CN112448498A - 一种96槽定子组件和具有其结构的电机 - Google Patents

一种96槽定子组件和具有其结构的电机 Download PDF

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CN112448498A CN202011372147.5A CN202011372147A CN112448498A CN 112448498 A CN112448498 A CN 112448498A CN 202011372147 A CN202011372147 A CN 202011372147A CN 112448498 A CN112448498 A CN 112448498A
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王聪
徐其东
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Abstract

本发明公开了一种96槽定子组件和具有其结构的电机,定子组件包括定子铁芯，定子铁芯上设有96个定子槽和由多个导体段构成的定子绕组，定子槽内径向分布若干层导体段，导体段均包括位于定子槽内的主体段，主体段的两端分别设有延伸至定子铁芯外部的第一端和第二端，第一端形成绕组发卡端，第二端形成绕组扭头焊接端和绕组引出线焊接端；绕组引出线焊接端所在的导体段高出部分形成星点引出线焊接端和三相引出线焊接端，星点引出线焊接端上设有中心线，中心线位于最外层，三相引出线焊接端上设有三相铜排，三相铜排位于次外层。本发明具有制作工艺简单、占用空间小、降低成本、加工装配更加方便的特点。

Description

一种96槽定子组件和具有其结构的电机
技术领域
本发明涉及一种电机，特别是一种96槽定子组件和具有其结构的电机。
背景技术
现有的96槽叠绕组结构定子组件包括多个发卡线圈，将多个发卡线圈按照一定的排布方式，穿进定子铁芯的槽内，形成所需的单相电机或多相电机的绕组。其中的星点引出线及三相引出线排布位置距离较大，从而使得中心线及三相铜排结构较复杂，制作工艺复杂，占用空间较大，生产成本高。因此，现有的96槽叠绕组结构定子组件，存在制作工艺复杂、占用空间大、生产成本高的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种96槽定子组件和具有其结构的电机。本发明具有制作工艺简单、占用空间小、降低成本、加工装配更加方便的特点。
本发明的技术方案：一种96槽定子组件，包括定子铁芯，定子铁芯上设有沿定子铁芯的圆周方向间隔排列的96个定子槽和由多个导体段构成的定子绕组，定子槽内沿着定子铁芯径向分布若干层导体段，导体段均包括位于定子槽内的主体段，主体段的两端分别设有延伸至定子铁芯外部的第一端和第二端，多个第一端形成绕组发卡端，第二端形成绕组扭头焊接端和绕组引出线焊接端；绕组引出线焊接端所在的导体段高出部分形成星点引出线焊接端和三相引出线焊接端，星点引出线焊接端上设有中心线，中心线位于绕组扭头焊接端径向的最外层，三相引出线焊接端上设有三相铜排，三相铜排位于绕组扭头焊接端径向的次外层。
前述的一种96槽定子组件中，所述导体段为U形导体段，U形导体段的第一端为形成绕组发卡端的U形折弯部。
前述的一种96槽定子组件中，所述定子槽径向的次外层的U形导体段中最高的焊脚线形成三相引出线，高出的部分为三相引出线焊接端。
前述的一种96槽定子组件中，所述三相铜排由焊接端子、中间连接导体和引出线端子依次连接组成，焊接端子与三相引出线焊接的焊脚均与对应的三相引出线焊接端位置对齐，焊接端子呈弯折状包覆三相引出线。
前述的一种96槽定子组件中，所述中间连接导体为柔性材料。
前述的一种96槽定子组件中，所述定子槽径向的最外层的U形导体段中最高的焊脚线形成星点引出线，高出的部分为星点引出线焊接端。
前述的一种96槽定子组件中，所述中心线为与定子铁芯同心的弧形状，中心线与星点引出线焊接的焊脚均与各星点引出线焊接端位置对齐；中心线在定子铁芯周向上的跨度等于各相所有星点引出线在周向上的最大跨度。
一种电机，包括以上任一项所述的一种96槽定子组件。
与现有技术相比，本发明将绕组扭头焊接端和绕组引出线焊接端排布在定子组件的一端，可在装夹定位后一次性焊接完成，然后进行涂覆绝缘，焊接涂覆工艺简单，同时可减少绕组发卡端电气间隙；
三相引出线所在的U形导体段的绕组扭头焊接端高出其它U形导体段一部分，高出的部分形成三相引出线焊接端；星点引出线所在的U形导体段的绕组引出线焊接端高出其它U形导体段一部分，高出的部分形成星点引出线焊接端，从而减少线型，减小占用空间、降低成本、加工装配更加方便；
将星点引出线排布在定子绕组径向上的最外层，三相引出线排布在定子绕组径向的次外层，两者之间间距小，容易装夹定位，焊接工艺简单；
三相铜排由焊接端子、中间连接导体、引出线端子组成。焊接端子呈弯折状包覆三相引出线包住，从而提高三相铜排与三相引出线连接的牢固性。中间连接导体采用较柔较软的材料，实现定子绕组引出线与动力线之间的软连接，装配方便。
因此，本发明具有制作工艺简单、占用空间小、降低成本、加工装配更加方便的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是导体段在定子槽中的分布示意图；
图3是定子铁芯的结构示意图；
图4是中心线和三相铜排的连接结构示意图；
图5是三相铜排的结构示意图；
图6是第一层U形线的构示意图；
图7中间层U形线的结构示意图；
图8是第六层U形线的结构示意图；
图9是实施例1的三相绕组结构展开示意图；
图10是实施例1的U相第1支路绕组的连接结构示意图；
图11是实施例1的U相第2支路绕组的连接结构示意图
图12是实施例1的2支路接线方式的定子组件的结构示意图；
图13是实施例2的三相绕组结构展开示意图；
图14是实施例2的U相绕组的连接结构示意图；
图15是实施例2的中心线和三相铜排的连接结构示意图；
图16是实施例2的1支路接线方式的定子组件的结构示意图。
附图中的标记为：附图标记：1、定子铁芯；11、定子槽；2、定子绕组；21、绕组发卡端；22、绕组扭头焊接端；23、绕组引出线焊接端；24、星点引出线；25、三相引出线；26、过桥线；3、中心线；4、三相铜排；41、焊接端子；42、中间连接导体；43、引出线端子。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例1：
如图1所示，一种96槽定子组件，包括定子铁芯，如图3所示，定子铁芯1 为圆筒形，定子铁芯上设有沿定子铁芯的圆周方向间隔排列的96个定子槽11和由多个导体段构成的定子绕组2，定子槽11形成于定子铁芯1的内壁上，并沿轴向贯穿定子铁芯1，定子槽的深度方向与定子铁芯1的径向方向一致。
定子槽内沿着定子铁芯径向分布若干层导体段(导体段的层数是不小于6层的偶数层)，导体段均包括位于定子槽内的主体段，主体段的两端分别设有延伸至定子铁芯外部的第一端和第二端，多个第一端形成绕组发卡端21，第二端形成绕组扭头焊接端22和绕组引出线焊接端23，绕组引出线焊接端23所在的导体段高出部分形成星点引出线焊接端和三相引出线焊接端。
如图6-8所示，所述导体段为U形导体段，U形导体段的第一端为形成绕组发卡端21的U形折弯部。
定子绕组各相的星点引出线24及三相引出线25均从绕组引出线焊接端23引出。
本实施例中，定子绕组为一种96槽6层16极扁铜线2支路绕组的结构，如图 2所示，定子铁芯1的每个定子槽中有6根导体段，根据导体段排布位置，将定子槽在定子铁芯径向上共分为6层，从外向里依次为1-6层。三相绕组结构中每相绕组的结构均包括由多个导体段组成的2条绕组支路。
根据在定子槽中层数的不同，以及图12绕线方式，将定子绕组2中的U形导体段分为第一层U形线、中间层U形线、第六层U形线。其中第一层U形线有多种跨距，包括跨6槽、跨7槽、跨8槽，其两只腿均在定子槽中的第一层；中间层 U形线跨距为整距，跨距均为跨7槽，其两只腿分布在相邻的不同层；第六层U 形线跨距为整距，跨距均为跨7槽，其两只腿均在定子槽中的第六层。
如图1和图4所示，星点引出线为定子铁芯槽内径向的最外层U形导体段(对应图9中的指定槽号中的U形导体段)中最高的一根焊脚线，高出的部分为星点引出线焊接端，星点引出线共两种，各有3个，分别为跨6槽和跨8槽。该U形导体段的两根焊脚均与其它U形导体段结构一致，一起扭头。
星点引出线焊接端上设有中心线，中心线3沿定子铁芯1的周向环绕在星点引出线焊接端上，中心线3的6个焊脚分别与6个星点引出线焊接端连接，中心线位于绕组扭头焊接端22径向的最外层；所述中心线为与定子铁芯同心的弧形状，中心线与星点引出线焊接的焊脚均与各星点引出线焊接端位置对齐；中心线在定子铁芯周向上的跨度等于各相所有星点引出线在周向上的最大跨度。
三相引出线为定子铁芯槽内径向的次外层，即第二层U形导体段(对应图9 中的指定槽号中的U形导体段)中最高的一根焊脚线，高出的部分为三相引出线焊接端，三相引出线有1种共6个。该U形导体段的两根焊脚均与其它U形导体段结构一致，一起扭头。
三相引出线焊接端上设有三相铜排，三相铜排4沿定子铁芯1的周向，环绕在三相引出线焊接端，三相铜排位于绕组扭头焊接端22径向的次外层。三相铜排4 的每个铜排的两个焊脚分别与三相引出线25中一相的两个三相引出线焊接端连接。
如图5所示，所述三相铜排的每个铜排均由焊接端子41、中间连接导体42和引出线端子43依次连接组成，在本实施例中，焊接端子41由厚度均匀的铜板冲压后折弯形成。焊接端子与三相引出线焊接的焊脚均与对应的三相引出线焊接端位置对齐，对齐后焊接端子主体与焊脚将三相引出线包住，从而提高三相铜排与三相引出线连接的牢固性。
所述中间连接导体为柔性材料，本实施例中，中间连接导体42由铜编织线组成；引出线端子43由铜管压制而成，用于连接动力线。
如图9-11所示，任意一条支路的结构为：依次连接该条支路中的一条三相引出线、中间层U形线、第六层U形线、中间层U形线、第一层U形线，依次循环，直到该条支路的星点引出线。根据定子绕组的连接示意图，以U相叠绕组为例(V、 W相与U相类似，在此不再赘述)：
U相每条支路绕组包括由96个导体段绕组串联形成的绕组支路。其中括号中的数字代表导体段在定子槽中的层数，括号外的数字代表导体段所在的定子槽序号。例：13(2)表示第13槽中的2层导体位置。
第1条支路从图10中U1位置处绕进去，最后从X1位置处输出至三相中心点。第1条支路串联连接经过的槽号为：19(2)→13(3)→19(4)→13(5)→19 (6)→25(6)→19(5)→25(4)→19(3)→25(2)→19(1)→26(1)→32 (2)→26(3)→32(4)→26(5)→32(6)→38(6)→32(5)→38(4)→32 (3)→38(2)→32(1)→37(1)→43(2)→37(3)→43(4)→37(5)→43 (6)→49(6)→43(5)→49(4)→43(3)→49(2)→43(1)→50(1)→56 (2)→50(3)→56(4)→50(5)→56(6)→62(6)→56(5)→62(4)→56 (3)→62(2)→56(1)→61(1)→67(2)→61(3)→67(4)→61(5)→67 (6)→73(6)→67(5)→73(4)→67(3)→73(2)→67(1)→74(1)→80 (2)→74(3)→80(4)→74(5)→80(6)→86(6)→80(5)→86(4)→80 (3)→86(2)→80(1)→85(1)→91(2)→85(3)→91(4)→85(5)→91 (6)→1(6)→91(5)→1(4)→91(3)→1(2)→91(1)→2(1)→8(2) →2(3)→8(4)→2(5)→8(6)→14(6)→8(5)→14(4)→8(3)→14 (2)→8(1)→13(1)。
第2条支路从图11中U2位置处绕进去，最后从X2位置处输出至三相中心点。第2条支路串联连接经过的槽号为：20(2)→14(3)→20(4)→14(5)→20 (6)→26(6)→20(5)→26(4)→20(3)→26(2)→20(1)→25(1)→31 (2)→25(3)→31(4)→25(5)→31(6)→37(6)→31(5)→37(4)→31 (3)→37(2)→31(1)→38(1)→44(2)→38(3)→44(4)→38(5)→44 (6)→50(6)→44(5)→50(4)→44(3)→50(2)→44(1)→49(1)→55 (2)→49(3)→55(4)→49(5)→55(6)→61(6)→55(5)→61(4)→55 (3)→61(2)→55(1)→62(1)→68(2)→62(3)→68(4)→62(5)→68 (6)→74(6)→68(5)→74(4)→68(3)→74(2)→68(1)→73(1)→79 (2)→73(3)→79(4)→73(5)→79(6)→85(6)→79(5)→85(4)→79 (3)→85(2)→79(1)→86(1)→92(2)→86(3)→92(4)→86(5)→92 (6)→2(6)→92(5)→2(4)→92(3)→2(2)→92(1)→1(1)→7(2) →1(3)→7(4)→1(5)→7(6)→13(6)→7(5)→13(4)→7(3)→13 (2)→7(1)→14(1)。
2条支路对应的起始槽和结束槽号分布如下：U1对应19(2)，X2对应13(1)； U2对应20(2)，X2对应14(1)；U1、U2并联，X1、X2并联，最后通过公共母排连接，形成完成的U相绕组。
剩余的V和W相绕组对称均匀分布在圆周上，在此不说明。
根据此实施例所述，定子组件经过加工后形成2支路接线方式的最终定子组件如图12所示。
一种电机，包括上述的一种96槽定子组件。
实施例2：
如图1所示，一种96槽定子组件，包括定子铁芯，如图3所示，定子铁芯1 为圆筒形，定子铁芯上设有沿定子铁芯的圆周方向间隔排列的96个定子槽和由多个导体段构成的定子绕组，定子槽形成于定子铁芯1的内壁上，并沿轴向贯穿定子铁芯1，定子槽的深度方向与定子铁芯1的径向方向一致。
定子槽内沿着定子铁芯径向分布若干层导体段(导体段的层数是不小于6层的偶数层)，导体段均包括位于定子槽内的主体段，主体段的两端分别设有延伸至定子铁芯外部的第一端和第二端，多个第一端形成绕组发卡端21，第二端形成绕组扭头焊接端22和绕组引出线焊接端23，绕组引出线焊接端(23)所在的导体段高出部分形成星点引出线焊接端和三相引出线焊接端。
如图6-8所示，所述导体段为U形导体段，U形导体段的第一端为形成绕组发卡端21的U形折弯部。
定子绕组各相的星点引出线24及三相引出线25均从绕组引出线焊接端23引出。
本实施例中定子绕组为一种96槽6层16极扁铜线1支路绕组结构。如图2 所示，定子铁芯1的每个定子槽中有6根导体段，根据导体段排布位置，将定子槽在定子铁芯径向上共分为6层，从外向里依次为1-6层。每相的绕组结构均包括由多个导体段组成的1条绕组支路。
如图2所示，根据在定子槽中层数的不同，以及图16绕线方式，将定子绕组 2中的U形导体段分为第一层U形线、中间层U形线、第六层U形线。其中第一层U形线有多种跨距，包括跨6槽、跨7槽、跨8槽，其两只腿均在定子槽中的第一层；中间层U形线跨距为整距，跨距均为跨7槽，其两只腿分布在相邻的不同层；第六层U形线跨距为整距，跨距均为跨7槽，其两只腿均在定子槽中的第六层。
如图1、图4和图10所示，星点引出线为定子铁芯槽内径向的最外层U形导体段中(对应图13中的指定槽号中的U形导体段)最高的一根焊脚线，高出的部分为星点引出线焊接端，星点引出线为两种，各有3个，分别为跨6槽和跨8槽。该U形导体段的两根焊脚均与其它U形导体段结构一致，一起扭头。
星点引出线焊接端上设有中心线，中心线3沿定子铁芯1的周向环绕在星点引出线焊接端上。中心线3的3个焊脚分别与3个星点引出线焊接端连接。中心线位于绕组扭头焊接端22径向的最外层；所述中心线为与定子铁芯同心的弧形状，中心线与星点引出线焊接的焊脚均与各星点引出线焊接端位置对齐；中心线在定子铁芯周向上的跨度等于各相所有星点引出线在周向上的最大跨度。
三相引出线为定子铁芯槽内径向的次外层，即第二层U形导体段(对应图13 中的指定槽号中的U形导体段)中最高的一根焊脚线，高出的部分为三相引出线焊接端，三相引出线有1种共3个。该U形导体段的两根焊脚均与其它U形导体段结构一致，一起扭头。
三相引出线焊接端上设有三相铜排，三相铜排4沿定子铁芯1的周向，环绕在三相引出线焊接端，三相铜排位于绕组扭头焊接端22径向的次外层。三相铜排4 中的每个铜排的一个焊脚与三相引出线25中一相的三相引出线焊接端连接。由于定子绕组为1支路结构，根据图13-15所示的绕组连接示意图，每相需要添加一个过桥线26，从而将原来的一相中两支路连接成1支路。
如图5所示，所述三相铜排的每个铜排均由焊接端子41、中间连接导体42和引出线端子43依次连接组成，在本实施例中，焊接端子41由厚度均匀的铜板冲压后折弯形成。焊接端子与三相引出线焊接的焊脚均与对应的三相引出线焊接端位置对齐，对齐后焊接端子主体与焊脚将三相引出线包住，从而提高三相铜排与三相引出线连接的牢固性。
所述中间连接导体为柔性材料，本实施例中，中间连接导体42由铜编织线组成；引出线端子43由铜管压制而成。
根据定子绕组的连接示意图，以U相叠绕组为例(V、W相与U相类似，在此不再赘述)：
U相每条支路绕组包括由96个导体段绕组串联形成的绕组支路。其中括号中的数字代表导体段在定子槽中的层数，括号外的数字代表导体段所在的定子槽序号。例：13(2)表示第13槽中的2层导体位置。
一条支路的连接结构为：依次连接该条支路中的一条三相引出线、中间层U 形线、第六层U形线、中间层U形线、第一层U形线，依次循环，直到该条支路的星点引出线。根据绕组结构的连接示意图，以U相叠绕组为例(V、W相与U 相类似，在此不再赘述)：
U相绕组包括由96个导体段绕组串联形成的绕组支路。其中括号中的数字代表导体段在定子槽中的层数，括号外的数字代表导体段所在的定子槽序号。例：13 (2)表示第13槽中的2层导体位置。
U相绕组支路从图14中U位置处绕进去，最后从X位置处输出至三相中心点。支路串联连接经过的槽号为：19(2)→13(3)→19(4)→13(5)→19(6)→ 25(6)→19(5)→25(4)→19(3)→25(2)→19(1)→26(1)→32(2)→ 26(3)→32(4)→26(5)→32(6)→38(6)→32(5)→38(4)→32(3)→ 38(2)→32(1)→37(1)→43(2)→37(3)→43(4)→37(5)→43(6)→ 49(6)→43(5)→49(4)→43(3)→49(2)→43(1)→50(1)→56(2)→ 50(3)→56(4)→50(5)→56(6)→62(6)→56(5)→62(4)→56(3)→ 62(2)→56(1)→61(1)→67(2)→61(3)→67(4)→61(5)→67(6)→73(6)→67(5)→73(4)→67(3)→73(2)→67(1)→74(1)→80(2)→ 74(3)→80(4)→74(5)→80(6)→86(6)→80(5)→86(4)→80(3)→ 86(2)→80(1)→85(1)→91(2)→85(3)→91(4)→85(5)→91(6)→ 1(6)→91(5)→1(4)→91(3)→1(2)→91(1)→2(1)→8(2)→2(3) →8(4)→2(5)→8(6)→14(6)→8(5)→14(4)→8(3)→14(2)→8 (1)→13(1)→20(2)→14(3)→20(4)→14(5)→20(6)→26(6)→20 (5)→26(4)→20(3)→26(2)→20(1)→25(1)→31(2)→25(3)→31 (4)→25(5)→31(6)→37(6)→31(5)→37(4)→31(3)→37(2)→31 (1)→38(1)→44(2)→38(3)→44(4)→38(5)→44(6)→50(6)→44 (5)→50(4)→44(3)→50(2)→44(1)→49(1)→55(2)→49(3)→55 (4)→49(5)→55(6)→61(6)→55(5)→61(4)→55(3)→61(2)→55 (1)→62(1)→68(2)→62(3)→68(4)→62(5)→68(6)→74(6)→68 (5)→74(4)→68(3)→74(2)→68(1)→73(1)→79(2)→73(3)→79 (4)→73(5)→79(6)→85(6)→79(5)→85(4)→79(3)→85(2)→79 (1)→86(1)→92(2)→86(3)→92(4)→86(5)→92(6)→2(6)→92 (5)→2(4)→92(3)→2(2)→92(1)→1(1)→7(2)→1(3)→7(4) →1(5)→7(6)→13(6)→7(5)→13(4)→7(3)→13(2)→7(1)→14 (1)。
U相绕组对应的起始槽和结束槽号分布如下：U对应19(2)，X对应14(1)。
剩余的V和W相绕组对称均匀分布在圆周上，在此不说明。
一种电机，包括上述的一种96槽定子组件。

Claims (8)

1.一种96槽定子组件，其特征在于：包括定子铁芯(1)，定子铁芯(1)上设有沿定子铁芯(1)的圆周方向间隔排列的96个定子槽(11)和由多个导体段构成的定子绕组(2)，定子槽(11)内沿着定子铁芯(1)径向分布若干层导体段，导体段均包括位于定子槽(11)内的主体段，主体段的两端分别设有延伸至定子铁芯(1)外部的第一端和第二端，多个第一端形成绕组发卡端(21)，第二端形成绕组扭头焊接端(22)和绕组引出线焊接端(23)；绕组引出线焊接端(23)所在的导体段高出部分形成星点引出线焊接端和三相引出线焊接端，星点引出线焊接端上设有中心线(3)，中心线(3)位于绕组扭头焊接端(22)径向的最外层，三相引出线焊接端上设有三相铜排(4)，三相铜排(4)位于绕组扭头焊接端(22)径向的次外层。
2.根据权利要求1所述的一种96槽定子组件，其特征在于：所述导体段为U形导体段，U形导体段的第一端为形成绕组发卡端(21)的U形折弯部。
3.根据权利要求2所述的一种96槽定子组件，其特征在于：所述定子槽(11)径向的次外层的U形导体段中最高的焊脚线形成三相引出线(25)，高出的部分为三相引出线焊接端。
4.根据权利要求3所述的一种96槽定子组件，其特征在于：所述三相铜排(4)由焊接端子(41)、中间连接导体(42)和引出线端子(43)依次连接组成，焊接端子(41)与三相引出线(25)焊接的焊脚均与对应的三相引出线焊接端位置对齐，焊接端子(41)呈弯折状包覆三相引出线(25)。
5.根据权利要求4所述的一种96槽定子组件，其特征在于：所述中间连接导体(42)为柔性材料。
6.根据权利要求2所述的一种96槽定子组件，其特征在于：所述定子槽(11)径向的最外层的U形导体段中最高的焊脚线形成星点引出线(24)，高出的部分为星点引出线焊接端。
7.根据权利要求6所述的一种96槽定子组件，其特征在于：所述中心线(3)为与定子铁芯(1)同心的弧形状，中心线(3)与星点引出线(24)焊接的焊脚均与各星点引出线焊接端位置对齐；中心线(3)在定子铁芯(1)周向上的跨度等于各相所有星点引出线(24)在周向上的最大跨度。
8.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的一种96槽定子组件。
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CN114785006A (zh) * 2022-05-12 2022-07-22 哈尔滨理工大学 新型不等面积的扁线绕组永磁电机

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