CN108448764B - 一种奇数槽电机转子及其绕线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种奇数槽电机转子及其绕线方法，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组和第二线圈绕组，根据转子槽槽数选择合适的相邻线圈起始槽之间的距离k，根据换向器的钩数与所述距离k来确定相邻线圈起始钩之间的距离，将第二线圈绕组第1线圈的起始槽设为第一线圈绕组第2线圈的起始槽，再采用双层叠绕的方式对第一、第二线圈绕组进行绕制。本发明可采用双飞叉绕线，能有效降低动平衡量，生产效率高，减少平衡胶用量，降低成本，电机能量损耗低，使用寿命长，平衡胶脱落或摩擦到定子的风险低。

Description

一种奇数槽电机转子及其绕线方法

技术领域

本发明属于电机技术领域，具体涉及一种奇数槽电机转子及其绕线方法。

背景技术

因现有的电机转子结构中转子槽有很多是奇数槽而不是偶数槽，在对电机转子进行绕线的过程中容易出现一些问题，比如：①无法采用对称绕线；②若采用单飞叉绕线，按照绕线顺序依次叠加绕线，绕完线后平衡量都偏向最后的一个线圈方向，从而使得动平衡量加大，在动平衡生产工序中动平衡量大导致生产效率降低；③又因动平衡量大所要使用的加重的平衡胶用量增多导致成本增加；④因平衡胶用量多了导致平衡胶有脱落或摩擦到定子的风险。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明公开了一种可采用双飞叉绕线、降低动平衡量、生产效率高、减少平衡胶用量、降低成本、电机能量损耗低、使用寿命长、平衡胶脱落或摩擦到定子的风险低的奇数槽电机转子及其绕线方法。

一种奇数槽电机转子，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组和第二线圈绕组，所述转子槽的槽数为n，所述换向器的钩数为m＝j·n，所述第一、第二线圈绕组中的线圈节距为y，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离或

所述第一线圈绕组包括串联的n个线圈，其中第i线圈在第a_i号槽到第b_i号槽之间绕线，第i线圈的起始钩为第c_i号，挂线钩为第d_i号；所述a_i＝[1+(i-1)k]modn，b_i＝[1+(i-1)k+y]modn，c_i＝[1+(i-1)jk]modm，d_i＝(1+ijk)modm；

所述第二线圈绕组包括串联的n个线圈，其中第i线圈在第a_i’号槽到第b_i’号槽之间绕线，第i线圈的起始钩为第c_i’号，挂线钩为第d_i’号；所述a_i'＝(1+ik)modn，b_i'＝(1+ik+y)modn，c_i'＝(1+ijk)modm，d_i'＝[1+(i+1)jk]modm；

所有线圈中绕线匝数相同，所述n、m、j、y、k、i、a_i、b_i、c_i、d_i、a_i’、b_i’、c_i’、d_i’∈N^*，其中i＝1,2,3,…,n；所述n为大于1的奇数。

进一步地，所述第一线圈绕组的第1个线圈在下层，第2到第n个线圈在上层；所述第二线圈绕组的第1到第n-1个线圈在下层，第n个线圈在上层。

一种奇数槽电机转子的绕线方法，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组以及第二线圈绕组，具体包括如下步骤：

S1：设转子槽数为n，选择换向器钩数m＝j·n，所述第一、第二线圈绕组中的线圈节距为y，取所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离或开始对第一线圈绕组和第二线圈绕组进行绕线，令i＝1，所述n、j、m、y、k、i∈N^*,n为大于1的奇数；

S2：绕制第一线圈绕组的第i个线圈：将第一线圈绕组的线头，从换向器第c_i号钩开始穿入第a_i号槽，经过在第a_i号槽到第b_i号槽之间的多匝绕线后从第b_i号槽穿出并挂线在第d_i号钩上；

绕制第二线圈绕组的第i个线圈：将第二线圈绕组的线头，从换向器第c_i’号钩开始穿入第a_i’号槽，经过在第a_i’号槽到第b_i’号槽之间的多匝绕线后从第b_i’号槽穿出并挂线在第d_i’号钩上；

所述a_i＝[1+(i-1)k]modn，b_i＝[1+(i-1)k+y]modn，c_i＝[1+(i-1)jk]modm，d_i＝(1+ijk)modm，a_i'＝(1+ik)modn，b_i'＝(1+ik+y)modn，c_i'＝(1+ijk)modm，d_i'＝[1+(i+1)jk]modm；

S3：将i的值加1并进行判断，若此时i≤n，则执行步骤S2；若此时i＞n，则结束绕线。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

使得电机转子绕组电阻分布均匀，电机堵转力矩偏差较小，减少了电机的能量损耗，延长了电机的使用寿命；采用此种方式绕线对设备的选择更广泛，可以采用单飞叉设备绕线也可以采用双飞叉设备绕线；减少了因绕线引起的不平衡量，降低了电机振动幅值使得电机运行更稳定平顺，噪音更小；提升了动平衡工序的生产效率，在转子为奇数的条件下采用此方法绕的线圈转子动平衡量较小，进而减少了平衡胶的用量，有效降低了成本；进一步降低了平衡胶脱落或摩擦到定子的风险。

附图说明

图1为实施例1中转子的绕线示意图。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种奇数槽电机转子，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组和第二线圈绕组，所述转子槽的槽数为n，所述换向器的钩数为m＝j·n，所述第一、第二线圈绕组中的线圈节距为y，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离或

所述第一线圈绕组包括串联的n个线圈，其中第i线圈在第a_i号槽到第b_i号槽之间绕线(即a_i号槽为线圈起始边，b_i号槽为线圈结束边)，第i线圈的起始钩为第c_i号，挂线钩为第d_i号；所述a_i＝[1+(i-1)k]modn，b_i＝[1+(i-1)k+y]modn，c_i＝[1+(i-1)jk]modm，d_i＝(1+ijk)modm；

所述第二线圈绕组包括串联的n个线圈，其中第i线圈在第a_i’号槽到第b_i’号槽之间绕线，第i线圈的起始钩为第c_i’号，挂线钩为第d_i’号；所述a_i'＝(1+ik)modn，b_i'＝(1+ik+y)modn，c_i'＝(1+ijk)modm，d_i'＝[1+(i+1)jk]modm；

所有线圈中绕线匝数相同，所述n、m、j、y、k、i、a_i、b_i、c_i、d_i、a_i’、b_i’、c_i’、d_i’∈N^*，其中i＝1,2,3,…,n；所述n为大于1的奇数。

上述钩的号数与转子槽的号数不相关，位置上也没有对应关系，并非对钩或槽的限定，仅仅是为了方便描述而采用从1开始的数字表示。

原来当转子槽数为偶数时，双飞叉可从相对的两个槽开始对称绕线。现在转子槽数为奇数时，没有相对的两个槽，则取与第一线圈绕组的第1线圈的起始槽最接近180°的槽(比如13槽转子则取与1号槽最接近相对的7或8号槽)作为第一线圈绕组的第2线圈的起始槽，这样一来就可设第一线圈绕组的相邻线圈之间的距离或(k以间隔的槽数计)，第一线圈绕组之后的线圈都按照这个间距k一个接一个地进行绕线，当绕过n个线圈后，线头刚好回到起始钩，完成第一线圈绕组的闭合。

所述第二线圈绕组第1线圈的起始槽与第一线圈绕组的第2线圈的起始槽相同，同样设其相邻线圈之间的距离或第二线圈绕组之后的线圈都按照这个间距k一个接一个地进行绕线，当绕过n个线圈后，线头刚好回到起始钩，完成第二线圈绕组的闭合。

关于换向器钩的问题，本发明中选择挂钩数为转子槽数的j倍的换向器，当挂钩数与转子槽数相同时，单个线圈的起始钩可以选择序号与对应的起始槽相同的挂钩(序号对应但位置不一定对应)，同时该线圈的挂线钩与下一个(相邻)线圈的起始钩相同。若挂线钩数大于转子槽数，则相邻下一个线圈的起始钩选择与上一个(相邻)线圈的起始钩相距jk个钩数的换向器钩。

这样可以在一个线圈绕组的绕线过程中，让转子的每个槽都正好成为两个线圈的边所在的槽(一个线圈的起始边以及另一个线圈的结束边)，且每个换向器上的钩都成为某一个线圈的起始钩以及另一个线圈的挂线钩。本绕线方法适用于各种不同的节距y，不论节距y取多少，本方法都可以保证，相对于每一个线圈绕组来说，转子的每个槽都作为一个线圈的起始边和另一个槽的结束边，不会多绕也不会漏绕。

这样就能使得电机转子绕组的电阻分布均匀，减小了电机堵转力矩偏差，降低了电机的能量损耗，延长了电机的使用寿命。

进一步地，所述转子可采用双飞叉进行绕线，所述第一线圈绕组的第1个线圈在下层，第2～n个线圈在上层；所述第二线圈绕组的第1～n-1个线圈在下层，第n个线圈在上层。

所述转子的线圈绕组与传统奇数槽转子不同，可以采用双飞叉进行绕线操作。双飞叉首先对第一、第二线圈绕组的第1线圈同时进行绕线，所述两个第1线圈均位于下层且互不干扰；然后在对两个线圈绕组的第2线圈进行绕线时，第一线圈绕组的第2线圈在第二线圈绕组的第1线圈上进行绕线，即成了上层，而第二线圈绕组的第2线圈依然是下层；通过这种方式继续绕线直到第n线圈时，第一线圈绕组的第n线圈位于第二线圈绕组第n-1线圈的上层，而第二线圈绕组的第n线圈则来到第一线圈绕组第1线圈的上层位置，由此完成整个绕线。

从上述描述可以发现，第二线圈绕组与第一线圈绕组的绕法实质上是相同的(第二线圈绕组的第1线圈对应第一线圈绕组的第2线圈，第二线圈绕组的第2线圈对应第一线圈绕组的第3线圈……第二线圈绕组的第n线圈对应第一线圈绕组的第1线圈)，只是起始槽位置不同，起始位置错开的距离为k。

这样一来，通过双层叠绕实现了采用双飞叉对奇数槽转子进行绕线，避免了绕完线后平衡量都偏向最后的一个线圈方向，减少了因绕线引起的不平衡量，降低了电机振动幅值使得电机运行更稳定平顺，噪音更小。这种绕线方法采用了双飞叉进行绕线，绕线设备的选择更加宽泛，绕线效率明显比传统的单飞叉高。在转子槽为奇数的条件下采用此方法绕的线圈转子动平衡量较小，在动平衡工序时提升了40％的生产效率，减少了30％的平衡胶的用量，节省了15％成本。平衡胶用量减少还进一步降低了平衡胶脱落或摩擦到定子的风险。

一种奇数槽电机转子的绕线方法，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组以及第二线圈绕组，具体包括如下步骤：

S1：设转子槽数为n，选择换向器钩数m＝j·n，所述第一、第二线圈绕组中的线圈节距为y，取所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离或开始对第一线圈绕组和第二线圈绕组进行绕线，令i＝1，所述n、j、m、y、k、i∈N^*,n为大于1的奇数；

S2：绕制第一线圈绕组的第i个线圈：将第一线圈绕组的线头，从换向器第c_i号钩开始穿入第a_i号槽，经过在第a_i号槽到第b_i号槽之间的多匝绕线后从第b_i号槽穿出并挂线在第d_i号钩上；

绕制第二线圈绕组的第i个线圈：将第二线圈绕组的线头，从换向器第c_i’号钩开始穿入第a_i’号槽，经过在第a_i’号槽到第b_i’号槽之间的多匝绕线后从第b_i’号槽穿出并挂线在第d_i’号钩上；

所述a_i＝[1+(i-1)k]modn，b_i＝[1+(i-1)k+y]modn，c_i＝[1+(i-1)jk]modm，d_i＝(1+ijk)modm，a_i'＝(1+ik)modn，b_i'＝(1+ik+y)modn，c_i'＝(1+ijk)modm，d_i'＝[1+(i+1)jk]modm；

S3：将i的值加1并进行判断，若此时i≤n，则执行步骤S2；若此时i＞n，则结束绕线。

本方法采用双飞叉通过双层叠绕的方法对第一、第二线圈绕组分多步进行绕制，每一步中均对第一、第二线圈绕组分别绕制一个线圈(可以同时绕制也可以先后绕制)，由于第一、第二线圈绕组的绕制方法相同且错开一个距离k，当绕制完成时，每个线圈绕组的线头均回到起点，第一线圈绕组除第1个线圈在下层外其他都在上层，第二线圈绕组除最后一个线圈外其余都在下层，这样绕线不但能明显减少不平衡量，使电机运行更稳定；亦可对奇数槽通过双飞叉来绕线，有效提高生产效率；还能进一步减少平衡胶的用量，降低成本。

为具体说明上述转子的绕线情况，列举实施例如下：

实施例1：

如图1所示，取n＝13、j＝1、y＝3：电机转子的转子槽数n为13，换向器的钩数m为13，所述第一、第二线圈绕组中线圈的节距取3，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离k取6。

所述第一线圈绕组包括串联的13个线圈，其中第1线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第4号槽之间的绕线后挂线在第7号钩上；第2线圈从7号钩开始，经过在第7号槽和第10号槽之间的绕线后挂线在第13号钩上；……第13线圈从8号钩开始，经过在第8号槽和第11号槽之间的绕线后挂线在第1号钩上。

所述第二线圈绕组包括串联的13个线圈，其中第1线圈从7号钩开始，经过在第7号槽和第10号槽之间的绕线后挂线在第13号钩上；第2线圈从13号钩开始，经过在第13号槽和第3号槽之间的绕线后挂线在第6号钩上；……第13线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第4号槽之间的绕线后挂线在第7号钩上。所有线圈的匝数均相等。

实施例2：

取n＝15、j＝2、y＝4：电机转子的转子槽数n为15，换向器的钩数m为30，所述第一、第二线圈绕组中线圈的节距取4，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离k取8。

所述第一线圈绕组包括串联的15个线圈，其中第1线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第5号槽之间的绕线后挂线在第17号钩上；第2线圈从17号钩开始，经过在第9号槽和第13号槽之间的绕线后挂线在第3号钩上；……第15线圈从15号钩开始，经过在第8号槽和第12号槽之间的绕线后挂线在第1号钩上。

所述第二线圈绕组包括串联的15个线圈，其中第1线圈从17号钩开始，经过在第9号槽和第13号槽之间的绕线后挂线在第3号钩上；第2线圈从3号钩开始，经过在第2号槽和第6号槽之间的绕线后挂线在第19号钩上；……第15线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第5号槽之间的绕线后挂线在第17号钩上。

采用双飞叉绕线，所述第一、第二线圈绕组的第i线圈同时绕制,再绕制所述第一、第二线圈绕组的第i+1线圈(i＝1,2,3,……,n-1)，以此类推。所有线圈的匝数均相等。

实施例3：

取n＝19，j＝3，y＝5：电机转子的转子槽数n为19，换向器的钩数m为57，所述第一、第二线圈绕组中线圈的节距取5，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离k取10。

所述第一线圈绕组包括串联的19个线圈，其中第1线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第6号槽之间的绕线后挂线在第31号钩上；第2线圈从31号钩开始，经过在第11号槽和第16号槽之间的绕线后挂线在第4号钩上；……第19线圈从28号钩开始，经过在第10号槽和第15号槽之间的绕线后挂线在第1号钩上。

所述第二线圈绕组包括串联的19个线圈，其中第1线圈从31号钩开始，经过在第11号槽和第16号槽之间的绕线后挂线在第4号钩上；第2线圈从4号钩开始，经过在第2号槽和第7号槽之间的绕线后挂线在第34号钩上；……第19线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第6号槽之间的绕线后挂线在第31号钩上。所有线圈的匝数均相等。

实施例4：

取n＝5、j＝1、y＝3：电机转子的转子槽数n为5，换向器的钩数m为5，所述第一、第二线圈绕组中线圈的节距y取3，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离k取2。

所述第一线圈绕组包括串联的5个线圈，其中第1线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第4号槽之间的绕线后挂线在第3号钩上；第2线圈从3号钩开始，经过在第3号槽和第1号槽之间的绕线后挂线在第5号钩上；……第5线圈从4号钩开始，经过在第4号槽和第2号槽之间的绕线后挂线在第1号钩上。

所述第二线圈绕组包括串联的5个线圈，其中第1线圈从3号钩开始，经过在第3号槽和第1号槽之间的绕线后挂线在第5号钩上；第2线圈从5号钩开始，经过在第5号槽和第3号槽之间的绕线后挂线在第2号钩上；……第5线圈从1号钩开始，经过在第1号槽和第4号槽之间的绕线后挂线在第3号钩上。

采用双飞叉绕线，所述第一、第二线圈绕组的第i线圈先后绕制，再绕制所述第一、第二线圈绕组的第i+1线圈(i＝1,2,3,……,n-1)，以此类推。所有线圈的匝数均相等。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种奇数槽电机转子，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组和第二线圈绕组，其特征在于：所述转子槽的槽数为n，所述换向器的钩数为m＝j·n，所述第一、第二线圈绕组中的线圈节距为y，所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离或

所述第一线圈绕组包括串联的n个线圈，其中第i线圈在第a_i号槽到第b_i号槽之间绕线，第i线圈的起始钩为第c_i号，挂线钩为第d_i号；所述a_i＝[1+(i-1)k]mod n，b_i＝[1+(i-1)k+y]mod n，c_i＝[1+(i-1)jk]mod m，d_i＝(1+ijk)mod m；

所述第二线圈绕组包括串联的n个线圈，其中第i线圈在第a_i’号槽到第b_i’号槽之间绕线，第i线圈的起始钩为第c_i’号，挂线钩为第d_i’号；所述a_i’＝(1+ik)mod n，b_i’＝(1+ik+y)mod n，c_i’＝(1+ijk)mod m，d_i’＝[1+(i+1)jk]mod m；

所有线圈中绕线匝数相同，所述n、m、j、y、k、i、a_i、b_i、c_i、d_i、a_i’、b_i’、c_i’、d_i’∈N^*，其中i＝1,2,3,…,n；所述n为大于1的奇数。

2.根据权利要求1所述的一种奇数槽电机转子，其特征在于：

所述第一线圈绕组的第1个线圈在下层，第2到第n个线圈在上层；所述第二线圈绕组的第1到第n-1个线圈在下层，第n个线圈在上层。

3.一种奇数槽电机转子的绕线方法，包括转子槽、换向器、第一线圈绕组以及第二线圈绕组，其特征在于具体包括如下步骤：

S1：设转子槽数为n，选择换向器钩数m＝j·n，所述第一、第二线圈绕组中的线圈节距为y，取所述第一、第二线圈绕组中相邻线圈之间的距离或开始对第一线圈绕组和第二线圈绕组进行绕线，令i＝1，所述n、j、m、y、k、i∈N^*,n为大于1的奇数；

S2：绕制第一线圈绕组的第i个线圈：将第一线圈绕组的线头，从换向器第c_i号钩开始穿入第a_i号槽，经过在第a_i号槽到第b_i号槽之间的多匝绕线后从第b_i号槽穿出并挂线在第d_i号钩上；

绕制第二线圈绕组的第i个线圈：将第二线圈绕组的线头，从换向器第c_i’号钩开始穿入第a_i’号槽，经过在第a_i’号槽到第b_i’号槽之间的多匝绕线后从第b_i’号槽穿出并挂线在第d_i’号钩上；

所述a_i＝[1+(i-1)k]mod n，b_i＝[1+(i-1)k+y]mod n，c_i＝[1+(i-1)jk]mod m，d_i＝(1+ijk)mod m，a_i’＝(1+ik)mod n，b_i’＝(1+ik+y)mod n，c_i’＝(1+ijk)mod m，d_i’＝[1+(i+1)jk]mod m；

S3：将i的值加1并进行判断，若此时i≤n，则执行步骤S2；若此时i＞n，则结束绕线。