CN113794302A - 降低槽压降的均衡绕组扁线电机及电枢绕组的绕制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，包括电枢铁芯和绕设在电枢铁芯上的电枢绕组，所述电枢绕组为三相绕组，所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，每相绕组有多个支路，每个支路由多个支路单元组成，每个支路单元各对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述支路单元至少包括一个正向线圈和一个反向线圈；所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上；所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，所述正向线圈和反向线圈串联连接。本发明实现同相不同支路绕组的路径经过的层数和槽相位达到统一，实现均衡。

Description

降低槽压降的均衡绕组扁线电机及电枢绕组的绕制方法
技术领域
本发明属于扁线电机技术领域，尤其涉及一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机及电枢绕组的绕制方法。
背景技术
为了进一步提高电机产品的功率密度，以降低产品的材料成本；但电机绕组采用扁导线设计后，各位于不同层和不同槽的导线电感大小不同，在相同转子旋转激励下，感应出的反电势相位不同。若同一相的隔阻路绕组，存在组成同一相各支路绕组的导体所处的层位和相槽不同，那就会导致电机绕组支路不均衡，随着电机的转速或工作电压提高，在不同支路中的电流大小和相位都会不同，并产生内部环流，电机内部损耗大幅提高。另外电机导体主要为漆包线材料，而漆包线材料在生产使用过程中一般都会出线针孔或绝缘受损的情况，随着电机产品的电压升高，漆包线之间的耐压能力很难满足使用要求，因此扁线导体绕组设计时需要保证绕组的均衡性，同时设计较低的同槽导体之间的电压降，以有效降低槽内绝缘击穿风险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机及电枢绕组的绕制方法，通过绕组的特殊叠绕和波绕结合连接的方法，实现同相不同支路绕组的路径经过的层数和槽相位达到统一，实现均衡。
本发明第一方面公开了一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，包括电枢铁芯和绕设在电枢铁芯上的电枢绕组，所述电枢绕组为三相绕组，包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，极对数为p，U相绕组、V相绕组和W相绕组在所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，p≥Q，每相绕组有多个支路，每个支路由多个支路单元组成，每个支路单元各对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述相槽R1和相槽R2属于同一相且相邻极下的两个相槽；所述相槽R2和相槽R3属于同一相且相邻极下的两个相槽；
所述支路单元至少包括一个正向线圈和一个反向线圈；所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上；所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，所述正向线圈和反向线圈串联连接。
上述降低槽压降的均衡绕组扁线电机，属于同一支路中的多个支路单元串联。
上述降低槽压降的均衡绕组扁线电机，所述相槽从槽底到槽口分为L1—Lm层，L1层为最靠近槽口的层；所述正向线圈和反向线圈的串联连接处在相槽的Lm层或L1层所处的虚拟圆柱曲面上。
上述降低槽压降的均衡绕组扁线电机，属于同一相的相邻两个支路的首端分别位于相邻的两个对极下属于同相的第一个相槽中。
上述降低槽压降的均衡绕组扁线电机，每相绕组可分为靠近电枢铁芯内圈的内层绕组部分和外层绕组部分，所述内层绕组部分和外层绕组部分的跨线距离相同。
本发明第二方面公开了一种扁线电机电枢绕组的绕制方法，电枢绕组为三相绕组，包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，极对数为p，U相绕组、V相绕组和W相绕组在所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，p≥Q，所述相槽从槽底到槽口分为L1—Lm层，L1层为最靠近槽口的层；每相绕组有多个支路，每个支路由多个支路单元串联而成，其特征在于，每个支路单元包括一个正向线圈和一个反向线圈，每个支路单元对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述相槽R1和相槽R2属于同一相且相邻极下的两个相槽；所述相槽R2和相槽R3属于同一相且相邻极下的两个相槽；
将所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上，其中在相槽R1内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有奇数层，在相槽R2内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有偶数层，正向线圈的穿线端从相槽R1的L1层进入，最后从相槽R2的Lm层穿出；将所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，其中在相槽R2内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有奇数层，在相槽R3内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有偶数层，反向线圈的穿线端从相槽R3的Lm层进入，最后从相槽R2的L1层穿出；
从相槽R2的Lm层穿出的正向线圈的首端和相槽R3的Lm层外的反向线圈的末端串联连接。
上述扁线电机电枢绕组的绕制方法，同一支路中，相串联的两个支路单元，一个支路单元从相槽R2的L1层穿出的反向线圈的穿线端与同一支路中的下一个支路单元的正向线圈在另一个相槽R1的L1层的末端串联。
上述扁线电机电枢绕组的绕制方法，属于同一相的相邻两个支路，当一个支路绕制时，该支路的第一个支路单元的相槽R1和绕制完成的另一个支路的第一个支路单元的相槽R1分别位于相邻的两个对极下。
本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明通过绕组的特殊叠绕和波绕结合连接的方法，实现同相不同支路绕组的路径经过的层数和槽相位达到统一，实现均衡；另外实现各支路的绕组首端和其他或自生支路的绕组末端不在统一槽，并将同槽内不同导体之间的电压降低至较小数量级。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一个支路绕制的原理图。
图2为本发明第一个支路绕制和第二个支路绕制的展开图。
图3为本发明第三个支路绕制和第四个支路绕制的展开图。
图4为本发明单个相绕制的展开图。
具体实施方式
一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，包括电枢铁芯和绕设在电枢铁芯上的电枢绕组，所述电枢绕组为三相绕组，包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，极对数为p，U相绕组、V相绕组和W相绕组在所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，p≥Q，每相绕组有多个支路；如图1—图4所示，本实施例中所述极对数p＝4，Q＝3，所述电枢铁芯上共计72个槽。
本实施例中，每个支路由多个支路单元组成，每个支路单元各对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述相槽R1和相槽R2属于同一相且相邻极下的两个相槽；所述相槽R2和相槽R3属于同一相且相邻极下的两个相槽；
需要说明的是，所述支路单元指一个对极下对应的支路部分，如图1所示，一个相绕组下支路由3个支路单元组成；所述支路单元至少包括一个正向线圈和一个反向线圈；所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上；所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，所述正向线圈和反向线圈串联连接。
需要说明的是，以图2中的第一个支路单元为例，此支路单元对应的相槽R1为第1个槽，相槽R2为第10槽、相槽R3为第19槽。所述相槽从槽底到槽口分为L1—Lm层，L1层为最靠近槽口的层，本实施例中Lm＝L6；正向线圈绕制时，从第1个槽的L1层进入电枢一极边，再连接到相邻极边的第1个槽的L2层，后返回输入第1个槽的L3层，再和L1层方向一样进入L4层，若此就像绕线一样直到进入第10槽Lm层，如此完成正向线圈的布置。反向线圈以和正向线圈相反极方向布置，并由第19槽的Lm层进入，后绕回到第10槽的L(m-1)层，并以正向线圈反方向布置绕组直至回到第10槽的的L1层，完成反向线圈的布置。线圈1和线圈2形成该支路绕组1对极布置。从第10槽的Lm层引出的正向线圈的引出线与第19槽的Lm层的反向线圈串联。
本实施例中，属于同一支路中的多个支路单元串联，此处一个支路由3个支路单元组成，图1中所示Y1、Y2、Y3、Y4分别为四个支路的起始端，X1、X2、X3、X4分别为四个支路的末端。以图2中的第一个支路单元和第二个支路单元的串联为例，从第10槽的的L1层引出的反向线圈的引出线，与第20槽L1层的另一个支路单元的正向线圈连接。
所述正向线圈和反向线圈的串联连接处在相槽的Lm层或L1层所处的虚拟圆柱曲面上。
从以上可以看出相邻线圈的连接层要么在L1层，要么在Lm层，整个支路经过了不同极下的不同槽的布置。
本实施例中，属于同一相的相邻两个支路的首端分别位于相邻的两个对极下属于同相的第一个相槽中。即图3联合所示，当第一个支路的首端在第1槽时，第二个支路的首端在第19槽。
需要说明的是，当完成各支路的绕制后，由于各支路经过的层数布置和相槽布置完全相同，就确保了同相绕组的支路完全均衡。由于相邻两个支路的首端位于相邻的一对极的同相槽下，那么根据原理图可以算出每支路输入端槽内的最高压降仅为1/Q的相电压。
本实施例中，每相绕组可分为靠近电枢铁芯内圈的内层绕组部分和外层绕组部分，所述内层绕组部分和外层绕组部分的跨线距离相同。这样整个绕组的单层线圈元件(U型线)的种类数量等于层数m/2+1,种类数量最少，最利于绕组布置。
本发明的另一个实施例中，还提供一种扁线电机电枢绕组的绕制方法，电枢绕组为三相绕组，包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，极对数为p，U相绕组、V相绕组和W相绕组在所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，p≥Q，所述相槽从槽底到槽口分为L1—Lm层，L1层为最靠近槽口的层；每相绕组有多个支路，每个支路由多个支路单元串联而成，每个支路单元包括一个正向线圈和一个反向线圈，每个支路单元对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述相槽R1和相槽R2属于同一相且相邻极下的两个相槽；所述相槽R2和相槽R3属于同一相且相邻极下的两个相槽；
以图2中的第一个支路单元为例，此支路单元对应的相槽R1为第1个槽，相槽R2为第10槽、相槽R3为第19槽。
将所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上，其中在相槽R1内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有奇数层，在相槽R2内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有偶数层，正向线圈的穿线端从相槽R1的L1层进入，最后从相槽R2的Lm层穿出；将所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，其中在相槽R2内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有奇数层，在相槽R3内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有偶数层，反向线圈的穿线端从相槽R3的Lm层进入，最后从相槽R2的L1层穿出；本实施例中，所述Lm＝L6。
从相槽R2的Lm层穿出的正向线圈的首端和相槽R3的Lm层外的反向线圈的末端串联连接。
本实施例中，同一支路中，相串联的两个支路单元，一个支路单元从相槽R2的L1层穿出的反向线圈的穿线端与同一支路中的下一个支路单元的正向线圈在另一个相槽R1的L1层的末端串联。
本实施例中，属于同一相的相邻两个支路，当一个支路绕制时，该支路的第一个支路单元的相槽R1和绕制完成的另一个支路的第一个支路单元的相槽R1分别位于相邻的两个对极下。
如图2、图3和图4所示，第一个支路的起始端在第1槽，第二个支路的起始端在第19槽，第三个支路的起始端在第37槽，第四个支路的起始槽在第55槽。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，包括电枢铁芯和绕设在电枢铁芯上的电枢绕组，所述电枢绕组为三相绕组，包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，极对数为p，U相绕组、V相绕组和W相绕组在所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，p≥Q，每相绕组有多个支路，其特征在于：每个支路由多个支路单元组成，每个支路单元各对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述相槽R1和相槽R2属于同一相且相邻极下的两个相槽；所述相槽R2和相槽R3属于同一相且相邻极下的两个相槽；
所述支路单元至少包括一个正向线圈和一个反向线圈；所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上；所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，所述正向线圈和反向线圈串联连接。
2.按照权利要求1所述的一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，其特征在于，属于同一支路中的多个支路单元串联。
3.按照权利要求1或2所述的一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，其特征在于，所述相槽从槽底到槽口分为L1—Lm层，L1层为最靠近槽口的层；所述正向线圈和反向线圈的串联连接处在相槽的Lm层或L1层所处的虚拟圆柱曲面上。
4.按照权利要求1所述的一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，其特征在于，属于同一相的相邻两个支路的首端分别位于相邻的两个对极下属于同相的第一个相槽中。
5.按照权利要求1所述的一种降低槽压降的均衡绕组扁线电机，其特征在于，每相绕组可分为靠近电枢铁芯内圈的内层绕组部分和外层绕组部分，所述内层绕组部分和外层绕组部分的跨线距离相同。
6.一种扁线电机电枢绕组的绕制方法，电枢绕组为三相绕组，包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，极对数为p，U相绕组、V相绕组和W相绕组在所述电枢铁芯上每极每相各自对应有Q个相槽，p≥Q，所述相槽从槽底到槽口分为L1—Lm层，L1层为最靠近槽口的层；每相绕组有多个支路，每个支路由多个支路单元串联而成，其特征在于，每个支路单元包括一个正向线圈和一个反向线圈，每个支路单元对应有相槽R1、相槽R2和相槽R3,所述相槽R1和相槽R2属于同一相且相邻极下的两个相槽；所述相槽R2和相槽R3属于同一相且相邻极下的两个相槽；
将所述正向线圈以正向螺旋的方式绕设在相槽R1和相槽R2之间的电枢铁芯部分上，其中在相槽R1内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有奇数层，在相槽R2内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有偶数层，正向线圈的穿线端从相槽R1的L1层进入，最后从相槽R2的Lm层穿出；将所述反向线圈以反向螺旋的方式绕设在相槽R2和相槽R3之间的电枢铁芯部分上，其中在相槽R2内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有奇数层，在相槽R3内正向线圈的直线导体处于L1—Lm层中的所有偶数层，反向线圈的穿线端从相槽R3的Lm层进入，最后从相槽R2的L1层穿出；
从相槽R2的Lm层穿出的正向线圈的首端和相槽R3的Lm层外的反向线圈的末端串联连接。
7.按照权利要求6所述的一种扁线电机电枢绕组的绕制方法，其特征在于，同一支路中，相串联的两个支路单元，一个支路单元从相槽R2的L1层穿出的反向线圈的穿线端与同一支路中的下一个支路单元的正向线圈在另一个相槽R1的L1层的末端串联。
8.按照权利要求6所述的一种扁线电机电枢绕组的绕制方法，其特征在于，属于同一相的相邻两个支路，当一个支路绕制时，该支路的第一个支路单元的相槽R1和绕制完成的另一个支路的第一个支路单元的相槽R1分别位于相邻的两个对极下。
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