CN112448513B - 一种电机绕组结构、定子组件及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机绕组结构、定子组件及电机，绕组结构主要由插装在定子铁芯的定子槽内的发卡导体组成，发卡导体整体弯折成U形，包括两个相互平行设置的支腿部和连接两个支腿部的折弯头部；发卡导体包括跨距为Y的长跨距发卡和跨距为Y‑2的短跨距发卡，Y为节距；在同一相上的同一磁极位置处，短跨距发卡和长跨距发卡一一对应地设置于径向上的同一层，且短跨距发卡位于对应的长跨距发卡内，呈同心状设置，在该磁极位置上，短跨距发卡和对应的长跨距发卡由最外层或最内层沿径向并排地设置有N层，占据所在定子槽的一半，N为2或大于2的奇数。本发明的电机绕组结构、定子组件以及电机具有结构合理、线圈种类较少，有利于降低工艺难度等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别的涉及一种电机绕组结构、定子组件及电机。
背景技术
电机(包括电动机和发电机)是根据电磁感应原理将电能转换为机械能(或将机械能转换为电能)的一种装置，可作为各种电器如家用电器、各种机械如电动车、电动汽车的动力来源或发电装置。电机根据其工作电源的种类可分为直流电机和交流电机，而交流电机又可分为单相电机和多相电机(如三相电机等)。电机包括定子和转子，在定子的定子铁芯槽内设置有绕组。传统的绕组采用圆形导线绕制而成，虽然绕制工艺相对简单，但铁芯槽内空间利用率低，端部无用铜浪费大，且功率密度低，逐渐被扁铜线或矩形截面铜线替代。
目前，扁铜线或矩形截面铜线的绕组主要采用整体成U形弯折的分段式的发卡导体连接而成，在采用短距绕组时，同一定子铁芯槽内存在两相或多相绕组的发卡导体支腿部，由于不同相绕组之间的电压不同，在电机运行时，同一槽内相邻的不同相绕组的支腿部之间会有电压差，容易对发卡导体所使用的扁铜线材料的绝缘漆皮造成损伤，从而影响电机的使用寿命，而相绕组中发卡导体的设置方式影响槽内的不同相绕组支腿部的布置位置，现有技术中，为了将这种电压差的影响降到最低，往往采用种类繁多的发卡导体结构来实现相绕组的绕线结构，该结构的发卡导体形状多，生产成本高，并且装配困难，不利于生产制造，另外，同一槽内，不同层数间的电压差高，运用在高压下，层间容易击穿，导致短路，使电机失效。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构合理、线圈种类较少，有利于降低工艺难度的电机绕组结构、定子组件及电机。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种电机绕组结构，主要由插装在定子铁芯的定子槽内的发卡导体组成，所述发卡导体整体弯折成U形，包括两个相互平行设置的支腿部和连接两个支腿部的折弯头部；其特征在于，所述发卡导体包括跨距为Y的长跨距发卡和跨距为Y-2的短跨距发卡，Y为节距；在同一相上的同一磁极位置处，所述短跨距发卡和所述长跨距发卡一一对应地设置于径向上的同一层，且所述短跨距发卡位于对应的所述长跨距发卡内，呈同心状设置，在该磁极位置上，所述短跨距发卡和对应的长跨距发卡由最外层或最内层沿径向并排地设置有N层，占据所在定子槽的一半，N为2或大于2的奇数。
采用上述结构，由于短跨距发卡和长跨距发卡沿厚度并排设置N层，而同一层上的短跨距发卡呈同心状地位于长跨距发卡内，这样，使得发卡导体的排布更加有序，便于装配。同时，该绕组结构只有长跨距发卡和短跨距发卡，从而大大减少发卡导体的种类，有利于节省开模成本，减少多种发卡导体装配的干扰，有利于降低装配难度。
进一步的，所述发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽的第A层和第B层，为A-B型发卡导体，A为自然数，且B＝A+N；所述A-B型发卡导体的长跨距发卡为A-B型长跨距发卡，所述A-B型发卡导体的短跨距发卡为A-B型短跨距发卡。
在装配时，发卡导体的一个支腿部位于定子槽内的第A层，另一个支腿部位于定子槽内的第A+N层。这样，N层并排设置的长跨距发卡和短跨距发卡必定有一半的支腿部并排地插装在定子槽的第1～N层上，而另一半的支腿部并排地插装在定子槽的第N+1～2N层上，即N层并排的长跨距发卡和短跨距发卡的一半支腿部位于定子槽靠内的N层上，另外一半位于定子槽靠外的N层上。
进一步的，所述支腿部背离所述折弯头部的一端在周向上沿顺时针或逆时针方向扭转，并在端部形成用于焊接的支脚，在径向上位于同一层的所有支腿部的支脚朝向同一方向扭转；在同一相上，两个扭转方向相反且在径向上相邻设置的支脚焊接相连。
为了便于发卡导体的装配，装配前，发卡导体的支腿部均为直条状，发卡导体全部插装后，再对发卡导体穿过端逐层进行周向扭转，同一层上的支腿扭转方向一致，既能够避免干涉，又方便扭转操作。由于不同层的扭转方向不同，就能够使需要焊接相连的支脚扭转到径向相邻的位置上，从而能够实现自动化焊接，提高装配的效率。
进一步的，在同一相上，周向相邻的两个磁极位置中，其中一个磁极位置上的K-L型发卡导体与另一个磁极位置上的E-F型发卡导体组成发卡组，L＝K+N，F＝E+N，K为奇数，E为偶数；同一发卡组内，在径向上位于第1层和第2层或位于第N-1层和第N层的两个支脚朝向相反方向扭转，形成外连支脚，且其他位于第K层和位于第K+1层的两个支脚朝向相对方向扭转并焊接相连；在周向相邻的两个发卡组通过所述外连支脚焊接相连。
在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，相互连接的两个外连支脚所在发卡导体的跨距相同。
作为优化，N＝2，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，两个发卡组均包括一个1-3型发卡导体和一个2-4型发卡导体，所述1-3型发卡导体和2-4型发卡导体的跨距相等，且分别位于周向相邻的两个磁极位置上；两个所述发卡组中的发卡导体依照所述1-3型发卡导体、2-4型发卡导体、1-3型发卡导体和2-4型发卡导体的顺序连接。
作为另一种优化，N＝3，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，其中一个发卡组包括一个1-4型长跨距发卡、一个3-6型短跨距发卡和一个2-5型短跨距发卡，所述1-4型长跨距发卡和3-6型短跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-5型短跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；另一个发卡组包括一个1-4型短跨距发卡、一个3-6型长跨距发卡和一个2-5型长跨距发卡，所述1-4型短跨距发卡和3-6型长跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-5型长跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；两个所述发卡组中的发卡导体依照所述2-5型短跨距发卡、3-6型短跨距发卡、1-4型长跨距发卡、2-5型长跨距发卡、3-6型长跨距发卡和1-4型短跨距发卡的顺序连接。
作为另一种优化，N＝5，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，其中一个发卡组包括一个1-6型长跨距发卡、一个3-8型短跨距发卡、一个5-10型短跨距发卡、一个2-7型短跨距发卡和一个4-9型长跨距发卡，所述1-6型长跨距发卡、3-8型短跨距发卡和5-10型短跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-7型短跨距发卡和4-9型长跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；另一个发卡组包括一个1-6型短跨距发卡、一个3-8型长跨距发卡、一个5-10型长跨距发卡、一个2-7型长跨距发卡和一个4-9型短跨距发卡，所述1-6型短跨距发卡、3-8型长跨距发卡和5-10型长跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-7型长跨距发卡和4-9型短跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；两个所述发卡组中的发卡导体依照所述2-7型短跨距发卡、3-8型短跨距发卡、4-9型长跨距发卡、5-10型短跨距发卡、1-6型长跨距发卡、2-7型长跨距发卡、3-8型长跨距发卡、4-9型短跨距发卡、5-10型长跨距发卡和1-6型短跨距发卡的顺序连接。
一种定子组件，其特征在于，包括整体呈圆筒形的定子铁芯，所述定子铁芯上具有沿轴向贯通设置的定子槽，所述定子槽沿定子铁芯的圆周方向间隔均布排列，所述定子铁芯的一端为插入侧，另一端为焊接侧；所述定子铁芯的定子槽内插装有如上所述的电机绕组结构。
一种电机，其特征在于，包括如上所述的定子组件。
综上所述，本发明的电机绕组结构、定子组件以及电机具有结构合理、线圈种类较少，有利于降低工艺难度等优点。
附图说明
图1为实施例1中定子组件的结构示意图。
图2为实施例1中一相电机绕组装配状态的端部结构示意图。
图3～图5为实施例1中相邻两发卡组的结构示意图。
图6为实施例2中一相电子绕组装配状态的结构示意图。
图7和图8为实施例2中相邻两发卡组的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
一种电机，如图1所示，包括定子组件1，所述定子组件1包括整体呈圆筒形的定子铁芯11，所述定子铁芯11上具有沿轴向贯通设置的定子槽，所述定子槽沿定子铁芯的圆周方向间隔均布排列，所述定子铁芯11的一端为插入侧12，另一端为焊接侧13。所述定子铁芯11的定子槽内插装有三相电机绕组2。
所述电机绕组2主要由插装在定子铁芯的定子槽内的发卡导体3组成，所述发卡导体3整体弯折成U形，包括两个相互平行设置的支腿部和连接两个支腿部的折弯头部，所述支腿部背离所述折弯头部的一端在周向上沿顺时针或逆时针方向扭转，并在端部形成用于焊接的支脚，在径向上位于同一层的所有支腿部的支脚朝向同一方向扭转；在同一相上，两个扭转方向相反且在径向上相邻设置的支脚焊接相连。
所述发卡导体包括跨距为Y的长跨距发卡和跨距为Y-2的短跨距发卡，Y为节距，本实施例中Y＝6；在同一相上的同一磁极位置处，所述短跨距发卡和所述长跨距发卡一一对应地设置于径向上的同一层，且所述短跨距发卡位于对应的所述长跨距发卡内，呈同心状设置，在该磁极位置上，所述短跨距发卡和对应的长跨距发卡由最外层或最内层沿径向并排地设置有N层，占据所在定子槽的一半，N为2或大于2的奇数，如图2所示，本实施例中N＝3，为便于观察，图2中仅展示其中一相电机绕组，从图中可以看出，并排设置的发卡导体的支腿部分别占据内3层和外3层。
所述发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽的第A层和第B层，称为A-B型发卡导体，A为自然数，且B＝A+N；所述A-B型发卡导体的长跨距发卡为A-B型长跨距发卡，所述A-B型发卡导体的短跨距发卡为A-B型短跨距发卡。本实施例中，由于N＝3，发卡导体有如下几种：1-4型长跨距发卡、1-4型短跨距发卡、2-5型长跨距发卡、2-5型短跨距发卡、3-6长跨距发卡和3-6型短跨距发卡。
在同一相上，周向相邻的两个磁极位置中，其中一个磁极位置上的K-L型发卡导体与另一个磁极位置上的E-F型发卡导体组成发卡组，L＝K+N，F＝E+N，K为奇数，E为偶数；同一发卡组内，在径向上位于第1层和第2层或位于第N-1层和第N层的两个支脚朝向相反方向扭转，形成外连支脚，且其他位于第K层和位于第K+1层的两个支脚朝向相对方向扭转并焊接相连；在周向相邻的两个发卡组通过所述外连支脚焊接相连。
如图3～图5所示，为便于说明，本实施例中选取周向上相邻的两个发卡组，并以定子槽由外向内的方向作为1～6层，以圆周上的一个方向的先后顺序进行依次说明，其中一个发卡组包括位于同一磁极位置上的1-4型短跨距发卡和3-6型长跨距发卡，以及相邻的另一磁极位置上的2-5型短跨距发卡；另一个发卡组包括位于同一磁极位置上的1-4型长跨距发卡和3-6型短跨距发卡，以及相邻的另一磁极位置上的2-5型长跨距发卡。
在同一发卡组内，3-6型长跨距发卡上位于第3层的支脚与1-4型短跨距发卡上位于第4层的支脚焊接相连，1-4型短跨距发卡上位于第1层的支脚与另一磁极位置上2-5型短跨距发卡位于第2层的支脚焊接相连；所述3-6型长跨距发卡上位于第6层的支脚和另一磁极位置上2-5型短跨距发卡位于第5层的支脚朝向相反方向扭转形成所示外连支脚。
另一发卡组中，3-6型短跨距发卡上位于第3层的支脚与1-4型长跨距发卡上位于第4层的支脚焊接相连，1-4型长跨距发卡上位于第1层的支脚与另一磁极位置上2-5型长跨距发卡位于第2层的支脚焊接相连；所述3-6型短跨距发卡上位于第6层的支脚和另一磁极位置上2-5型长跨距发卡位于第5层的支脚朝向相反方向扭转形成所示外连支脚。
在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，相互连接的两个外连支脚所在发卡导体的跨距相同。本实施例中，其中一个发卡组中2-5型短跨距发卡位于第5层的支脚(即外连支脚)与另一发卡组中3-6型短跨距发卡上位于第6层的支脚(即外连支脚)焊接相连，可见，这里相连的两个支脚所在的发卡导体均为短跨距发卡导体。
实施例2：
如图6～图8所示，本实施例中，N＝5，节距Y＝6，为便于说明，本实施例中选取周向上相邻的两个发卡组，并以定子槽由外向内的方向作为1～10层，以圆周上的一个方向的先后顺序进行依次说明，其中一个发卡组包括位于同一磁极位置上的1-6型长跨距发卡、3-8型短跨距发卡和5-10型短跨距发卡，以及相邻的另一磁极位置上的2-7型短跨距发卡和4-9型短跨距发卡；同时，1-6型长跨距发卡上位于第6层的支脚与5-10型短跨距发卡上位于第5层的支脚焊接相连，5-10型短跨距发卡上位于第10层的支脚与4-9型短跨距发卡上位于第9层的支脚焊接相连，4-9型短跨距发卡上位于第4层的支脚与所述3-8型短跨距发卡上位于第3层的支脚焊接相连，3-8型短跨距发卡上位于第8层的支脚与所述2-7型短跨距发卡上位于第7层的支脚焊接相连；1-6型长跨距发卡上位于第1层的支脚和所述2-7型短跨距发卡上位于第2层的支脚朝向相反方向扭转形成所示外连支脚。
另一个发卡组包括位于同一磁极位置上的1-6型短跨距发卡、3-8型长跨距发卡和5-10型长跨距发卡，以及相邻的另一磁极位置上的2-7型长跨距发卡和4-9型长跨距发卡；同时，1-6型短跨距发卡上位于第6层的支脚与5-10型长跨距发卡上位于第5层的支脚焊接相连，5-10型长跨距发卡上位于第10层的支脚与4-9型长跨距发卡上位于第9层的支脚焊接相连，4-9型长跨距发卡上位于第4层的支脚与所述3-8型长跨距发卡上位于第3层的支脚焊接相连，3-8型长跨距发卡上位于第8层的支脚与所述2-7型长跨距发卡上位于第7层的支脚焊接相连；1-6型短跨距发卡上位于第1层的支脚和所述2-7型长跨距发卡上位于第2层的支脚朝向相反方向扭转形成所示外连支脚。
本实施例中，所述2-7型短跨距发卡上位于第2层的支脚(即外连支脚)与另一发卡组中1-6型短跨距发卡上位于第1层的支脚(即外连支脚)焊接相连，这里相连的两个支脚所在的发卡导体均为短跨距发卡导体。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电机绕组结构，包括插装在定子铁芯的定子槽内的发卡导体，所述发卡导体整体弯折成U形，包括两个相互平行设置的支腿部和连接两个支腿部的折弯头部；其特征在于，所述发卡导体包括跨距为Y的长跨距发卡和跨距为Y-2的短跨距发卡，Y为节距；在同一相上的同一磁极位置处，所述短跨距发卡和所述长跨距发卡一一对应地设置于径向上的同一层，且所述短跨距发卡位于对应的所述长跨距发卡内，呈同心状设置，在该磁极位置上，所述短跨距发卡和对应的长跨距发卡由最外层或最内层沿径向并排地设置有N层，占据定子槽内绕组总层数的一半，N为2或大于2的奇数；
所述发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽的第A层和第B层，为A-B型发卡导体，A为自然数，且B=A+N；所述A-B型发卡导体的长跨距发卡为A-B型长跨距发卡，所述A-B型发卡导体的短跨距发卡为A-B型短跨距发卡。
2.如权利要求1所述的电机绕组结构，其特征在于，所述支腿部背离所述折弯头部的一端在周向上沿顺时针或逆时针方向扭转，并在端部形成用于焊接的支脚，在径向上位于同一层的所有支腿部的支脚朝向同一方向扭转；在同一相上，两个扭转方向相反且在径向上相邻设置的支脚焊接相连。
3.如权利要求1所述的电机绕组结构，其特征在于，在同一相上，周向相邻的两个磁极位置中，其中一个磁极位置上的K-L型发卡导体与另一个磁极位置上的E-F型发卡导体组成发卡组，L=K+N，F=E+N，K为奇数，E为偶数；同一发卡组内，在径向上位于第1层和第2层或位于第N-1层和第N层的两个支脚朝向相反方向扭转，形成外连支脚，且位于第K层和位于第K+1层的两个支脚朝向相对方向扭转并焊接相连；在周向相邻的两个发卡组通过所述外连支脚焊接相连。
4.如权利要求3所述的电机绕组结构，其特征在于，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，相互连接的两个外连支脚所在发卡导体的跨距相同。
5.如权利要求4所述的电机绕组结构，其特征在于，N=2，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，两个发卡组均包括一个1-3型发卡导体和一个2-4型发卡导体，所述1-3型发卡导体和2-4型发卡导体的跨距相等，且分别位于周向相邻的两个磁极位置上；两个所述发卡组中的发卡导体依照所述1-3型发卡导体、2-4型发卡导体、1-3型发卡导体和2-4型发卡导体的顺序连接。
6.如权利要求4所述的电机绕组结构，其特征在于，N=3，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，其中一个发卡组包括一个1-4型长跨距发卡、一个3-6型短跨距发卡和一个2-5型短跨距发卡，所述1-4型长跨距发卡和3-6型短跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-5型短跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；另一个发卡组包括一个1-4型短跨距发卡、一个3-6型长跨距发卡和一个2-5型长跨距发卡，所述1-4型短跨距发卡和3-6型长跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-5型长跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；两个所述发卡组中的发卡导体依照所述2-5型短跨距发卡、3-6型短跨距发卡、1-4型长跨距发卡、2-5型长跨距发卡、3-6型长跨距发卡和1-4型短跨距发卡的顺序连接。
7.如权利要求4所述的电机绕组结构，其特征在于，N=5，在同一相上，周向相邻的两个发卡组中，其中一个发卡组包括一个1-6型长跨距发卡、一个3-8型短跨距发卡、一个5-10型短跨距发卡、一个2-7型短跨距发卡和一个4-9型长跨距发卡，所述1-6型长跨距发卡、3-8型短跨距发卡和5-10型短跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-7型短跨距发卡和4-9型长跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；另一个发卡组包括一个1-6型短跨距发卡、一个3-8型长跨距发卡、一个5-10型长跨距发卡、一个2-7型长跨距发卡和一个4-9型短跨距发卡，所述1-6型短跨距发卡、3-8型长跨距发卡和5-10型长跨距发卡位于同一磁极位置上，所述2-7型长跨距发卡和4-9型短跨距发卡位于顺时针方向上靠后的磁极位置上；两个所述发卡组中的发卡导体依照所述2-7型短跨距发卡、3-8型短跨距发卡、4-9型长跨距发卡、5-10型短跨距发卡、1-6型长跨距发卡、2-7型长跨距发卡、3-8型长跨距发卡、4-9型短跨距发卡、5-10型长跨距发卡和1-6型短跨距发卡的顺序连接。
8.一种定子组件，其特征在于，包括整体呈圆筒形的定子铁芯，所述定子铁芯上具有沿轴向贯通设置的定子槽，所述定子槽沿定子铁芯的圆周方向间隔均布排列，所述定子铁芯的一端为插入侧，另一端为焊接侧；所述定子铁芯的定子槽内插装有如权利要求1～7中任一权利要求所述的电机绕组结构。
9.一种电机，其特征在于，包括如权利要求8所述的定子组件。
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Denomination of invention: A motor winding structure, stator component, and motor Effective date of registration: 20231016 Granted publication date: 20210928 Pledgee: Chongqing Zongshen Jiyan Mechanical and Electrical Technology Co.,Ltd. Pledgor: CHONGQING ZONGSHEN ELECTRIC POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980061209 |