CN115473366A - 一种扁线电机定子绕组结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扁线电机定子绕组结构，包括定子铁芯、三相引出线发卡、U形发卡和反扭发卡，所述定子铁芯沿轴向开设有若干均布的绕线槽，所述绕线槽中绕设有三相绕组，所述三相绕组沿定子铁芯径向分为若干层，所述三相绕组中的各相绕组均包括第一绕组和第二绕组。本发明通过使用第一绕组和第二绕组，在扁线电机绕组的布置安装中使用外侧进线外侧出线的方式(或内侧进线内侧出线方式)，可以解决现有内侧进线外侧出线、外侧进线内侧出线造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题；本方案通过使用内层或外层反扭发卡，使U型发卡实现绕组中电流的换向连接，替代了异型线的桥接，简化出线端部结构，且增加了连接的可靠性。

Description

一种扁线电机定子绕组结构

技术领域

本发明属于电机技术领域，特别涉及一种扁线电机定子绕组结构。

背景技术

扁线电机是三相电机的一种，当向三相定子绕组中通入对称的三相交流电时，就产生了一个以同步转速沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以同步转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势(感应电动势的方向用右手定则判定)。由于转子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用(力的方向用左手定则判定)。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子沿着旋转磁场方向旋转。

现有扁线电机的绕线是从定子槽内侧进线外侧出线、外侧进线内侧出线，导致出线位置较分散，占用端部空间大，造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题，而且现有扁线定子绕组某相支路的电流换向是使用异型线方式，且异型线是安装在定子绕组端部。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种扁线电机定子绕组结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种扁线电机定子绕组结构，包括定子铁芯、三相引出线发卡、U形发卡和反扭发卡；

所述定子铁芯沿轴向开设有若干均布的绕线槽；

所述绕线槽中绕设有三相绕组，所述三相绕组沿定子铁芯径向分为若干层；

所述三相绕组中的各相绕组均包括第一绕组和第二绕组；

所述第一绕组以第一层的三相引出线发卡为起点，依次沿定子铁芯的顺时针或逆时针方向连接若干U形发卡，直至连接最后一层的反扭发卡；

所述第二绕组以第一绕组的最后一层的反扭发卡为起点，依次沿定子铁芯的逆时针或顺时针方向连接若干U形发卡，直至U形发卡充满第一绕组的第一层，且最后一个U形发卡位于起点的三相引出线发卡一侧。

优选地，所述绕线槽的个数为48或64。

优选地，所述三相引出线发卡主体呈U形，U形开口两端设置有背离的第一折弯部，两个所述第一折弯部分别连接有长度不等的第一引出线；

所述U形发卡主体呈U形，U形开口两端设置有背离的第二折弯部，两个所述第二折弯部均连接有长度相等或不等的第二引出线；

所述反扭发卡主体呈U形，U形开口两端设置有同向的第三折弯部，两个所述第三折弯部均设置有长度相等的第三引出线。

优选地，所述三相引出线发卡、U形发卡和反扭发卡的U形主体均插设于绕线槽中；

所述三相引出线发卡与U形发卡之间通过相互堆叠的第一引出线和第二引出线焊接连接；

两个所述U形发卡之间通过相互堆叠的第二引出线焊接连接；

所述U形发卡和所述反扭发卡之间通过相互堆叠的第二引出线和第三引出线焊接连接。

优选地，所述三相引出线发卡、U形发卡和反扭发卡的封闭端均位于定子铁芯一端，构成发卡端；

所述相引出线发卡、U形发卡和反扭发卡的开口一侧均位于定子铁芯另一端，构成焊接端。

优选地，所述三相绕组还连接有三相铜排。

优选地，所述三相铜排包括U相铜排、V相铜排和W相铜排；

所述U相铜排呈弧形，两端分别设置有第一接线端和至少两个第一接触线；

所述V相铜排呈弧形，两端分别设置有第二接线端和至少两个第二接触线；

所述W相铜排呈弧形，两端分别设置有第三接线端和至少两个第三接触线。

优选地，所述第一接触线、第二接触线和第三接触线分别对应三相绕组中的各相绕组，且分别与各相绕组中三相引出线发卡的第一引出线焊接。

优选地，所述三相绕组连接有中性排。

优选地，所述中性排呈弧形，沿内弧面固定连接有三组中性线，且每组包括至少两根中性线；

每组所述中性线分别与各相绕组中第二绕组的最后两个U形发卡的第二引出线焊接。

优选地，所述绕线槽为矩形槽，内部插设有用于绝缘的绝缘纸。

本发明的有益效果：

本发明通过使用第一绕组和第二绕组，在扁线电机绕组的布置安装中使用外侧进线外侧出线的方式(或内侧进线内侧出线方式)，可以解决现有内侧进线外侧出线、外侧进线内侧出线造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题，进出线集中，占用空间小；本方案通过使用内层或外层反扭发卡，使U型发卡实现绕组中电流的换向连接，替代了异型线的桥接，简化出线端部结构，且增加了连接的可靠性。

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示出了本发明的一种扁线电机定子绕组结构的装配图；

图2示出了本发明的一种扁线电机定子绕组结构单相绕组示意图；

图3示出了图2中A区域的放大视图；

图4示出了本发明的三相引出线发卡的结构示意图；

图5示出了本发明的U形发卡的结构示意图；

图6示出了本发明的反扭发卡的结构示意图；

图7示出了本发明的U相铜排的结构示意图；

图8示出了本发明的V相铜排的结构示意图；

图9示出了本发明的W相铜排的结构示意图；

图10示出了本发明的中性排的结构示意图；

图11示出了三相引出线发卡和三相铜排的安装示意图；

图12示出了U形发卡的安装示意图；

图13示出了反扭发卡的安装示意图；

图14示出了U形发卡和中性排的安装示意图；

图15示出了本发明的三相绕组展开图；

图16示出了本发明的单相绕组展开图。

图中：1、定子铁芯；2、绝缘纸；3、发卡端；4、焊接端；5、中性排；501、中性线；6、绕线槽；7、U相铜排；701、第一接触线；702、第一接线端；8、三相引出线发卡；801、第一折弯部；802、第一引出线；9、U形发卡；901、第二折弯部；902、第二引出线；10、反扭发卡；1001、第三折弯部；1002、第三引出线；11、V相铜排；1101、第二接触线；1102、第二接线端；12、W相铜排；1201、第三接触线；1202、第三接线端。

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。

一种扁线电机定子绕组结构，如图1所示，包括定子铁芯1、三相引出线发卡8、U形发卡9和反扭发卡10，其中，定子铁芯1沿轴向开设有若干均布的矩形的绕线槽6，考虑到绝缘，在每个槽中插入了一定长度和厚度的绝缘纸2，绕线槽6的个数为48或64，然后绕线槽6中绕设有三相绕组，且三相绕组沿定子铁芯1径向分为若干层。

需要说明的是，定子铁芯1由多片硅钢片叠压而成的，可以是铆扣、焊接或者粘接等多种方式，其包含定子轭部、定子齿部及定子齿头部。

另外，如图2所示，三相绕组中的各相绕组均包括第一绕组和第二绕组，其中，第一绕组以第一层的三相引出线发卡8为起点，依次沿定子铁芯1的顺时针或逆时针方向连接若干U形发卡9，直至连接最后一层的反扭发卡10；

第二绕组以第一绕组的最后一层的反扭发卡10为起点，依次沿定子铁芯1的逆时针或顺时针方向连接若干U形发卡9，直至U形发卡9充满第一绕组的第一层，且最后一个U形发卡9与起点的三相引出线发卡8的一侧，一般情况下最后的U形发夹9与起点的三相引出线发卡8的角距离为45°。

需要说明的是，三相引出线发卡8和U形发卡9一般都是两个为一组，因此实际上第一个三相引出线发卡8和倒数第二个U形发卡9的角距离为45°。

如图4所示，三相引出线发卡8主体呈U形，U形开口两端设置有背离的第一折弯部801，两个第一折弯部801分别连接有长度不等的第一引出线802。

如图5所示，U形发卡9主体呈U形，U形开口两端设置有背离的第二折弯部901，两个第二折弯部901均连接有长度相等或不等的第二引出线902。

需要说明的是，结合图14，U形发卡9与中性排5连接时第二引出线902长度不等，其他情况下U形发卡902的第二引出线902长度相等。

如图6所示，反扭发卡10主体呈U形，U形开口两端设置有同向的第三折弯部1001，两个第三折弯部1001均设置有长度相等的第三引出线1002。

进一步地，三相引出线发卡8、U形发卡9和反扭发卡10的封闭端均位于定子铁芯1一端，构成发卡端3；然后三相引出线发卡8、U形发卡9和反扭发卡10的开口一侧均位于定子铁芯1另一端，构成焊接端4。

进一步地，三相引出线发卡8、U形发卡9和反扭发卡10的U形主体均插设于绕线槽6中；

三相引出线发卡8与U形发卡9之间通过相互堆叠的第一引出线802和第二引出线902焊接连接；

两个U形发卡9之间通过相互堆叠的第二引出线902焊接连接；

U形发卡9和反扭发卡10之间通过相互堆叠的第二引出线902和第三引出线1002焊接连接。

需要说明的是，每个绕线三相引出线发卡8、U形发卡9和反扭发卡10均为扁铜导体，每个绕线槽6可插入2n(n为自然数)根扁铜导体，另外，为了实现绕线槽6中扁线导体间电气连接，需要使用发卡或焊接等方式连接，从而形成了三相引出线发卡8、U形发卡9和反扭发卡10。

以48个绕线槽6的定子铁芯1为例，对三相绕组中的一相进行说明：

结合图2和图3，从三相引出线发卡8开始，将U形主体插设在绕线槽6中，U形主体可以有多种跨距，例如采用6个跨距，或者5个跨距和7个跨距组合的方式，然后三相引出线发卡8开始连接U形发卡9，在定子铁芯1的圆周方向上按所述跨距规律分布。每槽可插入2n根U形主体，则每槽有n层U形主体(以两个堆叠的U形主体为一层)，图2中n＝3，设定靠近绕线槽6底的为外层，靠近绕线槽6口的为内层。U形发卡9以规定规律的跨距插设在绕线槽6中，直至一个圆周结束切换到下一对相邻层进行循环安装布置，因此U形发卡9沿顺时针或逆时针插设形成一个圆周后，会跟第二层的U形发卡9连接，然后第二层形成一个圆周后，第二层最后的U形发卡9跟第三层的开始的U形发卡连接，按照这个规律直至第三层形成一个圆周，而第三层尾部会采用反扭发卡10，从三相引出线发卡8到反扭发卡10的这些线圈就构成了第一绕组。

反扭发卡10会改变U形发卡9的插设方向，第二绕组就以反扭发卡10开始，以相反的方向插设U形发卡9，例如第一绕组采用顺时针，那么第二绕组就是采用逆时针，按照与第一绕组相同的跨距在最后一层形成一个圆周后，最后一层尾部的U形发卡9与倒数第二层的U形发卡9连接，直至连接到第一层，在第一层形成了一个圆周。

需要说明的是，这样绕设的优点在于三相引出发卡的第一引出线802就会和U形发卡9的第二引出线902集中在定子铁芯1一侧，并且会聚集在一起。

需要说明的是，三相绕组的第一引出线802一般都设置在绕线槽6的最外层。

需要说明的是，在U形发卡9的换向连接中，都是实用反扭发卡10连接，这些反扭发卡10位于绕线槽6的最内层或最外层。

需要说明的是，如图3所示，三相UVW中每相并联2支路电流流向，通过第一引出线802流入，经过最外层的三相引出线发卡8和U形发卡9依次从第1a层→第1b层→第1a层→第1b层→第1a层→第1b层→第1a层→第1b层(共6个U形发卡9和两个三相引出线发卡8)，再跨层流向→第2a层→第2b层→第2a层→第2b层→第2a层→第2b层→第2a层→第2b层(共8个U形发卡9)，再跨层流向第3a层→第3b层→第3a层→第3b层→第3a层→第3b层(共6个U形发卡9)，再通过最内层2个相邻反扭发卡10实现转向→第3b层→第3a层→第3b层→第3a层→第3b层→第3a层(共8个U形发卡9)，再跨层流向→第2b层→第2a层→第2b层→第2a层→第2b层→第2a层→第2b层→第2a层(共8个U形发卡9)，再跨层流向第1b层→第1a层→第1b层→第1a层→第1b层→第1a层(共8个U形发卡9)，从最外层引出中性线501，通过中性排5将U、V、W三相终点桥接。

进一步地，在图1中，三相绕组还连接有三相铜排，三相铜排包括U相铜排7、V相铜排11和W相铜排12；

其中，如图7所示，U相铜排7呈弧形，两端分别设置有第一接线端702和至少两个第一接触线701。

如图8所示，V相铜排11呈弧形，两端分别设置有第二接线端1102和至少两个第二接触线1101。

如图9所示，W相铜排12呈弧形，两端分别设置有第三接线端1202和至少两个第三接触线1201。

进一步地，第一接触线701、第二接触线1101和第三接触线1201分别对应三相绕组中的各相绕组，且分别与各相绕组中三相引出线发卡8的第一引出线802焊接，另外，结合图11可知，是较长的第一引出线802与三相铜排连接。

结合图1和图10，三相绕组还连接有中性排5，中性排5呈弧形，沿内弧面固定连接有三组中性线501，且每组包括至少两根中性线501，每组中性线501分别与各相绕组中第二绕组的最后两个U形发卡9的第二引出线902焊接。

如图11所示，图中U相铜排7、V相铜排11和W相铜排12分别连接了两个三相引出线发卡8，然后结合图12，三相引出线发卡8作为起点连接U型发卡9，再结合图13，U形发卡9最后会连接反扭发卡10进行换向，然后如图14所示，三相绕组中的U形发卡9最后会聚集在中性排5的位置，而且U相铜排7、V相铜排11、W相铜排12和中性排5会聚集在一起。

如图15所示，图中，A1+和A2+表示单相(U相、V相或W相)铜排上的引出线，A1-和A2-表现中性排5上的中性线501，数字1-48表示48个绕线槽6，且图中的跨距为6。

如图16所示，图中A1+、A2+、B1+、B2+、C1+和C2+表示三相铜排的引出线，A1-、A2-、B1-、B2-、C1-和C2-表示中性排5上的中性线501，数字1-48表示48个绕线槽6，且图中跨距为6。

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 (11)

1.一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，包括定子铁芯(1)、三相引出线发卡(8)、U形发卡(9)和反扭发卡(10)；

所述定子铁芯(1)沿轴向开设有若干均布的绕线槽(6)；

所述绕线槽(6)中绕设有三相绕组，所述三相绕组沿定子铁芯(1)径向分为若干层；

所述三相绕组中的各相绕组均包括第一绕组和第二绕组；

所述第一绕组以第一层的三相引出线发卡(8)为起点，依次沿定子铁芯(1)的顺时针或逆时针方向连接若干U形发卡(9)，直至连接最后一层的反扭发卡(10)；

所述第二绕组以第一绕组的最后一层的反扭发卡(10)为起点，依次沿定子铁芯(1)的逆时针或顺时针方向连接若干U形发卡(9)，直至U形发卡(9)充满第一绕组的第一层，且最后一个U形发卡(9)位于起点的三相引出线发卡(8)一侧。

2.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述绕线槽(6)的个数为48或64。

3.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述三相引出线发卡(8)主体呈U形，U形开口两端设置有背离的第一折弯部(801)，两个所述第一折弯部(801)分别连接有长度不等的第一引出线(802)；

所述U形发卡(9)主体呈U形，U形开口两端设置有背离的第二折弯部(901)，两个所述第二折弯部(901)均连接有长度相等或不等的第二引出线(902)；

所述反扭发卡(10)主体呈U形，U形开口两端设置有同向的第三折弯部(1001)，两个所述第三折弯部(1001)均设置有长度相等的第三引出线(1002)。

4.根据权利要求3所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述三相引出线发卡(8)、U形发卡(9)和反扭发卡(10)的U形主体均插设于绕线槽(6)中；

所述三相引出线发卡(8)与U形发卡(9)之间通过相互堆叠的第一引出线(802)和第二引出线(902)焊接连接；

两个所述U形发卡(9)之间通过相互堆叠的第二引出线(902)焊接连接；

所述U形发卡(9)和所述反扭发卡(10)之间通过相互堆叠的第二引出线(902)和第三引出线(1002)焊接连接。

5.根据权利要求4所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述三相引出线发卡(8)、U形发卡(9)和反扭发卡(10)的封闭端均位于定子铁芯(1)一端，构成发卡端(3)；

所述相引出线发卡(8)、U形发卡(9)和反扭发卡(10)的开口一侧均位于定子铁芯(1)另一端，构成焊接端(4)。

6.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述三相绕组还连接有三相铜排。

7.根据权利要求6所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述三相铜排包括U相铜排(7)、V相铜排(11)和W相铜排(12)；

所述U相铜排(7)呈弧形，两端分别设置有第一接线端(702)和至少两个第一接触线(701)；

所述V相铜排(11)呈弧形，两端分别设置有第二接线端(1102)和至少两个第二接触线(1101)；

所述W相铜排(12)呈弧形，两端分别设置有第三接线端(1202)和至少两个第三接触线(1201)。

8.根据权利要求7所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述第一接触线(701)、第二接触线(1101)和第三接触线(1201)分别对应三相绕组中的各相绕组，且分别与各相绕组中三相引出线发卡(8)的第一引出线(802)焊接。

9.根据权利要求3所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述三相绕组连接有中性排(5)。

10.根据权利要求9所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述中性排(5)呈弧形，沿内弧面固定连接有三组中性线(501)，且每组包括至少两根中性线(501)；

每组所述中性线(501)分别与各相绕组中第二绕组的最后两个U形发卡(9)的第二引出线(902)焊接。

11.根据权利要求1-10任一项所述的一种扁线电机定子绕组结构，其特征在于，所述绕线槽(6)为矩形槽，内部插设有用于绝缘的绝缘纸(2)。

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