CN114142643A - 一种扁线电机定子及其绕组绕制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扁线电机定子及其绕组绕制方法，其中扁线电机定子包括定子铁芯、扁线绕组和PCB接线板，所述定子铁芯的内圈沿周向均匀分布有多个定子齿，每个所述定子齿上设有由扁线导体绕制而成的扁线绕组单元，多个所述扁线绕组单元构成所述扁线绕组，所述PCB接线板同轴设于定子铁芯的一侧，每个所述扁线绕组单元均与所述PCB接线板电连接，所述扁线绕组单元包括两个相互紧邻并分别绕制在定子齿上的绕组线圈，两个所述绕组线圈的内圈相导通。本发明的扁线排布极其规整，最大程度利用了定子槽内空间，工艺简单，质量易把控，不仅提高了生产效率，同时成本更低。

Description

一种扁线电机定子及其绕组绕制方法

技术领域

本发明涉及电机定子技术领域，尤其涉及一种扁线电机定子及其绕组绕制方法。

背景技术

一般电机绕组所用漆包线通过截面形状分为圆线和扁线，圆线在相互排列时，外圆之间存在着较大的间隙；相比于圆线，扁线由于外形特性，相同截面积的扁线在排线时比圆线占的空间更小，因此，相同的绕线槽空间，可以绕入截面更大的扁线。所以由扁线导体组成的绕组电机凭借其优良的电机特性，成为电机领域的一个主要发展方向，尤其是在新能源汽车驱动电机或发电机应用越来越普遍，扁线电机定子绕组结构及其制造方法呈现出多样性。由于扁线的抗弯强度远高于多股相同截面积组成的圆线，无法像圆线那样方便地在铁芯上绕制，特别是当第一层绕组绕制完成需将导线跨向第二层绕制时的跨线动作，采用传统的圆线绕组绕制时相对容易，可使用自动化设备完成，而采用扁线绕组很难通过自动化设备完成，即便是手工绕制跨线，也很难将绕组排列规整，造成更大的铁芯槽内空间浪费。

为了克服以上弊端，现有技术通常是将扁线预先做成类似U型发卡的形状，然后将发卡线从铁芯槽的一端插入，再将发卡式导体末端进行弯折，最后将所有的相邻端点进行焊接，构成一个个线圈。这种方法工艺及其复杂，并且由于存在大量的焊点，生产成本高，难度大，质量难易把控；其他的已有技术，还包括将定子设计成分离式结构，预先把扁线导体压制成型，然后套入分离的定子内，最后再组合成完整定子，这种方法工艺复杂，影响定子的整体尺寸精度，并且分离的定子对电机磁路影响很大，会增加电机损耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足之处而提出一种扁线电机定子及其绕组绕制方法，使得扁线排布极其规整，最大程度利用了定子槽内空间，工艺简单，质量易把控，不仅提高了生产效率，同时成本更低。

实现本发明目的技术方案是：

一种扁线电机定子，包括定子铁芯、扁线绕组和PCB接线板，所述定子铁芯的内圈沿周向均匀分布有多个定子齿，每个所述定子齿上设有由扁线导体绕制而成的扁线绕组单元，多个所述扁线绕组单元构成所述扁线绕组，所述PCB接线板同轴设于定子铁芯的一侧，每个所述扁线绕组单元均与所述PCB接线板电连接，所述扁线绕组单元包括两个相互紧邻并分别绕制在定子齿上的绕组线圈，两个所述绕组线圈的内圈相导通，同时两个所述绕组线圈均由扁线导体由内至外依次卷绕而成。

进一步地，每个定子齿上的两个所述绕组线圈的内圈的端口之间连接有连接桥，外圈的端口均与PCB接线板电连接。

进一步地，所述连接桥和两个绕组线圈为同一根扁线导体，所述连接桥为扁线导体折弯形成。

进一步地，所述连接桥为PCB薄板或由焊接形成。

一种扁线电机定子的绕组绕制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：制作连接桥，将扁线导体向下折叠，形成V型结构，以V型结构内侧的交点为折点，将扁线导体继续向上折叠，形成Z型结构，Z型结构的两个平行边之间的中间连接处即为连接桥；

步骤二：绕制扁线绕组单元，将Z型结构的扁线导体的两个平行边分别以定子铁芯的定子齿为中心进行绕制，形成两个相互平行并紧邻的绕组线圈，两个绕组线圈组成一个扁线绕组单元；

步骤三：将每个定子齿上的扁线绕组单元分别与PCB接线板电连接，从而形成相互导通的电机三相绕组。

进一步地，所述步骤三中，所述PCB接线板上设有与扁线绕组单元的两个端口相对应的插口，所述扁线绕组单元将端口插入插口后并通过焊接实现电连接。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

(1)本发明通过在每个电机定子铁芯的定子齿上设置两个内圈相导通的绕组线圈，同时两个绕组线圈相互紧邻，最大化地节约空间，两个绕组线圈独立绕制，避免绕制跨线，空间上互不干扰；两个绕组线圈形成一个扁线绕组单元，每个扁线绕组单元之间通过PCB接线板实现连通，工艺简单，容易实现自动化绕制，并且质量易把控，生产效率高，成本更低。

(2)本发明的每个定子齿上的两个绕组线圈的内圈之间设有连接桥，通过连接桥实现两个绕组线圈之间的导通，从而实现每个扁线绕组单元能够整齐地排列，不必跨线即可实现两个具有多层结构的绕组线圈，节约空间。

(3)本发明的连接桥与两个绕组线圈为同一根扁线导体，并且连接桥为扁线导体折弯形成，从而实现无需焊接即可实现两个绕组线圈的连通，工艺简单，从而提高电机绕组的性能，并且生产成本低。

(4)本发明连接桥可以为PCB薄板或由焊接形成，提供多种结构选择，实现每个扁线绕组单元排列更加整齐，从而减小电机内阻，并且电机绕组导热性能优越，大大提升电机的功率密度以及整体性能。

(5)本发明的电机定子的绕组绕制方法，采用一根扁线导体，通过两次折弯形成连接桥以及两个相互紧邻的平行边，两个平行边各自独立绕制形成两个相互导通的绕组线圈，从而构成一个扁线绕组单元，该绕制方法简单可靠，独特的排线方式，无需跨线，使得扁线的排布极其规整，最大程度利用了空间，降低了电机内阻，提高了电机绕组的导热性能，进而大大提升了电机的功率密度以及整体性能；此外，相对于现有技术，无需焊接即可实现绕组线圈内以及两个绕组线圈间的导通，绕制工艺简单，质量容易把控，不仅生产效率高，同时成本更低。

(6)本发明的PCB接线板上设有与每个扁线绕组单元的两个端口相对应插口，通过将端口插入插口内再通过焊接实现导通，连接方便且牢固。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明定子齿绕制扁线绕组单元后的立体图；

图3为本发明定子齿绕制扁线绕组单元后的俯视图；

图4为本发明扁线导体的结构示意图；

图5为本发明扁线导体折成V型结构的状态图；

图6为本发明扁线导体折成Z型结构的状态图；

图7为本发明扁线导体折成U型结构的状态图；

图8为本发明扁线导体绕制定子齿的初始状态图。

附图中的标号为：

定子铁芯1、定子齿1-1、扁线绕组2、扁线绕组单元2-1、绕组线圈2-1-1、连接桥2-1-2、PCB接线板3、插口3-1。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

(实施例1)

如图1至图3所示的扁线电机定子，包括定子铁芯1、扁线绕组2和PCB接线板3，定子铁芯1的内圈沿周向均匀分布有多个定子齿1-1，扁线绕组2包括分别绕制在每个定子齿1-1上的扁线绕组单元2-1，扁线绕组单元2-1包括两个相互紧邻并分别绕制在定子齿1-1上的绕组线圈2-1-1，并且两个绕组线圈2-1-1的内圈相导通，最大化地节约空间，两个绕组线圈2-1-1独立绕制，避免绕制跨线，空间上互不干扰。PCB接线板3同轴设于定子铁芯1的一侧，每个扁线绕组单元2-1均与PCB接线板3电连接，工艺简单，容易实现自动化绕制，并且质量易把控，生产效率高，成本更低。

具体地，每个定子齿1-1上的两个绕组线圈2-1-1均由扁线导体由内至外依次卷绕而成，如图2所示，每一层的扁线导体在卷绕时沿纵向对齐，并且两个绕组线圈2-1-1位于同一层的扁线导体的侧边紧密贴合，从而实现每个扁线绕组单元2-1能够整齐地排列。两个绕组线圈2-1-1的内圈的端口之间连接有连接桥2-1-2，通过连接桥2-1-2实现两个绕组线圈2-1-1之间的导通，不必跨线即可实现两个具有多层结构的绕组线圈，节约空间。连接桥2-1-2和两个绕组线圈2-1-1为同一根扁线导体，并且连接桥2-1-2为扁线导体折弯形成，无需焊接即可实现两个绕组线圈2-1-1的连通，工艺简单，从而提高电机绕组的性能，并且生产成本低。

PCB接线板3上设有与扁线绕组单元2-1的两个端口相对应的插口3-1，扁线绕组单元的端口插入插口3-1后并通过焊接实现两个绕组线圈2-1-1外圈的端口与PCB接线板电连接，连接方便且牢固，便于实现自动化焊接。

具有上述结构的扁线电机定子的绕组绕制方法，包括以下步骤：

步骤一：制作连接桥2-1-2，如图4至6所示，取合适长度的扁线导体，将扁线导体向下折叠，形成V型结构，以V型结构内侧的交点为折点，将扁线导体继续向上折叠，形成Z型结构，Z型结构的两个平行边之间的中间连接处即为连接桥2-1-2；

步骤二：绕制扁线绕组单元2-1，如图7至图8所示，将Z型结构的扁线导体的两个平行边向下弯折，形成U型结构，卡在定子齿1-1上，并分别以定子铁芯1的定子齿1-1为中心进行绕制，形成两个相互平行并紧邻的绕组线圈2-1-1，两个绕组线圈2-1-1组成一个扁线绕组单元2-1；

步骤三：将每个定子齿1-1上的扁线绕组单元2-1分别与PCB接线板3电连接，从而形成相互导通的电机三相绕组。

本实施例采用一根扁线导体，通过两次折弯形成连接桥2-1-2以及两个相互紧邻的平行边，两个平行边各自独立绕制形成两个相互导通的绕组线圈2-1-1，从而构成一个扁线绕组单元2-1。两个平行边围绕各自中心绕制线圈，不必跨线，且空间上互不干涉，该绕制方法简单可靠，独特的排线方式，无需跨线，使得扁线的排布极其规整，最大程度利用了空间，降低了电机内阻，提高了电机绕组的导热性能，进而大大提升了电机的功率密度以及整体性能；此外，相对于现有技术，无需焊接即可实现绕组线圈内以及两个绕组线圈间的导通，绕制工艺简单，质量容易把控，不仅生产效率高，同时成本更低。

此外，由于每个定子齿1-1上的扁线绕组单元2-1分为径向上空间互不干涉的两个部分，都可以围绕自身中心进行线圈绕制，并且不存在传统绕线技术中的一层绕制完成转向下一层时的跨线动作，因此可以较为简单的通过自动化设备完成。

(实施例2)

本实施例的结构与实施例类似，区别在于每个定子齿1-1上的两个绕组线圈2-1-1分别由两根扁线导体卷绕形成，两个绕组线圈2-1-1之间的连接桥2-1-2为PCB薄板。

(实施例3)

本实施例的结构与实施例2类似，区别在于连接桥2-1-2有焊接形成，即两根扁线导体通过焊接实现导通。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，如同一定子齿上的两个绕组线圈的扁线导体采用其他类似方式相导通，或者本发明定子铁芯的定子槽型及冲片类型，包括各类的冲片形状，以及分离类的铁芯类型等，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种扁线电机定子，其特征在于：包括定子铁芯(1)、扁线绕组(2)和PCB接线板(3)，所述定子铁芯(1)的内圈沿周向均匀分布有多个定子齿(1-1)，每个所述定子齿(1-1)上设有由扁线导体绕制而成的扁线绕组单元(2-1)，多个所述扁线绕组单元(2-1)构成所述扁线绕组(2)，所述PCB接线板(3)同轴设于定子铁芯(1)的一侧，每个所述扁线绕组单元(2-1)均与所述PCB接线板(3)电连接；所述扁线绕组单元(2-1)包括两个相互紧邻并分别绕制在定子齿(1)上的绕组线圈(2-1-1)，两个所述绕组线圈(2-1-1)的内圈相导通，同时两个所述绕组线圈(2-1-1)均由扁线导体由内至外依次卷绕而成。

2.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子，其特征在于：两个所述绕组线圈(2-1-1)的内圈的端口之间连接有连接桥(2-1-2)，外圈的端口均与PCB接线板(3)电连接。

3.根据权利要求2所述的一种扁线电机定子，其特征在于：所述连接桥(2-1-2)和两个绕组线圈(2-1-1)为同一根扁线导体，所述连接桥(2-1-2)为扁线导体折弯形成。

4.根据权利要求2所述的一种扁线电机定子，其特征在于：所述连接桥(2-1-2)为PCB薄板或由焊接形成。

5.一种扁线电机定子的绕组绕制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：制作连接桥(2-1-2)，将扁线导体向下折叠，形成V型结构，以V型结构内侧的交点为折点，将扁线导体继续向上折叠，形成Z型结构，Z型结构的两个平行边之间的中间连接处即为连接桥(2-1-2)；

步骤二：绕制扁线绕组单元(2-1)，将Z型结构的扁线导体的两个平行边分别以定子铁芯(1)的定子齿(1-1)为中心进行绕制，形成两个相互平行并紧邻的绕组线圈(2-1-1)，两个绕组线圈(2-1-1)组成一个扁线绕组单元(2-1)；

步骤三：将每个定子齿(1-1)上的扁线绕组单元(2-1)分别与PCB接线板(3)电连接，从而形成相互导通的电机三相绕组。

6.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子的绕组绕制方法，其特征在于：所述步骤三中，所述PCB接线板(3)上设有与扁线绕组单元(2-1)的两个端口相对应的插口(3-1)，所述扁线绕组单元(2-1)将端口插入插口(3-1)后并通过焊接实现电连接。

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