CN111355317A - 一种扁线定子及扁线电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扁线定子及扁线电机,扁线定子包括定子铁芯和定子绕组。该定子铁芯内侧在圆周方向上均匀间隔设置有多个沿着自身轴向延伸的绕线槽，绕线槽内设置若干层沿径向排列的导体。所述定子铁芯一端面侧为定子绕组的焊接侧或引出线侧，另一端面侧为定子绕组的发卡侧。槽内导体在定子铁芯两端面侧按一定规律连接起来，形成三相的定子绕组。三相绕组采用星型接线，每一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一致，并联支路之间不产生环流。本发明的扁线电机定子可以减小高转速下导体的集肤效应，进而提高高速区电机效率；同时，可以拓宽扁线定子绕组匝数和并联支路数的选择空间。

Description

一种扁线定子及扁线电机
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
常见的汽车用扁线电机定子绕组一般采用一路串联或两路并联，并联支路数少的扁线定子制造工艺较简单，但不利于既要求高转速又要求低直流母线电压的扁线电机方案设计。在既要求高转速又要求低直流母线电压的条件下，要想不增加电机空载反电动势，一般采取的方法是减少定子铁芯绕线槽内导体根数或缩短定子铁芯叠厚。但定子铁芯绕线槽内导体根数减少意味着导体的尺寸更大，高转速下导体集肤效应明显，绕组铜损耗显著增加，降低高速区电机效率。定子铁芯厚度变短意味着电机体积变小，在电机散热能力没有得到有效提升的情况下，电机温升性能同样难以满足要求。
发明内容
本发明目的是：为了设计一款要求高转速和低直流母线电压的扁线电机，本发明提出了一种扁线定子及扁线电机，该扁线定子绕组包括四条并联支路，且并联支路之间不产生循环电流。拓宽了电机方案设计阶段绕组匝数和并联支路数的选择空间，有利于优化扁线电机设计方案，以更好地满足电机性能和温升要求。
本发明的技术方案是：
一种扁线定子及扁线电机，所述扁线定子包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组设置于定子铁芯上。定子铁芯内侧在圆周方向上均匀间隔设置有多个沿着自身轴向延伸的绕线槽，绕线槽内设置若干层沿径向排列的导体。所述定子铁芯一端面侧为定子绕组的焊接侧或引出线侧，另一端面侧为定子绕组的发卡侧。槽内导体在定子铁芯两端面侧按一定规律连接起来，形成三相的定子绕组。其特征在于，所述定子绕组包括U、V、W三相绕组，三相绕组采用星型接线，每一相绕组均分别包括四条并联的支路。每一相绕组的两条并联支路的输入端子设置在相邻两个绕线槽中，另两条支路的输入端子设置在周向相隔180°的相邻两个绕线槽中。
优选的，所述U、V、W三相绕组的所有输入端子和输出端子均分布在绕线槽径向方向上的最外层，且均匀分布在定子铁芯圆周方向上。所述定子绕组中有跨距5线圈、跨距6线圈和跨距7线圈，构成跨距5线圈和跨距7线圈的槽内导体均分布在绕线槽径向方向上的最内层，且均匀分布在定子铁芯圆周方向上。所述跨距5线圈和跨距7线圈在绕组端部有跨接线。
优选的，所述U相绕组的四条支路输入端分别为U1+、U2+、U3+和U4+，输出端分别为U1-、U2-、U3-和U4-；V相绕组的四条支路输入端分别为V1+、V2+、V3+和V4+，输出端分别为V1-、V2-、V3-和V4-；W相绕组的四条支路输入端分别为W1+、W2+、W3+和W4+，输出端分别为W1-、W2-、W3-和W4-。
优选的，每一所述绕线槽内的导体数为N，N是大于或等于2的偶数。
优选的，所述定子铁芯的绕线槽包括依次排列的S1、S2……S47、S48共48个，每个绕线槽导体包括沿径向方向依次远离圆心的L1、L2……L7、L8共8层。
一种扁线电机，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：
1．提出了一种扁线定子及扁线电机，该扁线定子绕组包括四条并联支路，且并联支路之间不产生循环电流，避免产生无效的附加损耗。且该扁线定子绕组具有较好的制造工艺性。
2．拓宽了电机方案设计阶段绕组匝数和并联支路数的选择空间，通过增加定子铁芯每一个绕线槽内的导体数量来减小高转速下的导体集肤效应，从而提高高速区电机效率，以满足高转速和低直流母线电压的电机设计要求。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1-图2为本发明实施例中的扁线定子3D模型；
图3为本发明实施例中的扁线定子的定子铁芯的2D截面；
图4为本发明实施例中的扁线定子的UVW三相绕组的展开图；
图5为本发明实施例中的扁线定子的U相绕组的展开图；
图6为本发明实施例中的扁线定子的V相绕组的展开图；
图7为本发明实施例中的扁线定子的W相绕组的展开图；
图8 为本发明实施例中的扁线定子的U相绕组的连接方式。
具体实施方式
本发明的扁线定子及扁线电机，所述扁线定子包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组设置于定子铁芯上。定子铁芯内侧在圆周方向上均匀间隔设置有多个沿着自身轴向延伸的绕线槽，绕线槽内设置若干层沿径向排列的导体。所述定子铁芯一端面侧为定子绕组的焊接侧或引出线侧，另一端面侧为定子绕组的发卡侧。槽内导体在定子铁芯两端面侧按一定规律连接起来，形成三相的定子绕组。其特征在于，所述定子绕组包括U、V、W三相绕组，三相绕组采用星型接线，每一相绕组均分别包括四条并联的支路。每一相绕组的两条并联支路的输入端子设置在相邻两个绕线槽中，另两条支路的输入端子设置在周向相隔180°的相邻两个绕线槽中。
本实施例用于8极48槽扁线电机，每槽导体层数为8。
图1和图2是扁线定子的3D模型。其中，1代表定子绕组，2代表定子铁芯，11代表定子绕组的焊接侧或引出线侧，12代表定子绕组的发卡侧或非引出线侧。111代表三相绕组的引出线，112代表跨距5和跨距7线圈的端部跨接线，113代表三相绕组的星点线。
图3为定子铁芯的2D截面。其中，S1、S2……S47、S48表示定子铁芯槽号，L1、L2……L7、L8表示每个绕线槽导体层数，且沿径向方向依次远离圆心。
图4为扁线定子UVW三相绕组展开图，三相绕组采用星型接线方式。每一相绕组包括四条并联支路，其中，U相的四条并联支路输入端子分别为U1+、U2+、U3+和U4+，输出端子分别为U1-、U2-、U3-和U4-；V相的四条并联支路输入端子分别为V1+、V2+、V3+和V4+，输出端子分别为V1-、V2-、V3-和V4-；W相的四条支路输入端子分别为W1+、W2+、W3+和W4+，输出端子分别为W1-、W2-、W3-和W4-。
图5为U相绕组，图6为V相绕组，图7为W相绕组。
图8详细描述了U相绕组连接方式。其中，L1、L2……L7、L8表示每槽中的导体层数，空白矩形框表示槽内导体所在层，黑色圆点表示槽内导体。细实线表示不同绕线槽内导体在定子绕组焊接侧或引出线侧的连接，细虚线表示不同绕线槽内导体在定子绕组发卡侧或非引出线侧的连接。S1、S2……S47、S48表示定子槽，第L1层存在跨距5和跨距7线圈，如S7槽的L1层导体连接S14槽的L1层导体， S8槽的L1层导体连接S13槽的L1层导体。
本发明的扁线定子及扁线电机，该扁线定子绕组包括四条并联支路，并联支路之间不产生循环电流，避免产生无效的附加损耗。该扁线定子绕组具有较好的制造工艺性。本发明拓宽了电机方案设计阶段绕组匝数和并联支路数的选择空间，通过增加定子铁芯每一个绕线槽内的导体数量来减小高转速下的导体集肤效应，从而提高高速区电机效率，以满足高转速和低直流母线电压的电机设计要求。
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 (6)

1.一种扁线定子及扁线电机，所述扁线定子包括定子铁芯和定子绕组；所述定子绕组设置于所述定子铁芯上，定子铁芯内侧在圆周方向上均匀间隔设置有多个沿着自身轴向延伸的绕线槽，绕线槽内设置若干层沿径向排列的导体；所述定子铁芯一端面侧为定子绕组的焊接侧或引出线侧，另一端面侧为定子绕组的发卡侧；槽内导体在定子铁芯两端面侧按一定规律连接起来，形成三相的定子绕组；
其特征在于，所述定子绕组包括U、V、W三相绕组，三相绕组采用星型接线，每一相绕组均分别包括四条并联的支路；每一相绕组的两条并联支路的输入端子设置在相邻两个绕线槽中，另两条支路的输入端子设置在周向相隔180°的相邻两个绕线槽中。
2.根据权利要求1所述的扁线定子及扁线电机，其特征在于，所述U、V、W三相绕组的所有输入端子和输出端子均分布在绕线槽径向方向上的最外层，且均匀分布在定子铁芯圆周方向上；所述定子绕组中有跨距5线圈、跨距6线圈和跨距7线圈，构成跨距5线圈和跨距7线圈的槽内导体均分布在绕线槽径向方向上的最内层，且均匀分布在定子铁芯圆周方向上；所述跨距5线圈和跨距7线圈在绕组端部有跨接线。
3.根据权利要求2所述的四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于，所述U相绕组的四条支路输入端分别为U1+、U2+、U3+和U4+，输出端分别为U1-、U2-、U3-和U4-；V相绕组的四条支路输入端分别为V1+、V2+、V3+和V4+，输出端分别为V1-、V2-、V3-和V4-；W相绕组的四条支路输入端分别为W1+、W2+、W3+和W4+，输出端分别为W1-、W2-、W3-和W4-。
4.根据权利要求1所述的扁线定子及扁线电机，其特征在于，每一所述绕线槽内的导体数为N，N是大于或等于2的偶数。
5.根据权利要求4所述的四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于，所述定子铁芯的绕线槽包括依次排列的S1、S2……S47、S48共48个，每个绕线槽导体包括沿径向方向依次远离圆心的L1、L2……L7、L8共8层。
6.一种扁线电机，其特征在于，包括权利要求1-5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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