CN114337010A - 一种定子组件和电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种定子组件及电机，定子组件包括呈环形的定子铁芯及M相定子绕组，定子铁芯有N个槽，定子绕组由U形发卡线圈在槽内绕成L层；每一子绕组具有多个U形发卡线圈，U形发卡线圈包括第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈；第一发卡线圈位于第一层，第二发卡线圈位于第一层和第L层之间，第二发卡线圈两个直线段分置于相邻层，L为偶数，第三发卡线圈位于第L层，L为奇数，第三发卡线圈两个直线段对应置于L层及L‑1层；L为偶数，第一发卡线圈节距小于N/2p，L为奇数，第一发卡线圈节距大于N/2p，第二发卡线圈节距大于N/2p，第三发卡线圈节距大于N/2p。本发明提出的定子组件，能削弱谐波电动势，降低转矩波动，提高电机的NVH表现。

Description

一种定子组件和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种定子组件和电机。

背景技术

扁线电机具有槽满率高、绕组端部短、功率密度大、散热能力强的特点，与圆线电机相比更适用于对安装空间有限制的应用场景，适合车用驱动电机小型化、轻量化的应用需求，是未来车用驱动电机发展方向。

然而，现有的扁线电机，转矩波动较大，NVH性能不好，子绕组之间的环流产生较大的附加损耗。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种定子组件和电机，旨在削弱谐波电动势，降低转矩波动，提高电机的NVH表现。

为实现上述目的，本发明提出一种定子组件，用于转子极数为2p的M相电机，所述定子组件包括呈环形的定子铁芯、以及M相定子绕组，所述定子铁芯的内周缘具有N个间隔设置并沿所述定子铁芯径向延伸的槽，所述M相定子绕组由多个U形发卡线圈在所述槽内绕制成L层，在所述槽内沿所述定子铁芯径向朝向圆心的方向依次设置为第一层至第L层，每一所述U形发卡线圈包括两个直线段和连接在两个直线段一端的头部，两个所述直线段分别对应置于两个所述槽中，所述M和p为正整数，L为大于等于2的正整数；

每一相所述定子绕组包括两个子绕组，每一所述子绕组具有多个所述U形发卡线圈，每一所述子绕组的多个所述U形发卡线圈包括第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈；

所述第一发卡线圈位于所述槽的第一层，所述第二发卡线圈位于所述槽的第一层和第L层之间，且所述第二发卡线圈的两个直线段分别置于两个所述槽的相邻层，当L为偶数时，所述第三发卡线圈位于所述槽的第L层，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个直线段分别对应置于两个所述槽的一L层及一L-1层；

其中，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距小于N/2p，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距大于N/2p，所述第二发卡线圈的节距大于N/2p，所述第三发卡线圈的节距大于N/2p；

两个所述子绕组的所述第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈的数量分别对应相等。

可选地，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距为N/2p-1；和/或，

当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距为N/2p+1；和/或，

所述第二发卡线圈的节距为N/2p+1；和/或，

所述第三发卡线圈的节距为N/2p+1。

可选地，L＝6，N＝48，p＝4，所述第一发卡线圈的节距为5，第二发卡线圈的节距为7，第三发卡线圈的节距为7；和/或，

L＝7，N＝48，p＝4，所述第一发卡线圈的节距为7，第二发卡线圈的节距为7，第三发卡线圈的节距为7。

可选地，每一所述U形发卡线圈的两个所述直线段远离所述头部的一端各设置有一个弯折部，所述第一发卡线圈的两个所述弯折部弯折方向相同设置，所述第二发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置，当L为偶数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相同设置，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置。

可选地，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向相反设置，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向一半相反设置一半相同设置。

可选地，两个所述子绕组的中性线引出线在两个不同所述槽的同一层。

可选地，每一所述子绕组的电压引出线和中性线引出线同时位于所述槽的第一层或第L层；或者，

每一所述子绕组的电压引出线和中性线引出线分别位于所述槽的两个相邻层。

可选地，两个所述子绕组并联或串联。

可选地，所述M相定子绕组的各相之间星形连接或三角形连接。

本发明进一步提出一种电机，包括如上所述的定子组件。

本发明的技术方案中，设计一种定子组件，绕组使用U型线圈，取消使用I型线圈，线型种类和模具种类少，提高电机制造效率；每一子绕组的多个所述U形发卡线圈包括第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈，电机各相之间发卡线圈不存在空间径向和周向干涉，每相进出线排布紧凑，降低电阻不平衡率，且如此设置，形成短距电机，一个子绕组没有占满槽的所有层，磁场谐波正弦性优于整距绕组电机，电机噪声低；两个子绕组的所述第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈的数量分别对应相等，使得两个子绕组在槽中的位置相对应，进而使得两个子绕组的电流完全相同，避免了两个子绕组间产生的环流，从而大幅减小高频下的附加铜耗，提高高速运行时的电机效率，并避免了绕组局部过温，延长了电机的寿命，抑制了电机的电磁噪音，改善了NVH性能。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的电机一实施例的示意图；

图2为图1所示的A的放大图；

图3为图1所示的定子组件的立体结构示意图；

图4为图1所示的M相定子绕组各相星型连接的示意图；

图5为图1所示的M相定子绕组各相三角形连接的示意图；

图6为图3所示的第一发卡线圈的结构示意图；

图7为图6所示的第一发卡线圈的排布图；

图8为图3所示的第二发卡线圈的结构示意图；

图9为图8所示的第二发卡线圈的排布图；

图10为图3所示的第三发卡线圈的结构示意图；

图11为图10所示的第三发卡线圈的排布图；

图12为图1所示的沿B-B截面的剖视图的第一实施例；

图13为图1所示的沿B-B截面的剖视图的第二实施例；

图14为本发明第一实施例和对比例的转矩波形图；

图15本发明第一实施例和对比例的转矩谐波分量图

附图标号说明：

1	转子组件	113	第一发卡线圈左弯折部
				2	定子组件	114	第一发卡线圈右弯折部
3	槽	121	第二发卡线圈直线度
				4	定子绕组	122	第二发卡线圈头部
5	定子铁芯	123	第二发卡线圈左弯折部
				6	定子齿	124	第二发卡线圈右弯折部
7	转轴	131	第三发卡线圈直线段
				8	U形发卡线圈	132	第三发卡线圈头部
111	第一发卡线圈直线段	133	第三发卡线圈左弯折段
				112	第一发卡线圈头部	134	第三发卡线圈右弯折段

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、外、内……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

现有的扁线电机，转矩波动较大，NVH性能不好，子绕组之间的环流产生较大的附加损耗。

鉴于此，本发明提出一种定子组件，旨在削弱谐波电动势，降低转矩波动，提高电机的NVH表现。

本发明附图中，图1为本发明提供的电机一实施例的示意图；图2为图1所示的A的放大图；图3为图1所示的定子组件的立体结构示意图；图4为图1所示的M相定子绕组各相连接的第一实施例的连接示意图；图5为图1所示的M相定子绕组各相连接的第二实施例的连接示意图；图6为图3所示的第一发卡线圈的结构示意图；图7为图6所示的第一发卡线圈的排布图；图8为图3所示的第二发卡线圈的结构示意图；图9为图8所示的第二发卡线圈的排布图；图10为图3所示的第三发卡线圈的结构示意图；图11为图10所示的第三发卡线圈的排布图；图12为图1所示的沿B-B截面的剖视图的第一实施例；图13为图1所示的沿B-B截面的剖视图的第二实施例；图14为本发明第一实施例和对比例的转矩波形图；图15本发明第一实施例和对比例的转矩谐波分量图。

如图1-2所示，本发明实施例提供的电机，为三相电机，即M＝3，由呈圆环形的转子组件1和呈圆环形的定子组件2构成：转子组件1包括由硅钢片冲叠而成的转子铁芯5和转轴7，在本发明实施例中，转子极数2p为8，即p＝4，各种转子磁路结构均可应用于本发明高密度发卡式定子，如表贴式转子、内置径向式转子(I型)、内置切向式转子(Spoke型)、多层磁钢转子、混合磁路转子(“V”、“V+I”、“V+V”等)以及Halbach阵列(海尔贝克阵列)等转子结构。

请参阅图2和图3，定子组件2包括定子铁芯5及M相定子绕组4，定子铁芯5的内周缘具有N个间隔设置并沿所述定子铁芯5径向延伸的槽3，M相定子绕组4为缠绕在定子铁芯5上的三相定子线圈4。每个槽3在相邻的一对定子齿6之间形成，槽口成半闭口；在所述槽3内沿所述定子铁芯5径向朝向圆心的方向依次设置为第一层至第L层，L为大于等于2的正整数。在本发明实施例中，N＝48，L＝6或7，以L＝6为例，请参照图2，沿定子铁芯5径向由外向内依次设置为第一层至第6层，其中，每一层是一个U形发卡线圈8的直线段，关于发卡线圈，下文详述。

沿所述槽3的内壁插入槽绝缘纸，槽绝缘纸用于绝缘定子铁芯5和定子绕组4，每个槽3内排布一个槽绝缘纸，共N个槽绝缘纸，三相定子线圈插入定子槽3和槽绝缘纸内部，每个槽3内沿径向排布L层线圈。

需要说明的是，在本发明实施例中，三相定子线圈的每一相包括两个串联或并联的子绕组，两个子绕组串联即为一个支路，两个并联即为两个支路，以下实施例总仅以并联两支路为例进行说明，一个支路的实施例未进行图示；本发明对三相之间的连接方式不做限制，M相定子绕组的各相之间星形连接或三角形连接，在本发明的一个实施例中，请参照图4，三相连接方式为星形连接，具体地，三相分别为U相、V相和W相，U相包括两个子绕组U1和U2，V相包括两个子绕组V1和V2，W相包括两个子绕组W1和W2，三相一端连接在一起构成一个节点N。

而在本发明的另一个实施例中，请参照图5，三相定子绕组的各相之间三角形连接，同样地，三相分别为U相、V相和W相，U相包括两个子绕组U1和U2，V相包括两个子绕组V1和V2，W相包括两个子绕组W1和W2，每一相的末端与后续相的前端相连，然后再从三个连接点引出端线。

每一相的两个子绕组可以是并联，也可以是串联，也就是说，每相的支路数可以为1支路，也可以是2支路；电机每相支路数为1路的具体实现方式为U1-引出线与U2+引出线相互连接，因此U相引出线为U1+和U2-，实现了1路的连接方式。

本发明提出的定子组件，用于转子极数为2p的M相电机，所述定子组件2包括呈环形的定子铁芯5、以及M相定子绕组4，所述定子铁芯5的内周缘具有N个间隔设置并沿所述定子铁芯5径向延伸的槽3，所述M相定子绕组4由多个U形发卡线圈8在所述槽内绕制成L层，在所述槽3内沿所述定子铁芯5径向朝向圆心的方向依次设置为第一层至第L层，每一所述U形发卡线圈包括两个直线段和连接在两个直线段一端的头部，两个所述直线段分别对应置于两个所述槽中，M和p为正整数，N为3的倍数，且N为偶数，L为大于等于2的正整数，在本发明实施例中，P＝4，M＝3，N＝48，L＝6或7。

每一相定子绕组包括两个子绕组，如三相分别为U相、V相和W相，U相包括两个子绕组U1和U2，V相包括两个的子绕组V1和V2，W相包括两个的子绕组W1和W2，每一子绕组具有多个U形发卡线圈，每一子绕组的多个U形发卡线圈每一所述子绕组的多个所述U形发卡线圈包括第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈；所述第一发卡线圈位于所述槽的第一层，所述第二发卡线圈位于所述槽的第一层和第L层之间，且所述第二发卡线圈的两个直线段分别置于两个所述槽的相邻层，当L为偶数时，所述第三发卡线圈位于所述槽的第L层，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个直线段分别对应置于两个所述槽的一L层及一L-1层；其中，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距小于N/2p，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距大于N/2p，所述第二发卡线圈的节距大于N/2p，所述第三发卡线圈的节距大于N/2p；两个所述子绕组的所述第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈的数量分别对应相等。

可以理解的是，第一发卡线圈位于所述槽的第一层的意思是，第一发卡线圈的两个直线段分别位于两个不同的槽的第一层，相同地，第三发卡线圈位于所述槽的第L层的意思是，第三发卡线圈的两个直线段分别位于两个不同槽的第L层。

在本发明实施例中，U型发卡线圈节距，表示发卡线圈两个直线段之间的距离，即发卡线圈跨的槽的数量，在上述定子组件中，每相定子绕组的每一子绕组内包含三种节距的线圈，即节距是N/(2P)的整距发卡线圈，节距是N/(2P)+1的长距发卡线圈，节距是N/(2P)-1的短距发卡线圈。N/2p可以定义为电机的极距，电机的极距为一个槽在钉子圆周上所跨的距离，用槽数计，即为N/2p，在本发明实施例中，N＝48，2p＝8，电机的极距N/2p＝6。

第一发卡线圈的节距，根据L为奇数或偶数分为两种情况，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距小于N/2p，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距大于N/2p；第三发卡线圈跨的层数，根据L为奇数或偶数也分为两种情况，当L为偶数时，所述第三发卡线圈位于所述槽的第L层，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个直线段分别对应置于两个所述槽的一L层及一L-1层，如此，有利于各线圈的排布。

两个所述子绕组的所述第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈的数量分别对应相等，通过以上布置，可实现在同一转子磁极下相邻槽之间的切换，消除由于一个槽距形成的相位差。

本发明的技术方案中，设计一种定子组件，绕组使用U型线圈，取消使用I型线圈，线型种类和模具种类少，提高电机制造效率；每一子绕组的多个所述U形发卡线圈包括第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈，电机各相之间发卡线圈不存在空间径向和周向干涉，每相进出线排布紧凑，降低电阻不平衡率，且如此设置，形成短距电机，一个子绕组没有占满槽的所有层，磁场谐波正弦性优于整距绕组电机，电机噪声低；两个子绕组的所述第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈的数量分别对应相等，使得两个子绕组在槽中的位置相对应，进而使得两个子绕组的反电势、电阻及电感相同，且通过两个子绕组的电流也相同，如此，避免了两个子绕组间产生的环流，从而大幅减小高频下的附加能耗，提高高速运行时的电机效率，并避免了绕组局部过温，延长了电机的寿命，抑制了电机的电磁噪音，改善了NVH性能。

在本发明实施例中，采用每一子绕组的多个U形发卡线圈，U形发卡线圈相互连接，形成子绕组，请参照图6至图11，U形发卡线圈按照其排布方式和节距可以分为第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈。

图6和图7为第一发卡线圈的结构及其排布方式，第一发卡线圈包括两个第一发卡线圈直线段111以及连接在两个直线段一端的第一发卡线圈头部112，两个第一发卡线圈直线段远离第一发卡线圈头部的一端各设置有一个第一发卡线圈弯折部(第一发卡线圈左弯折部113和第一发卡线圈右弯折部114)，两个第一发卡线圈直线段111分别插入第一层的两个槽3中，通过两个第一发卡线圈弯折部使第一发卡线圈焊接到第二发卡线圈。

当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距小于N/2p(电机的极距)，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距大于N/2p(电机的极距)。

图8和图9为第二发卡线圈的结构及其排布方式，第二发卡线圈包括两个第二发卡线圈直线段121以及连接在两个直线段一端的第二发卡线圈头部122，两个第二发卡线圈直线段121远离第二发卡线圈头部122的一端各设置有一个第二发卡线圈弯折部(第二发卡线圈左弯折部123和第二发卡线圈右弯折部124)，两个第二发卡线圈直线段121分别插入第一层和第L层之间的相邻层的两个槽3中，通过两个第二发卡线圈弯折部使第二发卡线圈焊接到第一发卡线圈或第二发卡线圈、或第三发卡线圈。第二发卡线圈的节距大于N/2p(电机的极距)。

图10和图11为第三发卡线圈的结构及其排布方式，第三发卡线圈包括两个第三发卡线圈直线段131以及连接在两个直线段一端的第三发卡线圈头部132，两个第三发卡线圈直线段131远离第三发卡线圈头部132的一端各设置有一个第三发卡线圈弯折部(第三发卡线圈左弯折133部和第三发卡线圈右弯折部134)，当L为偶数时，第三发卡线圈的两个直线段分别位于两个槽的第L层，当L为奇数时，第三发卡线圈的两个直线段分别对应置于两个所述槽的一L层及一L-1层，如此，有利于各线圈的排布，通过两个第三发卡线圈弯折部使第三发卡线圈焊接到第二发卡线圈。

通过上述第一发卡线圈、第二发卡线圈及第三发卡线圈排布方式和节距的设置，有利于每一相的两个子绕组的各发卡线圈规则分布、排布紧凑，降低电阻不平衡率，且如此设置，形成短距电机，一个子绕组没有占满槽的所有层，磁场谐波正弦性优于整距绕组电机，电机噪声低，削弱了谐波电动势，降低了转矩波动，提高了电机的NVH表现。

优选地，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距为N/2p-1，即第一发卡线圈为短距发卡线圈；当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距为N/2p+1，即第一发卡线圈为长距发卡线圈；所述第二发卡线圈的节距为N/2p+1，即第二发卡线圈为长距发卡线圈；所述第三发卡线圈的节距为N/2p+1，即第三发卡线圈为长距发卡线圈。

如此设置，便于对各子绕组的U形发卡线圈进行排布，使得各子绕组排布整齐，更具规律性。

以下给出本发明的第一实施例，当L为偶数时，以L＝6为例，定子组件的三相分别为，U相、V相和W相，以U相为例，请参照图12，在定子铁芯的内周缘形成48个间隔设置并沿定子铁芯径向延伸的槽，即N＝48，图12所示的附图第一行横向标记的1、2、3……47、48表示槽的编号，左侧第一列纵向标记的1、2、3……6表示层的编号。即，L＝6，N＝48，p＝4，所述第一发卡线圈的节距为5，第二发卡线圈的节距为7，第三发卡线圈的节距为7。

请参考图12中U相第1套绕组U1和第2套子绕组U2，图12中实线表示U形发卡线圈的连接两个直线段的头部，虚线表示发卡线圈的两个弯折部。由于L为偶数，第一发卡线圈的节距小于N/2p即6，第一发卡线圈的节距取N/2p-1＝5，为短距发卡线圈，两个直线段分别位于两个槽的第1层；第二发卡线圈的节距取N/2p+1＝7，为长距发卡线圈，两个直线段分别位于第2至第5层的相邻层；第三发卡线圈的节距取N/2p+1＝7，为长距发卡线圈，两个直线段分别位于两个槽的第6层。

参阅图12，可以看出，U相第1套绕组U1引出线U1+位于槽的第1层，中性线引出线U1-位于槽的第2层。U相第2套绕组U2引出线U2+位于槽的第1层，中性线引出线U2-位于槽的第2层。如此，电机每相中性点径向处于同一层，每相引出线不需要使用汇流排，中性点汇流排结构简单、长度短，扁铜排弯折成型构成中性点汇流排，不需要单独模具，降低生产成本，提高加工效率。

因此，为便于排线，优选地，两个所述子绕组的中性线引出线在两个不同所述槽的同一层。使得电机每相中性点径向处于同一层，每相引出线不需要使用汇流排，中性点汇流排结构简单、长度短，扁铜排弯折成型构成中性点汇流排，不需要单独模具，降低生产成本，提高加工效率。

对于同一子绕组的电压引出线和中性线引出线的分布层数，本发明不做限制，可以是，两者在同一层，在同一层时，优选地，每一子绕组的电压引出线和中性线引出线同时位于所述槽的第一层或第L层，进出线的轴向位置为连接两个直线段的弯折段一侧；两者也可以在不同层，在不同层时，优选地，每一所述子绕组的电压引出线和中性线引出线分别位于所述槽的两个相邻层，例如进出线在第1层和第2层，进出线的轴向位置为U型发卡线圈弯折段一侧；或者进出线在最内层(第L层)和次内层(第L-1层)，进出线的轴向位置为U型发卡线圈弯折段一侧；或者进出线在第1层与第L层之间相邻的两层。如此，便于进出线的排布。

请参阅图12，在第一实施例中，第一发卡线圈的两个弯折部均向槽编号增大的方向弯折，第二发卡线圈的两个弯折部，一个向槽编号增大的方向弯折，一个向槽编号减小的方向弯折，第三发卡线圈的两个弯折部，均向槽编号减小的方向弯折，如此，便于各U形发卡线圈相互之间的焊接。具体地，各U形发卡线圈之间可采用U型发卡(单端焊接)、I型(双端焊接)或连续波绕(无焊接)等焊接方式。

也就是说，优选地，每一所述U形发卡线圈的两个所述直线段远离所述头部的一端各设置有一个弯折部，所述第一发卡线圈的两个所述弯折部弯折方向相同设置，所述第二发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置，当L为偶数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相同设置，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置。如此，便于各U形发卡线圈之间的连接。

更优选地，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向相反设置，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向一半相反设置一半相同设置。如此，可以节省第一发卡线圈、第三发卡线圈分别与第二发卡线圈焊接时，相应弯折部的长度。

以下给出本发明的第二实施例，当L为奇数时，以L＝7为例，定子组件的三相分别为，U相、V相和W相，以U相为例，请参照图13，在定子铁芯的内周缘形成48个间隔设置并沿定子铁芯径向延伸的槽，即N＝48，图13所示的附图第一行横向标记的1、2、3……47、48表示槽的编号，左侧第一列纵向标记的1、2、3……6表示层的编号。即L＝7，N＝48，p＝4，所述第一发卡线圈的节距为7，第二发卡线圈的节距为7，第三发卡线圈的节距为7。

请参考图13中U相第1套绕组U1和第2套子绕组U2，图13中实线表示U形发卡线圈的连接两个直线段的头部，虚线表示发卡线圈的两个弯折部。由于L为奇数，第一发卡线圈的节距大于N/2p即6，第一发卡线圈的节距取N/2p+1＝7，为长距发卡线圈，两个直线段分别位于两个槽的第1层；第二发卡线圈的节距取N/2p+1＝7，为长距发卡线圈，两个直线段分别位于第2至第5层的相邻层；第三发卡线圈的节距取N/2p+1＝7，为长距发卡线圈，两个直线段分别位于两个槽的第5层和第6层。

参阅图13，可以看出，U相第1套绕组U1引出线U1+位于槽的第1层，中性线引出线U1-位于槽的第2层。U相第2套绕组U2引出线U2+位于槽的第1层，中性线引出线U2-位于槽的第2层。如此，电机每相中性点径向处于同一层，每相引出线不需要使用汇流排，中性点汇流排结构简单、长度短，扁铜排弯折成型构成中性点汇流排，不需要单独模具，降低生产成本，提高加工效率。

因此，为便于排线，优选地，两个所述子绕组的中性线引出线在两个不同所述槽的同一层。使得电机每相中性点径向处于同一层，每相引出线不需要使用汇流排，中性点汇流排结构简单、长度短，扁铜排弯折成型构成中性点汇流排，不需要单独模具，降低生产成本，提高加工效率。

对于同一子绕组的电压引出线和中性线引出线的分布层数，本发明不做限制，可以是，两者在同一层，在同一层时，优选地，每一子绕组的电压引出线和中性线引出线同时位于所述槽的第一层或第L层，进出线的轴向位置为连接两个直线段的弯折段一侧；两者也可以在不同层，在不同层时，优选地，每一所述子绕组的电压引出线和中性线引出线分别位于所述槽的两个相邻层，例如进出线在第1层和第2层，进出线的轴向位置为U型发卡线圈弯折段一侧；或者进出线在最内层(第L层)和次内层(第L-1层)，进出线的轴向位置为U型发卡线圈弯折段一侧；或者进出线在第1层与第L层之间相邻的两层。如此，便于进出线的排布。

请参阅图13，在第二实施例中，第一发卡线圈的两个弯折部均向槽编号增大的方向弯折，第二发卡线圈的两个弯折部，一个向槽编号增大的方向弯折，一个向槽编号减小的方向弯折，第三发卡线圈的两个弯折部，均向槽编号减小的方向弯折，如此，便于各U形发卡线圈相互之间的焊接。具体地，各U形发卡线圈之间可采用U型发卡(单端焊接)、I型(双端焊接)或连续波绕(无焊接)等焊接方式。

也就是说，优选地，每一所述U形发卡线圈的两个所述直线段远离所述头部的一端各设置有一个弯折部，所述第一发卡线圈的两个所述弯折部弯折方向相同设置，所述第二发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置，当L为偶数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相同设置，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置。如此，便于各U形发卡线圈之间的连接。

更优选地，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向相反设置，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向一半相反设置一半相同设置。如此，可以节省第一发卡线圈、第三发卡线圈分别与第二发卡线圈焊接时，相应弯折部的长度。

本发明进一步提出一种电机，包括如上所述的定子组件，具备了上述定子组件的全部有益效果，在此不再一一赘述。

以每个槽中的U形发卡线圈都为同一相绕组的整距绕组电机为对比例，分别测定本发明第一实施例和对比例的转矩波形，得到图14，请参阅图14，本发明第一实施例与对比例的转矩平均值都为211.8Nm，可以看出比较例的转矩波动较大达到11.12％，本发明的转矩波动仅为6.43％，电机NVH表现明显更好。

以每个槽中的U形发卡线圈都为同一相绕组的整距绕组电机为对比例，分别测定本发明第一实施例和对比例的转矩谐波分量，得到图15，对转矩进行傅里叶分解得到各次谐波幅值，可以看出本发明第一实施例的各次谐波分量都更低，尤其是6次谐波仅为对比例电机的14％，电机的噪音表现得到大幅度优化。

综上，本发明提出的定子组件，能够削弱谐波电动势，降低转矩波动，提高电机的NVH表现。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种定子组件，其特征在于，用于转子极数为2p的M相电机，所述定子组件包括呈环形的定子铁芯、以及M相定子绕组，所述定子铁芯的内周缘具有N个间隔设置并沿所述定子铁芯径向延伸的槽，所述M相定子绕组由多个U形发卡线圈在所述槽内绕制成L层，在所述槽内沿所述定子铁芯径向朝向圆心的方向依次设置为第一层至第L层，每一所述U形发卡线圈包括两个直线段和连接在两个直线段一端的头部，两个所述直线段分别对应置于两个所述槽中，所述M和p为正整数，L为大于等于2的正整数；

每一相所述定子绕组包括两个子绕组，每一所述子绕组具有多个所述U形发卡线圈，每一所述子绕组的多个所述U形发卡线圈包括第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈；

所述第一发卡线圈位于所述槽的第一层，所述第二发卡线圈位于所述槽的第一层和第L层之间，且所述第二发卡线圈的两个直线段分别置于两个所述槽的相邻层，当L为偶数时，所述第三发卡线圈位于所述槽的第L层，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个直线段分别对应置于两个所述槽的一L层及一L-1层；

其中，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距小于N/2p，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距大于N/2p，所述第二发卡线圈的节距大于N/2p，所述第三发卡线圈的节距大于N/2p；

两个所述子绕组的所述第一发卡线圈、第二发卡线圈和第三发卡线圈的数量分别对应相等。

2.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的节距为N/2p-1；和/或，

当L为奇数时，所述第一发卡线圈的节距为N/2p+1；和/或，

所述第二发卡线圈的节距为N/2p+1；和/或，

所述第三发卡线圈的节距为N/2p+1。

3.如权利要求2所述的定子组件，其特征在于，L＝6，N＝48，p＝4，所述第一发卡线圈的节距为5，第二发卡线圈的节距为7，第三发卡线圈的节距为7；和/或，

L＝7，N＝48，p＝4，所述第一发卡线圈的节距为7，第二发卡线圈的节距为7，第三发卡线圈的节距为7。

4.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，每一所述U形发卡线圈的两个所述直线段远离所述头部的一端各设置有一个弯折部，所述第一发卡线圈的两个所述弯折部弯折方向相同设置，所述第二发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置，当L为偶数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相同设置，当L为奇数时，所述第三发卡线圈的两个所述弯折部的弯折方向相反设置。

5.如权利要求4所述的定子组件，其特征在于，当L为偶数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向相反设置，当L为奇数时，所述第一发卡线圈的弯折部与所述第三发卡线圈的弯折部的弯折方向一半相反设置一半相同设置。

6.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，两个所述子绕组的中性线引出线在两个不同所述槽的同一层。

7.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，每一所述子绕组的电压引出线和中性线引出线同时位于所述槽的第一层或第L层；或者，

每一所述子绕组的电压引出线和中性线引出线分别位于所述槽的两个相邻层。

8.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，两个所述子绕组并联或串联。

9.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述M相定子绕组的各相之间星形连接或三角形连接。

10.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的定子组件。

Images