CN111355316B - 一种扁线电机定子及扁线电机 - Google Patents

一种扁线电机定子及扁线电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种扁线电机定子及扁线电机，扁线电机定子包括定子铁芯和定子绕组,定子铁芯上设置若干个定子槽，每一个定子槽内设置若干根导体。定子绕组是三相绕组，其A相绕组、B相绕组以及C相绕组均分别包括四条并联的支路，每一条支路所处的磁场环境相同，并联支路之间不产生环流；所述A相绕组、所述B相绕组以及所述C相绕组的输入端子和输出端子均分布在绕组端部引出线侧；在不包含绕组端部最外层和最内层导体的情况下，绕组端部每相邻两层导体依次构成一组，同一组里的两层导体在圆周方向上的弯折方向相同，相邻两组的导体在圆周方向上的弯折方向相反。本发明能够提高绝缘可靠性，解决径向空间紧张的问题，并降低了工艺难度。

Description

一种扁线电机定子及扁线电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种扁线电机定子及扁线电机。
背景技术
扁线驱动电机或发电机不断向高速化方向发展，定子槽内的导体数量逐渐增多。现有技术方案的绕组端部，一般相邻两层导体在圆周方向上的弯折方向相反，即一层导体沿顺时针方向弯折，而另一层导体沿逆时针方向弯折。如果绕组端部相邻两层导体在圆周方向上弯折方向相反，那么在径向方向上，与绕组端部中一根导体紧贴相邻且同一层的多根导体至少两相以上，不利于绕组端部的绝缘可靠性。为了降低绕组端部的绝缘风险，一般在绕组成型过程中采取增加相邻层导体之间间隙或绝缘纸的方法。但这将带来绕组端部最外层导体形变较大和径向空间紧张等问题，而且槽内导体层数越多，问题越明显。
发明内容
本发明目的是：提供一种扁线电机定子及扁线电机，通过部分改变绕组两端相邻层导体在圆周方向上的弯折方向，提高绝缘可靠性，有效解决绕组端部最外层形变大和径向空间紧张的问题。
本发明的技术方案是：
一种扁线电机定子，包括：
定子铁芯，其内侧在周向方向上均匀间隔设置有多个沿着自身轴向延伸的定子槽，每一个定子槽内设置有若干层导体；
定子绕组，由定子槽内的槽内导体部分和定子铁芯两侧的端部导体部分构成，所述定子绕组是三相绕组，包括：A相绕组、B相绕组以及C相绕组；A相绕组、B相绕组以及C相绕组均分别包括四条并联的支路，每一条支路所处的磁场环境相同，并联支路之间不产生环流；所述A相绕组、所述B相绕组以及所述C相绕组的输入端子和输出端子均分布在绕组端部的引出线侧；在不包含绕组端部最外层和最内层导体的情况下，绕组端部每相邻两层导体依次构成一组，同一组里的两层导体在圆周方向上的弯折方向相同，相邻两组的导体在圆周方向上的弯折方向相反。
优选的，所述定子绕组的槽内导体部分通过定子铁芯两侧的端部导体部分按规律进行连接，一侧为绕组端部非引出线侧，另一侧为绕组端部引出线侧。所述端部导体部分的连接规律包括连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ。所述连接型式Ⅰ是第m层的导体和第m+1层导体相互连接，所述连接型式Ⅱ是第m层导体和第m+2层导体相互连接，其中m是大于或等于1的自然数；所述绕组端部引出线侧采用连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ，所述绕组端部非引出线侧采用连接型式Ⅰ；所述绕组端部引出线侧不属于连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ的导体作为输入端子和输出端子。
优选的，每一定子槽内有N层导体，N是大于或等于2的偶数。
优选的，所述绕组端部在圆周方向上弯折方向相同的相邻两层导体之间形成第一紧贴面，所述绕组端部在圆周方向上弯折方向相反的相邻两组导体之间形成第二紧贴面。所述第一紧贴面在径向方向上的导体间只存在同相紧贴，绝缘可靠性提高。所述第二紧贴面在径向方向上的导体间存在异相紧贴。
优选的，所述A相绕组、B相绕组以及C相绕组的每一相绕组的四个支路相互并联，或串并混联。
本发明还提出一种扁线电机，包括上述任一项所述的扁线电机定子以及一转子，所述转子同轴设置于所述扁线电机定子内。
本发明的优点是：
本发明通过部分改变绕组两端相邻两层导体在圆周方向上的弯折方向，在不包含绕组端部最外层和最内层导体的情况下，绕组端部每相邻两层导体依次构成一组，同一组里的两层导体在圆周方向上的弯折方向相同，相邻两组的导体在圆周方向上的弯折方向相反。因此，对于单层绕组而言，在径向方向上，同一组里两层导体的紧贴面处不存在两相导体之间相邻紧贴，绝缘可靠性提高。不再需要在此紧贴面处增加间隙或其他绝缘材料，从而有效解决绕组端部最外层形变大和径向空间紧张的问题。同时，在绕组端部引出线侧弯折成型过程中，将弯折方向相同的相邻两层导体合并在一起，可以达到降低弯折工艺难度的效果。
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为本发明实施例中的扁线电机定子的立体结构。
图2为本发明实施例中的扁线电机定子的定子铁芯俯视结构。
图3为本发明实施例中的扁线电机定子的定子绕组的立体结构。
图4为本发明实施例中的扁线电机定子的定子槽内导体分布。
图5为本发明实施例中的扁线电机定子的跨距5和7发卡线圈。
图6为本发明实施例中的扁线电机定子的单个发卡线圈。
图7为本发明实施例中的扁线电机定子的绕组端部异形连接线。
图8为本发明实施例中的扁线电机定子的绕组端部的连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ。
图9为本发明实施例中的扁线电机定子的绕组端部的连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ所在区域范围。
图10为本发明实施例中的扁线电机定子的绕组端部非引出线侧的俯视结构。
图11-图12为本发明实施例中的扁线电机定子的绕组端部的弯折方向。
图13-图14为本发明实施例中的扁线电机定子的绕组端部导的第一紧贴面和第二紧贴面。
图15为本发明实施例中的扁线电机定子的ABC三相绕组展开图。
图16为本发明实施例中的扁线电机定子A相绕组展开图。
图17-20为本发明实施例中的扁线电机定子的A相绕组各个支路的连接方式。
具体实施方式
本发明实施例中的扁线电机定子，包括定子铁芯10以及定子绕组20，如图1所示。其中，该定子铁芯10内侧在周向方向上均匀间隔设置有48个沿着自身轴向延伸的定子槽11，如图2所示。定子绕组20由槽内导体部分21和端部导体部分22构成。端部导体部分22分布在定子铁芯10的两侧，一侧为绕组端部非引出线侧221，另一侧为绕组端部引出线侧222，如图3所示。定子槽11内部设置的导体210在径向方向上有8层，分别命名为L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7和L8，如图4所示。
具体地，在实施例中，所述定子绕组20的最小结构单元是发卡线圈23，发卡线圈23有跨距5和跨距7两种，如图5所示。发卡线圈23包括弯曲部231和折弯部232，以及腿部233和腿部234，如图6所示。其中，弯曲部231和折弯部232分布在定子铁芯10的两端，腿部233和腿部234分布在定子槽11中。腿部233和腿部234分别属于相邻的两个不同层，如L1和L2，L3和L4，L5和L6，或L7和L8。槽内导体部分21由若干个发卡线圈23的腿部233和腿部234组成。端部导体部分22的绕组端部非引出线侧221由若干个跨距5和跨距7的发卡线圈23的弯曲部231组成。端部导体部分22的绕组端部引出线侧222由若干个发卡线圈的折弯部232和异形连接线24组成。其中，异形连接线24包括异形跨接线241、引出连接线242和星点连接线243，如图7所示。
具体地，在实施例中，槽内导体部分21通过定子铁芯两侧的端部导体部分22按规律进行连接，一侧为绕组端部非引出线侧221，另一侧为绕组端部引出线侧222。端部导体部分22的连接规律包括连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ。连接型式Ⅰ是第m层的导体和第m+1层导体相互连接，连接型式Ⅱ是第m层导体和第m+2层导体相互连接，其中m是大于或等于1的自然数。绕组端部引出线侧采用连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ，绕组端部非引出线侧采用连接型式Ⅰ。其中，绕组端部引出线侧的角度θ范围内导体主要采用连接型式Ⅱ进行连接，未采用连接型式Ⅱ的导体作为输入端子和输出端子。角度θ范围外导体全部采用连接型式Ⅰ进行连接，如图9所示。
在实施例中，绕组端部非引出线侧221和绕组端部引出线侧222按一定规律进行顺时针和逆时针弯折，图11和图12示意出了部分导体的弯折方向。由图4所示槽内导体210的分布可知，绕组端部非引出线侧221的L1、L4、L5和L8层导体的弯折方向为顺时针，而L2、L3、L6和L7层导体的弯折方向为逆时针。绕组端部引出线侧222的L1、L4、L5和L8层导体弯折方向为顺时针，而L2、L3、L6和L7层导体弯折方向为逆时针。因此L2和L3层，L4和L5层，以及L6和L7层导体之间形成的紧贴面1在径向方向上只存在同一相导体间的接触，能有效降低绝缘风险。而在L1和L2层，L3和L4层，L5和L6层，以及L7和L8层导体之间形成的紧贴面2在径向方向上存在不同相导体间接触。如图13和图14所示。同时，由于形成紧贴面1的两层导体在圆周方向上的弯折方向相同，所以该两层导体在端部导体部分20的另一侧绕组端部222的弯折过程中可以组合在一起进行弯折，有利于降低绕组端部弯折工艺难度。
在实施例中，所述定子绕组20为三相绕组，分别为A相绕组、B相绕组和C相绕组，每一相绕组包含四条并联支路。其中，A相绕组的四条支路分别为第一支路A1、第二支路A2、第三支路A3以及第四支路A4。B相绕组的四条支路分别为第一支路B1、第二支路B2、第三支路B3以及第四支路B4。C相绕组的四条支路分别为第一支路C1、第二支路C2、第三支路C3以及第四支路C4。定子绕组20的引出连接线242需要作为A相绕组、B相绕组和C相绕组的输入端子的连接线，分别命名为A+、B+和C+，如图15。其中，A相绕组的四条并联支路的输入端子分别命名为A1+、A2+、A3+和A4+，输出端子分别命名为A1-、A2-、A3-和A4-，如图16所示。
在实施例中，图17-20，详细描述了A相绕组的A1、A2、A3、A4四条并联支路的连接方式。其中，L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8分别表示定子槽11内所属不同层的导体，如图4所示。黑圆点表示定子槽11内的导体所在层。粗实线表示定子绕组20的绕组端部引出线侧222的连接规律，细实线表示定子绕组20的绕组端部非引出线侧221的连接规律。黑色箭头表示该支路的输入端子到输出端子的方向。
在实施例中，A相绕组、B相绕组以及C相绕组的每一相绕组的四个支路相互并联；或串并混联。
在实施例中，定子槽11数量为48，但不局限于此。
本发明还提供了一种扁线电机，包括上述任一项所述的扁线电机定子以及一转子，所述转子同轴设置于所述扁线电机定子内。
以上对本发明实施方式提供的扁线电机定子及扁线电机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本发明。同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种扁线电机定子，其特征在于，包括：
定子铁芯，其内侧在周向方向上均匀间隔设置有多个沿着自身轴向延伸的定子槽，每一个定子槽内设置有若干层导体；
定子绕组，由定子槽的槽内导体部分和定子铁芯两侧的端部导体部分构成，所述定子绕组是三相绕组，包括：A相绕组、B相绕组以及C相绕组；A相绕组、B相绕组以及C相绕组均分别包括四条并联的支路，每一条支路所处的磁场环境相同，并联支路之间不产生环流；所述A相绕组、所述B相绕组以及所述C相绕组的输入端子和输出端子均分布在绕组的引出线侧；在不包含绕组端部最外层和最内层导体的情况下，绕组端部每相邻两层导体依次构成一组，同一组里的两层导体在圆周方向上的弯折方向相同，相邻两组的导体在圆周方向上的弯折方向相反；
所述定子绕组的槽内导体部分通过定子铁芯两侧的端部导体部分按规律进行连接，一侧为绕组端部非引出线侧，另一侧为绕组端部引出线侧；所述端部导体部分的连接规律包括连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ；所述连接型式Ⅰ是第m层的导体和第m+1层导体相互连接，所述连接型式Ⅱ是第m层导体和第m+2层导体相互连接，其中m是大于或等于1的自然数；所述绕组端部引出线侧采用连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ，所述绕组端部非引出线侧采用连接型式Ⅰ；所述绕组端部引出线侧不属于连接型式Ⅰ和连接型式Ⅱ的导体作为输入端子和输出端子。
2.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，每一定子槽内有N层导体，N是大于或等于2的偶数。
3.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述绕组端部在圆周方向上弯折方向相同的相邻两层导体之间形成第一紧贴面，所述绕组端部在圆周方向上弯折方向相反的相邻两组导体之间形成第二紧贴面；所述第一紧贴面在径向方向上的导体间只存在同相紧贴，绝缘可靠性提高；所述第二紧贴面在径向方向上的导体间存在异相紧贴。
4.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述A相绕组、B相绕组以及C相绕组的每一相绕组的四个支路相互并联，或串并混联。
5.一种扁线电机，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的扁线电机定子以及一转子，所述转子同轴设置于所述扁线电机定子内。
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