CN108599425A - 定子拼块、定子和电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，公开一种定子拼块、定子和电机。定子拼块包括拼块芯和线圈，线圈形成线圈绕组，线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于拼块芯的径向中心线X非对称布置，第一侧缠绕结构中，第一预设层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边，第一预设层线圈未被遮挡的部分形成第一侧直边；第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边，第二预设层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边，两个定子拼块形成定子后形状互补，避免定子拼块之间的容线空间出现过多的剩余空间，显著提高定子的槽满率，进而提高电机功率密度，降低电机体积和成本。

Description

定子拼块、定子和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种定子拼块、一种定子和一种电机。

背景技术

目前，定子包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的定子绕组，定子绕组基本是通过绕线机将绕线缠绕在定子铁芯上形成的。而为了便于绕线机绕线，定子被分成多个定子拼块，这样，绕线机可以将绕线缠绕在各个定子拼块上的绕线槽内，然后将各个定子拼块周向连接以形成整块定子。

实际中，定子拼块的绕线的槽满率受到绕线机、绕线顺序及线径限制，通常，为了便于绕线机绕线，绕线槽内两侧绕线部分一般是沿着槽中心线对称布置，而绕线机绕线是一层一层来回绕，避免跳线，这使得绕线槽内剩余大量空间，这样，当多个这样的定子拼块连接形成定子后，这样的定子由于槽满率较低，将导致电机功率密度低，发热严重，体积过大等不足。

而如果在此基础上强行利用剩余空间绕线，就无法避免绕线机跳线，绕线机条线则会出现定子绕组绝缘不良，绕线不整齐，线圈电阻和电感不一致等问题，最终导致电机转矩脉动过大，控制精度过差等。

发明内容

本发明的目的是提供一种定子拼块，该定子拼块能够在保证绕线整齐的情况下，显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种定子拼块，该定子拼块包括拼块芯和线圈，其中，所述拼块芯形成有绕线槽，所述绕线槽的内表面上设置有绝缘层，所述线圈沿着所述拼块芯的径向方向依次缠绕在所述绕线槽内并从内向外缠绕多层以形成线圈绕组，在所述定子拼块的周向方向上，线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于所述拼块芯的径向中心线X非对称布置，其中，线圈绕组的第一侧缠绕结构中，第一预设层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边，第一预设层线圈未被该第一预设层线圈外的一层线圈遮挡的部分形成第一侧直边；线圈绕组的第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边，第二预设层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边。

通过上述技术方案，由于线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于拼块芯的径向中心线X非对称布置，这样，在多个这样的定子拼块周向连接形成定子后，相邻的两个定子拼块之间的绕线槽将形成一容线空间，利用这种非对称布置，一个定子拼块的第一侧倾斜边与相邻的另一个定子拼块的第二侧直边间隔平行，并且该一个定子拼块的第一侧直边与该相邻的另一个定子拼块的第二侧倾斜边间隔平行，以形成形状互补，这种形状互补可以使得两者之间的间隔很小，也就是，第一侧直边和相邻的第二侧倾斜边之间的间隔以及第一侧倾斜边和相邻的第二侧直边之间的间隔可以很小，这就意味着线圈绕组能够在各自的绕线槽内充分缠绕，避免两个定子拼块之间的绕线槽(容线空间)出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

进一步地，从内向外的缠绕方向上，线圈绕组的至少第一层线圈的第一侧缠绕结构与该至少第一层线圈的第二侧缠绕结构相对于所述径向中心线 X对称布置。

进一步地，一种方式中，线圈绕组的第四层线圈的第一侧缠绕结构与该第四层线圈的第二侧缠绕结构相对于所述径向中心线X对称布置。

进一步地，线圈绕组的第一预设层线圈的第一侧缠绕结构的线圈匝数比该第一预设层线圈的第二侧缠绕结构的线圈匝数多。

进一步地，线圈绕组的第一侧缠绕结构的线圈层数比线圈绕组的第二侧缠绕结构的线圈层数多。

进一步地，第一侧缠绕结构的第一预设层线圈和外部其他多层线圈的匝数和等于第二侧缠绕结构的第一预设层线圈和外部其他多层线圈的匝数和。

进一步地，第一预设层线圈外的其他多层线圈位于定子拼块的径向外端部并且缠绕匝数向外减少。

进一步地，所述第一预设层线圈位于所述第二预设层线圈外部。

另外，第一预设层线圈为第四层线圈，第二预设层线圈为第三层线圈，其中，线圈绕组的第一侧缠绕结构中，第四层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边，第四层线圈未被第五层线圈遮挡的部分形成第一侧直边；线圈绕组的第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边，第三层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边。

另外，本发明提供一种定子，该定子包括多个以上任意所述的定子拼块，其中，多个所述定子拼块沿着周向方向依次顺序连接，其中，一个定子拼块的所述第一侧倾斜边与相邻的另一个定子拼块的所述第二侧直边间隔平行，并且该一个定子拼块的所述第一侧直边与该相邻的另一个定子拼块的所述第二侧倾斜边间隔平行。

这样，如上所述的，由于能够避免两个连接的定子拼块之间的容线空间出现过多的剩余空间，从而该定子的槽满率能够显著提高，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

最后，本发明提供一种电机，所述电机设置有以上任意所述的定子。这样，如上所述的，该电机的功率密度提高，电机体积和成本降低。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是两个本发明具体实施方式提供的一种定子拼块连接的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的设置有图1所示的定子拼块的定子的结构示意图。

附图标记说明

1-拼块芯，2-线圈，3-绕线槽，4-绝缘层，5-第一侧倾斜边，6-第一侧直边，7-第二侧直边，8-第二侧倾斜边。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参考图1和图2所示的结构，本发明提供的定子拼块包括拼块芯1和线圈2，其中，拼块芯1形成有绕线槽3，绕线槽3的内表面上设置有绝缘层4，绝缘层4以任何适当的方式比如卡套或涂覆或粘结在绕线槽3的内表面上，线圈2沿着拼块芯1的径向方向依次缠绕在绕线槽3内并从内向外缠绕多层以形成线圈绕组，在定子拼块的周向方向上，线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于拼块芯1的径向中心线X非对称布置，也就是，线圈绕组两侧的整体绕线结构并非对称布置，其中，线圈绕组的第一侧缠绕结构中，第一预设层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边5，第一预设层线圈未被该第一预设层线圈外的一层线圈遮挡的部分形成第一侧直边6；线圈绕组的第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边7，第二预设层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边8。

在该技术方案中，由于线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于拼块芯的径向中心线X非对称布置，这样，在多个这样的定子拼块周向连接形成定子后，如图1或图2所示的，相邻的两个定子拼块之间的绕线槽3将形成一容线空间，利用这种非对称布置，一个定子拼块的第一侧倾斜边与相邻的另一个定子拼块的第二侧直边间隔平行，并且该一个定子拼块的第一侧直边与该相邻的另一个定子拼块的第二侧倾斜边间隔平行，以形成形状互补，这种形状互补可以使得两者之间的间隔很小，也就是，第一侧直边和相邻的第二侧倾斜边之间的间隔以及第一侧倾斜边和相邻的第二侧直边之间的间隔可以很小，这就意味着线圈绕组能够在各自的绕线槽内充分缠绕，避免两个定子拼块之间的绕线槽(容线空间)出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

当然，本发明的定子拼块中，线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于拼块芯1的径向中心线X非对称布置可以具有多种方式，但不论哪种方式，只要满足非对称布置，并且尽可能地占用容线空间，避免容线空间出现过多的剩余空间即可。

另外，为了提升定子的线圈绕组的性能，上述的非对称布置不论采用哪种方式，线圈绕组可以设置一些基础线圈层数，比如，一种实施方式中，从内向外的缠绕方向上，线圈绕组的至少第一层线圈的第一侧缠绕结构与该至少第一层线圈的第二侧缠绕结构相对于所述径向中心线X对称布置。比如，一种实施例中，如图1所示的，线圈绕组的前三层线圈的第一侧缠绕结构与该前三层线圈的第二侧缠绕结构相对于径向中心线X对称布置，这样，至少第一层线圈，比如前三层线圈的这种对称布置可以为后续的线圈层数提供可靠的支撑基础。

当然，上述的这种非对称布置可以通过不同的层数来实现，或者通过每层中不同的绕制匝数来实现，或者通过不同的层数和不同的绕制匝数来实现。

比如，如图1所示的，线圈绕组的第一预设层线圈比如第四层线圈的第一侧缠绕结构的线圈匝数比该第一预设层线圈比如第四层线圈的第二侧缠绕结构的线圈匝数多，比如，绕线可以在第一侧绕制第四层线圈的第一侧缠绕结构，而在第二侧则在已经绕制的部分第四层线圈上绕制第五层线圈。

进一步地，线圈绕组的第一侧缠绕结构的线圈层数比线圈绕组的第二侧缠绕结构的线圈层数多。这样，可以在第一侧绕制以增加层数时，可以在第二侧上多绕制每一层的匝数，比如图1所示的，第一侧形成有八层，第二侧则形成有六层。

更进一步地，如图1所示的，第一侧缠绕结构的第一预设层线圈比如第四层线圈和外部其他多层线圈的匝数和等于第二侧缠绕结构的第一预设层线圈比如第四层线圈和外部其他多层线圈的匝数和。这样，可以提升线圈绕组的整体性能。

另外，第一预设层线圈比如第四层线圈外的其他多层线圈位于定子拼块的径向外端部并且缠绕匝数向外减少，以提升线圈绕制的便捷性。

当然，第一预设层线圈和第二预设层线圈可以为任何适当层线圈，比如，如图1所示的，第一预设层线圈为第四层线圈，第二预设层线圈为第三层线圈，其中，为了更进一步提升两个定子拼块之间的容线空间的占用率，并提升定子的槽满率，线圈绕组的第一侧缠绕结构中，第四层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边5，第四层线圈未被第五层线圈遮挡的部分形成第一侧直边6；而线圈绕组的第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边7，第三层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边8。

这样，如图1所示的，两个这样的定子拼块连接后，一个定子拼块的第一侧倾斜边5与相邻的另一个定子拼块的第二侧直边7间隔平行，并且该一个定子拼块的第一侧直边6与该相邻的另一个定子拼块的第二侧倾斜边8间隔平行，以形成形状互补，这种形状互补可以使得两者之间的间隔很小，也就是，第一侧直边和相邻的第二侧倾斜边之间的间隔以及第一侧倾斜边和相邻的第二侧直边之间的间隔可以很小，这就意味着线圈绕组能够在各自的绕线槽内充分缠绕，避免两个定子拼块之间的绕线槽(容线空间)出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

比如，线圈绕组的第一侧缠绕结构中，从绕线槽的第一层开始绕线，第一层绕n匝，第二层绕n-1匝，第三层绕n匝，第四层绕n-1匝，第五层开始匝数大量减少，此后逐层减少，第五层绕n-6匝，第六层绕n-8匝，第七层绕n-9匝，第八层绕n-11匝。此时，第五层、第六层、第七层、第八层最里面(径向方向)一匝绕线的连线形成第一侧倾斜边5，而第四层线圈未被第五层线圈遮挡部分则形成第一侧直边6。

在线圈绕组的第一侧缠绕结构绕制的同时，线圈绕组的第二侧缠绕结构这样形成，从绕线槽的第一层开始绕线，第一层绕n匝，第二层绕n-1匝，第三层绕n匝，第四层开始绕线匝数减少，此后逐层减少，第四层绕n-2匝，第五层绕n-3匝，第六层绕n-6匝。此时，第六层线圈形成第二侧直边7，第四层、第五层、第六层线圈的最里面(径向方向)的一匝绕线的连线形成第二侧倾斜边8。

这样，可以形成如图1所示的一种实施方式的定子拼块。

另外，本发明提供一种定子，参考图2所示的，该定子包括多个以上任意所述的定子拼块，其中，多个定子拼块沿着周向方向依次顺序连接，其中，一个定子拼块的第一侧倾斜边5与相邻的另一个定子拼块的第二侧直边7间隔平行，并且该一个定子拼块的第一侧直边6与该相邻的另一个定子拼块的第二侧倾斜边8间隔平行。

这样，第一侧直边和相邻的第二侧倾斜边之间的间隔以及第一侧倾斜边和相邻的第二侧直边之间的间隔可以很小，这就意味着线圈绕组能够在各自的绕线槽内充分缠绕，避免两个定子拼块之间的绕线槽(容线空间)出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率。

最后，本发明提供一种电机，所述电机设置有以上所述的定子。这样，如上所述的，该电机的功率密度提高，电机体积和成本降低。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种定子拼块，其特征在于，包括拼块芯(1)和线圈(2)，其中，所述拼块芯(1)形成有绕线槽(3)，所述绕线槽(3)的内表面上设置有绝缘层(4)，所述线圈(2)沿着所述拼块芯(1)的径向方向依次缠绕在所述绕线槽(3)内并从内向外缠绕多层以形成线圈绕组，在所述定子拼块的周向方向上，线圈绕组的第一侧缠绕结构与线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于所述拼块芯(1)的径向中心线X非对称布置，其中，

线圈绕组的第一侧缠绕结构中，第一预设层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边(5)，第一预设层线圈未被该第一预设层线圈外的一层线圈遮挡的部分形成第一侧直边(6)；

线圈绕组的第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边(7)，第二预设层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边(8)。

2.根据权利要求1所述的定子拼块，其特征在于，从内向外的缠绕方向上，线圈绕组的至少第一层线圈的第一侧缠绕结构与该至少第一层线圈的第二侧缠绕结构相对于所述径向中心线X对称布置。

3.根据权利要求1所述的定子拼块，其特征在于，线圈绕组的第一预设层线圈的第一侧缠绕结构的线圈匝数比该第一预设层线圈的第二侧缠绕结构的线圈匝数多。

4.根据权利要求1所述的定子拼块，其特征在于，线圈绕组的第一侧缠绕结构的线圈层数比线圈绕组的第二侧缠绕结构的线圈层数多。

5.根据权利要求1所述的定子拼块，其特征在于，第一侧缠绕结构的第一预设层线圈和外部其他多层线圈的匝数和等于第二侧缠绕结构的第一预设层线圈和外部其他多层线圈的匝数和。

6.根据权利要求1所述的定子拼块，其特征在于，第一预设层线圈外的其他多层线圈位于定子拼块的径向外端部并且缠绕匝数向外减少。

7.根据权利要求1所述的定子拼块，其特征在于，所述第一预设层线圈位于所述第二预设层线圈外部。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的定子拼块，其特征在于，第一预设层线圈为第四层线圈，第二预设层线圈为第三层线圈，其中，

线圈绕组的第一侧缠绕结构中，第四层线圈外的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第一侧倾斜边(5)，第四层线圈未被第五层线圈遮挡的部分形成第一侧直边(6)；

线圈绕组的第二侧缠绕结构中，最外层线圈形成第二侧直边(7)，第三层线圈和外部的其他多层线圈的径向最里面的一匝线圈的连线形成第二侧倾斜边(8)。

9.一种定子，其特征在于，包括多个根据权利要求1-8中任意一项所述的定子拼块，其中，多个所述定子拼块沿着周向方向依次顺序连接，其中，一个定子拼块的所述第一侧倾斜边(5)与相邻的另一个定子拼块的所述第二侧直边(7)间隔平行，并且该一个定子拼块的所述第一侧直边(6)与该相邻的另一个定子拼块的所述第二侧倾斜边(8)间隔平行。

10.一种电机，其特征在于，所述电机设置有根据权利要求9所述的定子。