CN114243961A

CN114243961A - 一种同槽层多线的定子组件及扁线电机

Info

Publication number: CN114243961A
Application number: CN202111554823.5A
Authority: CN
Inventors: 卢芳友
Original assignee: Shanghai Yiweike Motor Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Yiweike Motor Technology Co ltd
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2022-03-25

Abstract

本发明属于扁线电机技术领域，特别涉及一种同槽层多线的定子组件及扁线电机。所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组；所述定子铁芯大致上呈现为圆筒状；所述定子铁芯上设置有若干个定子槽，每个所述定子槽内设置有若干层组合导体层组。与现有技术相比，本发明提出的定子组件，在保证定子槽内的导体总的截面积相近的情况下，减小各矩形导体的长宽比，有利于U型线成型，工艺性更好；同时调整定子槽内各矩形导体的长和宽、调整定子槽型、利用定子齿部，调整定子槽沿径向的距离、调整定子内径、调整定子轭部，使定子组件各部位的磁密分布合理，提高了槽满率，提高了电机的工作效率。

Description

一种同槽层多线的定子组件及扁线电机

技术领域

本发明属于扁线电机技术领域，特别涉及一种同槽层多线的定子组件及扁线电机。

背景技术

扁线电机是当前各大电机生产、开发商主要研究的一种新型绕组方法。随着扁线电机的转速越来越高，扁线电机定子槽内的层数越来越多，矩形导体长宽比越来越大，使导体成型困难、扭头困难、工艺性差、槽利用率低、降低了电机的效率。

如图1和2所示，为现有扁线电机常用的绕组方式，采用的矩形导体长宽比过大。当长宽比大于3.5，在对矩形导体的端部进行扭头焊接时，扭头部分的内侧受到挤压容易产生褶皱，扭头部分的外侧受到拉伸容易断裂。因此现有扁线电机存在定子绕组折弯半径大、皇冠端成型困难、工艺性差等问题。

另外，如图3所示，为现有扁线电机定子组件的局部截面图，各定子槽内依次排布有若干层等尺寸矩形导体，槽利用率无法实现最大化，槽满率为71.7％(纯铜)。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种同槽层多线的定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组；所述定子铁芯大致上呈现为圆筒状；所述定子铁芯上设置有若干个定子槽，所述定子槽沿所述定子铁芯圆周方向依次排布，呈环形阵列状；所述定子绕组的绕线采用矩形导体，

每个所述定子槽内设置有若干层组合导体层组，同一定子槽内的各层组合导体层组沿定子铁芯径向依次排布；

每层所述组合导体层组中包含有两根或两根以上的矩形导体，且各组矩形导体沿定子铁芯圆周向依次排布。

进一步的，所述组合导体层组内的矩形导体的长宽比不超过2.5。

进一步的，每个所述定子槽内还设置有一层或多层独立导体层组；

同一定子槽内的组合导体层组和独立导体层组，沿定子铁芯径向依次排布；所述独立导体层组靠近定子铁芯中心设置，所述组合导体层组靠近定子铁芯外壁设置。

进一步的，每层所述独立导体层组中只包含一根矩形导体。

进一步的，所述独立导体层组内的矩形导体的长宽比不超过3。

进一步的，所述定子绕组包括一个或多个独立支路；在同一独立支路中，位于不同导体层组内的矩形导体之间，为串联关系。

本发明还提供了一种同槽层多线的扁线电机，包括转子组件和上述定子组件，所述转子组件位于所述定子组件内侧。

本发明的有益效果是：

1.与现有技术相比，本发明提出的定子组件，在保证定子槽内的导体总的截面积相近的情况下，减小各矩形导体的长宽比，有利于U型线成型，工艺性更好；同时调整定子槽内各矩形导体的长和宽、调整定子槽型、利用定子齿部，调整定子槽沿径向的距离、调整定子内径、调整定子轭部，使定子组件各部位的磁密分布合理，提高了槽满率，提高了电机的工作效率。

2.与现有技术相比，本发明提出的定子组件，减少了定子槽内沿定子铁芯径向的导体层数，降低了对扭头工装的要求，提高了生产质量和效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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示出了现有技术中扁线电机的结构示意图；

图2示出了图1中的A部放大示意图；

图3示出了现有技术中扁线电机定子铁芯的局部剖视图；

图4示出了本发明实施例的定子槽内仅设置组合导体层组的扁线电机的结构示意图；

图5示出了本发明实施例的定子槽内设置有独立导体层组的扁线电机的结构示意图；

图6示出了图5中的B部放大示意图；

图7示出了本发明实施例的不等宽定子槽内仅设置有组合导体层组的定子铁芯的局部剖视图；

图8示出了本发明实施例的不等宽定子槽内有一层独立导体层组的定子铁芯的局部剖视图；

图9示出了本发明实施例的不等宽定子槽内有三层独立导体层组的定子铁芯的局部剖视图

图10示出了本发明实施例的不等宽定子槽内有六层独立导体层组的定子铁芯的局部剖视图；

图11示出了本发明实施例的等宽定子槽内有两层独立导体层组的定子铁芯的局部剖视图。

图中：1-定子铁芯；2-定子绕组；3-定子槽；4-组合导体层组；5-独立导体层组。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种同槽层多线的扁线电机，包括转子组件和定子组件，所述转子组件位于所述定子组件内侧。

具体的，如图4、图5和图6所示，所述定子组件包括定子铁芯1和定子绕组2；所述定子铁芯1大致上呈现为圆筒状，以便于在定子铁芯1内容纳电机转子组件。所述定子铁芯1上设置有若干个定子槽3，所述定子槽3沿所述定子铁芯1圆周方向依次排布，呈环形阵列状。所述定子绕组2的绕线采用矩形导体，所述绕线均匀对称排列于所述定子槽3内。

具体的，所述定子绕组2包括槽内绕组和端部绕组。所述槽内绕组是指位于定子槽内的矩形导体；所述端部绕组是指位于定子铁芯1两侧端，用于串联槽内绕组以构成完整绕组支路的导体，分为皇冠端和焊接端。

进一步的，如图7所示，每个所述定子槽3内设置有若干层组合导体层组4，同一定子槽内的各层组合导体层组4沿定子铁芯径向依次排布。

每层所述组合导体层组4中包含有两根或两根以上的矩形导体，且同一组合导体层组4中的各矩形导体沿定子铁芯1圆周向依次排布。

在同一定子槽内，沿定子铁芯圆周向，设置多个矩形导体，在保证定子槽内的导体总的截面积相近的情况下，减小各矩形导体的长宽比，有利于U型线成型，工艺性更好。

示例性的，如图7所示，每个所述定子槽4内沿定子铁芯1径向，设置有四层组合导体层组4，每层所述组合导体层组4包括两根矩形导体。

优选的，所述组合导体层组4中的矩形导体的长宽比不超过2.5。矩形导体的长宽比减小，有效的降低了组合导体层组4内矩形导体的端部扭头工艺难度，有利于U型线成型；并且能够提高槽满率，使槽满率达到71.9％(纯铜)。

通过设置组合导体层组，使同一定子槽的同层设置多个矩形导体，在保证定子槽内的导体总的截面积相近的情况下，减小各矩形导体的长宽比，有利于U型线成型，工艺性更好；同时调整定子槽内各矩形导体的长和宽、调整定子槽型、利用定子齿部，调整定子槽沿径向的距离、调整定子内径、调整定子轭部，使定子组件各部位的磁密分布合理，提高槽利用率，提高了电机的工作效率。

进一步的，如图8-图11所示，每个所述定子槽3内还可设置一层或多层独立导体层组5；同一定子槽3内的组合导体层组4和独立导体层组5，沿定子铁芯1径向依次排布；所述独立导体层组5靠近定子铁芯1中心设置，所述组合导体层组4靠近定子铁芯1外壁设置。

具体的，每层所述独立导体层组5中只包含一根矩形导体。在靠近定子铁芯中心1的位置设置独立导体层组5，有效的降低了矩形导体产生的损耗。所述损耗包括交流损耗和直流损耗；其中交流损耗为集肤效应、邻近效应、涡流等导致的和电流频率有关的损耗，直流损耗为导体的直流电阻和电流平方的乘积，和电流的频率无关。

优先的，所述独立导体层组5内的矩形导体的长宽比不超过3。在保证独立导体层组5内的矩形导体产生较小的损耗的同时，降低了该矩形导体的端部扭头工艺难度，有利于U型线成型。

进一步的，所述定子绕组2包括一个或多个独立支路。在同一独立支路中，位于不同层组内的矩形导体之间，均为串联关系。

示例性的，如图8所示，每个定子槽3内，沿定子铁芯1径向设置有五层导体层组。沿定子铁芯外壁向中心方向，依次命名为第一层、第二层、第三层、第四层和第五层导体层组。

其中，第一层、第二层、第三层和第四层导体层组均为组合导体层组4，各组合导体层组4中均设置有两根矩形导体，两个矩形导体沿定子铁芯1圆周向排布，且各矩形导体的长宽比均小于2.5。

第五层导体层组为最靠近定子铁芯1中心的一层导体层组，为独立导体层组5，第五层导体层组由一根矩形导体构成，该矩形导体的长宽比小于3。

如图5和图8所示，采用组合导体层组4和独立导体层组5混合布置的方式，在保证定子绕组2中的矩形导体产生较小的损耗的同时，降低了矩形导体的端部扭头工艺难度。并且该定子组件采用混合导体布置的方式，进一步提高了槽满率，使槽满率达到72.6％(纯铜)。

需要说明的是，在实际设计生产过程中，受电机结构、尺寸影响，为保证定子组件产生的损耗保持在较低水平，除最靠近定子铁芯中心的一层导体层组外，靠近定子铁芯中心多层导体层组，也可设置为独立导体层组，如图9和图10所示，此处不作赘述。另外，在实际设计生产过程中，可限制各矩形导体长宽比，根据固定的长宽比调整各组合导体层组包含的矩形导体数量。

与现有技术相比，混合导体布置的扁线电机，在保证定子槽内的导体总的截面积相近的情况下，减小各矩形导体的长宽比，有利于U型线成型，工艺性更好；同时调整定子槽内各矩形导体的长和宽、调整定子槽型、利用定子齿部，调整定子槽沿径向的距离、调整定子内径、调整定子轭部，使定子组件各部位的磁密分布合理，提高了槽满率，提高了电机的工作效率。

如图3和图8所示，与现有技术相比，通过设置组合导体层组，将原来的每个定子槽内，沿定子铁芯径向设置有9层矩形导体，优化为每个定子槽内，沿定子铁芯径向只需设置5层矩形导体即可。降低了对扭头工装的要求，并且定子槽内沿定子铁芯径向的导体层数越多，本发明提出的混合导体布置的方式效果越好。大大降低了电机的生产难度或成本。

优选的，如图11所示，定子槽等宽设置，定子槽内设置有三层组合导体层组4和两层独立导体层组5，共容纳8根矩形导体。三层组合导体层组4内的矩形导体尺寸均相同，两层独立导体层组5内的矩形导体尺寸均相同，因此槽内绕组仅分为两种线型。对于等宽定子槽，采用本发明同槽层多线排布的方式，不仅优化了沿定子铁芯径向的导体层数，还优化了线型种类，进一步降低了生产工艺难度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种同槽层多线的定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组；所述定子铁芯大致上呈现为圆筒状；所述定子铁芯上设置有若干个定子槽，所述定子槽沿所述定子铁芯圆周方向依次排布，呈环形阵列状；所述定子绕组的绕线采用矩形导体，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种同槽层多线的定子组件，其特征在于，所述组合导体层组内的矩形导体的长宽比不超过2.5。

3.根据权利要求1所述的一种同槽层多线的定子组件，其特征在于，每个所述定子槽内还设置有一层或多层独立导体层组；

4.根据权利要求3所述的一种同槽层多线的定子组件，其特征在于，每层所述独立导体层组中只包含一根矩形导体。

5.根据权利要求3或4所述的一种同槽层多线的定子组件，其特征在于，所述独立导体层组内的矩形导体的长宽比不超过3。

6.根据权利要求1所述的一种同槽层多线的定子组件，其特征在于，所述定子绕组包括一个或多个独立支路；在同一独立支路中，位于不同导体层组内的矩形导体之间，为串联关系。

7.一种同槽层多线的扁线电机，其特征在于，包括转子组件和权利要求1-6中任一所述定子组件，所述转子组件位于所述定子组件内侧。