，具体地涉及一种绕线辅助工装、转子组件及电机转子绕线方法。


背景技术：

2.在新能源汽车领域，驱动电机具有高效率、高功率因数和转矩密度等特点。其中励磁驱动电机包括转子和定子，转子处具有极身和极靴，极身处缠绕励磁绕组。在进行绕线过程中，由于极靴的存在，因而增加了绕线的难度，同时极靴容易划伤绕线。
3.另外，现有的励磁驱动电机的转子存在着齿槽转矩大，反电动势大、负载转矩波动大的问题。针对以上问题，在永磁电机中，永磁转子采用斜极方式，来加以解决。
4.而将转子斜极的技术应用到励磁电机领域时，极靴需要设置成分段斜极的结构，但此时同一列不同段的极靴沿轴向的投影只有部分重合，会造成嵌线机的绕线参考面不确定。另外，极靴和极身同时斜极的结构会造成相邻极身之间的绕线空间相对于铁芯的轴向倾斜，进一步增加了励磁绕组绕线的困难，绕线也更易划伤。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种绕线辅助工装、转子组件及电机转子绕线方法，解决励磁转子电机绕线不便以及绕线易划伤的问题。
6.本发明的一个或多个实施例提供一种绕线辅助工装，用于辅助电机转子完成绕线，电机转子包括铁芯，铁芯由同轴的多个铁芯段堆叠形成，铁芯段包括内芯以及沿内芯周向均布的多个极身，极身远离内芯的一端固定有极靴；沿铁芯周向，多个极身和极靴均成列设置；绕线辅助工装包括相固定的护板和紧固件，护板用于覆盖每列极靴背离极身的外侧面，护板的两端均连接有定位板，定位板能够包覆每列极靴沿铁芯周向的两端，两个定位板的间距等于每列极靴的最大宽度，紧固件用于与铁芯可拆卸固定。
7.在至少一个实施方式中，护板为弧形板，弧形板覆盖于外侧面为弧面的极靴处，护板与定位板的外侧面之间平滑过渡。
8.在至少一个实施方式中，定位板的内表面上具有凸起，凸起远离护板的侧面为弧形定位面。
9.在至少一个实施方式中，定位板的内侧面具有平行铁芯轴向的凹槽，凹槽用于容纳极靴沿铁芯周向两端的极靴尖端。
10.本发明的一个或多个实施例还提供一种转子组件，该转子组件包括上述的绕线辅助工装和电机转子，每列极靴处分别可拆卸的安装绕线辅助工装，同列极靴中，相邻两个极靴之间沿铁芯周向错开设定角度β，并且相邻两极靴沿铁芯轴向的投影部分重合。其中，每个铁芯段是由多叠硅钢片堆叠形成，在每个铁芯段内各个硅钢片的形状完全相同。
11.在至少一个实施方式中，每列极靴均呈v型分布。
12.在至少一个实施方式中，β=360/(a/2
×
b)，a为铁芯段中极靴的数量，b为电机定子
中定子槽数量。以6极48槽电机为例，β=360
°
/[(6/2)*48]=2.5
°
。
[0013]
在至少一个实施方式中，沿铁芯轴向，每列极身的投影相互重合。
[0014]
在至少一个实施方式中，铁芯沿轴向的两端面处的每个极身或极靴处均设有安装孔，安装孔用于可拆卸的固定绕线辅助工装。
[0015]
本发明的一个或多个实施例还提供一种电机转子绕线方法，包括以下步骤：s1.在每列极靴处安装一个绕线辅助工装，每列极靴中任一极靴沿铁芯周向的两端均处于两定位板之间；s2.利用紧固件将护板与铁芯固定；s3.利用嵌线机在每列极身处绕线；s4.绕线结束，拆除紧固件和护板。
[0016]
以上一个或多个技术方案的有益效果在于：本方案中，绕线辅助工装包括护板，护板的两端均连接有定位板，护板覆盖极靴的外侧面，定位板包覆每列极靴沿铁芯周向的两端；即同一列不同铁芯段处极靴沿铁芯周向两端的极靴尖端不会超出两个定位板的包覆范围；在利用嵌线机进行绕线时，定位板能提供绕线参考平面并代替极靴尖端与线缆接触，以方便嵌线机绕线并避免线缆因极靴尖端错位而划伤。
[0017]
本方案中，转子组件包括绕线辅助工装和电机转子，该电机转子中，沿铁芯轴向，每列极身的投影相互重合，而每列极靴沿铁芯周向错开以使得投影部分重合；这种设置方式能够利用极靴处的斜极结构来解决励磁转子存在的齿槽转矩大，反电动势大、负载转矩波动大的问题；并且绕线辅助工装处的定位板能够包覆沿铁芯周向错位的每列极靴，避免极靴错位造成的绕线 参考面不确定以及绕线被划伤的问题。
[0018]
本方案中，每列极身的延伸方向平行于转子轴向且不倾斜，避免缠绕在极身处的励磁绕组也为倾斜状态，减少绕线难度。
附图说明
[0019]
图1是本发明实施例中铁芯的整体结构轴测示意图；图2是本发明实施例中铁芯的整体结构侧视示意图；图3是本发明实施例中铁芯的整体结构主视示意图；图4是图3中b部分的结构放大示意图；图5是本发明实施例中极靴所在对称线相对于极身对称线倾斜的示意图；图6是本发明实施例中绕线辅助工装的轴测示意图；图7是本发明实施例中绕线辅助工装另一视向的轴测示意图；图8是本发明实施例中护板和定位板的主视示意图；图9是本发明实施例中极靴的外侧面安装绕线辅助工装的轴测示意图；图10是本发明实施例中极靴的外侧面安装绕线辅助工装的主视示意图；图11是图10中a部分的结构放大示意图。
[0020]
附图标记：1、铁芯段；101、第一铁芯段；102、第二铁芯段；103、第三铁芯段；104、第四铁芯段；105、第五铁芯段；11、极靴；111、极靴尖端；12、极身；13、内芯；14、绕线空间；15、安装孔；
2、护板组件；201、凸柱；2011、连接孔；202、护板；203、定位板；2031、弧形过渡面；204、凸起；2041、弧形定位面；3、紧固件；301、连接柱。
具体实施方式
[0021]
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。
[0022]
实施例一如图1-图5所示，本技术的一个典型实施例方式提供一种电机转子，包括铁芯，铁芯由同轴的多个铁芯段1堆叠形成，铁芯段1包括内芯13以及沿内芯13周向均布的多个极身12，使用时，励磁绕组缠绕在极身12上，极身12远离内芯13的一端固定有极靴11。具体的，该电机转子为励磁转子，其内部没有永磁体且具有外凸的极身12和极靴11，以形成凸极转子结构。相邻极身12之间的空间形成绕线空间14；每列极身12作为一个整体，其外部缠绕励磁绕组，一般情况下，可采用现有的嵌线机实现极身12处的绕线工作。本实施例中，各铁芯段1是由多个硅钢片叠合形成，各铁芯段内的硅钢片形状相同，不同铁芯段的硅钢片之间形状存在差异，以使得铁芯具有较佳的导磁性，并能够减少电流的涡流损耗。在励磁结构的转子为斜极结构时，其能够解决电磁振动和齿槽转矩大等问题，但是需要考虑斜极状态下极身和极靴的位置和姿态。
[0023]
为了在铁芯的极靴11处形成斜极效果，本实施例的同列极靴11中，相邻两个极靴11之间沿铁芯周向错开设定角度β，并且相邻两极靴11沿铁芯轴向的投影部分重合。
[0024]
如图1、图2所示，作为一种具体的结构形式，该转子的铁芯包括五个铁芯段1，分别为第一铁芯段101、第二铁芯段102、第三铁芯段103、第四铁芯段104和第五铁芯段105。以第一铁芯段101为例，其包括环状的内芯13，内芯13处的轴孔用于插入转轴。内芯13的外圆周处均布设置有六个极身12，该极身12为长方形板状结构，其长度方向垂直于转子的轴向；极身12的一端与内芯13的外圆侧面固定，另一端与极靴11固定，该内芯13、极身12和极靴11一体成型。
[0025]
本实施例中，极靴11沿铁芯周向的两侧外凸于极身12，极靴11背离极身12的侧面为弧形面。作为一种具体的结构形式，该极靴11的外轮廓包括一个弧形面和一个平面，该平面垂直于弧形面的对称中心线。可知的，当极靴11为该形状时，其两端形成较薄的极靴尖端111，该极靴尖端111容易刮伤励磁绕组的导线。因此，在极靴尖端111的位置设置平滑的曲面作为过渡。
[0026]
上述提及相邻两个极靴11之间沿铁芯周向错开设定角度β，并且相邻两极靴11沿铁芯轴向的投影部分重合。这种设置方式使得本装置的铁芯需要多种不同型号的铁芯段1（即多种不同型号的硅钢片），将该多种不同型号的硅钢片最终叠压形成铁芯。
[0027]
上述提及相邻两个极靴11之间沿铁芯周向错开，为了实现该目的，需要调整不同铁芯段1中，极靴11竖向对称面与铁芯径向（即所在极身12的径向延伸方向）之间的夹角。
[0028]
具体地，以图5中主视方向看到第一铁芯段101作为参照，该第一铁芯段101中极靴11的对称线l1与极身12的中心线l2存在一定的夹角；如果该第二铁芯段102中极靴11对称线与极身12中心线间的夹角与第一铁芯段101相同， 则相邻极靴11无法沿铁芯周向错开；
因此，本实施例中，相邻铁芯段1中，极身12的中心线l2不变，相邻极靴11对称线的夹角即为上述的设定角度β。本实施例中，同一列极靴11中，极靴11处外弧面的圆心点可以与内芯13的圆心重合，也可以不重合。
[0029]
本实施例中，β=360/(a/2
×
b)；a为铁芯段1中极靴11的数量，b为电机定子中定子槽数量。具体的， 当设定角度β采用该计算公式获得时，该方式能够分段实现电机转子磁极在极靴11处的斜极结构设置。
[0030]
本实施例中，每列极靴11呈v型分布。具体的，参考图5所示，每一列极靴11中：从右往左，第一铁芯段101和第五铁芯段105处极靴11的对称中心线在轴向投影重合，该第二铁芯段102和第四铁芯段104处极靴11的对称中心线沿铁芯轴向的轴向投影重合。当每列极靴11呈v型时，能够减少轴向力的产生，即第一铁芯段与第五铁芯段的轴向力方向相反，力的大小相同因此可以抵消，同样地，第二和第四铁芯段也可以抵消。
[0031]
另外一些实施例中，每列极靴11沿轴向可以呈单一的斜向分布或者交错分布，此处不再赘述。单一的斜向或者交错分布轴向力不能抵消，因为各个铁芯段的对称中心线在铁芯轴向上不重合。
[0032]
本实施例中，铁芯沿轴向的两端面处的每个极身12或极靴11处均设有安装孔15。
[0033]
具体的，该安装孔15仅设置在铁芯沿轴向的两端面处，其可以将安装孔仅设置在第一铁芯段101和第二铁芯段102中。
[0034]
如图6-图11，本实施例还提供一种绕线辅助工装，用于实现上述电机转子的绕线，通过该绕线辅助工装来包覆每列极靴11，在为绕线空间14提供确定绕线参考面的同时，便于利用该绕线辅助工装来遮蔽极靴尖端111，避免其划伤励磁绕组的导线。
[0035]
具体的，绕线辅助工装包括相固定的护板202和紧固件3，护板202用于覆盖每列极靴11背离极身12的外侧面，护板202的两端均连接有定位板203，定位板203能够包覆每列极靴11沿铁芯周向的两端，两个定位板203的间距等于每列极靴11的最大宽度，这种设置方式能够实现定位板203对于极靴11的遮蔽。使得极靴11沿铁芯周向两端的极靴尖端111被包覆在两个定位板之间；紧固件3用于与铁芯可拆卸固定。护板202和定位板203可以为一体成型的护板组件2。
[0036]
具体地，参考图4和图8所示，两个定位板203的间距为d2，每列极靴11的最大宽度为d1。当铁芯具有五个铁芯段时，d1等于第一铁芯段101和第三铁芯段103中极靴尖端间的最大宽度数值。
[0037]
如图11所示，该极靴11处定位板203沿平行于铁芯径向的高度数值为h，该h的数值应满足，使得定位板203在高度方向能够遮蔽极靴尖端111。
[0038]
可知的，上述提及极靴11的结构形式可以是外侧面为弧面，此时为了使得极靴11与护板202充分贴合，该护板202同样为弧形板，弧形板覆盖于外侧面为弧面的极靴11处，护板202与定位板203的外侧面之间平滑过渡。即为图8所示的弧形过渡面2031，另外一些实施例中，当极靴11的外侧面为非弧面时，护板202与极靴11外侧面的形状相适配即可。当护板202与定位板203的外侧面之间具有平滑过渡时，能够避免利用定位板203的外侧面作为绕线参考面时，该定位板203对于导线的刮伤。
[0039]
本实施例中，参见图8和图10，两个定位板203的内表面（即两个定位板203相对的侧面）具有凸起204，两凸起204远离护板的侧面为弧形定位面2041。参见图11，图中左侧凸
起204的弧形定位面2041与第三铁芯段103处极靴11的外弧面贴合；图中右侧凸起204的弧形定位面2041与第一铁芯段101和第五铁芯段105处极靴11的外弧面贴合。两凸起204以及弧形定位面2041的结构设置能够增加极靴与护板组件2的接触面积，提高护板组件安装时的稳定性。
[0040]
为了增加护板202与极靴11间的接触面积，以铁芯具有5个铁芯分段为例，第一铁芯段101至第五铁芯段105中各极靴11的外弧面均至少有一部分与护板202的内弧面相贴合。
[0041]
上述提及护板202与紧固件3连接，具体的，在护板202的外表面中心处形成有一凸柱201，在该凸柱201沿着轴向方向的两端上开设有连接孔2011，紧固件3可以通过连接孔将护板202与自身连接。
[0042]
具体的，该紧固件3包括连接板，连接板的两端分别设置连接柱301，其中一个连接柱301插入护板202处的连接孔2011中，另一个连接柱插接至铁芯上的安装孔15中。
[0043]
该连接板为弹性材质，以便于通过自身的变形实现连接柱在铁芯和护板202处的拆装。
[0044]
另外一些实施例中，该紧固件3可以采用其他结构形式，例如紧固件3包括一个连接板，连接板与护板202一体成型或者通过胶粘以及螺栓连接方式固定，在连接板上设置螺孔，该螺孔中设有螺栓，通过拧动螺栓能使得其头部插入上述铁芯处的安装孔15中。
[0045]
在至少一个实施方式中，定位板203的内侧面具有平行铁芯轴向的凹槽（图中未示出），凹槽用于容纳极靴11沿铁芯周向两端的极靴尖端。采用凹槽可以使得极靴11能够更好的固定在护板202和定位板203内，凹槽可减少定位板203对极靴尖端111的摩擦和损失。
[0046]
本实施例中极靴和极身均形成斜极结构。具体地，沿铁芯周向，多个极身和极靴分别成列设置；同列的相邻两个极身之间沿铁芯周向错开设定角度β，并且相邻两极身沿铁芯轴向的投影部分重合。
[0047]
另外一些实施例中，极靴为斜极而极身为非斜极状态，沿铁芯轴向，每列。极身的投影相互重合这种设置方式使得每列极身的延伸方向平行于转子轴向且不倾斜，避免缠绕在极身处的励磁绕组也为倾斜状态，减少绕线难度。
[0048]
如图9-图11所示，本实施例还提供一种电机转子绕线方法，包括以下步骤：s1.在每列极靴11处安装一个绕线辅助工装，每列极靴11中任一极靴11沿铁芯周向的两端（即极靴尖端111）均处于两定位板203之间。
[0049]
如图10-图11所示，该铁芯处安装有6个绕线辅助工装，6个绕线辅助工装分别安装于每列极靴11处，该绕线辅助工装中定位板203在转子的径向上的高度大于单个极靴11的高度，进而在相邻极靴11错位时，仍然能够实现该列全部极靴11的包覆。
[0050]
s2.利用紧固件3将护板202与铁芯固定；具体地，将紧固件3中的两个连接柱301分别插接在铁芯的安装孔15和护板202处的连接孔2011中，避免护板202以及定位板203沿铁芯径向脱离。
[0051]
s3.利用嵌线机在每列极身12处绕线；s4.绕线结束，拆除紧固件3和护板202。
[0052]
实施例二本实施例提供一种转子组件，该转子组件包括实施例一中的电机转子和绕线辅助
工装，电机转子的每列极靴处分别可拆卸的安装实施例一中的绕线辅助工装。
[0053]
实施例三本实施例在包括实施例一中辅助绕线工装的基础上提供另外一种转子组件，该电机转子组件中的转子为非斜极转子，其转子同样可以应用本发明的绕线辅助工装进行绕线。
[0054]
当然，本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员在本发明的教导下可以对本发明的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本发明的范围。

技术特征：
1.一种绕线辅助工装，用于辅助电机转子完成绕线，其特征在于，电机转子包括铁芯，铁芯由同轴的多个铁芯段堆叠形成，所述铁芯段包括内芯以及沿内芯周向均布的多个极身，所述极身远离内芯的一端固定有极靴；沿铁芯周向，所述多个极身和极靴均成列设置；所述绕线辅助工装包括相固定的护板和紧固件，所述护板用于覆盖每列极靴背离极身的外侧面，所述护板的两端均连接有定位板，所述定位板能够包覆每列极靴沿铁芯周向的两端，两个所述定位板的间距等于每列极靴的最大宽度，所述紧固件用于与铁芯可拆卸固定。2.根据权利要求1所述的绕线辅助工装，其特征在于，所述护板为弧形板，所述弧形板能够覆盖于外侧面为弧面的极靴处，所述护板与所述定位板的外侧面之间平滑过渡。3.根据权利要求1所述的绕线辅助工装，其特征在于，所述定位板的内表面上具有凸起，所述凸起远离所述护板的侧面为弧形定位面。4.根据权利要求1所述的绕线辅助工装，其特征在于，所述定位板的内侧面具有平行铁芯轴向的凹槽，所述凹槽用于容纳极靴沿铁芯周向两端的极靴尖端。5.一种转子组件，包括权利要求1-4中任意一项所述的绕线辅助工装，其特征在于，还包括所述电机转子；每列极靴处分别可拆卸的安装所述绕线辅助工装；同列极靴中，相邻两个极靴之间沿铁芯周向错开设定角度β，并且相邻两极靴沿铁芯轴向的投影部分重合。6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，每列所述极靴均呈v型分布。7.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述β=360/(a/2
×
b)，a为铁芯段中极靴的数量，b为电机定子中定子槽数量。8.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，沿铁芯轴向，每列极身的投影相互重合。9.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述铁芯沿轴向的两端面处的每个所述极身或极靴处均设有安装孔，所述安装孔用于可拆卸的固定所述绕线辅助工装。10.一种电机转子绕线方法，利用了权利要求1-4中任意一项所述的绕线辅助工装，其特征在于，包括以下步骤：s1.在每列极靴处安装一个绕线辅助工装，每列极靴中任一极靴沿铁芯周向的两端均处于两定位板之间；s2.利用紧固件将护板与铁芯固定；s3.利用嵌线机在每列极身处绕线；s4.绕线结束，拆除紧固件和护板。

技术总结
本申请提供一种绕线辅助工装、转子组件及电机转子绕线方法，电机转子包括铁芯，铁芯由同轴的多个铁芯段堆叠形成，铁芯段包括内芯以及沿内芯周向均布的多个极身，极身远离内芯的一端固定有极靴；沿铁芯周向，多个极身和极靴分别成列设置；同列极靴中，相邻两个极靴之间沿铁芯周向错开设定角度β，且相邻两极靴沿铁芯轴向的投影部分重合。绕线辅助工装包括相固定的护板和紧固件，护板覆盖每列极靴背离极身的外侧面，护板两端均连接有定位板，定位板能够包覆每列极靴沿铁芯周向的两端，两个定位板的间距等于每列极靴的最大宽度。本申请利用绕线辅助工装对极靴沿铁芯周向的两端进行包覆，避免极靴尖端造成的绕线划伤和困难。避免极靴尖端造成的绕线划伤和困难。避免极靴尖端造成的绕线划伤和困难。


技术研发人员：郑广会 杨丹 张铃 郑金泽 郑金宇
受保护的技术使用者：天蔚蓝电驱动科技（江苏）有限公司
技术研发日：2023.08.28
技术公布日：2023/10/5