CN113783337A - 一种多层扁线绕组定子组件及电机 - Google Patents

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Abstract

一种多层扁线绕组定子组件，包括定子铁芯，绕组的起始端的位置设置为起始层和起始槽，按照节距y沿定子铁芯圆周方向绕制，当沿定子铁芯圆周方向绕制1圈后，以同层跨线的方式按照跨距k连接到同层的另一极相组的槽内扁线，然后同样按照节距y沿定子铁芯圆周方向绕制一圈，最后绕组的出线端与起始端位于同一层。本发明的母排不出现多层跨线的情况，且引出线排布十分清晰，从而达到缩小母排尺寸、层数、圆周角度、优化母排结构、减小母排体积、或取消母排的目的，同时焊接端每两层的扭头与焊接形式完全一致，实现了焊接端扭头、焊接与绝缘处理等工艺的简化，简化电机制作工艺，降低成本与提高产品灵活度。

Description

一种多层扁线绕组定子组件及电机
技术领域
本发明涉及电学领域，尤其涉及电机，特别是一种多层扁线绕组定子组件及电机。
背景技术
随着新能源汽车驱动电机对转矩密度和功率密度的要求骤增，驱动电机也呈现出扁线化的趋势。电机定子绕组采用扁线方式，大大增加槽满率的同时，也实现了槽内绕组的良好散热。电机扁线绕组通常采用波绕组的形式，可同时采用不同节距满足绕线的布置、绝缘等。常见的定子绕组的扁线形式有Hairpin结构、I-pin结构及连续波绕的结构，现在比较成熟的为前两种。常见的定子绕组扁线层数也根据制造工艺的复杂程度存在2层、4层、5层、6层、7层、8层、10层、12层等更多层数。在现有常用的扁线方案中，扁线的一端或者两端都要采用焊接的方式实现导线的连接，并且为了形成三相绕组的“Y”型或者“△”型连接以及支路之间的连接，绕组端部通常会采用很多跨线的方式，多组跨线结构构成常见的母排，母排主要作用是实现同支路的跨线连接、不同支路的串或并联、中性点连接、三相出线连接，在扁线电机构成的绕组中起到很关键的作用，现有技术中，形成母排的跨线结构较复杂，使得扁线绕组定子组件端部母排包络尺寸较大、层数较多、圆周角度较大，导致加工工艺难度高，用铜量较高，加工成本和材料成本均较高，应用灵活度较低，母排端局部温度过高，绕组性能不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层扁线绕组定子组件及电机，所述的这种多层扁线绕组定子组件及电机要解决现有技术中的扁线电机定子绕组的结构较复杂、加工工艺难度高、绕组性能不稳定的技术问题。
本发明的一种多层扁线绕组定子组件，包括定子铁芯，定子铁芯中包括有定子槽，所述的定子槽中嵌设有扁线绕组，所述的扁线绕组采用波绕组结构，绕组中设置有U相、V相和W相，任意一相均设置有至少一条支路，任意一条支路均由线圈构成，任意一个线圈的层数均为两层以上的偶数，绕组的起始端的位置设置为起始层起始槽，按照节距y沿定子铁芯圆周方向绕制，当沿定子铁芯圆周方向绕制1圈后，以同层跨线的方式按照跨距k连接到同层的另一极相组的槽内扁线，然后同样按照节距y沿定子铁芯圆周方向绕制一圈，最后绕组的出线端与起始端位于同一层,y、k均为正整数。
进一步的，任意一相均设置有两条及以上数目的支路，所述的支路串联或者并联连接。
进一步的，k=y+1或者k=y-1。
进一步的，所述的波绕组每一相包括2条并联支路，任意一个定子槽内的线圈的层数均为6层，任意一层线圈中的引出线端均连接三相引出线，每相支路中的三相引出端并联连接，三相支路的尾端连接在一起形成星点线端构成星型连接、或者三相支路通过首尾连接构成三角形连接。
本发明的一种电机，包括所述的多层扁线绕组定子组件。
本发明与现有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明的母排不出现多层跨线的情况，且引出线排布十分清晰，从而达到缩小母排尺寸、层数、圆周角度、优化母排结构、减小母排体积、或取消母排的目的，同时焊接端每两层的扭头与焊接形式完全一致，实现了焊接端扭头、焊接与绝缘处理等工艺的简化，简化电机制作工艺，降低成本与提高产品灵活度。本发明的跨线结构简单，弯折少，母排焊点少，层数少，径向尺寸小，提高了绕组结构性能稳定，简化了工艺。
附图说明
图1为本发明的一种多层扁线绕组定子组件及电机的实施例的绕组展开结构示意图。
图2为本发明的一种多层扁线绕组定子组件及电机的实施例的定子组件的结构示意图。
图3为本发明的一种多层扁线绕组定子组件及电机的实施例的定子组件的U型线的结构示意图。
图4为本发明的一种多层扁线绕组定子组件及电机的实施例的同层跨线的U型线的结构示意图。
图5为本发明的一种多层扁线绕组定子组件及电机的实施例的定子组件焊接端的结构示意图。
图示说明：定子铁芯1、定子绕组花冠（U型）端2、定子绕组焊接端3、母排或铜排4、常规U型线5、母排下方（换层）U型线6。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述，但本发明并不限制于本实施例，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。本发明中的上、下、前、后、左、右等方向的使用仅为了描述方便，并非对本发明的技术方案的限制。
如图1-图5所示，本发明的一种多层扁线绕组定子组件，包括定子铁芯1，定子铁芯1中包括有定子槽，所述的定子槽中嵌设有扁线绕组，所述的扁线绕组采用波绕组结构，绕组中设置有U相、V相和W相，任意一相均设置有2条支路，所述的2条支路并联连接，任意一条支路均由线圈构成，任意一个线圈的层数均为两层及以上的偶数，在任意一条支路内，绕组的起始端的位置设置为起始层起始槽，按照节距y沿定子铁芯1圆周方向绕制，当沿定子铁芯1圆周方向绕制1圈后，以同层跨线的方式按照跨距k连接到同层的另一极相组的槽内扁线，然后同样按照节距y沿定子铁芯1圆周方向绕制一圈，最后绕组的出线端与起始端位于同一层，y、k均为正整数。
进一步的，k=y+1或者k=y-1。
进一步的，所述的波绕组包括2条并联支路，任意一个定子槽内的线圈的层数均为6层，任意一层线圈中的引出线端均连接三相引出线，每相支路中的三相引出端并联连接，三相支路的尾端连接在一起形成星点线端构成星型连接、或者三相支路通过首尾连接构成三角形连接。
本发明的一种电机，包括所述的多层扁线绕组定子组件。
具体的，相同的极性下的每相绕组定义为一个极相组。
具体的，本实施例中的扁线绕组、波绕组、绕组沿定子铁芯1圆周方向绕制1圈的方式等均采用现有技术中的公知方案，本领域技术人员均已了解，在此不再赘述。
如果存在多条并联支路，任意一条的其它并联支路也按照该方式进行绕组连接，并且每条支路均存在一条同层跨线，不同支路之间的同层跨线形成同心对称形的跨线。这样电机绕组绕制过程中无论支路串联或者并联，都不会出线多层跨线，并且，不同支路的起始端和出线端均排布在相同层，使得引出线排布十分清晰。
为保证每条支路中的电流分布均衡，每条支路中的绕组包含每一层的绕组，能够有效降低绕组支路间的环流，本发明是基于此种绕组连接方式的定子组件及具有该定子组件的电机。
本发明的母排4不出现多层跨线的情况，且引出线排布十分清晰，从而达到缩小母排4尺寸、层数、圆周角度、优化母排4结构、减小母排4体积、或取消母排4的目的，同时焊接端每两层的扭头与焊接形式完全一致，实现了焊接端扭头、焊接与绝缘处理等工艺的简化，使得电机制作工艺简化，降低成本与提高产品灵活度。
本发明的跨线结构简单，弯折少，母排焊点少，层数少，径向尺寸小，提高了绕组结构性能稳定，简化了工艺。
上述绕组连接结构的定子组件及具有该定子组件的电机不限绕组层数、并联支路数、定子槽数、设定节距、同层跨线跨距、绕制方向（顺时针/逆时针），灵活度较高。
实施例1
如图1-图5所示，以8极48槽电机为例，绕组中设置有U相、V相和W相，任意一相均设置有2条支路，所述的2条支路并联连接，任意一条支路均由线圈构成。
以U相为例，
U1支路起始端从第1槽的第1层开始，设定节距y=6，通过U型线从第7槽的第2层连接出来后，沿定子圆周方向绕线，绕到第43槽的第6层，然后通过同层跨线按照跨距k1连接到第2槽第6层，设定跨距k1=7，然后再按照节距y继续沿圆周方向进行绕线，最后出线端回到第8槽第1层；
U2支路也按照U1的方式进行绕线，设定其同层跨线跨距k2=5，U2支路的起始端位置为第2槽的第1层，出线端位置为第7槽的第1层，
这样U1支路和U2支路各自的起始端和出线端均在第1层，并且两条支路上的同层跨线同心对称。
V相和W相的连接与U相相同。
最后，母排4通过相邻线焊接，或直接采用铜排代替母排4进行连接，跨线则通过同层连接的方式构成。

Claims (5)

1.一种多层扁线绕组定子组件，其特征在于：包括定子铁芯，定子铁芯中包括有定子槽，所述的定子槽中嵌设有扁线绕组，所述的扁线绕组采用波绕组结构，绕组中设置有U相、V相和W相，任意一相均设置有至少一条支路，任意一条支路均由线圈构成，任意一个线圈的层数均为两层以上的偶数，绕组的起始端的位置设置为起始层起始槽，按照节距y沿定子铁芯圆周方向绕制，当沿定子铁芯圆周方向绕制1圈后，以同层跨线的方式按照跨距k连接到同层的另一极相组的槽内扁线，然后同样按照节距y沿定子铁芯圆周方向绕制一圈，最后绕组的出线端与起始端位于同一层,y、k均为正整数。
2.根据权利要求1所述的一种多层扁线绕组定子组件，其特征在于：任意一相均设置有两条及以上数目的支路，所述的支路串联或者并联连接。
3.根据权利要求1所述的一种多层扁线绕组定子组件，其特征在于：k=y+1或者k=y-1。
4.根据权利要求1所述的一种多层扁线绕组定子组件，其特征在于：所述的波绕组每一相包括2条并联支路，任意一个定子槽内的线圈的层数均为6层，任意一层线圈中的引出线端均连接三相引出线，每相支路中的三相引出端并联连接，三相支路的尾端连接在一起形成星点线端构成星型连接、或者三相支路通过首尾连接构成三角形连接。
5.一种电机，其特征在于：包括权利要求1-4任意一项所述的多层扁线绕组定子组件。
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