CN114172292B - 一种电机定子组件及其绕线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机定子组件，包括铁芯，铁芯上设有三个绕组，每个绕组包括一个进线单元、一个进线绕设单元、至少一个过渡绕设单元和一个出线单元，其中进线绕设线圈的匝数是n‑1，过渡绕设线圈的匝数是n，n为大于1的自然数，进线线段与出线线段分别位于进线绕设线圈两侧的铁芯的线槽内，使铁芯的每个线槽内的导线总截面积相同；进线绕设单元、过渡绕设单元和出线单元之间连接有用于跨线槽的过桥线，第一引出线和第二引出线位于铁芯轴向的一端，过桥线位于铁芯轴向的另一端。本发明还提供了电机定子组件的绕线方法，能够使铁芯的每个线槽内的导线总截面积相同，使磁动势均衡，同时改善电机定子组件的轴向长度，用于内部空间小的电机。

Description

一种电机定子组件及其绕线方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种电机定子组件及其绕线方法。

背景技术

电机是一种传统的输出主动件，电机性能很大程度上取决于定子绕组的绕线方式，不一样的绕线方式得出的电机性能也不一样。市面上普通的电机其定子绕组的引出线与过桥线均位于铁芯轴向的同侧，这导致内部空间较小的电机其定子绕线工艺相对复杂，生产效率不高。

公告号为CN108141087A的发明专利公开了一种旋转电机，其内容包括各同相绕组部各自的各引线沿转子的轴线方向的一方被引出，各同相绕组部的所有的搭接线沿转子的轴线方向的另一方被引出。

上述旋转电机的定子绕线方式虽然使引出线与过桥线分别位于铁芯的轴向两侧，但是铁芯的每个线槽内导体数不一致，使每个线槽内导线总截面积不同，容易出现电机磁动势分布不均，进而引发其它NVH（噪声、振动、声振粗糙度）问题。

发明内容

本发明要解决其中一个技术问题是提供一种铁芯上每个线槽内导线总截面积相同，适用于电机内部空间小的电机定子组件。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电机定子组件，包括铁芯，所述铁芯上设有三个绕组，每个所述绕组包括一个进线单元、一个进线绕设单元、至少一个过渡绕设单元和一个出线单元，所述进线单元包括进线线段和第一引出线，所述进线绕设单元包括进线绕设线圈，所述过渡绕设单元包括过渡绕设线圈，所述出线单元包括出线线段和第二引出线，所述进线绕设线圈的匝数是n-1，所述过渡绕设线圈的匝数是n，其中n为大于1的自然数，所述进线线段与出线线段分别位于进线绕设线圈两侧的铁芯的线槽内，使铁芯的每个线槽内的导线总截面积相同；所述进线绕设单元、过渡绕设单元和出线单元之间连接有用于跨线槽的过桥线，所述第一引出线和第二引出线位于铁芯轴向的一端，所述过桥线位于铁芯轴向的另一端。

通过采用上述结构，本发明的有益效果为：每个绕组的进线绕设线圈的匝数是n-1，且进线线段与出线线段分别位于进线绕设线圈两侧的铁芯的线槽内，使进线绕设线圈的匝数额外增加了一匝，与过渡绕设线圈的匝数是n相同，使铁芯的每个线槽内的导线总截面积相同，实现铁芯上每个线槽内导线总截面积数相同，利于保证电机磁动势的分布均匀，能防止电机发生NVH等问题，同时第一引出线和第二引出线位于铁芯轴向的一端，利于后续的接线操作，过桥线位于铁芯轴向的另一端，能缩短定子整体的轴线方向长度，提高铁芯轴向两侧的空间利用率，利于适用内部空间小的电机。

优选的，所述铁芯的线槽数量是3k个，每个所述绕组的过渡绕设单元的数量是k-1个，其中k为大于1的自然数。通过采用上述结构，在铁芯的线槽个数过多时能保证使铁芯上的每个齿均设有线圈，实现铁芯的每个线槽内的导体数为2n，防止铁芯材料的浪费。

优选的，三个所述绕组在铁芯上均匀分布。通过采用上述结构，使三个绕组产生的磁动势均匀分布在铁芯上，进一步提高电机定子组件的驱动稳定性。

优选的，每个所述进线绕设线圈的绕制方向与每个所述过渡绕设线圈的绕制方向均相同。通过采用上述结构，防止全部绕组的进线绕设单元和过渡绕设单元相互有反向磁动势的产生，使旋转磁场稳定，防止电机发生卡顿或抖动，保证电机定子组件驱动转子的方向相同。

优选的，三个所述绕组形成三角形接线。通过采用上述结构，使三个绕组相互并联设置，降低相电阻值，进一步提高电机功率。

优选的，三个所述绕组形成星型形接线。通过采用上述结构，使每两个绕组间串联设置，提高相电阻值，进一步降低电机启动电流。

本发明要解决另一个技术问题是提供一种稳定有效绕制磁动势分布均匀、减少轴向长度的电机定子组件的绕线方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电机定子组件的绕线方法，所述电机定子组件包括第一进线齿、第二进线齿、第三进线齿和多个过渡齿，每个进线齿两侧各有一第一进线槽和一第二进线槽，每个过渡齿两侧各有一第一过渡槽和一第二过渡槽，所述绕线方法包括如下步骤：

步骤S1：导线从第一进线齿的第一进线槽上端进、下端出；

步骤S2：导线在所述第一进线齿绕制n-1匝，从所述第一进线齿的第一进线槽下端出；

步骤S3：导线从一过渡齿的第一过渡槽下端进，在所述过渡齿绕制n匝，从所述过渡齿的第二过渡槽下端出；

步骤S4：导线从所述第一进线齿的第二进线槽下端进、上端出；

步骤S5：导线从第二进线齿的第一进线槽上端进、下端出，重复步骤S2～S4；

步骤S6：导线从第三进线齿的第一进线槽上端进、下端出，重复步骤S2～S4，完成所述电机定子组件的绕线。

通过采用上述绕线方法，本发明的有益效果为：导向在每个进线齿上绕制n-1匝，且导线在每个进线齿的第一进线槽和第二进线槽穿过，使每个进线齿的导线绕制额外增加一匝，与导向在每个过度齿上绕制n匝相同，保证了每个线槽内的导线总截面积数相同，利于电机磁动势的分布均匀，同时导线在进线齿的第一进线槽上端进、下端出，在进线齿的第二进线槽下端进、上端出，使三个绕组的引出线和过桥线分别位于铁芯的轴向两端，能缩短定子整体的轴线方向长度，提高铁芯轴向两侧的空间利用率，利于适用内部空间小的电机。

优选的，步骤S3之后、步骤S4之前还包括：

步骤S3.1：导线从另一个过渡齿的第一过渡槽下端进，在所述过渡齿绕制n匝，从所述过渡齿的第二过渡槽下端出；

步骤S3.2：重复执行步骤S3.1。通过采用上述方法，在铁芯的线槽数过多时，能实现多个过渡齿的绕线。

优选的，步骤S1～步骤S4形成的第一绕组、步骤S5形成的第二绕组和步骤S6形成的第三绕组均匀分布在电机定子组件的铁芯上。通过采用上述方法，使三个绕组产生的磁动势均匀分布在铁芯上，进一步提高电机定子组件的驱动稳定性。

优选的，导线在每个进线齿和过渡齿上的绕制方向均相同。通过采用上述方法，防止绕组有反向磁动势的产生，使旋转磁场稳定，防止电机发生卡顿或抖动，保证电机定子组件驱动转子的方向相同。

附图说明

图1是本发明的实施例一的结构示意图；

附图标记说明：

1、一槽；2、二槽；3、三槽；4、四槽；5、五槽；6、六槽；7、七槽；8、八槽；9、九槽；10、A相绕组；101、A相过桥线；20、B相绕组；201、B相过桥线；30、C相绕组；301、C相过桥线；40、线槽。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种电机定子组件，包括具有9个线槽40的铁芯，具体呈周向依次分布的一槽1、二槽2、三槽3、四槽4、五槽5、六槽6、七槽7、八槽8、九槽9，所述铁芯上均布设有A相绕组10、B相绕组20、C相绕组30。

所述A相绕组10包括一个A相进线单元、一个A相进线绕设单元、两个A相过渡绕设单元和一个A相出线单元，A相进线单元包括A相进线线段和第一A相引出线，所述A相进线绕设单元包括A相进线绕设线圈，所述A相过渡绕设单元包括A相过渡绕设线圈，所述A相出线单元包括A相出线线段和第二A相引出线。

所述B相绕组20包括一个B相进线单元、一个B相进线绕设单元、两个B相过渡绕设单元和一个B相出线单元，B相进线单元包括B相进线线段和第一B相引出线，所述B相进线绕设单元包括B相进线绕设线圈，所述B相过渡绕设单元包括B相过渡绕设线圈，所述B相出线单元包括B相出线线段和第二B相引出线。

所述C相绕组30包括一个C相进线单元、一个C相进线绕设单元、两个C相过渡绕设单元和一个C相出线单元，C相进线单元包括C相进线线段和第一C相引出线，所述C相进线绕设单元包括C相进线绕设线圈，所述C相过渡绕设单元包括C相过渡绕设线圈，所述C相出线单元包括C相出线线段和第二C相引出线。

所述A相进线绕设线圈、A相过渡绕设线圈、B相进线绕设线圈、B相过渡绕设线圈、C相进线绕设线圈和C相过渡绕设线圈的绕制方向均相同，且为顺时针。

所述A相进线绕设线圈、B相进线绕设线圈和C相进线绕设线圈的匝数是n-1，所述A相过渡绕设线圈、B相过渡绕设线圈和C相过渡绕设线圈的匝数是n，其中n为大于1的自然数。

所述A相进线线段位于三槽3内，第一A相引出线位于二槽2内，所述B相进线线段位于二槽2内，第一B相引出线位于一槽1内，所述C相进线线段位于一槽1内，第一C相引出线位于九槽9内。

所述A相进线绕设单元、A相过渡绕设单元和A相出线单元之间连接有用于跨线槽40的A相过桥线101，所述B相进线绕设单元、B相过渡绕设单元和B相出线单元之间连接有用于跨线槽40的B相过桥线201,所述C相进线绕设单元、C相过渡绕设单元和C相出线单元之间连接有用于跨线槽40的C相过桥线301。

所述第一A相引出线、第二A相引出线、第一B相引出线、第二B相引出线、第一C相引出线和第二C相引出线均位于铁芯轴向的一端，所述A相过桥线101、B相过桥线201和C相过桥线301均位于铁芯轴向的另一端。

所述第二A相引出线与第一B相引出线连接形成接线端，第二B相引出线与第一C相引出线连接形成接线端，第二C相引出线与第一A相引出线连接形成接线端，使得所述A相绕组10、B相绕组20、C相绕组30形成三角形接线，三个接线端与电机电源线连接，三个绕组相互并联设置，降低相电阻值，提高电机功率。

实施例二

本实施例与实施例一的不同之处在于，第二A相引出线、第二B相引出线和第二C相引出线共同连接在一起，第一A相引出线、第一B相引出线和第一C相引出线分别与电机电源线连接，使得所述A相绕组10、B相绕组20、C相绕组30形成星形接线，每两个绕组间串联设置，提高相电阻值。

实施例三

如图1所示，本实施例提供一种绕制实施例一的电机定子组件的绕线方法，所述电机定子组件包括第一A相进线齿、第一A相过渡齿、第二A相过渡齿，第一B相进线齿、第一B相过渡齿、第二B相过渡齿，第一C相进线齿、第一C相过渡齿、第二C相过渡齿，所述绕线方法具体包括如下步骤：

步骤S1：A相导线从三槽3上端进、下端出，形成A相进线单元；

步骤S2：A相导线在第一A相进线齿顺时针绕制n-1匝，从三槽3下端出，形成A相进线绕设单元；

步骤S3：A相导线五槽5下端进，在第一A相过渡齿顺时针绕制n匝，从六槽6下端出，形成一A相过渡绕设单元；A相导线八槽8下端进，在第二A相过渡齿顺时针绕制n匝，从九槽9下端出，再形成一A相过渡绕设单元；

步骤S4：A相导线从二槽2下端进、上端出，形成A相出线单元，以上完成A相绕组10的绕线；

步骤S5：B相导线二槽2上端进、下端出，形成B相进线单元；B相导线在第一B相进线齿顺时针绕制n-1匝，从二槽2下端出，形成B相进线绕设单元；B相导线四槽4下端进，在第一B相过渡齿顺时针绕制n匝，从五槽5下端出，形成一B相过渡绕设单元；B相导线七槽7下端进，在第二B相过渡齿顺时针绕制n匝，从八槽8下端出，再形成一B相过渡绕设单元；B相导线从一槽1下端进、上端出，形成B相出线单元，以上完成B相绕组20的绕线；

步骤S6：C相导线一槽1上端进、下端出，形成C相进线单元；C相导线在第一C相进线齿顺时针绕制n-1匝，从一槽1下端出，形成C相进线绕设单元；C相导线三槽3下端进，在第一C相过渡齿顺时针绕制n匝，从四槽4下端出，形成一C相过渡绕设单元；C相导线六槽6下端进，在第二C相过渡齿顺时针绕制n匝，从七槽7下端出，再形成一C相过渡绕设单元；C相导线从九槽9下端进、上端出，形成C相出线单元，以上完成C相绕组30的绕线。

所述电机定子组件的铁芯的每个线槽40内的导线总截面积相同。

所述九槽9与二槽2之间、三槽3与五槽5之间、六槽6与八槽8之间均连接有A相过桥线101，所述二槽2与四槽4之间、五槽5与七槽7之间、八槽8与一槽1之间均连接有B相过桥线201，所述一槽1与三槽3之间、四槽4与六槽6之间、七槽7与九槽9之间均连接有C相过桥线301。

为了提高定子组件的绕线效率，所述A相绕组10、B相绕组20、C相绕组30由一根导线绕制形成，再将A相绕组10和B相绕组20的连接处断开形成第二A相引出线和第一B相引出线，B相绕组20和C相绕组30的连接处断开形成第二B相引出线和第一C相引出线，该导线的头线形成第一A相引出线，该导线的尾线形成第二C相引出线。

上述绕线后的接线方式为，第二A相引出线与第一B相引出线连接形成接线端，第二B相引出线与第一C相引出线连接形成接线端，第二C相引出线与第一A相引出线连接形成接线端，使得所述A相绕组10、B相绕组20、C相绕组30形成三角形接线，三个接线端与电机电源线连接。

实施例四

本实施例提供一种绕制实施例二的电机定子组件的绕线方法，本实施例与实施三的不同之处在于，第二A相引出线、第二B相引出线和第二C相引出线共同连接在一起，第一A相引出线、第一B相引出线和第一C相引出线分别与电机电源线连接，使得所述A相绕组10、B相绕组20、C相绕组30形成星形接线。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电机定子组件，包括铁芯，所述铁芯上设有三个绕组，每个所述绕组包括一个进线单元、一个进线绕设单元、至少一个过渡绕设单元和一个出线单元，所述进线单元包括进线线段和第一引出线，所述进线绕设单元包括进线绕设线圈，所述过渡绕设单元包括过渡绕设线圈，所述出线单元包括出线线段和第二引出线，其特征在于，所述进线绕设线圈的匝数是n-1，所述过渡绕设线圈的匝数是n，其中n为大于1的自然数，所述进线线段与出线线段分别位于进线绕设线圈两侧的铁芯的线槽(40)内，使铁芯的每个线槽(40)内的导线总截面积相同；所述进线绕设单元、过渡绕设单元和出线单元之间连接有用于跨线槽(40)的过桥线，所述第一引出线和第二引出线位于铁芯轴向的一端，所述过桥线位于铁芯轴向的另一端。

2.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，所述铁芯的线槽(40)数量是3k个，每个所述绕组的过渡绕设单元的数量是k-1个，其中k为大于1的自然数。

3.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，三个所述绕组在铁芯上均匀分布。

4.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，每个所述进线绕设线圈的绕制方向与每个所述过渡绕设线圈的绕制方向均相同。

5.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，三个所述绕组形成三角形接线。

6.根据权利要求1所述的电机定子组件，其特征在于，三个所述绕组形成星型形接线。

7.一种绕制如权利要求1-6任意一项的电机定子组件的绕线方法，所述电机定子组件包括第一进线齿、第二进线齿、第三进线齿和多个过渡齿，每个进线齿两侧各有一第一进线槽和一第二进线槽，每个过渡齿两侧各有一第一过渡槽和一第二过渡槽，其特征在于，所述绕线方法包括如下步骤：

步骤S1：导线从第一进线齿的第一进线槽上端进、下端出；

步骤S2：导线在所述第一进线齿绕制n-1匝，从所述第一进线齿的第一进线槽下端出；

步骤S3：导线从第一进线齿的过渡齿的第一过渡槽下端进，在第一进线齿的过渡齿绕制n匝，从第一进线齿的过渡齿的第二过渡槽下端出；

步骤S4：导线从所述第一进线齿的第二进线槽下端进、上端出；

步骤S5：导线从第二进线齿的第一进线槽上端进、下端出；

步骤S5.1：导线在所述第二进线齿绕制n-1匝，从所述第二进线齿的第一进线槽下端出；

步骤S5.2：导线从第二进线齿的过渡齿的第一过渡槽下端进，在第二进线齿的过渡齿绕制n匝，从第二进线齿的过渡齿的第二过渡槽下端出；

步骤S5.3：导线从所述第二进线齿的第二进线槽下端进、上端出；

步骤S6：导线从第三进线齿的第一进线槽上端进、下端出；

步骤S6.1：导线在所述第三进线齿绕制n-1匝，从所述第三进线齿的第一进线槽下端出；

步骤S6.2：导线从第三进线齿的过渡齿的第一过渡槽下端进，在第三进线齿的过渡齿绕制n匝，从第三进线齿的过渡齿的第二过渡槽下端出；

步骤S6.3：导线从所述第三进线齿的第二进线槽下端进、上端出，完成所述电机定子组件的绕线。

8.根据权利要求7所述的电机定子组件的绕线方法，其特征在于，步骤S3之后、步骤S4之前还包括：

步骤S3.1：导线从另一个过渡齿的第一过渡槽下端进，在所述过渡齿绕制n匝，从所述过渡齿的第二过渡槽下端出；

步骤S3.2：重复执行步骤S3.1。

9.根据权利要求7所述的电机定子组件的绕线方法，其特征在于，步骤S1～步骤S4形成的第一绕组、步骤S5形成的第二绕组和步骤S6形成的第三绕组均匀分布在电机定子组件的铁芯上。

10.根据权利要求7所述的电机定子组件的绕线方法，其特征在于，导线在每个进线齿和过渡齿上的绕制方向均相同。

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