CN105634169B - 三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成 - Google Patents

三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成 Download PDF

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陈静
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Abstract

本发明涉及一种三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，包括定子铁心和A、B、C三相绕组，其特征在于：定子铁芯的每个绕线槽内具有内、外两层绕线位置，A、B、C三相绕组在定子铁心内交替布置，每相绕组由两个周向相邻的分相绕组组成，每个分相绕组由同槽径向相邻、方向相反的分别呈波浪形排布的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ组成，两个分相绕组的分层绕组Ⅰ的绕线方向平行，两个分相绕组的分层绕组Ⅱ的绕线方向平行。其结构嵌线设计显著提高定子总成的铜线槽满率，降低定子总成端部铜线使用量，降低材料成本，同时，减少发电机体积，提高发电机功率体密度，降低铜耗、提高发电机效率。

Description

三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成
技术领域
本发明涉及一种三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成。
背景技术
汽车发电机的定子总成在发电机中是非常重要的电磁部件，其设计是否合理直接影响发电机的性能、效率、发热量以及噪声等综合技术指标。现国内汽车行业量产发电机多数采用漆包圆铜线的定子总成，该结构自动化生产工艺技术已基本成熟，但圆铜线存在槽满率较低、端部绕组长而不规则，使发电机铜耗偏大、散热效果差、噪声大的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种解决上述问题的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其结构嵌线设计显著提高定子总成的铜线槽满率，降低定子总成端部铜线使用量，降低材料成本，同时，减少发电机体积，提高发电机功率体密度，降低铜耗、提高发电机效率。
本发明的技术方案是：
一种三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，包括定子铁心和A、B、C三相绕组，其特征在于：所述定子铁芯的每个绕线槽内具有内、外两层绕线位置，所述A、B、C三相绕组在定子铁心内交替布置，每相所述绕组由两个周向相邻的分相绕组组成，每个所述分相绕组由同槽径向相邻、方向相反的分别呈波浪形排布的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ组成，所述分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ由首尾相接依次插入定子铁芯的绕组槽中的多个矩形铜线基本绕组元件组成，所述矩形铜线基本绕组元件由形成跨度的前、后立边、连接于前、后立边之间的圆连接头组成，所述分层绕组Ⅰ的矩形铜线基本绕组元件的前、后立边分别插入前、后两个绕线槽且前、后立边插入绕线槽的内、外层绕线位置不同，所述分层绕组Ⅱ的矩形铜线基本绕组元件插入分层绕组Ⅰ的矩形铜线基本绕组元件所在绕线槽的空余绕线位置，两个分相绕组的分层绕组Ⅰ的绕线方向平行，两个分相绕组的分层绕组Ⅱ的绕线方向平行；两个分相绕组的分层绕组Ⅰ之间、两个分相绕组的分层绕组Ⅱ之间、其中一个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ之间利用矩形铜线跨线连接元件连接，另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ的自由端分别连接矩形铜线出线元件，或每个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ之间、两个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ之间利用矩形铜线跨线连接元件连接，两个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的自由端分别连接矩形铜线出线元件。
上述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，所述矩形铜线跨线连接元件分为两种，一种是用于连接同一相绕组的两个分相绕组的矩形铜线跨线连接元件Ⅰ，另一种是用于连接同一个分相绕组的两个分层绕组的矩形铜线跨线连接元件Ⅱ，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ与矩形铜线基本绕组元件结构基本相同，但前、后立边跨槽数不同，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ的前立边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ的后立边插入同一相绕组的另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接；所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ由形成跨度的前、后立边、连接于前、后立边之间的水平连接部组成，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ的前立边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ的后立边插入同一个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接。
上述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，所述矩形铜线出线元件由分别具有元件直边的出线单元out和出线单元in组成，所述出线单元in的元件直边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接，所述出线单元out的元件直边插入同一个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接；或所述出线单元in的元件直边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接，所述出线单元out的元件直边插入另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接。
上述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，所述矩形铜线基本绕组元件的前、后立边跨跃6个绕线槽；在同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ跨跃5个或7个绕线槽；在同一分相绕组的两个分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ跨跃6个绕线槽；同一相绕组的所述矩形铜线出线元件跨跃5个或6个或7个绕线槽。
上述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，各相绕组的位于定子铁芯的绕线槽的内层绕线位置的所有元件边均按逆时针或顺时针弯曲，位于定子铁芯的绕线槽的外层绕线位置的所有元件边均按顺时针或逆时针弯曲，各元件边均弯曲至对应的两元件边所处槽中心线位置处。
上述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，所述定子铁芯的绕线槽中预先铺设绝缘纸。
上述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，所述A、B、C三相绕组的出线单元in按照星形接法结线焊接在一起，A、B、C三相绕组的出线单元out作为三相输出端；或所述A、B、C三相绕组的各相间出线单元in和out顺次靠拢形成三角形接法作为三相输出端。
本发明的有益效果是：1、通过对各相绕组的矩形铜线基本绕组元件、矩形铜线跨线连接元件及矩形铜线出线元件的布置，提高了定子铁芯的槽满率，减少了端部绕组的用铜量，提高了发电机功率体密度，降低了铜耗，从而有效提高了发电机的发电量和效率，并降低了定子温升和发电机整机噪声；2、每个绕线槽内布置两层绕组元件，端部焊接少。
附图说明
图1是本发明的定子总成各相绕组展开分布示意图；
图2是本发明的一项绕组元件组成结构示意图；
图3是本发明的矩形铜线基本绕组元件的结构示意图；
图4是本发明的矩形铜线跨线连接元件Ⅰ的结构示意图；
图5是本发明的矩形铜线跨线连接元件Ⅱ的结构示意图；
图6是本发明的矩形铜线出线元件的结构示意图；
图7是本发明的定子总成出线端出线方式示意图(对应实施例1)；
图8是本发明的定子总成出线端出线方式示意图(对应实施例2)；
图9是本发明的定子总成焊接端布线焊接示意图；
图10是本发明的结构示意图；
图11是图10所示的本发明倒置的示意图；
图12是本发明的定子总成出线端另一种出线方式示意图；
图13是本发明的定子总成出线端另一种出线方式示意图；
图14是本发明的定子总成出线端另一种出线方式示意图；
图15是本发明的定子总成出线端另一种出线方式示意图；
图16是本发明的定子总成出线端另一种出线方式示意图；
图17是本发明的定子总成出线端另一种出线方式示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示，该三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，包括定子铁心7和A、B、C三相绕组，所述定子铁芯7的每个绕线槽6内分别具有内、外两层绕线位置601、602，所述A、B、C三相绕组在定子铁心7内交替布置，以A相为例，A相绕组由两个周向相邻的分相绕组A1和A2组成，每个所述分相绕组由同槽径向相邻、方向相反的分别呈波浪形排布的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ组成，即分相绕组A1由分层绕组ⅠA11和分层绕组ⅡA12组成，分相绕组A2由分层绕组ⅠA21和分层绕组ⅡA22组成。
所述分层绕组ⅠA21(A11)和分层绕组ⅡA22(A12)分别由首尾相接依次插入定子铁芯7的绕组槽6中的多个矩形铜线基本绕组元件1组成，如图3所示，所述矩形铜线基本绕组元件1由形成跨度的前、后立边101、102、连接于前、后立边101、102之间的圆连接头103组成，所述分层绕组ⅠA21(A11)的矩形铜线基本绕组元件1的前、后立边101、102分别插入前、后两个绕线槽6且前、后立边101、102插入绕线槽6的内、外层绕线位置601、602不同，所述分层绕组ⅡA22(A12)的矩形铜线基本绕组元件1插入分层绕组ⅠA21(A11)的矩形铜线基本绕组元件1所在绕线槽6的空余绕线位置，两个分相绕组的分层绕组ⅠA21、A11的绕线方向平行，两个分相绕组的分层绕组ⅡA22、A12的绕线方向平行；两个分相绕组的分层绕组ⅠA21、A11之间、两个分相绕组的分层绕组ⅡA22、A12之间、其中一个分相绕组的分层绕组ⅠA21(A11)和分层绕组ⅡA22(A12)之间利用矩形铜线跨线连接元件连接，另一个分相绕组的分层绕组ⅠA11(A21)和分层绕组ⅡA12(A22)的自由端分别连接矩形铜线出线元件，或每个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ之间(A21和A22、A11和A12)、两个分相绕组的分层绕组Ⅰ(A21和A11)或分层绕组Ⅱ(A22和A12)之间利用矩形铜线跨线连接元件连接，两个分相绕组的分层绕组Ⅱ(A22和A12)或分层绕组Ⅰ(A21和A11)的自由端分别连接矩形铜线出线元件。B相、C相与A相的结构相同。
如图4和图5所示，所述矩形铜线跨线连接元件分为两种，一种是用于连接同一相绕组的两个分相绕组的矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3，另一种是用于连接同一个分相绕组的两个分层绕组的矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3与矩形铜线基本绕组元件1结构基本相同，但前、后立边跨槽数不同，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2由形成跨度的前、后立边201、202、连接于前、后立边201、202之间的水平连接部组成。如图6所示，所述矩形铜线出线元件由分别具有元件直边的出线单元out401和出线单元in402组成。
所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3的前立边301插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件1的后立边102所在绕线槽6并与其连接，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3的后立边302插入同一相绕组的另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件1的前立边101所在绕线槽6并与其连接；所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2的前立边201插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件1的后立边102所在绕线槽6并与其连接，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2的后立边插入同一个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的首个矩形铜线基本绕组元件1的前立边101所在绕线槽6并与其连接。
所述出线单元in402的元件直边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件1的前立边101所在绕线槽6并与其连接，所述出线单元out401的元件直边插入同一个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的尾部矩形铜线基本绕组元件1的后立边102所在绕线槽6并与其连接；或所述出线单元in402的元件直边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件1的前立边101所在绕线槽并与其连接，所述出线单元out401的元件直边插入另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件1的后立边102所在绕线槽6并与其连接。
本实施例中，所述矩形铜线基本绕组元件1的前、后立边跨跃6个绕线槽，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃7个绕线槽，同一分相绕组的两个分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃6个绕线槽，参见图7。
各相绕组的位于定子铁芯7的绕线槽6的内层绕线位置601的所有元件边均按逆时针或顺时针弯曲，位于定子铁芯7的绕线槽6的外层绕线位置602的所有元件边均按顺时针或逆时针弯曲，各元件边均弯曲至对应的两元件边所处槽中心线位置处，参见图7。同一相绕组的每个分相绕组的径向相邻的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ焊接在一起，参见图11焊接点5的位置。
所述A、B、C三相绕组的出线单元in 402按照星形接法结线焊接在一起，A、B、C三相绕组的出线单元out 401作为三相输出端；或所述A、B、C三相绕组的各相间出线单元in和out顺次靠拢形成三角形接法作为三相输出端。所述定子铁芯7的绕线槽6中预先铺设绝缘纸8，定子铁芯7两端的绝缘纸8平整对齐。矩形铜线基本绕组元件1、矩形铜线跨线连接元件和矩形铜线出线元件4的横截面形状皆为矩形。
本申请可应用于72槽、84槽、96槽、108槽定子铁芯上，如A相绕组的两个周向相邻的分相绕组占用第1、2、7、8、13、14……绕线槽，C相占用第3、4、9、10、15、16……绕线槽，B相占用第5、6、11、12、17、18……绕线槽。
实施例2
参见图8，所述矩形铜线基本绕组元件1的前、后立边跨跃6个绕线槽，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃5个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃6个绕线槽。其他同实施例1。
本申请出线端结构还有多种，参见图12，所述矩形铜线基本绕组元件1的前、后立边跨跃6个绕线槽，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃7个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃6个绕线槽。参见图13，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃5个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃6个绕线槽。参见图14，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃7个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃7个绕线槽。参见图15，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃5个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃5个绕线槽。参见图16，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃7个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃7个绕线槽。参见图17，同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ3跨跃5个绕线槽，同一分相绕组的分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ2跨跃6个绕线槽，同一相绕组的所述矩形铜线出线元件4跨跃5个绕线槽。

Claims (7)

1.一种三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，包括定子铁心和A、B、C三相绕组，其特征在于：所述定子铁芯的每个绕线槽内具有内、外两层绕线位置，所述A、B、C三相绕组在定子铁心内交替布置，每相所述绕组由两个周向相邻的分相绕组组成，每个所述分相绕组由同槽径向相邻、方向相反的分别呈波浪形排布的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ组成，所述分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ由首尾相接依次插入定子铁芯的绕组槽中的多个矩形铜线基本绕组元件组成，所述矩形铜线基本绕组元件由形成跨度的前、后立边、连接于前、后立边之间的圆连接头组成，所述分层绕组Ⅰ的矩形铜线基本绕组元件的前、后立边分别插入前、后两个绕线槽且前、后立边插入绕线槽的内、外层绕线位置不同，所述分层绕组Ⅱ的矩形铜线基本绕组元件插入分层绕组Ⅰ的矩形铜线基本绕组元件所在绕线槽的空余绕线位置，两个分相绕组的分层绕组Ⅰ的绕线方向平行，两个分相绕组的分层绕组Ⅱ的绕线方向平行；两个分相绕组的分层绕组Ⅰ之间、两个分相绕组的分层绕组Ⅱ之间、其中一个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ之间利用矩形铜线跨线连接元件连接，另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ的自由端分别连接矩形铜线出线元件，或每个分相绕组的分层绕组Ⅰ和分层绕组Ⅱ之间、两个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ之间利用矩形铜线跨线连接元件连接，两个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的自由端分别连接矩形铜线出线元件。
2.根据权利要求1所述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其特征在于：所述矩形铜线跨线连接元件分为两种，一种是用于连接同一相绕组的两个分相绕组的矩形铜线跨线连接元件Ⅰ，另一种是用于连接同一个分相绕组的两个分层绕组的矩形铜线跨线连接元件Ⅱ，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ与矩形铜线基本绕组元件结构基本相同，但前、后立边跨槽数不同，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ的前立边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ的后立边插入同一相绕组的另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接；所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ由形成跨度的前、后立边、连接于前、后立边之间的水平连接部组成，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ的前立边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接，所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ的后立边插入同一个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接。
3.根据权利要求1所述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其特征在于：所述矩形铜线出线元件由分别具有元件直边的出线单元out和出线单元in组成，所述出线单元in的元件直边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接，所述出线单元out的元件直边插入同一个分相绕组的分层绕组Ⅱ或分层绕组Ⅰ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接；或所述出线单元in的元件直边插入同一相绕组的一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的首个矩形铜线基本绕组元件的前立边所在绕线槽并与其连接，所述出线单元out的元件直边插入另一个分相绕组的分层绕组Ⅰ或分层绕组Ⅱ的尾部矩形铜线基本绕组元件的后立边所在绕线槽并与其连接。
4.根据权利要求1所述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其特征在于：所述矩形铜线基本绕组元件的前、后立边跨跃6个绕线槽；在同一相绕组的分相绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅰ跨跃5个或7个绕线槽；在同一分相绕组的两个分层绕组间的所述矩形铜线跨线连接元件Ⅱ跨跃6个绕线槽；同一相绕组的所述矩形铜线出线元件跨跃5个或6个或7个绕线槽。
5.根据权利要求1所述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其特征在于：各相绕组的位于定子铁芯的绕线槽的内层绕线位置的所有元件边均按逆时针或顺时针弯曲，位于定子铁芯的绕线槽的外层绕线位置的所有元件边均按顺时针或逆时针弯曲，各元件边均弯曲至对应的两元件边所处槽中心线位置处。
6.根据权利要求1所述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其特征在于：所述定子铁芯的绕线槽中预先铺设绝缘纸。
7.根据权利要求1所述的三相多槽扁铜线汽车发电机定子总成，其特征在于：所述A、B、C三相绕组的出线单元in按照星形接法结线焊接在一起，A、B、C三相绕组的出线单元out作为三相输出端；或所述A、B、C三相绕组的各相间出线单元in和出线单元out顺次靠拢形成三角形接法作为三相输出端。
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