CN115566819A - 扁线定子及扁线电机 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种扁线定子及扁线电机。其中，所述扁线定子包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组包括星形连接的三相绕组，每相绕组均包括两条并联的第一支路和第二支路，每条支路包括多个交替连接的第一扁线导体和第二扁线导体，同一扁线导体的两个插接部分别位于同一绕组层的两个导体层中，所述第一扁线导体的两个插接部间隔六个定子槽，所述第二扁线导体的两个插接部间隔四个定子槽，所述第一扁线导体和所述第二扁线导体相邻的两个插接部间隔五个定子槽。由此，实现了在每相绕组包括两条并联支路的前提下，采用相同线型的扁线导体绕制形成扁线绕组，使得扁线定子的制作工艺统一，无需投入针对不同线型扁线导体的工装设备及模具，节省了整体生产成本。

Description

扁线定子及扁线电机

技术领域

本申请涉及电机技术领域，尤其涉及一种扁线定子及扁线电机。

背景技术

目前，电机定子绕组主要有两种类型的导体：圆铜线和扁铜线。其中，扁铜线因其可以达到更高的槽满率而越来越受青睐。如图1所示，发卡式扁线定子绕组中扁铜线的主要形状为标准门型。但由于绕组设计的原因，大部分现有的发卡式扁线定子绕组中包括一些非标准的线型，如图2和图3所示。这些线型的扁铜线在制作时需要额外投入工装设备，增加了整体的生产成本。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

本申请第一方面实施例提出了一种扁线定子，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯内壁沿周向均匀开设有12p个轴向贯通的定子槽，其中p为奇数；所述定子绕组包括星形连接的三相绕组，各相绕组均沿定子铁芯的周向依次环绕穿设于多个定子槽中，并由内向外形成2n个导体层，每两个相邻的导体层形成一个绕组层，其中n为正整数；每相绕组均包括两条并联的第一支路和第二支路，每相绕组的第一支路和第二支路的绕线方向相反，各相绕组的第一支路和第二支路在各个绕组层中沿圆周方向交替排布；

每条支路包括多个交替连接的第一扁线导体和第二扁线导体，所述第一扁线导体和所述第二扁线导体均为门型结构，包括发卡端和两个焊接端，所述发卡端和两个所述焊接端分别通过两个平行的插接部连接，所述插接部位于所述定子槽内；同一扁线导体的两个插接部分别位于同一绕组层的两个导体层中，所述第一扁线导体的两个插接部间隔六个定子槽，所述第二扁线导体的两个插接部间隔四个定子槽，所述第一扁线导体和所述第二扁线导体相邻的两个插接部间隔五个定子槽。

可选的，所述三相绕组包括W相绕组、V相绕组和U相绕组，所述W相绕组的第一支路从最外层导体层的第N+1个定子槽进入所述定子铁芯，从最内层导体层的第N-5个定子槽引出所述定子铁芯，所述W相绕组的第二支路从最内层导体层的第N个定子槽进入所述定子铁芯，从最外层导体层的第N+6个定子槽引出所述定子铁芯；

所述V相绕组的第一支路从最外层导体层的第N-3个定子槽进入所述定子铁芯，从最内层导体层的第N-9个定子槽引出所述定子铁芯，所述V相绕组的第二支路从最内层导体层的第N-4个定子槽进入所述定子铁芯，从最外层导体层的第N+2个定子槽引出所述定子铁芯；

所述U相绕组的第一支路从最外层导体层的第N+5个定子槽进入所述定子铁芯，从最内层导体层的第N-1个定子槽引出所述定子铁芯，所述U相绕组的第二支路从最内层导体层的第N+4个定子槽进入所述定子铁芯，从最外层导体层的第N+10个定子槽引出所述定子铁芯；

其中，所述第N个定子槽为所述定子铁芯的任一定子槽，自所述第N个定子槽起，按照顺时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N+1个定子槽、第N+2个定子槽、第N+3个定子槽、……第N+6p个定子槽；按照逆时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N-1个定子槽、第N-2个定子槽、第N-3个定子槽、……第N-6p-1个定子槽。

可选的，所述每相绕组的第一支路和第二支路均包括入线端和出线端，所述第一支路的出线端和所述第二支路的入线端位于最内层导体层，所述第一支路的入线端和所述第二支路的出线端位于最外层导体层。

可选的，所述三相绕组中各相绕组的第一支路的出线端与各相绕组的第二支路的出线端通过铜连接片或铜线连接为中性点，所述每相绕组的第一支路的入线端与第二支路的入线端通过铜连接片或铜线连接为接线端。

可选的，所述三相绕组中各相绕组的接线端高度相同，所述三相绕组的中性点的高度低于所述接线端。

可选的，所述三相绕组中各相绕组的接线端与所述中性点通过非金属注塑材料整体包裹。

本申请第二方面实施例提出了一种扁线电机，包括如本申请第一方面实施例提出的扁线定子。

本申请提供的扁线定子，存在如下有益效果：

通过在定子铁芯内开设12p个定子槽，并在扁线定子绕组的设计中，采用多个交替连接的相同线型的第一扁线导体和第二扁线导体，形成各相绕组的两条并联的支路，并使第一扁线导体的两个插接部间隔六个定子槽，第二扁线导体的两个插接部间隔四个定子槽，第一扁线导体和第二扁线导体相邻的两个插接部间隔五个定子槽，同一扁线导体的两个插接部分别位于同一绕组层的两个导体层中。由此，实现了在每相绕组包括两条并联支路的前提下，采用相同线型的扁线导体绕制形成扁线绕组，使得扁线定子的制作工艺统一，无需投入针对不同线型扁线导体的工装设备及模具，节省了整体生产成本。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是标准门型扁线导体的结构示意图；

图2是一非标准线型的扁线导体的结构示意图；

图3是另一非标准线型的扁线导体的结构示意图；

图4是本申请一实施例的扁线定子的结构示意图；

图5是本申请一实施例的定子绕组的结构示意图；

图6是本申请实施例中的第一扁线导体的结构示意图；

图7是本申请实施例中的第二扁线导体的结构示意图；

图8为本申请实施例中将沿圆周方向排布的W相绕组展开后的前半部分绕组的结构示意图；

图9为本申请实施例中将沿圆周方向排布的W相绕组展开后的后半部分绕组结构示意图；

图10为本申请实施例中定子绕组接线端的结构示意图；

图11为本申请实施例中定子绕组接线端的立体结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施例进行详细的描述，但不作为本申请的限定。

应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本申请的范围和精神内的其他修改。

包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且与上面给出的对本申请的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本申请的原理。

通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本申请的这些和其它特性将会变得显而易见。

还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本申请进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本申请的很多其它等效形式，它们具有如权利要求的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

当结合附图时，鉴于以下详细说明，本申请的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

此后参照附图描述本申请的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本申请的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本申请模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本申请。

本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本申请的相同或不同实施例中的一个或多个。

下面参考附图描述本申请实施例的扁线定子。

图4为本申请一实施例提供的一种扁线定子的结构示意图。

如图4所示，该扁线定子可以包括：定子铁芯1和定子绕组2。

本申请实施例中，定子铁芯1的内壁沿周向均匀开设有12p个轴向贯通的定子槽，其中p为奇数。比如，定子铁芯的定子槽数可以为60、84、108等。该扁线定子所在电机的每极每相槽数为2。

本申请实施例中，定子绕组2包括星形连接的三相绕组，分别为W相绕组、V相绕组和U相绕组。其中，各相绕组均沿定子铁芯的周向依次环绕穿设于多个定子槽中，并由内向外形成2n个导体层，每两个相邻的导体层形成一个绕组层，其中n为正整数。

比如，定子槽内的导体层数可以为4、6、8、10、12等。如图5所示，以4层导体层为例，以定子绕组的最内层导体层作为第1层导体层，由内向外依次递增。第1层导体层和第2层导体层形成第一绕组层，第3层导体层和第4层导体层形成第二绕组层，以此类推。

本申请实施例中，定子槽内的每层导体层被各相绕组填满。具体的，每相绕组均包括两条并联的第一支路和第二支路，每相绕组的第一支路和第二支路的绕线方向相反，各相绕组的第一支路和第二支路在各个绕组层中沿圆周方向交替排布，以填满定子槽。

各相绕组的每条支路包括多个交替连接的第一扁线导体3和第二扁线导体4。其中，第一扁线导体3和第二扁线导体4均为门型结构。如图6和图7所示，第一扁线导体3和第二扁线导体4均包括发卡端5和两个焊接端6，发卡端5和两个焊接端6分别通过两个平行的插接部7连接。当扁线导体插入定子槽时，发卡端5位于定子铁芯的一端，焊接端6位于定子铁芯的另一端，两个插接部7分别位于同一绕组层的两个导体层中两个不同的定子槽内。

其中，将相邻两个定子槽之间的距离定义为槽间距，第一扁线导体3的两个插接部7间隔六个定子槽，即间隔七个槽间距L1。比如，第一扁线导体3的两个插接部7分别位于第1个定子槽和第8个定子槽中，中间间隔六个定子槽。

同理，第二扁线导体4的两个插接部7间隔四个定子槽，即间隔五个槽间距L2。比如，第二扁线导体4的两个插接部7分别位于第二个定子槽和第七个定子槽中，中间间隔四个定子槽。

多个第一扁线导体3和第二扁线导体4依次交替连接时，两个相邻的第一扁线导体3和第二扁线导体4相邻的两个插接部7间隔五个定子槽，即间隔六个槽间距。

本申请实施例中，绕组采用两种不同跨距的扁线导体交替连接，对定子绕组的电阻和电感的均衡性有一定的优化作用。

以定子铁芯开设有60个定子槽为例，W相绕组并联的第一支路和第二支路在第一绕组层的绕线方式如图8和图9所示。其中，图8为将沿圆周方向排布的W相绕组展开后的前半部分绕组的结构示意图。图9为将沿圆周方向排布的W相绕组展开后的后半部分绕组结构示意图。

以定子铁芯的任一定子槽作为第N个定子槽，并定义自第N个定子槽起，按照顺时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N+1个定子槽、第N+2个定子槽、第N+3个定子槽、……第N+6p个定子槽；按照逆时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N-1个定子槽、第N-2个定子槽、第N-3个定子槽、……第N-6p-1个定子槽。

比如，当定子铁芯开设有60个定子槽时，以任意一个定子槽作为第N个定子槽，则从自第N个定子槽起，按照顺时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N+1个定子槽、第N+2个定子槽、第N+3个定子槽、……第N+30个定子槽；按照逆时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N-1个定子槽、第N-2个定子槽、第N-3个定子槽、……第N-29个定子槽。

其中，W相绕组的第一支路在第一绕组层由10个第一扁线导体3和10个第二扁线导体4依次交替连接而成。第1个第一扁线导体3的第1个插接部位于第2层导体层的第N+1个定子槽，由于第一扁线导体的两个插接部间隔六个定子槽，第1个第一扁线导体3的第2个插接部位于第1层导体层的第N+7个定子槽。由于两个相邻的第一扁线导体3和第二扁线导体4相邻的两个插接部间隔五个定子槽，与第1个第一扁线导体3相邻的第1个第二扁线导体4的第1个插接部位于第2层导体层的第N+12个定子槽。由于第二扁线导体4的两个插接部间隔四个定子槽，第1个第二扁线导体的第2个插接部位于第1层导体层的第N+16个定子槽。依次类推，W相绕组的第一支路在第一绕组层的第10个第二扁线导体的第2个插接部位于第1层导体层的第N-5个定子槽。

W相绕组的第一支路在其他绕组层的排布方式与第一绕组层相同。将相邻的外层绕组层中第10个第二扁线导体4的第2个焊接部，与内层绕组层中第1个第一扁线导体3的第1个焊接部连接，即可形成第一支路。也就是说，W相绕组的第一支路从最外层导体层的第N+1个定子槽进入定子铁芯，从最内层导体层的第N-5个定子槽引出定子铁芯。

W相绕组的第二支路在第一绕组层由10个第一扁线导体3和10个第二扁线导体4依次交替连接而成。第1个第一扁线导体3的第1个插接部位于第1层导体层的第N个定子槽，由于第一扁线导体3的两个插接部间隔六个定子槽，第1个第一扁线导体3的第2个插接部位于第2层导体层的第N+6个定子槽。由于两个相邻的第一扁线导体3和第二扁线导体4相邻的两个插接部间隔五个定子槽，与第1个第一扁线导体3相邻的第1个第二扁线导体4的第1个插接部位于第1层导体层的第N+11个定子槽。由于第二扁线导体4的两个插接部间隔四个定子槽，第1个第二扁线导体4的第2个插接部位于第2层导体层的第N+15个定子槽。依次类推，W相绕组的第二支路在第一绕组层的第10个第二扁线导体的第2个插接部位于第2层导体层的第N+6个定子槽。

W相绕组的第二支路在其他绕组层的排布方式与第一绕组层相同。将相邻的内层绕组层中第10个第二扁线导体4的第2个焊接部，与外层绕组层中第1个第一扁线导体3的第1个焊接部连接，即可形成第二支路。也就是说，W相绕组的第二支路从最内层导体层的第N个定子槽进入定子铁芯，从最外层导体层的第N+6个定子槽引出定子铁芯。

需要说明的是，V相绕组和U相绕组在每个绕组层中绕线的走向和连接方式与W相绕组相同，只是进出的定子槽不同。本申请实施例中，V相绕组的第一支路从最外层导体层的第N-3个定子槽进入定子铁芯，从最内层导体层的第N-9个定子槽引出定子铁芯，V相绕组的第二支路从最内层导体层的第N-4个定子槽进入定子铁芯，从最外层导体层的第N+2个定子槽引出定子铁芯。U相绕组的第一支路从最外层导体层的第N+5个定子槽进入定子铁芯，从最内层导体层的第N-1个定子槽引出定子铁芯，U相绕组的第二支路从最内层导体层的第N+4个定子槽进入定子铁芯，从最外层导体层的第N+10个定子槽引出定子铁芯。

本申请实施例中，U、V、W三相绕组的第一支路的绕线方向均为由外向内，U、V、W三相绕组的第二支路的绕线方向均为由内向外。也就是说，U、V、W三相绕组的第一支路的出线端和第二支路的入线端位于最内层导体层，U、V、W三相绕组的第一支路的入线端和第二支路的出线端位于最外层导体层。

如图10所示，将U、V、W三相绕组的第一支路的出线端分别从最内层导体层的第N-1个定子槽，第N-9个定子槽和第N-5个定子槽中引出，将U、V、W三相绕组的第二支路的出线端分别从最外层导体层的第N+10个定子槽，第N+2个定子槽，第N+6个定子槽中引出，将U、V、W三相绕组的6个出线端通过铜连接片或铜线连接为中性点8。

将U相绕组的第一支路的入线端从最外层导体层的第N+5个定子槽引出，将U相绕组的第二支路的入线端从最内层导体层的第N+4个定子槽引出，并将两个入线端通过铜连接片或铜线连接为U相绕组的接线端9。

同理，将V相绕组的第一支路的入线端从最外层导体层的第N-3个定子槽引出，将V相绕组的第二支路的入线端从最内层导体层的第N-4个定子槽引出，并将两个入线端通过铜连接片或铜线连接为V相绕组的接线端10。

同理，将W相绕组的第一支路的入线端从最外层导体层的第N+1个定子槽引出，将W相绕组的第二支路的入线端从最内层导体层的第N个定子槽引出，并将两个入线端通过铜连接片或铜线连接为W相绕组的接线端11。

本申请实施例中，三相绕组各接线端的连接点相对集中，有利于定子接线的设计和制造。此外，U、V、W三相绕组中各相绕组的接线端高度相同，三相绕组的中性点的高度低于各相绕组的接线端，保证安全的电气间隙。如图11所示，三相绕组中各相绕组的接线端与中性点通过非金属注塑材料整体包裹，形成一个整体，方便电机定子的装配。

本申请实施例的扁线定子，通过在定子铁芯内开设12p个定子槽，并在扁线定子绕组的设计中，采用多个交替连接的相同线型的第一扁线导体和第二扁线导体，形成各相绕组的两条并联的支路，并使第一扁线导体的两个插接部间隔六个定子槽，第二扁线导体的两个插接部间隔四个定子槽，第一扁线导体和第二扁线导体相邻的两个插接部间隔五个定子槽，同一扁线导体的两个插接部分别位于同一绕组层的两个导体层中。由此，实现了在每相绕组包括两条并联支路的前提下，采用相同线型的扁线导体绕制形成扁线绕组，使得扁线定子的制作工艺统一，无需投入针对不同线型扁线导体的工装设备及模具，节省了整体生产成本。

本申请还提出一种扁线电机，包括如本申请前述实施例提出的扁线定子。

上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。

Claims (7)

1.一种扁线定子，包括定子铁芯和定子绕组，其特征在于：所述定子铁芯内壁沿周向均匀开设有12p个轴向贯通的定子槽，其中p为奇数；所述定子绕组包括星形连接的三相绕组，各相绕组均沿定子铁芯的周向依次环绕穿设于多个定子槽中，并由内向外形成2n个导体层，每两个相邻的导体层形成一个绕组层，其中n为正整数；每相绕组均包括两条并联的第一支路和第二支路，每相绕组的第一支路和第二支路的绕线方向相反，各相绕组的第一支路和第二支路在各个绕组层中沿圆周方向交替排布；

每条支路包括多个交替连接的第一扁线导体和第二扁线导体，所述第一扁线导体和所述第二扁线导体均为门型结构，包括发卡端和两个焊接端，所述发卡端和两个所述焊接端分别通过两个平行的插接部连接，所述插接部位于所述定子槽内；同一扁线导体的两个插接部分别位于同一绕组层的两个导体层中，所述第一扁线导体的两个插接部间隔六个定子槽，所述第二扁线导体的两个插接部间隔四个定子槽，所述第一扁线导体和所述第二扁线导体相邻的两个插接部间隔五个定子槽。

2.如权利要求1所述的扁线定子，其特征在于，所述三相绕组包括W相绕组、V相绕组和U相绕组，所述W相绕组的第一支路从最外层导体层的第N+1个定子槽进入所述定子铁芯，从最内层导体层的第N-5个定子槽引出所述定子铁芯，所述W相绕组的第二支路从最内层导体层的第N个定子槽进入所述定子铁芯，从最外层导体层的第N+6个定子槽引出所述定子铁芯；

所述V相绕组的第一支路从最外层导体层的第N-3个定子槽进入所述定子铁芯，从最内层导体层的第N-9个定子槽引出所述定子铁芯，所述V相绕组的第二支路从最内层导体层的第N-4个定子槽进入所述定子铁芯，从最外层导体层的第N+2个定子槽引出所述定子铁芯；

所述U相绕组的第一支路从最外层导体层的第N+5个定子槽进入所述定子铁芯，从最内层导体层的第N-1个定子槽引出所述定子铁芯，所述U相绕组的第二支路从最内层导体层的第N+4个定子槽进入所述定子铁芯，从最外层导体层的第N+10个定子槽引出所述定子铁芯；

其中，所述第N个定子槽为所述定子铁芯的任一定子槽，自所述第N个定子槽起，按照顺时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N+1个定子槽、第N+2个定子槽、第N+3个定子槽、……第N+6p个定子槽；按照逆时针方向依次排列的各个定子槽分别为第N-1个定子槽、第N-2个定子槽、第N-3个定子槽、……第N-6p-1个定子槽。

3.如权利要求1所述的扁线定子，其特征在于，所述每相绕组的第一支路和第二支路均包括入线端和出线端，所述第一支路的出线端和所述第二支路的入线端位于最内层导体层，所述第一支路的入线端和所述第二支路的出线端位于最外层导体层。

4.如权利要求3所述的扁线定子，其特征在于，所述三相绕组中各相绕组的第一支路的出线端与各相绕组的第二支路的出线端通过铜连接片或铜线连接为中性点，所述每相绕组的第一支路的入线端与第二支路的入线端通过铜连接片或铜线连接为接线端。

5.如权利要求4所述的扁线定子，其特征在于，所述三相绕组中各相绕组的接线端高度相同，所述三相绕组的中性点的高度低于所述接线端。

6.如权利要求5所述的扁线定子，其特征在于，所述三相绕组中各相绕组的接线端与所述中性点通过非金属注塑材料整体包裹。

7.一种扁线电机，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一所述的扁线定子。

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