CN111463944A - 定子组件及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的定子绕组及电机中,每相绕组的扁线导体之间存在三类电气连接关系,具体为:每个绕组层的两个导体层之间存在的电气连接关系、同一导体层中两个扁线导体之间存在的电气连接关系、不同绕组层中的扁线导体之间存在的电气连接关系。对每相绕组的三类电气连接关系的数量进行优化配置,同时令每一相绕组中的正向导体路径和反向导体路径交错串联。通过上述方案,可有效降低了定子槽中相邻导体之间的电压差,进而减少了绕组匝间绝缘失效的风险;并且,由于降低了定子槽中相邻导体之间的电压差,从而可以取消在同一定子槽中相邻导体之间设置的绝缘槽衬。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域,更具体地说,涉及定子组件及包含该定子组件的扁线电机
背景技术
电机的定子组件,包含多个插入定子槽中的绕组。目前,为了提高单个定子槽中绕组的填充率,多采用扁铜线绕组代替圆铜线绕组。扁铜线绕组电机与圆铜线绕组电机相比,铜耗更低、效率更高;此外,每个定子槽中插入的多层扁铜线之间接触紧密,电机的散热能力得到了提升。因此,扁线电机具有高转矩密度、高功率密度的优势。但是,同一定子槽中插入的多层扁铜线之间存在电压差,若各层扁铜线之间的绝缘强度不够,则极易发生匝间短路的技术问题,从而导致扁线电机失效。
发明内容
有鉴于此,本发明提出定子组件及电机,欲实现降低同一定子槽中相邻导体之间电压差的目的。
为了实现上述目的,现提出的方案如下:
一种定子组件,其特征在于,包括:
Z个定子槽;
每个定子槽内布置的N层扁线导体,N为偶数;
按照扁线导体中心所在半径的大小排列,所述N层扁线导体依次为第一导体层、第二导体层、……、第N导体层,所有定子槽的第2k+1导体层和第2k+2导体层构成第k+1个绕组层,k=0、1、2、……、N/2-1;
每相绕组的扁线导体之间存在第一类电气连接关系、第二类电气连接关系和第三类电气连接关系;
所述第一类电气连接关系为每个所述绕组层的两个导体层之间构成的电气连接关系;
所述第二类电气连接关系为同一导体层中两个扁线导体之间构成的电气连接关系;
所述第三类电气连接关系为不同绕组层中的扁线导体之间构成的电气连接关系;
每相绕组中的正向导体路径和反向导体路径交错串联,所述正向导体路径为电流方向与电机旋转正方向一致的扁线导体连接线路,所述反向导体路径为电流方向与电机旋转反方向一致的扁线导体连接线路。
可选的,所述第二类电气连接关系只出现在所述第一导体层和所述第N导体层。
可选的,所述定子槽中的N层扁线导体属于同一相绕组。
可选的,2*p*m个所述定子槽中的N层扁线导体均属于两相绕组,其余所述定子槽中的N层导体均属于同一相绕组。
可选的,p*m个所述定子槽中的N层扁线导体均属于两相绕组,其余所述定子槽中的N层导体均属于同一相绕组。
一种电机,包括:转子组件和上述的定子组件;
所述转子组件,可相对于定子组件旋转
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:
上述技术方案提供的定子绕组及电机中,每相绕组的扁线导体之间存在三类电气连接关系,具体为:每个绕组层的两个导体层之间存在的电气连接关系、同一导体层中两个扁线导体之间存在的电气连接关系、不同绕组层中的扁线导体之间存在的电气连接关系。对每相绕组的三类电气连接关系的数量进行优化配置,同时令每相绕组中的正向导体路径和反向导体路径交错串联。通过上述方案,可有效降低了定子槽中相邻导体之间的电压差,进而减少了绕组匝间绝缘失效的风险;并且,由于降低了定子槽中相邻导体之间的电压差,从而可以取消在同一定子槽中相邻导体之间设置的绝缘槽衬。
优选的,对每相绕组的三类电气连接关系的位置和跨距进行优化配置,进一步降低了定子槽中相邻导体之间的电压差,以及简化了定子绕组的制作工艺,并使得定子绕组简洁化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的72定子槽8极整距电机的定子剖视一图;
图2为本发明实施例提供的72定子槽8极整距电机的定子剖视二图;
图3为本发明实施例提供的72定子槽8极整距电机的定子剖视三图;
图4为本发明实施例提供的72定子槽8极整距电机的一种U相绕组连接方式的示意图;
图5为本发明实施例提供的72定子槽8极整距电机的另一种U相绕组连接方式的示意图;
图6为本发明实施例提供的72定子槽8极整距电机的又一种U相绕组连接方式的示意图;
图7为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的定子剖视一图;
图8为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的定子剖视二图;
图9为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的一种U相绕组连接方式的示意图;
图10为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的一种V相绕组连接方式的示意图;
图11为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的一种W相绕组连接方式的示意图;
图12为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的另一种U相绕组连接方式的示意图;
图13为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的另一种V相绕组连接方式的示意图;
图14为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的另一种W相绕组连接方式的示意图;
图15为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的又一种U相绕组连接方式的示意图;
图16为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的又一种V相绕组连接方式的示意图;
图17为本发明实施例提供的72定子槽8极短距电机的又一种W相绕组连接方式的示意图;
图18为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的定子剖视一图;
图19为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的定子剖视二图;
图20为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的一种U相绕组连接方式的示意图;
图21为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的一种V相绕组连接方式的示意图;
图22为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的一种W相绕组连接方式的示意图;
图23为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的又一种U相绕组连接方式的示意图;
图24为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的又一种V相绕组连接方式的示意图;
图25为本发明实施例提供的60定子槽8极电机的又一种W相绕组连接方式的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
图1~图3为本发明实施例提供的一种72定子槽8极整距电机。该电机有72个定子槽,即图中标注的1~72对应的位置;且每个定子槽中放置四层扁线导体。扁线导体按照中心所在位置的半径由大到小,分别为第一导体层、第二导体层、第三导体层和第四导体层。每个定子槽中的第一导体层和第二导体层构成第一绕组层,第三导体层和第四导体层构成第二绕组层。每个绕组层中均包含A导体层和B导体层;其中,第一绕组层的A导体层即为第一导体层,第一绕组层的B导体层即为第二导体层;第二绕组层的A导体层即为第三导体层,第二绕组层的B导体层即为第四导体层。该电机每个定子槽中的四层导体均属于同一相绕组。在本发明中,与不同相绕组相邻的扁线导体称为边缘导体,不与其它相绕组相邻的扁线导体称为中间导体。例如,图1中第1、2和3定子槽中的扁线导体均属于U相绕组,其中,第1定子槽中的扁线导体与V相绕组相邻,第3定子槽中的扁线导体与W相绕组相邻,故而定义第1定子槽和第3定子槽中的扁线导体为边缘导体,定义第2定子槽中的扁线导体为中间导体。
图4为图1所示电机的一种绕组连接方式。该绕组连接方式中,并联支路数a=1,三相绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。以U相绕组为例,绕组从边缘导体——第1定子槽的第一导体层入线,从第12定子槽的第一导体层出线连接到中性点。如图4所示,四个导体层中全部扁线导体的连接顺序分为四排画出,图中用阿拉伯数字1、2、……、72标出了扁线导体所属的定子槽,用一、二、三、四标出了扁线导体在定子槽中所属的导体层,箭头方向为电机旋转正方向。第一、三排扁线导体的线路中电流沿电机旋转正方向流动,故而定义其为正向导体路径,第二、四排扁线导体的线路中电流沿电机旋转反方向流动,故而定义其为反向导体路径。参见图4,U相绕组的扁线导体的连接顺序如下所示:
U相入线→1一(即第1定子槽的第一导体层)→10二→19一→28二→37一→46二→55一→64二→1三→10四→19三→28四→37三→46四→55三→64四→1四→64三→55四→46三→37四→28三→19四→10三→1二→64一→55二→46一→37二→28一→19二→10一→2一→11二→20一→29二→38一→47二→56一→65二→2三→11四→20三→29四→38三→47四→56三→65四→2四→65三→56四→47三→38四→29三→20四→11三→2二→65一→56二→47一→38二→29一→20二→11一→3一→12二→21一→30二→39一→48二→57一→66二→3三→12四→21三→30四→39三→48四→57三→66四→3四→66三→57四→48三→39四→30三→21四→12三→3二→66一→57二→48一→39二→30一→21二→12一→中性点
图4所示的U相绕组的扁线导体的连接顺序中,1一→10二→19一→28二→37一→46二→55一→64二→1三→10四→19三→28四→37三→46四→55三→64四为正向导体路径,1四→64三→55四→46三→37四→28三→19四→10三→1二→64一→55二→46一→37二→28一→19二→10一为反向导体路径,2一→11二→20一→29二→38一→47二→56一→65二→2三→11四→20三→29四→38三→47四→56三→65四为正向导体路径,2四→65三→56四→47三→38四→29三→20四→11三→2二→65一→56二→47一→38二→29一→20二→11一为反向导体路径,3一→12二→21一→30二→39一→48二→57一→66二→3三→12四→21三→30四→39三→48四→57三→66四为正向导体路径,3四→66三→57四→48三→39四→30三→21四→12三→3二→66一→57二→48一→39二→30一→21二→12一为反向导体路径。故而上述U相绕组中扁线导体的连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述U相绕组中扁线导体的连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如1一→10二→19一→28二→37一→46二→55一→64二;1三→10四→19三→28四→37三→46四→55三→64四。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个扁线导体之间构成电气连接关系。如64四→1四、10一→2一、65四→2四、11一→3一、66四→3四共五个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层,其中,第一导体层的第二类电气连接关系仅包含8个定子槽这一种跨距,第四导体层的第二类电气连接关系仅包含9个定子槽这一种跨距。
第三类电气连接关系,即第一绕组层的B导体层和第二绕组层的A导体层构成电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如64二→1三、10三→1二、65二→2三、11三→2二、66二→3三、12三→3二共六个。
图4所示的绕组连接方式,使得同一个定子槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的31%,如10号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的电压差约为相电压的31%。
图5为图1所示电机的另一种绕组连接方式。并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。以U相绕组为例,绕组从中间导体——第2定子槽的第一导体层入线,从第10定子槽的第一导体层出线连接到中性点。参见图5所示,U相绕组的扁线导体的连接顺序如下所示:
U相入线→2一→11二→20一→29二→38一→47二→56一→65二→2三→11四→20三→29四→38三→47四→56三→65四→2四→65三→56四→47三→38四→29三→20四→11三→2二→65一→56二→47一→38二→29一→20二→11一→3一→12二→21一→30二→39一→48二→57一→66二→3三→12四→21三→30四→39三→48四→57三→66四→3四→66三→57四→48三→39四→30三→21四→12三→3二→66一→57二→48一→39二→30一→21二→12一→1一→10二→19一→28二→37一→46二→55一→64二→1三→10四→19三→28四→37三→46四→55三→64四→1四→64三→55四→46三→37四→28三→19四→10三→1二→64一→55二→46一→37二→28一→19二→10一→中性点。
在图5所示的U相绕组的扁线导体的连接顺序中,2一→11二→20一→29二→38一→47二→56一→65二→2三→11四→20三→29四→38三→47四→56三→65四为正向导体路径;2四→65三→56四→47三→38四→29三→20四→11三→2二→65一→56二→47一→38二→29一→20二→11一为反向导体路径;3一→12二→21一→30二→39一→48二→57一→66二→3三→12四→21三→30四→39三→48四→57三→66四为正向导体路径;3四→66三→57四→48三→39四→30三→21四→12三→3二→66一→57二→48一→39二→30一→21二→12一为反向导体路径;1一→10二→19一→28二→37一→46二→55一→64二→1三→10四→19三→28四→37三→46四→55三→64四为正向导体路径;1四→64三→55四→46三→37四→28三→19四→10三→1二→64一→55二→46一→37二→28一→19二→10一为反向导体路径。故而上述绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如2一→11二→20一→29二→38一→47二→56一→65二;2三→11四→20三→29四→38三→47四→56三→65四;
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个扁线导体之间构成的电气连接关系。如65四→2四、11一→3一、66四→3四、12一→1一、64四→1四共5个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层;其中,第一导体层的第二类电气连接关系包含8个定子槽和11个定子槽这两种跨距,第四导体层的第二类电气连接关系只包含9个定子槽这一种跨距。
第三类电气连接关系,即第一绕组层的A导体层和第二绕组层的B导体层构成电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如65二→2三、11三→2二、66二→3三、12三→3二、64二→1三、10三→1二共六个。
在图5所示的连接方式中,同一个定子槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的31%,如10号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的电压差约为相电压的31%。
图6为图1所示电机的又一种绕组连接方式,并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。U相绕组从边缘导体——第1定子槽的第二导体层入线,从第12定子槽的第二导体层出线连接到中性点。U相绕组的连接顺序具体为:U相入线→1二→10一→19二→28一→37二→46一→55二→64一→1四→10三→19四→28三→37四→46三→55四→64三→1三→64四→55三→46四→37三→28四→19三→10四→1一→64二→55一→46二→37一→28二→19一→10二→2二→11一→20二→29一→38二→47一→56二→65一→2四→11三→20四→29三→38四→47三→56四→65三→2三→65四→56三→47四→38三→29四→20三→11四→2一→65二→56一→47二→38一→29二→20一→11二→3二→12一→21二→30一→39二→48一→57二→66一→3四→12三→21四→30三→39四→48三→57四→66三→3三→66四→57三→48四→39三→30四→21三→12四→3一→66二→57一→48二→39一→30二→21一→12二→中性点。
上述U相绕组的连接顺序中,1二→10一→19二→28一→37二→46一→55二→64一→1四→10三→19四→28三→37四→46三→55四→64三为正向导体路径;1三→64四→55三→46四→37三→28四→19三→10四→1一→64二→55一→46二→37一→28二→19一→10二为反向导体路径;2二→11一→20二→29一→38二→47一→56二→65一→2四→11三→20四→29三→38四→47三→56四→65三为正向导体路径;2三→65四→56三→47四→38三→29四→20三→11四→2一→65二→56一→47二→38一→29二→20一→11二为反向导体路径;3二→12一→21二→30一→39二→48一→57二→66一→3四→12三→21四→30三→39四→48三→57四→66三为正向导体路径;3三→66四→57三→48四→39三→30四→21三→12四→3一→66二→57一→48二→39一→30二→21一→12二为反向导体路径。故而上述U相绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述U相绕组的连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如1二→10一→19二→28一→37二→46一→55二→64一;1四→10三→19四→28三→37四→46三→55四→64三。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个扁线导体之间构成的电气连接关系。如64三→1三、10二→2二、65三→2三、11二→3二、66三→3三共五个。这些第二类电气连接关系均位于第二导体层和第三导体层;其中,第二导体层的第二类电气连接关系仅包含8个定子槽这一种跨距,第三导体层的第二类电气连接关系只包含9个定子槽这一种跨距。
第三类电气连接关系,即第一绕组层的A导体层和第二绕组层的B导体层构成电气连接关系,也就是第一导体层和第四导体层之间构成电气连接关系)。如64一→1四、10四→1一、65一→2四、11四→2一、66一→3四、12四→3一共六个。
图6为所示的绕组连接方式,使得同一个定子槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的31%。如10号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的电压差约为相电压的31%。
图7和图8为72定子槽8极短距电机,每个定子槽中设置4层绕组,该电机中有24个定子槽中的扁线导体隶属于两相绕组,其余定子槽中的扁线导体隶属于同一相绕组。如,第1、2定子槽中的导体均属于U相绕组,在本发明中定义槽内导体均隶属于同一相的定子槽为单相槽;第72槽中的两层导体隶属于U相绕组,两层导体隶属于V相绕组;第3槽中的两层导体隶属于U相绕组,两层导体隶属于W相绕组;在本发明中定义如72槽、3槽一般,槽内导体隶属于不同相的定子槽为异相槽,1二、1四、2一、2三对应的扁线导体为中间导体,72二、72四、1一、1三、2二、2四、3一、3三对应的扁线导体均为边缘导体。
图9~图11为图7所示电机的一种绕组连接方式,并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。U相绕组从边缘导体——第1定子槽的第一导体层入线,从第12定子槽的第一导体层出线连接到中性点。U相绕组的扁线导体的连接顺序如下所示:
U相入线→1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二→1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四→72四→64三→54四→46三→36四→28三→18四→10三→72二→64一→54二→46一→36二→28一→18二→10一→2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二→2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四→1四→65三→55四→47三→37四→29三→19四→11三→1二→65一→55二→47一→37二→29一→19二→11一→3一→11二→21一→29二→39一→47二→57一→65二→3三→11四→21三→29四→39三→47四→57三→65四→2四→66三→56四→48三→38四→30三→20四→12三→2二→66一→56二→48一→38二→30一→20二→12一→中性点。
在图9所示的U相绕组的扁线导体的连接顺序中,1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二→1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四为正向导体路径;72四→64三→54四→46三→36四→28三→18四→10三→72二→64一→54二→46一→36二→28一→18二→10一为反向导体路径;2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二→2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四为正向导体路径;1四→65三→55四→47三→37四→29三→19四→11三→1二→65一→55二→47一→37二→29一→19二→11一为反向导体路径;3一→11二→21一→29二→39一→47二→57一→65二→3三→11四→21三→29四→39三→47四→57三→65四为正向导体路径;2四→66三→56四→48三→38四→30三→20四→12三→2二→66一→56二→48一→38二→30一→20二→12一为反向导体路径。故而上述绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二;1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个扁线导体之间构成的电气连接关系。如63四→72四、10一→2一、64四→1四、11一→3一、65四→2四共五个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层,其中第一导体层的第二类电气连接关系仅包含8个定子槽这一种跨距,第四导体层的
第二类电气连接关系亦仅包含9个定子槽这一种跨距。
第三类电气连接关系,即第一绕组层的B导体层和第二绕组层的A导体层构成的电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如63二→1三、10三→72二、64二→2三、11三→1二、65二→3三、12三→2二共六个。
按照相同的绕组连接规律,列出V相和W相绕组的连接顺序如下所示:
参见图10所示,V相入线→7一→15二→25一→33二→43一→51二→61一→69二→7三→15四→25三→33四→43三→51四→61三→69四→6四→70三→60四→52三→42四→34三→24四→16三→6二→70一→60二→52一→42二→34一→24二→16一→8一→16二→26一→34二→44一→52二→62一→70二→8三→16四→26三→34四→44三→52四→62三→70四→7四→71三→61四→53三→43四→35三→25四→17三→7二→71一→61二→53一→43二→35一→25二→17一→9一→17二→27一→35二→45一→53二→63一→71二→9三→17四→27三→35四→45三→53四→63三→71四→8四→72三→62四→54三→44四→36三→26四→18三→8二→72一→62二→54一→44二→36一→26二→18一→中性点。
参见图11所示,W相入线→13一→21二→31一→39二→49一→57二→67一→3二→13三→21四→31三→39四→49三→57四→67三→3四→12四→4三→66四→58三→48四→40三→30四→22三→12二→4一→66二→58一→48二→40一→30二→22一→14一→22二→32一→40二→50一→58二→68一→4二→14三→22四→32三→40四→50三→58四→68三→4四→13四→5三→67四→59三→49四→41三→31四→23三→13二→5一→67二→59一→49二→41一→31二→23一→15一→23二→33一→41二→51一→59二→69一→5二→15三→23四→33三→41四→51三→59四→69三→5四→14四→6三→68四→60三→50四→42三→32四→24三→14二→6一→68二→60一→50二→42一→32二→24一→中性点。
图9~图11所示的绕组连接方式,使得单相槽的槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的62.5%,异相槽的槽中中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的1.19倍,如19号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的62.5%,9号定子槽的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的1.19倍。
图12~图14为图7所示电机的另一种绕组连接方式,并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。U相绕组从边缘导体——第1定子槽的第一导体层入线,从第10定子槽的第一导体层出线连接到中性点。
参见图12,U相绕组的扁线导体的连接顺序为:U相入线→1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二→1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四→1四→65三→55四→47三→37四→29三→19四→11三→1二→65一→55二→47一→37二→29一→19二→11一→3一→11二→21一→29二→39一→47二→57一→65二→13三→11四→21三→29四→39三→47四→57三→65四→2四→66三→56四→48三→38四→30三→20四→12三→2二→66一→56二→48一→38二→30一→20二→12一→2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二→2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四→72四→64三→54四→46三→36四→28三→18四→10三→72二→64一→54二→46一→36二→28一→18二→10一→中性点。
上述U相绕组连接顺序中,1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二→1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四为正向导体路径;1四→65三→55四→47三→37四→29三→19四→11三→1二→65一→55二→47一→37二→29一→19二→11一为反向导体路径;3一→11二→21一→29二→39一→47二→57一→65二→3三→11四→21三→29四→39三→47四→57三→65四为正向导体路径;2四→66三→56四→48三→38四→30三→20四→12三→2二→66一→56二→48一→38二→30一→20二→12一为反向导体路径;2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二→2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四为正向导体路径;72四→64三→54四→46三→36四→28三→18四→10三→72二→64一→54二→46一→36二→28一→18二→10一为反向导体路径。故而上述U相绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成电气连接关系。如1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二;1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个扁线导体之间构成的电气连接关系。如63四→1四、11一→3一、65四→2四、12一→2一、64四→72四共五个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层;其中,第一导体层的第二类电气连接关系包含8个定子槽和10个定子槽两种跨距,第四导体层的第二类电气连接关系包含8个定子槽、9个定子槽、10个定子槽这三种跨距。
第三类电气连接关系,第一绕组层的B导体层和二绕组层的A导体层构成的电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如63二→1三、11三→1二、65二→3三、12三→2二、64二→2三、10三→72二共六个。
按照相同的绕组连接规律,列出V相和W相绕组的连接顺序如下所示:
参见图13,V相入线→7一→15二→25一→33二→43一→51二→61一→69二→7三→15四→25三→33四→43三→51四→61三→69四→7四→71三→61四→53三→43四→35三→25四→17三→7二→71一→61二→53一→43二→35一→25二→17一→9一→17二→27一→35二→45一→53二→63一→71二→9三→17四→27三→35四→45三→53四→63三→71四→8四→72三→62四→54三→44四→36三→26四→18三→8二→72一→62二→54一→44二→36一→26二→18一→8一→16二→26一→34二→44一→52二→62一→70二→8三→16四→26三→34四→44三→52四→62三→70四→6四→70三→60四→52三→42四→34三→24四→16三→6二→70一→60二→52一→42二→34一→24二→16一→中性点。
参见图14,W相入线→13一→21二→31一→39二→49一→57二→67一→3二→13三→21四→31三→39四→49三→57四→67三→3四→13四→5三→67四→59三→49四→41三→31四→23三→13二→5一→67二→59一→49二→41一→31二→23一→15一→23二→33一→41二→51一→59二→69一→5二→15三→23四→33三→41四→51三→59四→69三→5四→14四→6三→68四→60三→50四→42三→32四→24三→14二→6一→68二→60一→50二→42一→32二→24一→14一→22二→32一→40二→50一→58二→68一→4二→14三→22四→32三→40四→50三→58四→68三→4四→12四→4三→66四→58三→48四→40三→30四→22三→12二→4一→66二→58一→48二→40一→30二→22一→中性点。
图12~图14所示的绕组连接方式,使得单相槽的槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的31%,异相槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的1.43倍。如10号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的31%,9号定子槽的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的1.43倍。
图15~图17为图7所示电机的又一种绕组连接方式,并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。U相绕组从中间导体——第2定子槽的第一导体层入线,从第11定子槽的第一导体层出线连接到中性点。
参见图15,U相绕组的连接顺序为:U相入线→2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二→2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四→72四→64三→54四→46三→36四→28三→18四→10三→72二→64一→54二→46一→36二→28一→18二→10一→1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二→1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四→2四→66三→56四→48三→38四→30三→20四→12三→2二→66一→56二→48一→38二→30一→20二→12一→3一→11二→21一→29二→39一→47二→57一→65二→3三→11四→21三→29四→39三→47四→57三→65四→1四→65三→55四→47三→37四→29三→19四→11三→1二→65一→55二→47一→37二→29一→19二→11一→中性点。
上述U相绕组连接顺序中,2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二→2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四为正向导体路径;72四→64三→54四→46三→36四→28三→18四→10三→72二→64一→54二→46一→36二→28一→18二→10一为反向导体路径;1一→9二→19一→27二→37一→45二→55一→63二→1三→9四→19三→27四→37三→45四→55三→63四为正向导体路径;2四→66三→56四→48三→38四→30三→20四→12三→2二→66一→56二→48一→38二→30一→20二→12一为反向导体路径;3一→11二→21一→29二→39一→47二→57一→65二→3三→11四→21三→29四→39三→47四→57三→65四为正向导体路径;1四→65三→55四→47三→37四→29三→19四→11三→1二→65一→55二→47一→37二→29一→19二→11一为反向导体路径。故而上述U相绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述U相绕组的连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如2一→10二→20一→28二→38一→46二→56一→64二;2三→10四→20三→28四→38三→46四→56三→64四等。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个导体之间构成的电气连接关系。如64四→72四、10一→1一、63四→2四、12一→3一、65四→1四共5个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层,其中第一导体层的第二类电气连接关系包含8个定子槽和9个定子槽两种跨距,第四导体层的
第二类电气连接关系包含8个定子槽、和11个定子槽两种跨距。
第三类电气连接关系,第一绕组层的B导体层和第二绕组层的A导体层构成电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如64二→2三、10三→72二、63二→1三、12三→2二、65二→3三、11三→1二共6个。
按照相同的绕组连接规律,列出V相和W相绕组的连接顺序如下所示:
参见图16,V相入线→8一→16二→26一→34二→44一→52二→62一→70二→8三→16四→26三→34四→44三→52四→62三→70四→6四→70三→60四→52三→42四→34三→24四→16三→6二→70一→60二→52一→42二→34一→24二→16一→7一→15二→25一→33二→43一→51二→61一→69二→7三→15四→25三→33四→43三→51四→61三→69四→8四→72三→62四→54三→44四→36三→26四→18三→8二→72一→62二→54一→44二→36一→26二→18一→9一→17二→27一→35二→45一→53二→63一→71二→9三→17四→27三→35四→45三→53四→63三→71四→7四→71三→61四→53三→43四→35三→25四→17三→7二→71一→61二→53一→43二→35一→25二→17一→中性点。
参见图17,W相入线→14一→22二→32一→40二→50一→58二→68一→4二→14三→22四→32三→40四→50三→58四→68三→4四→12四→4三→66四→58三→48四→40三→30四→22三→12二→4一→66二→58一→48二→40一→30二→22一→13一→21二→31一→39二→49一→57二→67一→3二→13三→21四→31三→39四→49三→57四→67三→3四→14四→6三→68四→60三→50四→42三→32四→24三→14二→6一→68二→60一→50二→42一→32二→24一→15一→23二→33一→41二→51一→59二→69一→5二→15三→23四→33三→41四→51三→59四→69三→5四→13四→5三→67四→59三→49四→41三→31四→23三→13二→5一→67二→59一→49二→41一→31二→23一→中性点。
图15~图17所示的绕组连接方式,使得单相槽的槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的58.3%,异相槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的1.14倍。如1号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的58.3%,72号定子槽的第三导体层和第四导体层之间的最大电压差约为相电压的1.14倍。
图18和19为60定子槽8极电机,每个定子槽中设置4层绕组,该电机中有12个定子槽中的导体隶属于两相绕组,其余定子槽中的导体隶属于同一相绕组。如,第1、2槽中的导体均属于U相绕组;第3槽中的两层导体隶属于U相绕组,两层导体隶属于W相绕组。
图20~图22为图18所示电机的一种绕组连接方式,并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。该电机正向导体路径与反向导体路径所包含的扁线导体根数不一致;如图20所示,U相第一排的正向导体路径中包含1一、2一、3一、8二、9二、10二、16一、17一、18一、23二、24二、25二、31一、32一、33一、38二、39二、40二、46一、47一、48一、53二、54二、55二这24根扁线导体;而U相第二排的反向导体路径中则仅包含1二、2二、9一、10一、16二、17二、24一、25一、31二、32二、39一、40一、46二、47二、54一、55一这16根导体;正向导体路径中包含的导体根数比反向导体路径多8根。在该实施方式中,本发明所述方案的绕组入线位置只能处于正向导体路径中,即为1一、2一、3一、8二、9二、10二、16一、17一、18一、23二、24二、25二、31一、32一、33一、38二、39二、40二、46一、47一、48一、53二、54二、55二、1三、2三、3三、8四、9四、10四、16三、17三、18三、23四、24四、25四、31三、32三、33三、38四、39四、40四、46三、47三、48三、53四、54四、55四这48根扁线导体的其中之一。
参见图20,U相绕组从边缘导体——第3定子槽的第一导体层入线,从第53定子槽的第四导体层出线连接到中性点。U相绕组的扁线导体的连接顺序具体为:U相入线→3一→10二→18一→25二→33一→40二→48一→55二→3三→10四→18三→25四→33三→40四→48三→55四→2四→55三→47四→40三→32四→25三→17四→10三→2二→55一→47二→40一→32二→25一→17二→10一→2一→9二→17一→24二→32一→39二→47一→54二→2三→9四→17三→24四→32三→39四→47三→54四→1四→54三→46四→39三→31四→24三→16四→9三→1二→54一→46二→39一→31二→24一→16二→9一→1一→8二→16一→23二→31一→38二→46一→53二→1三→8四→16三→23四→31三→38四→46三→53四→中性点。
上述U相绕组连接顺序中,3一→10二→18一→25二→33一→40二→48一→55二→3三→10四→18三→25四→33三→40四→48三→55四为正向导体路径;2四→55三→47四→40三→32四→25三→17四→10三→2二→55一→47二→40一→32二→25一→17二→10一为反向导体路径;2一→9二→17一→24二→32一→39二→47一→54二→2三→9四→17三→24四→32三→39四→47三→54四为正向导体路径;1四→54三→46四→39三→31四→24三→16四→9三→1二→54一→46二→39一→31二→24一→16二→9一为反向导体路径;1一→8二→16一→23二→31一→38二→46一→53二→1三→8四→16三→23四→31三→38四→46三→53四为正向导体路径。故而上述U相绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述U相绕组连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如3一→10二→18一→25二→33一→40二→48一→55二;3三→10四→18三→25四→33三→40四→48三→55四。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个扁线导体之间构成电气连接关系。如55四→2四、10一→2一、54四→1四、9一→1一共4个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层;其中,第一导体层的第二类电气连接关系仅包含8个定子槽这一种跨距,第四导体层的第二类电气连接关系仅包含7个定子槽这一种跨距。
第三类电气连接关系,第一1绕组层的B导体层和第二绕组层的A导体层构成电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如55二→3三、10三→2二、54二→2三、9三→1二、53二→1三共5个。
按照相同的绕组连接规律,列出V相和W相绕组的连接顺序如下所示:
参见图21,V相入线→8一→15二→23一→30二→38一→45二→53一→60二→8三→15四→23三→30四→38三→45四→53三→60四→7四→60三→52四→45三→37四→30三→22四→15三→7二→60一→52二→45一→37二→30一→22二→15一→7一→14二→22一→29二→37一→44二→52一→59二→7三→14四→22三→29四→37三→44四→52三→59四→6四→59三→51四→44三→36四→29三→21四→14三→6二→59一→51二→44一→36二→29一→21二→14一→6一→13二→21一→28二→36一→43二→51一→58二→6三→13四→21三→28四→36三→43四→51三→58四→中性点。
参见图22,W相入线→13一→20二→28一→35二→43一→50二→58一→5二→13三→20四→28三→35四→43三→50四→58三→5四→12四→5三→57四→50三→42四→35三→27四→20三→12二→5一→57二→50一→42二→35一→27二→20一→12一→19二→27一→34二→42一→49二→57一→4二→12三→19四→27三→34四→42三→49四→57三→4四→11四→4三→56四→49三→41四→34三→26四→19三→11二→4一→56二→49一→41二→34一→26二→19一→11一→18二→26一→33二→41一→48二→56一→3二→11三→18四→26三→33四→41三→48四→56三→3四→中性点。
图20~图22所示的绕组连接方式,使得单相槽的槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的37.5%,异相槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的1.04倍。如9号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的37.5%,3号定子槽的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的1.04倍。
图23~图25为图18所示电机的另一种绕组连接方式该实施方式中并联支路数a=1,三相定子绕组按照行业共知的“Y”型方式接线。
参见图23,U相绕组从中间导体——第2定子槽的第一导体层入线,从第55定子槽的第四导体层出线连接到中性点。U相绕组的连接顺序具体为:U相入线→2一→9二→17一→24二→32一→39二→47一→54二→2三→9四→17三→24四→32三→39四→47三→54四→1四→54三→46四→39三→31四→24三→16四→9三→1二→54一→46二→39一→31二→24一→16二→9一→1一→8二→16一→23二→31一→38二→46一→53二→1三→8四→16三→23四→31三→38四→46三→53四→2四→55三→47四→40三→32四→25三→17四→10三→2二→55一→47二→40一→32二→25一→17二→10一→3一→10二→18一→25二→33一→40二→48一→55二→3三→10四→18三→25四→33三→40四→48三→55四→中性点。
上述U相绕组连接顺序中,2一→9二→17一→24二→32一→39二→47一→54二→2三→9四→17三→24四→32三→39四→47三→54四为正向导体路径;1四→54三→46四→39三→31四→24三→16四→9三→1二→54一→46二→39一→31二→24一→16二→9一为反向导体路径;1一→8二→16一→23二→31一→38二→46一→53二→1三→8四→16三→23四→31三→38四→46三→53四为正向导体路径;2四→55三→47四→40三→32四→25三→17四→10三→2二→55一→47二→40一→32二→25一→17二→10一为反向导体路径;3一→10二→18一→25二→33一→40二→48一→55二→3三→10四→18三→25四→33三→40四→48三→55四为正向导体路径。故而上述U相绕组连接顺序的特征是正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径→反向导体路径→正向导体路径,正向导体路径与反向导体路径交错相连。
在上述U相绕组的连接顺序中,存在三类电气连接方式:
第一类电气连接关系,即同一绕组层中的A导体层和B导体层之间构成的电气连接关系。如2一→9二→17一→24二→32一→39二→47一→54二;2三→9四→17三→24四→32三→39四→47三→54四等。
第二类电气连接关系,即同一导体层中的两个导体之间构成电气连接关系。如54四→1四、9一→1一、53四→2四、10一→3一共4个。这些第二类电气连接关系均位于第一导体层和第四导体层;其中,第一导体层的第二类电气连接关系包含7个定子槽和8个定子槽这两种跨距,第四导体层的第二类电气连接关系包含7个定子槽和9个定子槽这两种跨距。
第三类电气连接关系,第一绕组层的B导体层和第二绕组层的A导体层构成的电气连接关系,也就是第二导体层和第三导体层之间构成的电气连接关系。如54二→2三、9三→1二、53二→1三、10三→2二、55二→3三共5个。
按照相同的绕组连接规律,列出V相和W相绕组的连接顺序如下所示:
参见图24,V相入线→7一→14二→22一→29二→37一→44二→52一→59二→7三→14四→22三→29四→37三→44四→52三→59四→6四→59三→51四→44三→36四→29三→21四→14三→6二→59一→51二→44一→36二→29一→21二→14一→6一→13二→21一→28二→36一→43二→51一→58二→6三→13四→21三→28四→36三→43四→51三→58四→7四→60三→52四→45三→37四→30三→22四→15三→7二→60一→52二→45一→37二→30一→22二→15一→8一→15二→23一→30二→38一→45二→53一→60二→8三→15四→23三→30四→38三→45四→53三→60四→中性点。
参见图25,W相入线→12一→19二→27一→34二→42一→49二→57一→4二→12三→19四→27三→34四→42三→49四→57三→4四→11四→4三→56四→49三→41四→34三→26四→19三→11二→4一→56二→49一→41二→34一→26二→19一→11一→18二→26一→33二→41一→48二→56一→3二→11三→18四→26三→33四→41三→48四→56三→3四→12四→5三→57四→50三→42四→35三→27四→20三→12二→5一→57二→50一→42二→35一→27二→20一→13一→20二→28一→35二→43一→50二→58一→5二→13三→20四→28三→35四→43三→50四→58三→5四→中性点。
图23~图25所示的绕组连接方式,使得单相槽的槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的75%,异相槽中相邻两层导体之间的最大电压差约为相电压的68.9%。如17号定子槽中的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的75%,8号定子槽的第一导体层和第二导体层之间的最大电压差约为相电压的68.9%。
在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对本发明所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种定子组件,其特征在于,包括:
Z个定子槽;
每个所述定子槽内布置的N层扁线导体,N为偶数;
按照扁线导体中心所在半径的大小排列,所述N层扁线导体依次为第一导体层、第二导体层、……、第N导体层,所有定子槽的第2k+1导体层和第2k+2导体层构成第k+1个绕组层,k=0、1、2、……、N/2-1;
每相绕组的扁线导体之间存在第一类电气连接关系、第二类电气连接关系和第三类电气连接关系;
所述第一类电气连接关系为每个所述绕组层的两个导体层之间构成的电气连接关系;
所述第二类电气连接关系为同一导体层中两个扁线导体之间构成的电气连接关系;
所述第三类电气连接关系为不同绕组层中的扁线导体之间构成的电气连接关系;
每相绕组中的正向导体路径和反向导体路径交错串联,所述正向导体路径为电流方向与电机旋转正方向一致的扁线导体连接线路,所述反向导体路径为电流方向与电机旋转反方向一致的扁线导体连接线路。
2.根据权利要求1所述的定子组件,其特征在于,所述第二类电气连接关系只出现在所述第一导体层和所述第N导体层。
3.根据权利要求1或2所述的定子组件,其特征在于,所述定子槽中的N层扁线导体属于同一相绕组。
4.根据权利要求3所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于边缘导体,所述第一导体层和所述第N导体层中的所述第二类电气连接关系均包含一种跨距。
5.根据权利要求3所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于中间导体,所述第一导体层和所述第N导体层中有一层的所述第二类电气连接关系包含两种跨距,另一层的所述第二类电气连接关系包含一种跨距。
6.根据权利要求1或2所述的定子组件,其特征在于,2*p*m个所述定子槽中的N层扁线导体均属于两相绕组,其余所述定子槽中的N层导体均属于同一相绕组。
7.根据权利要求6所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于边缘导体,所述第一导体层和所述第N导体层中的所述第二类电气连接关系均包含一种跨距。
8.根据权利要求6所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于边缘导体,所述第一导体层和所述第N导体层中,至少有一层的所述第二类电气连接关系包含两种以上跨距。
9.根据权利要求6所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于中间导体,所述第一导体层和所述第N导体层中,至少有一层的所述第二类电气连接关系包含两种以上跨距。
10.根据权利要求1或2所述的定子组件,其特征在于,p*m个所述定子槽中的N层扁线导体均属于两相绕组,其余所述定子槽中的N层导体均属于同一相绕组。
11.根据权利要求10所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于边缘导体,所述第一导体层和所述第N导体层中的所述第二类电气连接关系均包含一种跨距;
每相绕组中的正向导体路径经过的导体与反向导体路径经过的导体的数量相差2p个,每相绕组的入线位置处于包含导体数量较多的导体路径中。
12.根据权利要求10所述的定子组件,其特征在于,每相绕组的入线位置位于中间导体,所述第一导体层和所述第N导体层中,至少有一层的所述第二类电气连接关系包含两种以上跨距。
14.一种电机,其特征在于,包括:转子组件和如权利要求1~13任意一项所述的定子组件;
所述转子组件,可相对于定子组件旋转。
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