CN114709945A - 一种扁线定子绕组及定子组件、扁线电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源汽车的电机技术领域，提供一种扁线定子绕组及定子组件、扁线电机，扁线定子绕组包括绕制在定子铁芯各定子槽槽层上的各相绕组，每个绕组均包含有四条支路，其两条两条之间分别串联后再并联；每个支路均包含有若干扁线，若干所述扁线的直线段分别插接在第1、2槽层，第3、4槽层……直至第2n‑1、2n槽层上，n为正整数；其中，位于相同两槽层之间的相邻扁线的王冠侧跨距为Z/(2P)+1，Z为定子槽数，2P为定子磁极数。本发明提供的绕组采用少量的线型，即可实现各相绕组的支路和中性点的电连接，使得电机性能更好，同时还简化了连接方式，降低了绕组线圈的焊接生产难度和生产成本，有利于批量化生产，提高加工效率。

Description

一种扁线定子绕组及定子组件、扁线电机

技术领域

本发明涉及新能源汽车的电机，特别涉及一种扁线定子绕组及定子组件、扁线电机。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，其对于驱动电机的运行性能要求越来越高。作为新能源汽车的关键部件，驱动电机的输出性能直接影响整机的高效运行。现有驱动电机按照定子绕组的绕线结构不同可分为圆线电机和扁线电机。相较于传统的圆线电机来说，扁线电机具有槽满率高、功率密度高、温度性能好等优势。

为此，现有技术对扁线绕组结构做了很多改进，但仍存在不足：专利文献CN200780022091.7(公告日为2009年07月22日)中提出了一种扁线的定子，但是其中电机扁线的线性较多，不同相的绕组之间的接线需要额外导体，会进一步增加模具费用和工艺成本；专利文献CN201710878010.9(公开日为2018年01月05日)提出了一种扁线的定子，其针对扁线的线形进行了优化，减少了线形的种类，但是其电机的引接线较为复杂，且电机定子仍需要分别增加焊接侧焊点的高度和弯曲侧出线的高度，从而导致生产成本高，加工复杂。

发明内容

为解决上述现有技术中扁线绕组存在的不足之一，本发明提供一种扁线绕组，包括绕制在定子铁芯各定子槽槽层上的各相绕组，每个绕组均包含有四条支路，其中支路一、支路三和支路二、支路四分别串联后再并联；

每个支路均包含有若干扁线，若干所述扁线的直线段分别插接在第1、2槽层，第3、4槽层……直至第2n-1、2n槽层上，n为正整数；

其中，位于相同两槽层之间的相邻扁线的王冠侧跨距为Z/(2P)+1，Z为定子槽数，2P为定子磁极数。

在一实施例中，位于相同两槽层之间的相邻扁线的焊接侧跨距为Z/(2P)-1。

在一实施例中，每相绕组中每个支路均包含有n*P根扁线。

在一实施例中，若干所述扁线呈U型，其包括两直线段、分别连接两直线段一端的两连接段以及设置在两直线段另一端的第一引脚和第二引脚，同一扁线的第一引脚和第二引脚分别向外折弯，以使得位于定子槽奇数槽层内的引脚与位于定子槽偶数槽层内的引脚圆周扭转方向相反。

在一实施例中，所述支路一和支路三串联通过支路一最后一根扁。线的第二引脚与支路三第一根扁线的第一引脚焊接组成，其中支路三第一根扁线的第一引脚反向扭转，以使得该第一引脚与支路一最后一根扁线的第二引脚相抵接。

在一实施例中，所述支路二和支路四串联通过支路二最后一根扁线的第二引脚与支路四第一根扁线的第一引脚焊接组成，其中支路四第一根扁线的第一引脚反向扭转，以使得该第一引脚与支路二最后一根扁线的第二引脚相抵接。

在一实施例中，各相绕组均设置有引出线端子，所述引出线端子相互之间以分散或集中的形式进行布置。

本发明还提供一种定子组件，采用如上所述的扁线绕组结构，还包括定子铁芯，所述定子铁芯设置有Z个定子槽，所述扁线定子绕组插设于定子槽内，并形成王冠侧和焊接侧。

在一实施例中，所述定子铁芯的定子槽数量为48或72或96。

本发明还提供一种扁线电机，采用如上所述的一种扁线定子绕组，或，采用如上所述的一种定子组件。

基于上述，与现有技术相比，本发明提供的扁线定子绕组采用少量的线型，即可实现各相绕组的支路和中性点的电连接，使得电机性能更好，同时还简化了连接方式，降低了绕组线圈的焊接生产难度和生产成本，有利于批量化生产，提高加工效率。

本发明的其它特征和有益效果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有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别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；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本发明实施例中提供的扁线定子绕组的绕制原理图；

图2为本发明实施例中定子组件的立体示意图；

图3为本发明实施例中扁线定子绕组引出线连接的立体示意图；

图4为本发明实施例中单相绕组的排布走线结构示意图；

图5为图4中单相绕组排布走线结构的剖切图；

图6为扁线的立体结构示意图；

图7为扁线其中一引脚反向扭转的立体结构示意图。

附图标记：

100扁线定子绕组 200定子铁芯 113引脚

111直线段 112连接段

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、完整地描述，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；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；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。

在本发明的描述中，需要说明的是，本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。

请参阅图1～图7，本发明提供了一种扁线绕组结构，包括绕制在定子铁芯200各定子槽槽层上的各相绕组，其中，定子槽槽层是分别沿各定子槽径向方向按照由外到内或由内到外的顺序设置了2n个槽层，其依次排序得到第1层、第2层、第3层……直至第2n层。

每个绕组均包含有四条支路，其中支路一、支路三和支路二、支路四分别串联后再并联；每个支路均包含有若干扁线，所述扁线呈U型，主要包括两直线段111、连接两直线段111一端的连接段112以及连接两直线段111另一端的两引脚113，其中直线段111用于插设在定子槽各槽层内，各引脚113用于焊接以使得相邻扁线之间两两串联。本实施例中，若干所述扁线的直线段111分别插接在第1、2槽层，第3、4槽层……直至第2n-1、2n槽层上，n为正整数；

其中，位于相同两槽层之间的相邻扁线的王冠侧跨距为Z/(2P)+1，Z为定子槽数，2P为定子磁极数。优选地，位于相同两槽层之间的相邻扁线的焊接侧跨距为Z/(2P)-1。举例说明，假设王冠侧跨距为7，扁线其中一引脚从1槽进入，则另一引脚应从7槽进入，中间间隔6槽；同样假设焊接侧跨距为5，扁线引脚从1槽进入，则相邻扁线的引脚位于5槽，中间间隔4槽，其焊接点在这4槽之间。

应当说明的是，扁线两连接段112连接形成所跨过的周向定子槽数定义为王冠侧跨距，相邻扁线两引脚113相焊接形成所跨过的周向定子槽数定义为焊接侧跨距。

优选地，每相绕组中每个支路均包含有n*P根扁线，则同一支路两两槽层之间一周共包含有P根扁线，各相绕组共包含有4n*P根扁线。

优选地，若干所述扁线呈U型，其包括两直线段111、分别连接两直线段111一端的两连接段112以及设置在两直线段111另一端的第一引脚和第二引脚，同一扁线的第一引脚和第二引脚分别向外折弯，如图6所示，以使得位于定子槽奇数槽层内的引脚与位于定子槽偶数槽层内的引脚圆周扭转方向相反。

在进行扁线定子绕组100与定子铁芯200的组装工艺时，会对扁线进行插套、扭头作业，其中扭头作业就是对各槽层的引脚进行圆周方向的扭转，从而形成各扁线引脚的折弯方向不同。根据上述设计，假设位于第一槽层的各引脚113向逆时针方向扭转，则位于第二槽层的各引脚113向顺时针方向扭转，经过扭转后，位于第一槽层和第二槽层同一扁线的两引脚113则分别向远离连接段112方向折弯，具体可参照图6。

应当说明的是，所述扁线按照绕制排布规律，与前一根相邻扁线引脚相焊接的该扁线引脚定义为第一引脚，则该扁线另一引脚定义为第二引脚；或，与后一根相邻扁线引脚相焊接的该扁线引脚定义为第二引脚，则该扁线另一引脚定义为第二引脚。

作为一种优选方案，参照图6、7所示，所述扁线的两连接段112之间还连接有一弯折段，所述弯折段偏扭一定角度，并保证相邻扁线的连接段能够从弯折段内穿过即可，该弯折段的设计，相较于直接两连接段折弯来说，能够有效降低绕组端部高度，减少铜耗，保证结构紧凑，节省占用空间，进而提高电机的性能。

示例性地，以定子槽数Z为48，定子磁极对数P为4，槽层沿定子槽径向由外向内排布有6个槽层为例，则该定子绕组中相邻扁线的王冠侧跨距为7，焊接侧跨距为5。对各定子槽进行逆时针依次编号为1至48。

如图1所示的绕线原理图给出了三相绕组的支路一、支路二、支路三、支路四的绕制过程，三相绕组分别为A相绕组、B相绕组、C相绕组，分别对应原理图中不同的槽数。其中，图示的实线箭头表示扁线王冠侧的跨接绕制位置及方向，虚线表示扁线焊接侧的连接位置，其虚线连接的方块则为焊接点位置。较佳地，相邻绕组之间相差Z/m/P个定子槽，其中，m为电机的相数。因此，根据上述定子槽数为48个，定子磁极对数为4的三相绕组来说，其相邻绕组之间相差4个定子槽。例如图示中，A相绕组的支路一是从第12槽开始绕制，则与其相邻绕组的支路一可从第16槽或第8槽开始绕制，其不同绕组的绕制规律仍然相同，从而保证各相绕组电势相同，不会出现环流现象。

以A相绕组为例，如图4、5所示，支路一的绕制过程为：从12槽第1层开始顺时针绕制，第一根扁线分别插入12槽第1层和5槽第2层，间隔4槽留于焊接，第二根扁线分别插入48槽第1层和41槽第2层，再间隔4槽留于焊接，第三根扁线分别插入36槽第1层和29槽第2层，再将间隔4槽，第四根扁线分别插入24槽第1层和17槽第2层，即完成第1、2两层一周的绕制；接着，再间隔4槽，从12槽第3层开始，按照上述规律依次完成第3、4两层一周的绕制；再间隔4槽，从12槽第5层开始，继续按照上述规律依次完成第5、6两层一周的绕制，最后第十二根扁线的第一引脚和第二引脚分别插入第24槽第5层和17槽第6层，从17槽第6层出，即完成了整个支路一的绕制。

支路三的绕制过程为：与支路一最后一根扁线第二引脚所插入的17槽第6层仍然间隔4槽，从12槽第6层开始逆时针绕制，第一根扁线分别插入12槽第6层和19槽第5层，间隔4槽，第二根扁线分别插入24槽第6层和31槽第5层，间隔4槽，第三根扁线分别插入36槽第6层和43槽第5层，间隔4槽，第四根扁线分别插入48槽第6层和7槽第5层，即完成五、六层的绕制；再间隔4槽后，从12槽第4层开始，按照上述规律分别完成三、四层和一、二层绕制，其最后一根扁线的第二引脚从7槽第1层引出。

优选地，所述支路一和支路三串联通过支路一最后一根扁线的第二引脚与支路三第一根扁线的第一引脚焊接组成，其中支路三第一根扁线的第一引脚反向扭转，以使得与支路一最后一根扁线的第二引脚相抵接。

因此，在上述实施例中，支路一和支路三的串联过程表示为：支路一的17槽第6层出来的最后一根扁线第二引脚与支路三的12槽第6层出来的第一根扁线第一引脚焊接串联。由于二者都是从偶数槽层引出，其引脚无法像正常的奇偶槽层引出的引脚一样相向焊接。因此，为了避免需要额外增加焊接连接线来保证二者的有效焊接，本发明设计将支路三第一根扁线的第一引脚做反向扭转，使得该扁线的两引脚同向折弯，所获得的扁线形状如图7所示。这样，该第一引脚与支路一的最后一根扁线的第二引脚能够相互同向靠近抵接，其焊接点也与其他焊接点位置相对应，从而方便二者直接焊接，使得焊接工艺更简便，节省不必要的占用空间。

同理，在上述实施例中，支路二、支路四同样按照支路一、支路三的排列规律进行绕制，不同之处在于扁线所处的定子槽各不同，保持均匀分布即可，在此不多加赘述。其中支路二与支路四的串联也是通过支路二最后一根扁线的第二引脚与支路四第一根扁线的第一引脚焊接组成，支路四第一根扁线的第一引脚反向扭转，以使得与支路二最后一根扁线的第二引脚相互抵接，方便二者直接焊接。具体可参照图3中用虚线所表示的引脚就是反向扭转的结果。每相均有两个支路的一根引脚进行反向扭转，图示共为三相，因此共有6根引脚进行反向扭转。

优选地，各相绕组均设置有引出线端子，所述引出线端子相互之间以分散或集中的形式进行布置。具体根据电机的实际需求设置，在此不做限制。

作为一种优选方案，如图3所示，各相绕组的支路一第一根扁线的第一引脚通过一汇流母排连接，各相绕组的支路二第一根扁线的第一引脚通过另一汇流母排连接。各相绕组中支路三、支路四的最后一根扁线的第二引脚作为引出线端子。

较佳地，在三相绕组中，支路二与支路一相差Z/P-1个定子槽。具体地，在上述实施中，支路二与支路一相差11个定子槽，其支路二的绕制从1槽第1层开始绕制，直至支路四的第11槽第6层结束。如此设置，如图3所示，使得引出线端子均分布在焊接侧相对集中的位置上，使得布置更为集中。

通过上述设计的扁线定子绕组100，仅需要n种线型，在上述槽层为6的实施例中，仅需要3种线型就足够。因此，本发明提供的扁线定子绕组具有线型少，汇流母排少，引线集中，均为焊接侧出线的优点，不仅极大简化了连接方式，还降低了绕组线圈的焊接生产难度和生产成本，有利于批量化生产，提高加工效率。

还应当说明的是，上述扁线定子绕组的结构分布是本发明优选实施例的一种，按照实施例改进的其他类似定子绕组，例如对四条支路的顺序进行修改，支路一、支路二串联，支路三、支路四串联，或者对扁线的绕制方向及顺序进行修改，但与本发明实施例思路相似的，也属于本发明的保护范围。

本发明还提供一种定子组件，如图2所示，采用如上所述的扁线绕组结构100，还包括定子铁芯200，所述定子铁芯200设置有Z个定子槽，所述扁线定子绕组100插设于定子槽内，并形成王冠侧和焊接侧。其王冠侧为各扁线连接段112所处的位置，焊接侧为各扁线引脚113所处的位置。

优选地，所述定子铁芯200的定子槽数量为48或72或96。

本发明还提供一种扁线电机，该电机可应用于汽车驱动，并采用如上所述的一种扁线定子绕组，或，采用如上所述的一种定子组件。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的扁线定子绕组、定子组件及扁线电机，能够通过较少的线型实现各绕组紧凑的排列连接，不仅降低成本、减少加工制造难度，还没有附加环流损耗，进一步提升电机的性能和效率。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如扁线定子绕组、定子铁芯、直线段、连接段、支路一、支路二、支路三、支路四等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (10)

1.一种扁线定子绕组，其特征在于：包括绕制在定子铁芯各定子槽槽层上的各相绕组，每个绕组均包含有四条支路，其中支路一、支路三和支路二、支路四分别串联后再并联；

每个支路均包含有若干扁线，若干所述扁线的直线段分别插接在第1、2槽层，第3、4槽层……直至第2n-1、2n槽层上，n为正整数；

其中，位于相同两槽层之间的相邻扁线的王冠侧跨距为Z/(2P)+1，Z为定子槽数，2P为定子磁极数。

2.根据权利要求1所述的扁线定子绕组，其特征在于：位于相同两槽层之间的相邻扁线的焊接侧跨距为Z/(2P)-1。

3.根据权利要求2所述的扁线定子绕组，其特征在于：每相绕组中每个支路均包含有n*P根扁线。

4.根据权利要求2所述的扁线定子绕组，其特征在于：若干所述扁线呈U型，其包括两直线段、分别连接两直线段一端的两连接段以及设置在两直线段另一端的第一引脚和第二引脚，同一扁线的第一引脚和第二引脚分别向外折弯，以使得位于定子槽奇数槽层内的引脚与位于定子槽偶数槽层内的引脚圆周扭转方向相反。

5.根据权利要求4所述的扁线定子绕组，其特征在于：所述支路一和支路三串联通过支路一最后一根扁线的第二引脚与支路三第一根扁线的第一引脚焊接组成，其中支路三第一根扁线的第一引脚反向扭转，以使得该第一引脚与支路一最后一根扁线的第二引脚相抵接。

6.根据权利要求5所述的扁线定子绕组，其特征在于：所述支路二和支路四串联通过支路二最后一根扁线的第二引脚与支路四第一根扁线的第一引脚焊接组成，其中支路四第一根扁线的第一引脚反向扭转，以使得该第一引脚与支路二最后一根扁线的第二引脚相抵接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的扁线定子绕组，其特征在于：各相绕组均设置有引出线端子，所述引出线端子相互之间以分散或集中的形式进行布置。

8.一种定子组件，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的扁线绕组结构，还包括定子铁芯，所述定子铁芯设置有Z个定子槽，所述扁线定子绕组插设于定子槽内，并形成王冠侧和焊接侧。

9.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于：所述定子铁芯的定子槽数量为48或72或96。

10.一种扁线电机，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的一种扁线定子绕组，或，采用如权利要求8-9任一项所述的一种定子组件。

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