CN115001181A - 一种定子组件及其应用的电机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种定子组件，包括：定子铁芯，具有定子槽，定子槽包括2N层槽层；以及定子绕组，插入到定子槽内；其中一个跨层导体和N‑1个整距邻层导体连接成第一连接段；一个跨层导体、N‑2个整距邻层导体和一个长距邻层导体连接成第二连接段；一个跨层导体、N‑2个整距邻层导体和一个短距邻层导体连接成第三连接段；N≥3。本发明绕组中焊接端的扭曲定子槽一致，取消了过桥线，简化了绕组的接线方式，提高加工效率。

Description

一种定子组件及其应用的电机

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。现有中国专利CN202010580783.0、CN201810850677.2中公布了一类包含跨层U形导体的扁线绕组，该绕组采用波绕的形式，其跨层U形导体“从径向最内层跨越y个定子槽至径向最外层”，插线端具有完整的一圈跨层U形导体。上述的绕组连接方式，其焊接端的扭曲定子槽不一致，制造工艺复杂，加工效率低，且存在过桥线，增加了焊点，可靠性低，生产成本高。

发明内容

本发明提出一种定子组件及其应用的电机，可用于解决一些绕组在连接中存在焊接端的扭曲定子槽不一致的问题，并可提出如下的技术方案。

本发明提出一种定子组件，包括：

定子铁芯，具有定子槽，所述定子槽包括2N层槽层；以及

定子绕组，插入到所述定子槽内，所述定子绕组包括多个跨层导体、多个整距邻层导体、多个长距邻层导体和多个短距邻层导体；

其中，在每一相绕组的每条支路中，所述跨层导体径向相差2N-1个槽层；

一个所述跨层导体和N-1个所述整距邻层导体连接成第一连接段；

一个所述跨层导体、N-2个所述整距邻层导体和一个所述长距邻层导体连接成第二连接段；

一个所述跨层导体、N-2个所述整距邻层导体和一个所述短距邻层导体连接成第三连接段；

2N个第一连接段、一个第二连接段和一个第三连接段连接成一条完整支路。

在本发明一实施例中，在每一相绕组的每条支路中，n个所述整距邻层导体连接，其中，一个所述整距邻层导体连接另一所述整距邻层导体，n个所述整距邻层导体占据连续的2层至2n-1层槽层，n≤N-1。

在本发明一实施例中，在每一相绕组的每条支路中，N个所述第一连接段连接表征为第一连接组，另外N个所述第一连接段连接表征为第二连接组；

在每一相绕组的一条支路中，所述第一连接组的折弯部和所述第二连接组的折弯部之间连接所述第三连接段，所述第一连接组的另一折弯部或者所述第二连接组的另一折弯部连接所述第二连接段。

在本发明一实施例中，在每一相绕组的另一条支路中，所述第一连接组的折弯部和所述第二连接组的折弯部之间连接所述第二连接段，所述第一连接组的另一折弯部或者所述第二连接组的另一折弯部连接所述第三连接段。

在本发明一实施例中，在每一相绕组的每条支路中，所述长距邻层导体的对称轴线与所述短距邻层导体的对称轴线相同。

在本发明一实施例中，将所述跨层导体的节距表征为y1，所述整距邻层导体的节距表征为y2，所述长距邻层导体的节距表征为y3，所述短距邻层导体的节距表征为y4，所述定子绕组的极距表征为y，满足y1＝y，y2＝y，y3＝y+1，y4＝y-1。

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等于2的正整数。

在本发明一实施例中，每相绕组包括两条支路，第一条支路的出线端与第二条支路的出线端周向相差一个定子槽，且径向相差一层槽层。

在本发明一实施例中，每相绕组包括两条支路，第一条支路的进线端与第二条支路的进线端周向相差2y-1个定子槽，且径向相差一层槽层。

本发明还提出一种电机，包括上述任一所述的定子组件。

本发明提出一种定子组件及其应用的电机，本发明具有绕组焊接端的扭曲定子槽一致，降低制作工艺的复杂程度，降低生产成本。本发明中取消了过桥线，简化了绕组的接线方式，从而简化了工艺，提高加工效率。另外，两条并联支路在电阻、电感等电气参数上完全相等。

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定子绕组的一相绕组的布线图。

图3为本发明一种定子组件中定子绕组中第一连接段的连接示意图。

图4为本发明一种定子组件中定子绕组中第二连接段的连接示意图。

图5为本发明一种定子组件中定子绕组中第三连接段的连接示意图。

图6为本发明一种定子组件中定子绕组的一相绕组的结构示意图。

图7为本发明图6中A处放大示意图。

图8为本发明一种定子组件中第一线圈组的结构示意图。

图9为本发明一种定子组件中第二线圈组的结构示意图。

图10为本发明一种定子组件中第三线圈组的结构示意图。

图11为本发明一种定子组件中跨层导体的结构示意图。

图12为本发明一种定子组件中整距邻层导体的结构示意图。

图13为本发明一种定子组件中长距邻层导体的结构示意图。

图14为本发明一种定子组件中短距邻层导体的结构示意图。

图中：100、定子绕组；1001、发卡端；1002、焊接端；

110、第一线圈组；111、跨层导体；

120、第二线圈组；121、整距邻层导体；

130、第三线圈组；131、长距邻层导体；132、短距邻层导体；

101、头部；102、第一直线段部；103、第二直线段部；

104、第一折弯部；105、第二折弯部；

200、定子铁芯。

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1～14，本发明提出一种定子组件及其应用的电机，可以应用到电气伺服传动领域、交通运输领域等，例如本申请的定子组件及其应用的电机可应用到电动汽车中。本申请的发明焊接端扭曲定子槽一致，降低制作工艺的复杂程度，并且取消了过桥线，简化了绕组的接线方式。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，本发明提出一种定子组件，在一些实施例中，所述定子组件可包括有定子绕组100和定子铁芯200。定子铁芯200可开设有多个定子槽，定子槽可形成于定子铁芯200的内壁上。定子槽可沿定子铁芯200内壁的周向方向进行布置，定子槽可在定子铁芯200上以预定的定子槽间隔开。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1所示，在一些实施例中，多个定子槽在定子铁芯200的周向方向，可分别定义为第1号定子槽、第2号定子槽、第3号定子槽、第4号定子槽……。例如，定子铁芯200沿周向方向可布置有48个定子槽。其中，每个定子槽可布设有多个槽层，在一些实施例中，每个定子槽可布设有2N个槽层，例如每个定子槽可布设有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1层槽层、第2层槽层、第3层槽层、第4层槽层、第5层槽层和第6层槽层，即第1层槽层可位于靠近定子槽口的一侧，第6层槽层可位于靠近定子槽底的一侧。另外，每个定子槽的槽层的具体标号不加以限制，本发明中的实施例中从内到外按照1～6的顺序进行布设，在其他一些实施例中，还可以从外到内按照1～6的顺序进行布设。

请参阅图2～14所示，在一些实施例中，定子绕组100可包括有多个跨层导体111、多个整距邻层导体121、多个长距邻层导体131和多个短距邻层导体132。其中，多个跨层导体111可组成第一线圈组110，第一线圈组110可位于定子铁芯200的定子槽内，例如第一线圈组110的一部分直线段部可位于定子槽口，第一线圈组110的另一部分直线段部可位于定子槽底。多个整距邻层导体121可组成第二线圈组120，第二线圈组120可位于定子铁芯200的定子槽内，例如第二线圈组120可位于靠近定子槽底一侧。多个整距邻层导体121、多个长距邻层导体131、多个短距邻层导体132可组成第三线圈组130，第三线圈组130可位于定子铁芯200的定子槽内，例如第三线圈组130可位于靠近定子槽口一侧。

请参阅图8和图11所示，在一些实施例中，跨层导体111可包括有一个头部101、两个直线段部和两个折弯部。其中，一个头部101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的定子槽后在焊接端1002进行扭头，形成两个折弯部。跨层导体111的两个折弯部，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，跨层导体111可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一折弯部104和第二折弯部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入不同的定子槽内。第一直线段部102的一端可连接有第一折弯部104，第二直线段部103的一端可连接有第二折弯部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可连接头部101。

请参阅图8和图11所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，跨层导体111的两个直线段部可径向相差2N-1层槽层。例如当2N＝6时，跨层导体111的两个直线段部可径向相差五层槽层。将跨层导体111的节距表征为y1，将定子绕组100的极距表征为y，例如y1＝y。跨层导体111的第一折弯部104和第二折弯部105可相互远离，跨层导体111的第一折弯部104和第二折弯部105可朝向相反的方向进行延伸，例如，多个第一折弯部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，多个第二折弯部105的延伸方向相反。

请参阅图9和图12所示，在一些实施例中，整距邻层导体121可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一折弯部104和第二折弯部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入不同的定子槽内。第一直线段部102的一端可连接有第一折弯部104，第二直线段部103的一端可连接有第二折弯部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可连接头部101。

请参阅图9和图12所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，整距邻层导体121的两个直线段部可径向相差一层槽层。将整距邻层导体121的节距表征为y2，例如y2＝y。整距邻层导体121的第一折弯部104和第二折弯部105可相互远离，整距邻层导体121的第一折弯部104和第二折弯部105可朝向相反的方向进行延伸，例如，多个第一折弯部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，多个第二折弯部105的延伸方向相反。

请参阅图10、图13和图14所示，在一些实施例中，长距邻层导体131和短距邻层导体132可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一折弯部104和第二折弯部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入不同的定子槽内。第一直线段部102的一端可连接有第一折弯部104，第二直线段部103的一端可连接有第二折弯部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可连接头部101。

请参阅图10、图13和图14所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，长距邻层导体131的两个直线段部可径向相差一层槽层，短距邻层导体132的两个直线段部可径向相差一层槽层。将长距邻层导体131的节距表征为y3，例如y3＝y+1，将短距邻层导体132的节距表征为y4，例如y4＝y-1。长距邻层导体131的第一折弯部104和第二折弯部105可相互远离，长距邻层导体131的第一折弯部104和第二折弯部105可朝向相反的方向进行延伸，例如，多个第一折弯部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，多个第二折弯部105的延伸方向相反。短距邻层导体132和长距邻层导体131的形状相同。其中，跨层导体111、整距邻层导体121、长距邻层导体131和短距邻层导体132的折弯部的延伸方向并无具体限定，须满足图2的布线线路图。

请参阅图1～14所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，跨层导体111的头部101、整距邻层导体121的头部101、长距邻层导体131和短距的头部101、短距连接导体122的头部101、整距连接导体123的头部101位于同一侧。定子绕组100位于头部101的一端为发卡端1001，定子绕组100位于第一折弯部104的一端为焊接端1002。

请参阅图2所示，在一些实施例中，定子绕组100可包括三相绕组，每一相绕组可包括有两条支路。下面参照图2对本发明的具体实施方式进行详细表述，例如，电机可包括有8个磁极，定子绕组100的极距可为6个定子槽，即y＝6，定子绕组100的槽层数L＝6。其中，A1X1为A相绕组的第一条支路，A2X2为A相绕组的第二条支路，A1、A2为绕组的进线端，X1、X2为绕组的出线端。在绕组展开图每个定子槽内，从左向右，依次为6层、5层、4层、3层、2层、1层。

A相绕组第一支路A1X1的具体绕线方式如下，其中27(6)为第27号定子槽的第6层槽层。

A1->27(6)->33(1)->39(2)->45(3)->3(4)->10(5)->16(6)->22(1)->28(2)->34(3)->40(4)->46(5)->4(6)->10(1)->16(2)->22(3)->28(4)->34(5)->40(6)->46(1)->4(2)>10(3)->16(4)->22(5)->28(6)->34(1)->40(2)->46(3)->4(4)->9(5)->15(6)->21(1)->27(2)->33(3)->39(4)->45(5)->3(6)->9(1)->15(2)->21(3)->27(4)->33(5)->39(6)->45(1)->3(2)->9(3)->15(4)->21(5)->X1。

A相绕组第二支路A2X2的具体绕线方式如下：

X2<-22(6)<-28(1)<-34(2)<-40(3)<-46(4)<-3(5)->9(6)<-15(1)<-21(2)<-27(3)<-33(4)<-39(5)->45(6)<-3(1)<-9(2)<-15(3)<-21(4)<-27(5)->33(6)<-39(1)<-45(2)<-3(3)<-9(4)<-15(5)->21(6)<-27(1)<-33(2)<-39(3)<-45(4)<-4(5)->10(6)<-16(1)<-22(2)<-28(3)<-34(4)<-40(5)->46(6)<-4(1)<-10(2)<-16(3)<-22(4)<-28(5)->34(6)<-40(1)<-46(2)<-4(3)<-10(4)<-16(5)<-A2。

请参阅图2所示，在一些实施例中，在第一条支路中或者第二条支路中，长距邻层导体131和短距邻层导体132可位于相同槽层，长距邻层导体131的对称轴线和短距邻层导体132的对称轴线可相同。长距邻层导体131的第一直线段部102和短距邻层导体132的第一直线段部102周向可相差一个定子槽，长距邻层导体131的第二直线段部103和短距邻层导体132的第二直线段部103周向可相差一个定子槽。第一条支路的出线端X1与第二条支路的出线端X2周向相差一个定子槽，径向相差一层槽层，且位于靠近定子槽口一侧。第一条支路的进线端A1与第二条支路的进线端A2周向相差2y-1个定子槽，径向相差一层槽层，且位于靠近定子槽底一侧。需要说明的是，“相差”可以指两个槽数之间的差值，例如3号定子槽和9号定子槽之间相差6个定子槽。另外，“相差”还可以指两个槽层之间的差值，例如第1层槽层与第4层槽层之间相差3个槽层。

请参阅图3所示，在一些实施例中，第一连接段可包括一个跨层导体111、N-1个整距邻层导体121。一个跨层导体111、N-1个整距邻层导体121连接。对于由n个整距邻层导体121相连接，其中，一个整距邻层导体121的折弯部与另一整距邻层导体121的折弯部连接，n个整距邻层导体121可占据连续的2层至2n-1层槽层，n≤N-1。以第一支路A1X1为例，“16(6)->22(1)->28(2)->34(3)->40(4)->46(5)”为一个第一连接段。其中，“16(6)->22(1)”为第一线圈组110中的跨层导体111；“28(2)->34(3)”为第二线圈组120中整距邻层导体121。“40(4)->46(5)”为第三线圈组130中整距邻层导体121。一个跨层导体111和两个整距邻层导体121分布在不同的槽层中，即径向占据了所有的槽层。

请参阅图4所示，第二连接段可包括一个跨层导体111、N-2个整距邻层导体121和一个长距邻层导体131。一个跨层导体111、N-2个整距邻层导体121和一个长距邻层导体131连接。以第一支路A1X1为例，“27(6)->33(1)->39(2)->45(3)->3(4)->10(5)”为一个第二连接段。其中，“27(6)->33(1)”为第一线圈组110中的跨层导体111。“39(2)->45(3)”为第二线圈组120中的整距邻层导体121。“3(4)->10(5)”为第三线圈组130中的长距邻层导体131。一个跨层导体111、一个整距邻层导体121和一个长距邻层导体131分布在不同的槽层中，即径向占据了所有的槽层。

请参阅图5所示，第三连接段可包括一个跨层导体111、N-2个整距邻层导体121和一个短距邻层导体132。一个跨层导体111、N-2个整距邻层导体121和一个短距邻层导体132连接。以第一支路A1X1为例，“28(6)->34(1)->40(2)->46(3)->4(4)->9(5)”为一个第三连接段。其中，“28(6)->34(1)”为第一线圈组110中的跨层导体111。“40(2)->46(3)”为第二线圈组120中的整距邻层导体121。“4(4)->9(5)”为第三线圈组130中的短距邻层导体132。一个跨层导体111、一个整距邻层导体121和一个短距邻层导体132分布在不同的槽层中，即径向占据了所有的槽层。

请参阅图2～5所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每个支路中，可由2N个第一连接段、一个第二连接段和一个第三连接段连接形成一条完整的支路。例如在一条支路中，可将N个第一连接段连接表征为第一连接组，可将另外N个第一连接段连接表征为第二连接组。在一相绕组的一条支路中，第一连接组的折弯部和第二连接组的折弯部之间可连接第三连接段，第一连接组的另一折弯部或者第二连接组的另一折弯部可连接第二连接段。在该相绕组的另一条支路中，第一连接组的折弯部和第二连接组的折弯部之间可连接第二连接段，第一连接组的另一折弯部或者第二连接组的另一折弯部可连接第三连接段。

综上所述，本发明提出一种定子组件及其应用的电机，通过上述绕组的布置，绕组焊接端的扭曲定子槽一致，降低制作工艺的复杂程度，提高加工效率，降低生产成本。并且上述绕组中取消了过桥线，简化了绕组的接线方式，从而简化了工艺，提高加工效率。另外，两条并联支路在电阻、电感等电气参数上完全相等，并联后支路间无环流，从而提高了电机的效率，降低了电机的振动和噪声。

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)

1.一种定子组件，其特征在于，包括：

定子铁芯，具有定子槽，所述定子槽包括2N层槽层；以及

定子绕组，插入到所述定子槽内，所述定子绕组包括多个跨层导体、多个整距邻层导体、多个长距邻层导体和多个短距邻层导体；

其中，所述跨层导体径向相差2N-1个槽层；

一个所述跨层导体和N-1个所述整距邻层导体连接成第一连接段；

一个所述跨层导体、N-2个所述整距邻层导体和一个所述长距邻层导体连接成第二连接段；

一个所述跨层导体、N-2个所述整距邻层导体和一个所述短距邻层导体连接成第三连接段；

2N个第一连接段、一个第二连接段和一个第三连接段连接成一条完整支路。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，在每一相绕组的每条支路中，n个所述整距邻层导体连接，其中，一个所述整距邻层导体连接另一所述整距邻层导体，n个所述整距邻层导体占据连续的2层至2n-1层槽层，n≤N-1。

3.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，在每一相绕组的每条支路中，N个所述第一连接段连接表征为第一连接组，另外N个所述第一连接段连接表征为第二连接组；

在每一相绕组的一条支路中，所述第一连接组的折弯部和所述第二连接组的折弯部之间连接所述第三连接段，所述第一连接组的另一折弯部或者所述第二连接组的另一折弯部连接所述第二连接段。

4.根据权利要求3所述的定子组件，其特征在于，在每一相绕组的另一条支路中，所述第一连接组的折弯部和所述第二连接组的折弯部之间连接所述第二连接段，所述第一连接组的另一折弯部或者所述第二连接组的另一折弯部连接所述第三连接段。

5.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，在每一相绕组的每条支路中，所述长距邻层导体的对称轴线与所述短距邻层导体的对称轴线相同。

6.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，将所述跨层导体的节距表征为y1，所述整距邻层导体的节距表征为y2，所述长距邻层导体的节距表征为y3，所述短距邻层导体的节距表征为y4，所述定子绕组的极距表征为y，满足y1＝y，y2＝y，y3＝y+1，y4＝y-1。

7.根据权利要求6所述的定子组件，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等于2的正整数。

8.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，每相绕组包括两条支路，第一条支路的出线端与第二条支路的出线端周向相差一个定子槽，且径向相差一层槽层。

9.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于，每相绕组包括两条支路，第一条支路的进线端与第二条支路的进线端周向相差2y-1个定子槽，且径向相差一层槽层。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至9任一所述的定子组件。

Images