CN114977594A - 一种电机绕组及定子组件 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电机绕组即定子组件，电机绕组包括：多相绕组，每相绕组包括多条支路，每条支路包括：一个正向线圈组，包括多个U形线圈；一个反向线圈组，包括多个U形线圈，其中，正向线圈组的U形线圈和反向线圈组的U形线圈的跨距为y+1、y‑2，或者为y+2、y‑1，y表征电机的极距；以及一个同层跳线，其跨距为y，同层跳线连接正向线圈组和反向线圈组；其中，正向线圈组的U形线圈沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周；反向线圈组与正向线圈组的绕线方式相同，且绕线方向相反。本发明抑制了并联支路之间的环流，降低了绕组的温升，减小了电机振动和抑制噪声增大。

Description

一种电机绕组及定子组件

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种定子组件及其应用的电机。

背景技术

采用扁线绕组的新能源汽车驱动电机具有重量轻，功率密度高，效率高等优点，已逐渐成为驱动电机的发展方向。随着电机功率和转速的提高，绕组每极每相槽数和并联支路数也随之增加。

现有技术中，一种常用的波绕组的绕线方式为，以整距线圈从最外层波绕至最内层，再以整距线圈反向波绕至最外层。这样绕组连接方式中，当绕组每极每相槽数和并联支路数增加后，各条并联支路的定子槽内扁线线圈分布不对称，并联支路之间存在环流，不仅加剧了绕组的温升，还导致电机振动和噪声增大。

发明内容

本发明提出一种电机绕组及定子组件，用于解决当绕组每极每相槽数和并联支路数增加后，各条并联支路的定子槽内扁线线圈分布不对称的问题，并提出了如下的技术方案。

本发明提出一种电机绕组，包括：

多相绕组，每相所述绕组包括多条支路，每条所述支路包括：

一个正向线圈组，包括多个U形线圈；

一个反向线圈组，包括多个U形线圈，其中，所述正向线圈组的所述U形线圈和所述反向线圈组的所述U形线圈的跨距为y+1、y-2，或者为y+2、y-1，y表征电机的极距；以及

一个同层跳线，其跨距为y，所述同层跳线连接所述正向线圈组和所述反向线圈组；

其中，所述正向线圈组的U形线圈沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周；所述反向线圈组与所述正向线圈组的绕线方式相同，且绕线方向相反。

在本发明一实施例中，一个磁极下的每个正向线圈组或者反向线圈组，径向相邻所述U形线圈径向相差两层槽层。

在本发明一实施例中，所述U形线圈包括焊接部，所述U形线圈焊接部在铁芯端面的延伸距离为y/2，相邻所述U形线圈通过焊接部连接。

在本发明一实施例中，所述U形线圈的焊接部相互远离且朝向相反的方向延伸。

在本发明一实施例中，所述支路之间并联设置，且所述支路的数量为大于或者等于3的正整数。

在本发明一实施例中，所述每条支路的进线端依次相差一个定子槽。

本发明提出一种定子组件，包括：

铁芯，设置有多个定子槽，所述定子槽沿着铁芯周向分布；

多相绕组，所述绕组是绕制在所述铁芯上，每相所述绕组包括多条支路，每条所述支路包括：

一个正向线圈组，包括多个U形线圈；

一个反向线圈组，包括多个U形线圈，其中，所述正向线圈组的所述U形线圈和所述反向线圈组的所述U形线圈的跨距为y+1、y-2，或者为y+2、y-1，y表征电机的极距；以及

一个同层跳线，其跨距为y，所述同层跳线连接所述正向线圈组和所述反向线圈组；

其中，所述正向线圈组的U形线圈沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周；所述反向线圈组与所述正向线圈组的绕线方式相同，且绕线方向相反。

在本发明一实施例中，所述铁芯的定子槽内设置有M个槽层，且M为偶数。

在本发明一实施例中，一个所述U形线圈的两个直线段部分别位于第m层和第m+1层槽层，m+1≤M。

在本发明一实施例中，所述同层跳线位于第M层槽层。

本发明提出一种电机绕组及定子组件，各条并联支路的定子槽内U形线圈分布对称，抑制了并联支路之间的环流，降低了绕组的温升，减小了电机振动和抑制噪声增大。

附图说明

图1为本发明一种定子组件的结构示意图。

图2为本发明一种定子组件中一定子槽的结构示意图。

图3为本发明一种定子组件一实施例中一相绕组的布线示意图。

图4为本发明一种定子组件一实施例中一相绕组的一条支路展开图。

图5为本发明一种定子组件一实施例中一相绕组的又一条支路展开图。

图6为本发明一种定子组件一实施例中一相绕组的又一条支路展开图。

图7为本发明一种定子组件中正向线圈组的结构示意图。

图8为本发明一种定子组件中反向线圈组的结构示意图。

图9为本发明一种定子组件中长距U形线圈的结构示意图。

图10为本发明一种定子组件中短距U形线圈的结构示意图。

图11为本发明一种定子组件中同层跳线的结构示意图。

图12为本发明一种定子组件中引出线圈的结构示意图。

图13为本发明一种定子组件又一实施例中一相绕组的布线示意图。

图14为本发明一种定子组件又一实施例中一相绕组的一条支路展开图。

图15为本发明一种定子组件又一实施例中一相绕组的又一条支路展开图。

图16为本发明一种定子组件又一实施例中一相绕组的又一条支路展开图。

图17为本发明一种定子组件采用星形连接的三并联支路结构示意图。

图中：100、定子绕组；1001、发卡端；1002、焊接端；

111、长距U形线圈；

121、短距U形线圈；

131、同层跳线；

141、引出线圈；

101、头部；102、第一直线段部；103、第二直线段部；

104、第一焊接部；105、第二焊接部；

200、定子铁芯；210、定子槽。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1～17，本发明提出一种电机绕组及定子组件，可以应用到电气伺服传动领域、交通运输领域等，例如本申请的电机绕组及定子组件可应用到电动汽车中。本申请发明的各条并联支路在定子槽内扁线线圈分布对称，抑制了并联支路之间的环流，降低了绕组的温升，具有减小电机振动和抑制噪声增大的优点。下面通过具体的实施例对本发明进行详细的描述。

请参阅图1所示，在一些实施例中，本发明提出一种定子组件，定子组件可包括有定子绕组100和定子铁芯200。定子绕组100可包括有多个相绕组，多个相绕组在电相位上彼此不同，例如定子绕组100可包括有三个相绕组。定子铁芯200可开设有多个定子槽210，定子槽210可形成于定子铁芯200的内壁上。定子槽210可沿定子铁芯200内壁的周向方向进行布置，定子槽210可在定子铁芯200上以预定的槽距间隔开。在定子铁芯200的上、下端面可分别定义为发卡端1001和焊接端1002，定子绕组100可从发卡端1001一侧插入至定子铁芯200内部，定子绕组100可在焊接端1002进行焊接。

请参阅图2～8所示，在一些实施例中，多个定子槽210在定子铁芯200的周向方向，可分别定义为第1号定子槽210、第2号定子槽210、第3号定子槽210、第4号定子槽210……。例如，定子铁芯200沿周向方向可布置有54个定子槽210。其中，每个定子槽210可布设有多个槽层，每个定子槽210可布设有M个槽层，M为偶数。如每个定子槽210可布设有6个槽层。例如，6个槽层沿着定子铁芯200的径向从内侧到外侧的方向，可依次分别为第L1层槽层、第L2层槽层、第L3层槽层、第L4层槽层、第L5层槽层、第L6层槽层，即第L1层槽层可位于靠近定子槽210的槽口一侧，第L6层槽层可位于靠近定子槽210的槽底一侧。另外，每个定子槽210的槽层的具体标号不加以限制，本发明中的实施例从定子槽210的槽口到定子槽210的槽底按照1～6的顺序进行布设，在其他的实施例中还可以从定子槽210的槽底到定子槽210的槽口按照1～6的顺序进行布设。

请参阅图9～10所示，在一些实施例中，U形线圈包括长距U形线圈111和短距U形线圈121。其中，长距U形线圈111和短距U形线圈121可包括有一个连接部、两个直线段部和两个焊接部。其中，一个连接部的两端分别连接有一个直线段部。两个直线段部穿过定子铁芯200的定子槽210后在焊接端1002进行扭头，形成两个焊接部。长距U形线圈111和短距U形线圈121的两个焊接部，沿定子铁芯200的焊接端1002一侧延伸的距离相同，可等于极距的一半。例如，长距U形线圈111和短距U形线圈121可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一焊接部104和第二焊接部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入定子槽210内，第一直线段部102和第二直线段部103可插入不同的定子槽210内。第一直线段部102的一端可连接有第一焊接部104，第二直线段部103的一端可连接有第二焊接部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可与头部101连接。

请参阅9～10所示，在一些实施例中，在每相绕组的每条支路中，长距U形线圈111的两个直线段部可径向相差一层槽层，即长距U形线圈111的两个直线段部分别位于第m层和第m+1层槽层，m+1≤M。短距U形线圈121的两个直线段部可径向相差一层槽层，即短距U形线圈121的两个直线段部分别位于第m层和第m+1层槽层。将长距U形线圈111的跨距表征为y1，y1可大于定子绕组100的极距，将定子绕组100的极距表征为y，例如y1＝y+1。将短距U形线圈121的跨距表征为y2，y2可小于定子绕组100的极距，例如y2＝y-2。

请参阅图9～10所示，在一些实施例中，长距U形线圈111、短距U形线圈121中的第一焊接部104和第二焊接部105可相互远离，长距U形线圈111、短距U形线圈121中的第一焊接部104和第二焊接部105的延伸方向可朝向相反的方向，例如，多个第一焊接部104的延伸方向，可为朝向沿着顺时针方向或者沿着逆时针的方向，多个第二焊接部105的延伸方向相反。

请参阅图11所示，在一些实施例中，同层跳线131可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一焊接部104和第二焊接部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入定子槽210内，第一直线段部102和第二直线段部103可插入不同的定子槽210内。第一直线段部102的一端可连接有第一焊接部104，第二直线段部103的一端可连接有第二焊接部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可与头部101连接。同层跳线131的两个焊接部，沿定子铁芯200焊接端1002一侧延伸的距离相同，可等于极距的一半。

请参阅11所示，在一些实施例中，在每相绕组的每条支路中，同层跳线131的两个直线段部可径向相差一层槽层。将同层跳线131的跨距表征为y3，y3可等于定子绕组100的极距，例如y3＝y。同层跳线131的第一焊接部104和第二焊接部105可朝向相同的方向进行延伸，例如，多个第一焊接部104和多个第二焊接部105的延伸方向，可为朝向沿着顺时针方向或者沿着逆时针的方向。

请参阅图12所示，在一些实施例中，引出线圈141为半U形线圈，引出线圈141可包括有头部101、第一直线段部102、第一焊接部104。其中，第一直线段部102可用于插入定子槽210内。第一直线段部102的一端可连接有第一焊接部104，第一直线段部102的另一端可与头部101连接。引出线圈141的第一焊接部104，沿定子铁芯200焊接端1002一侧延伸的距离可等于极距的一半。在每相绕组的每条支路中，两个引出线圈141的第一焊接部104可朝向相同的方向进行延伸。例如，两个第一焊接部104的延伸方向，可为朝向沿着顺时针方向或者沿着逆时针的方向。在每相绕组的每条支路中，两个引出线圈141可位于L1层槽层中。

请参阅1～12所示，在一些实施例中，每相绕组可包括多条支路，例如本申请中，每相绕组可包括有三条支路。每条支路可包括有一个正向线圈组、一个反向线圈组、一个同层跳线131和两个引出线圈141。其中，正向线圈组和反向线圈组之间可连接有同层跳线131，一个引出线圈141可与正向线圈组的焊接部连接，另一个引出线圈141可与反向线圈组的焊接连接，以形成一条完整的支路。一个引出线圈141作为引线端，另一个引出线圈141作为出线端。一个正向线圈组可包括多个长距U形线圈111和多个短距U形线圈121，正向线圈组中的长距U形线圈111和短距U形线圈121沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周。一个反向线圈组可包括多个长距U形线圈111和多个短距U形线圈121，反向线圈组中的长距U形线圈111和短距U形线圈121沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周。在图7～8中，正向线圈组和反向线圈组的绕线方向相反。

请参阅图3～6，在一些实施例中，在一个磁极下的每个正向线圈组或者每个反向线圈组，径向相邻的U形线圈径向相差两层槽层。例如，径向相邻长距U形线圈111的直线段部径向相差两层槽层，或者径向相邻短距U形线圈121的直线段部径向相差两层槽层。

请参阅图3～6，在一些实施例中，为了更清晰地表达本发明布线，绕组展开图中仅画出了A相绕组的展开图，并不涉及B相和C相的绕组。B相绕组和C相绕组与A相绕组的绕制方式相同，区别点仅在于进线端和出线端所在的槽号不同。例如，A相绕组的进线端分别为46号定子槽210、47号定子槽210和48号定子槽210，B相相绕组的进线端则可以是40号定子槽210、41号定子槽210和42号定子槽210，C相绕组的进线端则可以是34号定子槽210、35号定子槽210和36号定子槽210。

A相绕组第一支路A1X1的具体绕线方式如下，其中46(1)表示第46号定子槽210的第L1层槽层。

A1->46(1)->37(2)->30(1)->21(2)->11(1)->2(2)->46(3)->37(4)->30(3)->21(4)->11(3)->2(4)->46(5)->37(6)->30(5)->21(6)->11(5)->2(6)->47(6)->2(5)->12(6)->21(5)>28(6)->37(5)->47(4)->2(3)->12(4)->21(3)->28(4)->37(3)->47(2)->2(1)->12(2)->21(1)->28(2)->37(1)->X1。

A相绕组第二支路A2X2的具体绕线方式如下：

A2->47(1)->38(2)->28(1)->19(2)->12(1)->3(2)->47(3)->38(4)->28(3)->19(4)->12(3)->3(4)->47(5)->38(6)->28(5)->19(6)->12(5)->3(6)->48(6)->3(5)->10(6)->19(5)>29(6)->38(5)->48(4)->3(3)->10(4)->19(3)->29(4)->38(3)->48(2)->3(1)->10(2)->19(1)->29(2)->38(1)->X2。

A相绕组第三支路A3X3的具体绕线方式如下：

A3->48(1)->39(2)->29(1)->20(2)->10(1)->1(2)->48(3)->39(4)->29(3)->20(4)->10(3)->1(4)->48(5)->39(6)->29(5)->20(6)->10(5)->1(6)->46(6)->1(5)->11(6)->20(5)->30(6)->39(5)->46(4)->1(3)->11(4)->20(3)->30(4)->39(3)->46(2)->1(1)->11(2)->20(1)->30(2)->39(1)->X3。

从上面的绕线方式可知，第一并联支路A1X1的进线端A1在46号定子槽210的第L1槽层，出线端X1在第37号定子槽210的第L1槽层。第二并联支路A2X2的进线端A2在第47号定子槽210的第L1槽层，出线端X2在38号定子槽210的第L1槽层。第三并联支路A3X3的进线端A3在48号定子槽210的第L1槽层，出线端X3在39号定子槽210的第L1槽层。三条并联支路的进线端A1、A2、A3依次相差1个定子槽210，每条并联支路的进线端A1、A2、A3和出线端X1、X2、X3分布在相同的槽层中。在每相绕组的每条支路中，进线端和出线端位于L1槽层内，且周向相差y个定子槽210。即在每相绕组的每条支路中，两个引出线圈141沿定子铁芯200的周向相差y个定子槽210。需要说明的是，“相差”可指两个槽数之间的差值，例如3号定子槽210和9号定子槽210之间相差6个槽。另外，“相差”还可以指两个槽层之间的差值，例如第L1层槽层与第L4层槽层之间相差3个槽层。

请参阅图1～12所示，在一些实施例中，在正向线圈组和反向线圈组中，长距U形线圈111的跨距为：y1＝y+1,短距U形线圈121的跨距为：y2＝y-2。

请参阅图1～2、图7～8和图13～16所示，在另一些实施例中，在正向线圈组和反向线圈组中，长距U形线圈111的跨距为：y1＝y+2,短距U形线圈121的跨距为：y2＝y-1。

请参阅图17所示，在一些实施例中，三条支路可并联连接形成一相绕组。在每一相绕组中，三条支路的引线端A1、A2、A3连接，三条支路的出线端X1、X2、X3连接。A、B、C三相绕组的引线端相连接，A、B、C三相绕组的出线端相连接，A、B、C三相绕组之间形成星形接法。

综上所述，本发明提出一种电机绕组及定子组件，通过上述绕组的布置，各条并联支路的定子槽内的扁线线圈分布对称，抑制了并联支路之间的环流，降低了绕组的温升，减小了电机振动和抑制噪声增大。另外，每一个定子槽内的扁线线圈均属于同一相的各条并联支路，各个扁线线圈之间实现了同相分布，这样就取消了扁线线圈之间的相间绝缘，增加绕组的铜满率，进一步提高了电机的效率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种电机绕组，其特征在于，包括：

多相绕组，每相所述绕组包括多条支路，每条所述支路包括：

一个正向线圈组，包括多个U形线圈；

一个反向线圈组，包括多个U形线圈，其中，所述正向线圈组的所述U形线圈和所述反向线圈组的所述U形线圈的跨距为y+1、y-2，或者为y+2、y-1，y表征电机的极距；以及

一个同层跳线，其跨距为y，所述同层跳线连接所述正向线圈组和所述反向线圈组；

其中，所述正向线圈组的U形线圈沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周；所述反向线圈组与所述正向线圈组的绕线方式相同，且绕线方向相反。

2.根据权利要求1所述的电机绕组，其特征在于，一个磁极下的每个正向线圈组或者每个反向线圈组，径向相邻所述U形线圈径向相差两层槽层。

3.根据权利要求1所述的电机绕组，其特征在于，所述U形线圈包括焊接部，所述U形线圈焊接部在铁芯端面的延伸距离为y/2，相邻所述U形线圈通过焊接部连接。

4.根据权利要求3所述的电机绕组，其特征在于，所述U形线圈的焊接部相互远离且朝向相反的方向延伸。

5.根据权利要求1所述的电机绕组，其特征在于，所述支路之间并联设置，且所述支路的数量为大于或者等于3的正整数。

6.根据权利要求1所述的电机绕组，其特征在于，所述每条支路的进线端依次相差一个定子槽。

7.一种定子组件，其特征在于，包括：

铁芯，设置有多个定子槽，所述定子槽沿着铁芯周向分布；

多相绕组，所述绕组是绕制在所述铁芯上，每相所述绕组包括多条支路，每条所述支路包括：

一个正向线圈组，包括多个U形线圈；

一个反向线圈组，包括多个U形线圈，其中，所述正向线圈组的所述U形线圈和所述反向线圈组的所述U形线圈的跨距为y+1、y-2，或者为y+2、y-1，y表征电机的极距；以及

一个同层跳线，其跨距为y，所述同层跳线连接所述正向线圈组和所述反向线圈组；

其中，所述正向线圈组的U形线圈沿周向连接一周后，沿径向连接至下一周；所述反向线圈组与所述正向线圈组的绕线方式相同，且绕线方向相反。

8.根据权利要求7所述的定子组件，其特征在于，所述铁芯的定子槽内设置有M个槽层，且M为偶数。

9.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于，一个所述U形线圈的两个直线段部分别位于第m层和第m+1层槽层，m+1≤M。

10.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于，所述同层跳线位于第M层槽层。

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