【专利说】华为电驱动“多线并举”

NE时代新能源 · 公众号 · · 2024-05-12 07:00

正文

今年年初（1月份），华为就公布了一系列的新专利，包含扁线绕组技术、转子结构、盘式电机等。本期笔者就详细地和大家聊聊这些专利。

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CN117424376A 扁线绕组

华为公布了一款 折线段带焊接面的扁线绕组 专利（公开号： CN117424376A ），涉及电机技术领域，可以降低扁线绕组端部的尺寸，改善电机的轴向尺寸和结构布局。

现在电动汽车的驱动电机定子绕组通常都是采用扁线绕组来提高槽满率的。由于扁线绕组的制造过程中需要扭头、焊接等工序，使得扁线绕组沿轴向凸出于定子铁芯的尺寸较大，导致电机整体的轴向尺寸也相应变大了，这样不利于扁线电机的结构布局，还会影响扁线电机的性能。

根据专利摘要了解到，该专利主要目的是降低扁线电机的 轴向尺寸 ，而且还不需要 扭头、扩口 这些工艺，这样也不需要在扁线绕组的端部预留用于工具夹持的端头。

该专利的这款扁线定子绕组导线节在结构设计上，包括直线段和两个折线段。 直线段 用于嵌入于扁线电机中定子铁芯的定子槽内， 折线段 用于露出于定子槽外。

每个折线段的延伸方向与直线段的延伸方向相交，两个折线段的延伸方向不同。至少一个折线段远离直线段的端部包括一个焊接面，端部的横截面面积小于直线段的横截面面积和每个折线段的横截面面积。

此外，该专利提供的扁线绕组是 预成型 的，绕组是沿定子铁芯径向嵌入的，在嵌入之前，绕组折线段就已经实现预设的弯折结构。

因此，在嵌入定子槽后，不需要再对绕组做扭头、扩口、切平等工艺处理，也就不需要在绕组的端部预留需要夹持的导线段，从而减小折线段与定子铁芯的 轴向端面 之间的距离。

沿定子铁芯的周向，多个扁线绕组依次焊接连接形成定子绕组，可以降低定子绕组的端部高度，从而降低扁线电机的轴向尺寸。

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CN117375275A 转子结构

此外，华为还公布了一款专利（公开号： CN117375275A ），能够避免转子里的磁体和冲片容纳磁体的孔壁直接接触，使注入电机转子冲片通孔中的注塑胶可以顺着这些间隙流入，并填满磁体与孔壁之间的空隙，防止短路现象的发生，从而降低由于 涡流产生的损耗 ，提升电机整体运行效率。

在生产永磁同步电机的过程中，通常采用 注塑、灌胶 工艺，在磁体与磁体孔之间填入塑胶材料，实现磁体在电机径向方向的固定。

但是，在往磁体孔注入注塑胶时，通常会出现磁体的一面与转子铁芯的冲片之间有注塑胶，而磁体的另一面和转子铁芯的磁体孔直接接触，造成相互绝缘的转子铁芯的冲片通过磁体短路，从而增加了转子铁芯的涡流损耗，降低了电机效率。

华为的这款专利可以让注塑胶注入的转子冲片的通孔后，能够顺着磁体与通孔的孔壁之间的间隙流入并填满磁体与通孔的孔壁间隙，避免了 磁体和孔壁直接接触 ，减少了相互绝缘的转子冲片通过磁体出现短路的现象，从而降低了转子铁芯的 涡流损耗 ，提高了电机效率。

具体来看，在转子冲片的孔壁上设计有 多种可能的结构 ，间隔分布的凸起或凹槽，这些结构可以确保磁体与孔壁间形成多个 均匀间隔的间隙 ，简化了电机加工和装配工艺，同时降低了生产成本。其中，凹槽的梯形设计有助于注塑胶更容易注入。

凸起或凹槽的数量、尺寸和排列方式都是经过精心设计的，以确保磁体在插入过程中不会倾斜或偏移，且能够保持稳定的动平衡状态，避免磁体从转子冲片中脱落，同时保证注塑过程稳定且各个磁体受到的注塑胶量 相对平均 。

此外，华为还提出了 带和不带凸起 的转子冲片组合使用的方法，以及带凸起转子冲片在转子铁芯堆叠时的排列方式，这些设计均旨在简化生产工艺、降低成本，并确保磁体与转子冲片的良好固定及电机转子的整体稳定性。

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CN117353533A 盘式电机

华为的这项专利描述了一种改进型的 盘式电机设计专利 （公开号： CN117353533A ），该电机具有较高的 转子强度 和较大的 输出扭矩 。为满足强度和高速下大功率需求，转子铁芯设计为 整体环形 ，永磁体嵌于其中。

但传统铁芯由硅钢片卷绕而成，内环壁非圆形，影响与其他结构的 过盈配合 ，导致铁芯与电机轴间连接不可靠、强度难提升。另外，单一冲头冲制的槽规格固定，不利装配扇形永磁体，外径处永磁体尺寸受限，影响电机性能。

此专利的盘式电机结构是由定子、转子和电机轴组成，其中转子通过护套、软磁体背轭和多个磁极单元构建。护套包含底板和环状侧板，形成一个容纳空间以安装软磁体背轭和磁极单元。

底板上的限位凸起与软磁体背轭上的限位凹槽配合，实现周向限位。同时，软磁体背轭与护套过盈装配以确保轴向限位，增强转子整体强度，并且不额外增加影响磁路的固定结构，有助于提升电机输出转矩。

磁极单元的布局是沿转子周向排列于软磁体背轭上，限位凹槽的设计使得每个磁极单元在轴向上受到约束，保证磁路 均匀性 。

采用沿径向延伸的条状凹槽，位于磁极单元周向中间位置，来降低对磁路的影响，提高电机的凸极效应和磁阻转矩，从而提升电机性能。

转子护套结构增加了 限位效果 ，压板设计通过 螺钉与护套紧固 连接，增强整体稳定性，磁极的单元构造也有一套完整的磁路。 凹槽和压筋配合 ，也减少了转子厚度并缩小定子与转子之间的气隙，可有效提升电机输出转矩。

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