CN112787449B - 定子组件和永磁同步电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，提供一种定子组件和永磁同步电机。定子组件包括定子铁芯、环形支架和三相绕组，环形支架固定于定子铁芯的端部，定子铁芯的内周壁和环形支架的内周壁分别周向间隔分布有相对应的并供三相绕组绕线的齿部；其中，三相绕组的三个尾端对应的三个齿部区域，分别设有贯穿环形支架的周壁的三个缺口；三相绕组中的两相绕组的两个尾端分别沿各自的绕线方向穿过各自对应的缺口后，逆各自的绕线方向紧贴环形支架的外周壁绕至第三个缺口，并穿过第三个缺口与环形支架内的第三相绕组的尾端电性连接于一中性点，所述中性点位于第三相绕组的尾端的绕线方向上。本发明能实现三相绕组的三个尾端分别被拉紧，防止松动。

Description

定子组件和永磁同步电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地说，涉及一种定子组件和包括该定子组件的永磁同步电机。

背景技术

永磁同步电机具有功率密度大、体积小、效率高的优点，被广泛应用于各个领域。在永磁同步电机中，集中绕线式的永磁同步电机因绕组端部小等特性，其效率优于分布绕线式的永磁同步电机。

现有的集中绕线式的永磁同步电机的定子组件中，三相绕组分别在各自对应的齿部完成绕线后，将尾端并接在一起。但最后一圈绕线常常难以拉紧，会出现松动现象，导致永磁同步电机运行异常。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种能对三相绕组的三个尾端起到拉紧作用，有效防止三相绕组的三个尾端松动的定子组件，以及包括该定子组件的永磁同步电机。

根据本发明的一个方面，提供一种定子组件，包括定子铁芯、环形支架和三相绕组，所述环形支架固定于所述定子铁芯的端部，所述定子铁芯的内周壁和所述环形支架的内周壁分别周向间隔分布有相对应的并供所述三相绕组绕线的齿部；其中，所述三相绕组的三个尾端对应的三个齿部区域，分别设有贯穿所述环形支架的周壁的三个缺口；以及，所述三相绕组中的两相绕组的两个尾端分别沿各自的绕线方向穿过各自对应的缺口后，逆各自的绕线方向紧贴所述环形支架的外周壁绕至第三个缺口，并穿过所述第三个缺口与所述环形支架内的第三相绕组的尾端电性连接于一中性点，所述中性点位于所述第三相绕组的尾端的绕线方向上。

优选地，上述的定子组件中，所述三相绕组中的两相绕组的两个尾端分别被各自对应的缺口以及所述第三个缺口限位并卡紧；以及，所述中性点的位置使所述第三相绕组的尾端被拉紧。

优选地，上述的定子组件中，所述三相绕组的三个尾端的绕线方向相同；以及，沿所述绕线方向，所述第三个缺口位于所述中性点的位置的上游侧。

优选地，上述的定子组件中，所述三个缺口对应的三个齿部相邻。

优选地，上述的定子组件中，所述环形支架的相邻两齿部的中心与所述环形支架的中心的连线夹角为K，所述缺口的中心和该缺口对应的齿部的中心与所述环形支架的中心的连线夹角α满足：-(K/2-5)≤α≤K/2-5。

优选地，上述的定子组件中，所述缺口设于所述环形支架远离所述定子铁芯的端部的一端，且沿轴向延伸。

优选地，上述的定子组件中，所述缺口距离所述环形支架靠近所述定子铁芯的端部的一端的高度H满足：7mm≤H≤13mm。

优选地，上述的定子组件中，所述缺口沿周向的宽度L满足：1mm≤L≤3mm。

优选地，上述的定子组件中，所述三相绕组的三个尾端通过焊接或压接的方式电性连接于所述中性点。

根据本发明的另一个方面，提供一种永磁同步电机，所述永磁同步电机包括上述的定子组件。

本发明与现有技术相比的有益效果至少包括：

通过两相绕组的两个尾端分别沿各自的绕线方向穿过各自对应的缺口后，逆各自的绕线方向紧贴环形支架的外周壁绕线的方式，使该两相绕组的两个尾端分别在各自对应的缺口的限位作用下，顺着绕线方向拉一段距离后再逆着绕线方向回拉一段距离，实现该两相绕组的两个尾端分别被拉紧；

进一步，该两相绕组的两个尾端分别穿过第三个缺口后与第三相绕组的尾端并接于中性点，使该两相绕组的两个尾端被进一步拉紧；同时该中性点位于第三相绕组的尾端的绕线方向上，使第三相绕组的尾端也被拉紧；

从而，本发明能实现三相绕组的三个尾端分别被拉紧，防止松动。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明一实施例中定子组件的俯视示意图；

图2示出本发明一实施例中定子组件的立体示意图；

图3示出本发明一实施例中定子组件的三相绕组的尾端未缠绕于缺口的示意图；

图4示出本发明一实施例中环形支架的俯视示意图；以及

图5示出本发明一实施例中环形支架的立体示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

图1示意出一个实施例中定子组件的俯视结构，图2示意出定子组件的立体结构。参照图1和图2所示，本实施例中定子组件包括：

定子铁芯1、环形支架2和三相绕组4，环形支架2固定于定子铁芯1的端部，定子铁芯1的内周壁和环形支架2的内周壁分别周向间隔分布有相对应的并供三相绕组4绕线的齿部3(其中定子铁芯1的齿部标记为31，环形支架2的齿部标记为32，定子铁芯1的齿部31和环形支架2的齿部32在轴向上分别一一对应)。其中，三相绕组4的三个尾端(该三个尾端在图1和图2中分别标示为4a、4b和4c)对应的三个齿部区域(该三个齿部在图1中标示为3a、3b和3c)，分别设有贯穿环形支架2的周壁的三个缺口(该三个缺口在图1和图2中分别标示为20a、20b和20c)。以及，三相绕组4中的两相绕组的两个尾端4a和4b分别沿各自的绕线方向穿过各自对应的缺口(其中一相绕组的尾端4a沿其绕线方向x_a穿过其对应的缺口20a，另一相绕组的尾端4b沿其绕线方向x_b穿过其对应的缺口20b)后，逆各自的绕线方向紧贴环形支架2的外周壁绕至第三个缺口20c，并穿过第三个缺口20c与环形支架2内的第三相绕组的尾端4c电性连接于一中性点5，该中性点5位于第三相绕组的尾端4c的绕线方向x_c上。

本实施例的定子组件中，三相绕组4中的一相绕组的尾端4a沿其绕线方向x_a穿过该相绕组绕线的齿部3a所对应的缺口20a后，再逆其绕线方向x_a紧贴环形支架2的外周壁绕线，从而在缺口20a的限位作用下，该相绕组的尾端4a顺其绕线方向x_a拉一段距离后再逆其绕线方向x_a回拉一段距离，实现一次方向折返的绕线，使该相绕组的尾端4a被拉紧。同理，三相绕组4中的另一相绕组的尾端4b沿其绕线方向x_b穿过该相绕组绕线的齿部3b所对应的缺口20b后，再逆其绕线方向x_b紧贴环形支架2的外周壁绕线，从而在缺口20b的限位作用下，该相绕组的尾端4b顺其绕线方向x_b拉一段距离后再逆其绕线方向x_b回拉一段距离，实现一次方向折返的绕线，使该相绕组的尾端4b被拉紧。进一步，该两相绕组的两个尾端4a和4b分别穿过第三个缺口20c后与第三相绕组的尾端4c并接于中性点5，使该两相绕组的两个尾端4a和4b被进一步拉紧；同时该中性点5位于第三相绕组的尾端4c的绕线方向x_c上，使第三相绕组的尾端4c也被拉紧。其中，三相绕组的三个尾端4a、4b和4c可以通过焊接或压接的方式电性连接于中性点5。从而，本实施例的定子组件通过设于环形支架2的周壁上的三个缺口20a、20b和20c，以及三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c在该三个缺口20a、20b和20c处的绕线方式，实现三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c分别被拉紧，防止松动。

图3是一个实施例中定子组件的三相绕组的尾端4a、4b和4c未缠绕于缺口20a、20b和20c的示意。参照图3所示，若三相绕组的尾端4a、4b和4c不通过缺口20a、20b和20c拉紧而直接并接，则三个尾端4a、4b和4c都无法固定，极易松动，影响绕组性能。而本发明的定子组件通过三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c在环形支架2的三个缺口20a、20b和20c处的绕线方式，实现三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c分别被拉紧，防止松动。

在一个实施例中，三相绕组4中的两相绕组的两个尾端4a和4b分别被各自对应的缺口20a和20b以及第三个缺口20c限位并卡紧；以及，中性点5的位置使第三相绕组的尾端4c被拉紧。具体来说，一相绕组的尾端4a被其对应的缺口20a以及第三个缺口20c限位并卡紧，另一相绕组的尾端4b被其对应的缺口20b以及第三个缺口20c限位并卡紧，且中性点5的位置使第三相绕组的尾端4c被拉紧，同时也使前两相绕组的两个尾端4a和4b被拉紧，从而实现三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c分别被拉紧，防止松动。实际应用中，在前两相绕组的两个尾端4a和4b分别穿过各自对应的缺口20a和20b以及第三个缺口20c，伸入环形支架2内后，可以通过调整三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c的长度，使该三个尾端4a、4b和4c被拉紧并接于中性点5。

在一个实施例中，三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c的绕线方向x_a、x_b和x_c相同，均是沿图1所示的顺时针方向x。以及，沿该绕线方向x，第三个缺口20c位于中性点5的位置的上游侧。从而，因第三个缺口20c位于中性点5的上游侧，且前两相绕组的尾端4a和4b穿过第三个缺口20c后与第三相绕组的尾端4c并接于中性点5，实现前两相绕组的两个尾端4a和4b在第三个缺口20c的限位作用下，又一次方向折返地绕线，从而被进一步拉紧。也即，本实施例中第一相绕组的尾端4a在第一个缺口20a和第三个缺口20c的限位作用下，实现了两次方向折返的绕线，可以极大程度地实现被拉紧。同理，第二相绕组的尾端4b在第二个缺口20b和第三个缺口20c的限位作用下，实现了两次方向折返的绕线，可以极大程度地实现被拉紧。第三相绕组的尾端4c由于长度短、且被并接于位于绕线方向x的下游侧的中性点5，因此也能最大程度地实现被拉紧。从而，本实施例中三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c均能最大程度地实现被拉紧。

在一个实施例中，三个缺口20a、20b和20c对应的三个齿部3a、3b和3c相邻。其中第一相绕组的尾端4a对应的齿部3a和缺口20a位于绕线方向x的最下游，第二相绕组的尾端4b对应的齿部3b和缺口20b位于绕线方向x的中游，第三相绕组的尾端4c对应的齿部3c和缺口20c位于绕线方向x的最上游。三个齿部3a、3b和3c相邻的设置可以实现三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c最短和最简洁，防止尾端绕线混乱。

图4示意出一个实施例中环形支架2的俯视结构，结合图4所示，在本实施例中，环形支架2的相邻两齿部32的中心与环形支架2的中心O的连线夹角为K，该夹角K也是定子铁芯1的每槽角度。定子铁芯1中，其相邻两齿部31之间形成槽，定子铁芯1的槽数为Q，则每槽在圆周上的角度为K＝Q/360°。以及，每个缺口的中心和该缺口对应的齿部的中心与环形支架2的中心O的连线夹角α满足：-(K/2-5)≤α≤K/2-5。具体来说，第一个缺口20a的中心和该第一个缺口20a对应的齿部3a的中心与环形支架2的中心O的连线夹角α₁满足：-(K/2-5)≤α₁≤K/2-5。当定子铁芯1的槽数Q＝9，则第一个缺口20a的中心与齿部3a的中心在圆周上的夹角α₁满足：-15°≤α₁≤15°；当定子铁芯1的槽数Q＝6，则第一个缺口20a的中心与齿部3a的中心在圆周上的夹角α₁满足：-25°≤α₁≤25°；当定子铁芯1的槽数Q＝12，则第一个缺口20a的中心与齿部3a的中心在圆周上的夹角α₁满足：-10°≤α₁≤10°。进一步的，第二个缺口20b的中心和该第二个缺口20b对应的齿部3b的中心与环形支架2的中心O的连线夹角α₂满足：-(K/2-5)≤α₂≤K/2-5。当定子铁芯1的槽数Q＝9，则第二个缺口20b的中心与齿部3b的中心在圆周上的夹角α₂满足：-15°≤α₂≤15°；当定子铁芯1的槽数Q＝6，则第二个缺口20b的中心与齿部3b的中心在圆周上的夹角α₂满足：-25°≤α₂≤25°；当定子铁芯1的槽数Q＝12，则第二个缺口20b的中心与齿部3b的中心在圆周上的夹角α₂满足：-10°≤α₂≤10°。以及，第三个缺口20c的中心和该第三个缺口20c对应的齿部3c的中心与环形支架2的中心O的连线夹角α₃满足：-(K/2-5)≤α₃≤K/2-5。当定子铁芯1的槽数Q＝9，则第三个缺口20c的中心与齿部3c的中心在圆周上的夹角α₃满足：-15°≤α₃≤15°；当定子铁芯1的槽数Q＝6，则第三个缺口20c的中心与齿部3c的中心在圆周上的夹角α₃满足：-25°≤α₃≤25°；当定子铁芯1的槽数Q＝12，则第三个缺口20c的中心与齿部3c的中心在圆周上的夹角α₃满足：-10°≤α₃≤10°。通过三个缺口20a、20b和20c的中心分别与对应的三个齿部3a、3b和3c的中心在圆周上的夹角α₁、α₂和α₃的设置，可以实现三相绕组的尾端4a、4b和4c对应地限位于三个缺口20a、20b和20c并方向折返地绕线，实现拉紧，并能使三个尾端4a、4b和4c的绕线简洁。

图5示意出一个实施例中环形支架2的立体结构，结合图5所示，本实施例中三个缺口20a、20b和20c设于环形支架2远离定子铁芯1的端部的一端2a，以顺应绕组尾端的位置，且三个缺口20a、20b和20c均沿轴向延伸。其中，三个缺口20a、20b和20c沿周向的宽度L均满足：1mm≤L≤3mm，以实现供绕组尾端穿过并限位绕组尾端的作用。三个缺口20a、20b和20c距离环形支架2靠近定子铁芯1的端部的一端2b的高度H均满足：7mm≤H≤13mm，以避免干涉环形支架2内周壁的齿部32。

本发明还提供一种包括上述任意实施例所描述的定子组件的永磁同步电机，该永磁同步电机中，定子组件的三相绕组4中的两相绕组的两个尾端4a和4b分别沿各自的绕线方向x_a和x_b穿过各自对应的缺口20a和20b后，逆各自的绕线方向x_a和x_b紧贴环形支架2的外周壁绕线，使该两相绕组的两个尾端4a和4b分别在各自对应的缺口20a和20b的限位作用下，顺着各自的绕线方向x_a和x_b拉一段距离后再逆着各自的绕线方向x_a和x_b回拉一段距离，实现该两相绕组的两个尾端4a和4b分别限位于缺口20a和20b中进行方向折返的绕线，从而分别被拉紧。该两相绕组的两个尾端4a和4b分别穿过第三个缺口20c后与第三相绕组的尾端4c并接于中性点5，使该两相绕组的两个尾端4a和4b被进一步拉紧；同时该中性点5位于第三相绕组的尾端4c的绕线方向x_c上，使第三相绕组的尾端4c也被拉紧。从而，本发明的永磁同步电机能够实现定子组件的三相绕组4的三个尾端4a、4b和4c分别被拉紧，防止松动。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种定子组件，包括定子铁芯、环形支架和三相绕组，所述环形支架固定于所述定子铁芯的端部，所述定子铁芯的内周壁和所述环形支架的内周壁分别周向间隔分布有相对应的并供所述三相绕组绕线的齿部；

其特征在于，所述三相绕组的三个尾端对应的三个齿部区域，分别设有贯穿所述环形支架的周壁的三个缺口，所述环形支架的相邻两齿部的中心与所述环形支架的中心的连线夹角为K，所述缺口的中心和该缺口对应的齿部的中心与所述环形支架的中心的连线夹角α满足：-(K/2-5)≤α≤K/2-5；以及

所述三相绕组的三个尾端的绕线方向相同；

所述三相绕组中的第一相绕组和第二相绕组的尾端分别沿所述绕线方向穿过各自对应的缺口后，逆所述绕线方向紧贴所述环形支架的外周壁绕至第三个缺口，以使所述第一相绕组和所述第二相绕组的尾端分别实现第一次方向折返的绕线；

所述第一相绕组和所述第二相绕组的尾端分别穿过所述第三个缺口与所述环形支架内的第三相绕组的尾端电性连接于一中性点，沿所述绕线方向所述第三个缺口位于所述中性点的位置的上游侧，以使所述第一相绕组和所述第二相绕组的尾端分别实现第二次方向折返的绕线；以及

所述中性点位于所述第三相绕组的尾端的绕线方向上，以使所述第三相绕组的尾端被拉紧。

2.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述三相绕组中的两相绕组的两个尾端分别被各自对应的缺口以及所述第三个缺口限位并卡紧；以及

所述中性点的位置使所述第三相绕组的尾端被拉紧。

3.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述三个缺口对应的三个齿部相邻。

4.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述缺口设于所述环形支架远离所述定子铁芯的端部的一端，且沿轴向延伸。

5.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述缺口距离所述环形支架靠近所述定子铁芯的端部的一端的高度H满足：7mm≤H≤13mm。

6.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述缺口沿周向的宽度L满足：1mm≤L≤3mm。

7.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述三相绕组的三个尾端通过焊接或压接的方式电性连接于所述中性点。

8.一种永磁同步电机，其特征在于，所述永磁同步电机包括权利要求1-7任一项所述的定子组件。

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