CN103780029A - 一种三相双层同心式绕组的绕线方法及三相交流电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种相双层同心式绕组的绕线方法，步骤一：将第一相绕组绕线的起始端从定子铁芯的预设定子槽沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成A1线圈组；步骤二：从步骤一形成的线圈末端沿预设方向继续跨M个定子槽并沿A1线圈组绕线的相反方向绕线形成A2线圈组，A1线圈组和A2线圈组为一组对极；步骤三：按步骤一和步骤二的方法完成第一相绕组其他对极的绕线并完成下线；步骤四：第二相绕组和第三相绕组的绕线方法与第一相绕组的绕线方法相同。本发明还提供一种三相交流电机，该电机包括由上述技术方案的绕线方法绕制的电机绕组。将三相绕组单独进行绕制，使得各线圈互相不交叉，简化了绕组生产工艺，自动化水平大大提高。

Description

一种三相双层同心式绕组的绕线方法及三相交流电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种用于电动客车的驱动电机的双层同心式绕组的绕线方法，以及由该绕线方法得到的三相交流电机。

背景技术

电动汽车作为新能源交通工具已受到各国政府高度关注以及社会的广泛支持，随着石油、天然气价格日益高涨和储量的减少，电动汽车技术的日趋成熟和制造成本的不断减低，可以预见电动汽车将会得到广泛的使用。为了减少城市汽车的污染排量，实现新能源汽车的发展战略，零排放的电动大巴就成为了城市中新能源汽车的主力军，采用感应电机作为驱动电机组成的驱动系统有非常高的性价比和可靠性。

由于驱动电机作为纯电动大巴上驱动用的唯一的驱动设备，所以对电机的可靠性及加工质量要求相对较高。传统的大功率的三相交流驱动电机的定子绕组大部分设置为双层绕组设计。采用双层绕组时，可以通过短距节省端部用铜量(叠绕组时)或者减少线圈组之间的联线(波绕组时)。更重要的是，可以同时采用分布和短距来改善绕组电动势和磁动势的波形。但是传统的绕组是通过手工嵌入到电机定子铁芯槽内，由于定子绕组之间会相互交叉而导致嵌线占用工时较长并且劳动强度较大，由于人工手工嵌线，一致性较差，自动化水平低，生产效率无法提高。采用双层绕组，由于上层边和下层板不同相，必须加层间绝缘，降低定子铁芯的槽满率，从而影响电机的性能。

发明内容

本发明提供一种用于电动客车驱动电机的双层绕组绕线方法，简化了绕组生产工艺，使大功率三相异步或同步电机定子绕组嵌线的自动化水平大大提高。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种三相双层同心式绕组的绕线方法，每一相绕组包括P组线圈组，每一组线圈组包括q个线圈，同一组绕组中的各个线圈同心嵌放在定子槽内，每槽内嵌放两个有效边，形成上层边和下层边，其中P大于等于2，q大于等于2，包括如下绕线步骤：

步骤一：将第一相绕组绕线的起始端从定子铁芯的预设定子槽沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成A1线圈组，所述M大于等于1；

步骤二：从步骤一形成的线圈末端沿预设方向继续跨M个定子槽并沿A1线圈组绕线的相反方向绕线形成A2线圈组，A1线圈组和A2线圈组为一组对极；

步骤三：按步骤一和步骤二的方法完成第一相绕组其他对极的绕线并完成下线；

步骤四：第二相绕组和第三相绕组的绕线方法与第一相绕组的绕线方法相同。

进一步地，所述每一组线圈组的具体绕线步骤为：

(1)按从外到内顺序或从内到外顺序同心嵌放线圈作为下层边，节距按同一比例依次逐个减小或增大；

(2)按上一步骤相同顺序和节距嵌放同组的其他线圈作为上层边。

当每一组线圈组的线圈数q为偶数时，依次嵌放个线圈作为下层边和

个线圈作为上层边。

当每一组线圈组的线圈数q为奇数时，依次嵌放个线圈作为下层边和

个线圈作为上层边。

所述节距依次逐个减小或增大两个定子槽。

进一步地，所述步骤五是将第二相绕组绕线的起始端从步骤一形成的A1线圈末端按照60°相带对应的定子槽开始，沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成B1线圈，并按照步骤二和三方法依次嵌放第二相绕组的其他线圈；同样的第三相绕组按此步骤依次嵌放。

所述预设定子槽为定子铁芯上的任一定子槽。

所述预设方向为顺时针方向或逆时针方向。

本发明还提供一种三相交流电机，该电机包括由上述技术方案的绕线方法绕制的电机绕组。

由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：

将三相绕组单独依次进行绕制，每一相绕组的线圈按照对极依次绕制，实现极间连线，使得各线圈互相不交叉，简化了绕组生产工艺，解决了传统的手工嵌线时定子绕组线相互交叉导致的占用工时较长且劳动强度大的问题，提高电机的可靠性和质量，使大功率三相异步或同步电机定子绕组嵌线的自动化水平大大提高。每一组线圈组根据线圈的数量绕制成不同数量的上下同相槽，并且先绕完下层边再绕上层边，绕制的一致性较好，由于上下同相槽的存在，上下层边之间无需安装层间绝缘，提高了定子铁芯的槽满率，进而改善电机的性能。

附图说明

图1为本发明一种三相双层同心式绕组的绕线方法的绕组线圈布置图表；

图2为图1中实施例的三相线圈分组图；

图3为本发明一种三相双层同心式绕组的绕线方法的嵌线图；

图4为本发明一种三相交流电机的绕组接线图。

其中：P为三相交流电机的极数，m为电机的相数，Z为定子铁芯的槽数，q为绕组的每极每相线圈数，τ为线圈的极距，M为线圈的节距。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

本发明提供一种三相交流电机双层同心式绕组的绕线方法，双层同心式绕组的每一相绕组包括至少两组线圈组，每一组线圈组包括至少两个线圈。其中每一相绕组中线圈组的数量用P表示，P为三相交流电机的极数，最低为2极电机；每一组线圈组中线圈的个数用q表示，q为绕组的每极每相线圈数，

其中Z为定子铁芯的槽数，m为电机的相数，本发明的电机为三相，q为大于等于2的整数。同一组线圈组中的各个线圈同心嵌放在定子槽内，每槽内嵌放两个有效边，形成上层边和下层边，若上下层同相时，无需设置层间绝缘，若上下层不同相时，加设层间绝缘。在绕制绕组时不进行区分，每一相绕组以及每一个线圈都是相同的，为了叙述方便将第一相绕组的具体绕线步骤描述如下：

步骤一：将第一相绕组绕线的起始端从定子铁芯的预设定子槽沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成A1线圈组，其中M为节距，是指线圈两个有效边所跨占的槽数，为了获得较好的电气性能，节距应尽量接近极距，即：

双层绕组采用短距设计，可以节省端部用铜量，减少谐波，改善绕组电动势的波形。所述M大于等于1，所述预设定子槽为定子铁芯上的任一定子槽，所述预设方向为顺时针方向或逆时针方向。

步骤二：从步骤一形成的线圈末端沿预设方向继续跨M个定子槽并沿A1线圈组绕线的相反方向绕线形成A2线圈组，A1线圈组和A2线圈组为一组对极，多组对极构成一相，对极的组数为

步骤三：按照步骤一和步骤二的方法完成第一相绕组其他对极的绕线，第一相绕组完成下线，同相绕组的线圈组之间实现了极间连线，简化了电机绕组绕线的生产工艺；

步骤四：第二相绕组和第三相绕组的绕线方法与第一相绕组的绕线方法相同。第二相绕组绕线的起始端从步骤一形成的A1线圈末端按照60°相带对应的定子槽开始，沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成B1线圈，并按照步骤二和三方法依次嵌放第二相绕组的其他线圈；同样的第三相绕组按此步骤依次嵌放。

进一步地，所述每一组线圈组的具体绕线步骤为：

(1)按从外到内顺序或从内到外顺序同心嵌放线圈作为下层边，节距按同一比例依次逐个减小或增大，所述节距依次逐个减小或增大两个定子槽；

(2)按上一步骤相同顺序和节距嵌放同组的其他线圈作为上层边。

当每一组线圈组的线圈数q为偶数时，依次嵌放

个线圈作为下层边和

个线圈作为上层边；当q为奇数时，依次嵌放

个线圈作为下层边和

个线圈作为上层边。

本发明还提供一种三相交流电机，该电机包括由上述技术方案的绕线方法绕制的电机绕组。

图1和图2示出了本发明的4极60槽实施例的绕组线圈布置图表和分组图。其中P=4，m=3，Z=60，所以 $q=\frac{Z}{\mathrm{mP}}=5,\mathrm{\τ}=\frac{Z}{P}=15,M=\frac{14}{15}\mathrm{\τ}=14.$

所述双层同心式绕组为三相4级、定子槽数为60的同心式绕组，每一相绕组包括4组线圈组，三相共12组线圈，每一组线圈组包括5个线圈。本实施例中各线圈按照从外到内顺序同心嵌放线圈，节距M依次逐个减小两个定子槽，将第一相绕组起始端预设定子槽设为1号槽，预设方向为顺时针方向。各线圈的嵌放结构为：线圈组A1包括5个线圈，其中3个线圈按照节距M为14、12和10依次嵌放在定子槽1-15、2-14、3-13中作为下层边，接着将另外2个线圈按照节距14和12依次嵌放在定子槽1-15和2-14中作为上层边，完成A1线圈组的绕制；然后延迟一段距离直接绕制A2线圈组，同样将线圈组A2的3个线圈按照节距M为-14、-12和-10依次嵌放在定子槽16-30、17-29、18-28中作为下层边，接着将另外2个线圈按照节距-14和-12依次嵌放在定子槽16-30和17-29中作为上层边，完成A2线圈组的绕制，线圈组A2和线圈组A1的方向是相对的，线圈的方向是由节距M前的正负号表示的；按照同样的方法依次绕制线圈组A3和A4，完成第一相绕组的绕制；第二相绕组和第三相绕组的绕线方法与第一相绕组的绕线方法相同，三相绕组之间应间隔120°电导角，第二相绕组绕线的起始端与A1线圈起始端的1槽形成120°电导角，对应的第二相和第三相绕组绕线起始端定子槽分别为11槽和21槽，按照第一相绕组的绕制方法进行绕制，完成整个三相绕组的绕制并下线。

图3为本发明的4极60槽实施例的绕线方法的嵌线图，在此图中，每一组线圈中有两个线圈在同一槽的用粗线表示。结合图1和图3可以看出，嵌入定子槽内的线圈12个极，每相4个极，每相的两个极组成一个对极，即电磁场互补的两极（图S极和N极），A1和A2是一组对极，A3和A4形成另一组对极，这两个对极是一相，其他两相绕组同理。

本发明还提供一种三相交流电机，该电机包括由上述技术方案的绕线方法绕制的电机绕组。图4示出了该三相交流电机的绕组接线图，显示了三相4极线圈组间的连接方式。根据本发明的接线图，绕组内部的接线可以在线圈绕制过程中实现。例如：A1的绕线线束可以在A1线圈组绕完后延迟一段距离后直接绕制A2线圈组的线圈，即可实现极间连线。这种极间连线步骤简化了电机生产工艺，减少了成本和复杂性，提高了电机的可靠性和质量。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种三相双层同心式绕组的绕线方法，每一相绕组包括P组线圈组，每一组线圈组包括q个线圈，同一组绕组中的各个线圈同心嵌放在定子槽内，每槽内嵌放两个有效边，形成上层边和下层边，其中P大于等于2，q大于等于2，其特征在于包括如下绕线步骤：

步骤一：将第一相绕组绕线的起始端从定子铁芯的预设定子槽沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成A1线圈组，所述M大于等于1；

步骤二：从步骤一形成的线圈末端沿预设方向继续跨M个定子槽并沿A1线圈组绕线的相反方向绕线形成A2线圈组，A1线圈组和A2线圈组为一组对极；

步骤三：按步骤一和步骤二的方法完成第一相绕组其他对极的绕线并完成下线；

步骤四：第二相绕组和第三相绕组的绕线方法与第一相绕组的绕线方法相同。

2.根据权利要求1所述的绕线方法，其特征在于，所述每一组线圈组的具体绕线步骤为：

(1)按从外到内顺序或从内到外顺序同心嵌放线圈作为下层边，节距按同一比例依次逐个减小或增大；

(2)按上一步骤相同顺序和节距嵌放同组的其他线圈作为上层边。

3.根据权利要求2所述的绕线方法，其特征在于：当每一组线圈组的线圈数q为偶数时，依次嵌放                                               个线圈作为下层边和

个线圈作为上层边。

4.根据权利要求2所述的绕线方法，其特征在于：当每一组线圈组的线圈数q为奇数时，依次嵌放

个线圈作为下层边和

个线圈作为上层边。

5.根据权利要求2所述的绕线方法，其特征在于：所述节距依次逐个减小或增大两个定子槽。

6.根据权利要求1所述的绕线方法，其特征在于：所述步骤五是将第二相绕组绕线的起始端从步骤一形成的A1线圈末端按照60°相带对应的定子槽开始，沿预设方向跨M个定子槽并沿预设方向绕线形成B1线圈，并按照步骤二和三方法依次嵌放第二相绕组的其他线圈；同样的第三相绕组按此步骤依次嵌放。

7.根据权利要求1所述的绕线方法，其特征在于：所述预设定子槽为定子铁芯上的任一定子槽。

8.根据权利要求1所述的绕线方法，其特征在于：所述预设方向为顺时针方向或逆时针方向。

9.一种三相交流电机，其特征在于，所述电机包括由上述权利要求1至8中任一项所述的绕线方法绕制的电机绕组。

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