CN110380547A - 一种扁线电机定子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扁线电机定子，定子铁芯上按照每极相组至少两槽的规律设置有多个定子槽；定子绕组由发卡线圈组成；发卡线圈包括发卡部、嵌入部、折弯部和焊接部；发卡线圈通过其嵌入部嵌绕在定子槽内，每个定子槽内嵌入十六个嵌入部；同一发卡线圈的折弯部的折弯方向相同；每个定子槽内的第一层和第十六层导体的焊接部作为单根的引出端；同一定子槽内的第二层至第十五层导体的焊接部按照升序两层为一组，且同一组内的两个相邻焊接部焊接在一起；同一定子槽内的十六层导体的折弯部按照升序依次两层为一组，且相邻两组的折弯部具有相反的折弯方向。该绕组方案能够降低多层发卡线圈折弯部折弯难度，减小导体尺寸降低电机高速化带来的趋肤效应影响。

Description

一种扁线电机定子

技术领域

本发明涉及新能源电机技术领域,特别是一种扁线电机定子。

背景技术

扁线绕组是新能源汽车驱动电机的一个发展方向，但随着电机转速越来越高，扁线化的缺点更加明显。目前，市场上应用的发卡扁线电机的扁线绕组导体尺寸一般较大，不利于驱动电机的进一步高速化。若进一步减小导体尺寸，能够减小高速趋肤效应的影响，但会降低铜槽满率，并增加绕组制造的工艺难度，甚至难以实现扁线绕组焊接端的端部扭头。

发明内容

本发明的技术方案是：一种扁线电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上设有一系列的定子槽，定子绕组则由发卡线圈嵌入定子槽中所形成。

发卡线圈作为基本单元，其外形是成型发卡形状。发卡线圈包括从其本体中部弯折而形成两个嵌入部，两个折弯部，两个焊接部和一个发卡部。两个折弯部则向同一方向折弯并保持平行。焊接部用于对应焊接或跨接线连接。

发卡线圈是嵌入安装在定子铁芯上的，发卡线圈通过嵌入部嵌装在定子槽内。确保每个定子槽内形成16层导体，以定子槽作为单元，这16层导体可以包括：第一层的引出端、第十六层的引出端、以及第二层到第十五层的焊接端。

优选的是，线圈重复单元包括一组两个发卡线圈，两个发卡线圈按照本体重叠、折弯方向相反的形式组成。其中，两个发卡线圈具有四个焊接部，所有线圈重复单元的第二层到第十五层的焊接部沿着半径方向形成两两配对，以实现绕组端部焊接。

因此，在三相线圈嵌绕成型后就形成了焊接规律和折弯规律。

焊接规律是每个定子槽内的第2层和第3层、第4层和第5层、第6层和第7层、第8层和第9层、第10层和第11层、第12层和第13层、第14层和第15层导体的焊接端分别焊接在一起。第1层和第16层导体作为三相绕组引出端和焊接线连接端，因此部分引出端需要通过跨接线焊接在一起，而部分引出端作为定子绕组的三相引出端和星点线。

弯折规律是每个定子槽内的第3层、第4层、第7层、第8层、第11层、第12层、第15层和第16层导体的折弯部沿同一个方向弯折，其余层的导体沿相反方向弯折。

基于上述的绕组特点，定子铁芯的特点是每极相组至少有两个槽，优选48个定子槽。

优选的是，定子绕组中每一相中包括发卡线圈对接而成的八条支路。八条支路命名为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8，其中“+”表示每条支路的输入端，“-”表示每条支路的输出端。

本发明的优点是：该绕组方案具有简化绕组端部扭头工艺的效果，能够实现每槽导体层数多和导体尺寸较小的绕组端部扭头。该绕组方案能够通过增加每槽导体数量，进而减小导体尺寸，以降低电机高速化所带来的趋肤效应影响。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1是定子三维模型；

图2是三相定子绕组的一相绕组展开图；

图3是定子绕组焊接端扭头示意图；

图4是定子绕组焊接端焊接点示意图；

图5是定子绕组发卡线圈和线圈重复单元三维模型；

图6是定子绕组线圈重复单元二维示意图；

图7是定子绕组展开图的一条支路；

图8是定子绕组一条支路的连接方式；

图9是定子绕组一条支路的局部连接。

具体实施方式

实施例：1

发卡线圈是嵌入安装在定子铁芯上的，发卡线圈通过嵌入部嵌装在定子槽内。确保每个定子槽内形成16层导体，以定子槽作为单元，这16层导体可以包括：第一层的引出端、第十六层的引出端、第二层到第十五层的焊接端。

线圈重复单元包括一组两个发卡线圈，两个发卡线圈按照本体重叠、折弯方向相反的形式组成。其中，两个发卡线圈具有四个焊接部，所有线圈重复单元的第二层到第十五层的焊接部沿着半径方向形成两两配对，以实现绕组端部焊接。

因此，在三相线圈嵌绕成型后就形成了焊接规律和弯折规律。

焊接规律是每个定子槽内的第2层和第3层、第4层和第5层、第6层和第7层、第8层和第9层、第10层和第11层、第12层和第13层、第14层和第15层导体分别焊接在一起。第1层和第16层导体作为三相绕组引出端和焊接线连接端，因此部分引出端需要通过跨接线焊接在一起，而部分引出端作为定子绕组的三相引出端和星点线。

弯折规律是每个定子槽内的第3层、第4层、第7层、第8层、第11层、第12层、第15层和第16层导体沿同一个方向弯折，其余层的导体沿相反方向弯折。

实施例：2

图1为扁线电机定子三维模型，包括定子铁芯和定子绕组。定子绕组的最小单元为单个发卡线圈，绕组上的三相引出端和星点线在焊接端侧。本实施例中为三相绕组，定子槽数为48槽，每槽导体数为16根。

图2为扁线电机定子绕组某一相的绕组展开图，本实施例中定子绕组的单相绕组由八条支路组成，八条支路命名为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8，其中“+”表示每条支路的输入端，“-”表示每条支路的输出端。通过改变引出端的串并联方式，定子绕组中的每一相绕组也可以衍变为一条支路、二条支路和四条支路。

图3为扁线电机定子绕组焊接端的扭头说明。实施案例定子的每槽导体沿径向朝圆心方向依次命名为L1、L2、…….、L15、L16。其中，定子槽内的第3层、第4层、第7层、第8层、第11层、第12层、第15层和第16层导体沿同一个方向弯折，其余层的导体沿相反方向弯折，如图3所示。正是基于绕组的这个结构特点，定子绕组焊接端的弯折可以被简化，即两层导体可以当作一层导体进行弯折。

图4为扁线电机定子绕组焊接端的焊接说明。定子绕组焊接端需要通过焊接的方式实现绕组的电气连接，实施案例定子绕组的焊接规律为定子槽内的第2层和第3层、第4层和第5层、第6层和第7层、第8层和第9层、第10层和第11层、第12层和第13层、第14层和第15层导体分别焊接在一起。第1层和第16层导体作为单根的引出端：其中，部分引出端需要通过连接线焊接在一起，另外一部分引出端作为定子绕组的三相引出端和星点线。

图5和图6为扁线电机定子绕组的线圈重复单元，定子绕组的形成是按照线圈重复单元的型式依次有规律地排列在一起。图5的（a）图和（b）图示意出了两种不同的单个发卡线圈，其中（a）图中的S1-L1表示槽S1的L1层处导体的嵌入部和折弯部，S7-L2表示槽S7的L2层处导体的嵌入部和折弯部，S1-L1-D1表示槽S1的L1层处导体的焊接部1，S7-L2-D2表示槽S7的L2层处导体的焊接部2。（b）图中的S1-L3表示槽S1的L3层处导体的嵌入部和折弯部，S7-L4表示槽S7的L4层处导体的嵌入部和折弯部，S1-L3-D1表示槽S1的L3层处导体的焊接部2，S7-L4-D2表示槽S7的L4层处导体的焊接部1。图5的（c）图示意出了（a）图和（b）图单个发卡线圈的组合，即线圈重复单元。线圈重复单元不局限于该示范例中的定子槽号和导体层数。

图7至图9为扁线电机定子绕组的连接方式。其中，图7是某一相定子绕组一条支路的绕线展开图，图8表示出了一条支路的连接方式。其中，L1、L2、……、L15、L16分别表示槽内导体所在的层数，S1、S2、……、S47、S48表示定子槽号，实线和虚线分别表示绕组槽内直导体部分在定子铁芯两端的端部连接。根据图7和图8可知，定子铁芯上的S43槽L16层导体需要连接到定子S2槽的L1层导体，以形成一条完整的支路。一条完整的支路是由图8中的实线和虚线共同组成。根据图8可知，一条支路的起始位置在定子S1槽的L1层处，按照实线和虚线路径依次跨接到定子S43槽的L16层处，然后从定子S43槽L16层处直接跨接到定子S2槽L1层处，最后按照虚线路径依次跨接到定子S44槽的L16层处，完成一条支路的线圈连接。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种扁线电机定子，包括定子铁芯和定子绕组；定子铁芯上按照每极相组至少两槽的规律设置有多个定子槽；定子绕组由发卡线圈组成；每个发卡线圈包括发卡部、嵌入部、折弯部和焊接部；其特征在于：所述发卡线圈通过其嵌入部嵌绕在所述定子槽内，每个定子槽内嵌入十六个所述嵌入部；所述同一发卡线圈的折弯部的折弯方向相同；所述每个定子槽内的第一层和第十六层导体的焊接部作为单根的引出端；同一定子槽内的第二层至第十五层导体的焊接部按照升序两层为一组，且同一组内的两个相邻焊接部焊接在一起；同一定子槽内的十六层导体的折弯部按照升序依次两层为一组，且相邻两组的折弯部具有相反的折弯方向。

2.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子，其特征在于：定子绕组由八层发卡线圈组成，每层发卡线圈占据了每个定子槽内两层导体的位置；沿着定子绕组的半径方向，依次相邻的两层发卡线圈按照嵌入部重叠、折弯部折弯方向方向相反，组成有两个发卡线圈的线圈重复单元。

3.根据权利要求2所述的一种扁线电机定子，其特征在于：线圈重复单元沿着定子绕组的圆周方向和半径方向排列，完成圆周方向的一圈缠绕；再重复若干次缠绕，形成整个定子绕组。

4.根据权利要求3所述的一种扁线电机定子，其特征在于：定子槽内第一层导体和第十六层导体的焊接部作为定子绕组三相引出线端和跨接线的连接端。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种扁线电机定子，其特征在于：所述定子铁芯上设有四十八个定子槽，同一发卡线圈的两个嵌入部的线圈跨距为6。

6.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子，其特征在于：所述定子绕组的每一相中包括发卡线圈对接而成的八条支路。

7.根据权利要求6所述的一种扁线电机定子，其特征在于：每条支路的发卡线圈和跨接线对接，并通过焊接工艺实现整条支路的电气连接。