CN115693997A - 一种扁线电机定子的绕组结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扁线电机定子的绕组结构，包括定子铁芯、三相绕组、三相铜排和中性排，所述三相绕组安装在定子铁芯中，所述三相铜排的各相铜排上设置有内引线端和外引线端，所述中性排上设置有内中性端和外中性端，所述三相绕组中的单向绕组均包括外圈绕组和内圈绕组。本发明专利在扁线电机绕组的布置安装中使用外圈绕组和内圈绕组，实现外侧进线内侧出线的方式(或内侧进线外侧出线方式)，可以解决现有内侧进线内侧出线、外侧进线外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；本发明使用内层和外层反扭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

一种扁线电机定子的绕组结构

技术领域

本发明属于扁线电机技术领域，特别涉及一种扁线电机定子的绕组结构。

背景技术

定子绕组是指安装在定子上的绕组,也就是绕在定子上面的铜线。绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称。电机绕组根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。集中式绕组的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。目前的交流电机定子绝大部分都是采用分布式绕组，根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电机各自设计采用不同的绕组型式和规格。目前比较常见的扁线绕组形式为发夹式绕组，该绕组型式的特点是只需要焊接一端。

然而发夹式绕组在绕设时经常会出现三相铜排引出线端和中性排引出线端不集中的情况，这对安装和维护带来了不便，且很多采用内层或者外层出线方式，这样铜排与发卡引出线的固定都集中在内层或者外层，铜排的稳定性差。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种扁线电机定子的绕组结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种扁线电机定子的绕组结构，包括定子铁芯、三相绕组、三相铜排和中性排；

所述三相绕组安装在定子铁芯中；

所述三相铜排的各相铜排上设置有内引线端和外引线端；

所述中性排上设置有内中性端和外中性端；

所述三相绕组中的单向绕组均包括外圈绕组和内圈绕组；

所述外圈绕组一端与外引线端连接，另一端与外中性端连接；

所述内圈绕组一端与内引线端连接，另一端与内中性端连接。

优选地，所述定子铁芯呈圆环状，且内环面沿径向开设有若干绝缘槽。

优选地，所述三相绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组；

所述U相绕组、V相绕组和W相绕组均包括外圈绕组和内圈绕组；

所述外圈绕组和内圈绕组均安装在绝缘槽中。

优选地，所述外圈绕组和内圈绕组均包括第一发卡、第二发卡和第三发卡；

所述第一发卡一端与内引线端或外引线端连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干第二发卡，直至第二发卡与第三发卡一端连接；

所述第三发卡另一端沿逆时针或顺时针方向依次连接若干第二发卡，直至第二发卡与内中性端或外中性端连接。

优选地，所述三相铜排包括U相铜排、V相铜排和W相铜排，且均呈弧形；

所述内引线端分别设置在U相铜排、V相铜排和W相铜排的内弧面；

所述外引线端分别设置在U相铜排、V相铜排和W相铜排的外弧面。

优选地，所述内引线端包括第一内引线端、第二内引线端和第三内引线端；

所述外引线端包括第一外引线端、第二外引线端和第三外引线端；

所述第一内引线端设置在U相铜排内弧面，所述第一外引线端设置在U相铜排外弧面；

所述第二内引线端设置在V相铜排内弧面，所述第二外引线端设置在V相铜排外弧面；

所述第三内引线端设置在W相铜排内弧面，所述第三外引线端设置在W相铜排外弧面。

优选地，所述U相铜排一端设置有第一接线端，所述V相铜排一端设置有第二接线端，所述W相铜排一端连接有第三接线端。

优选地，所述第一发卡呈U形，U形开口处设置有相互背离的第一焊接头。

优选地，所述第二发卡呈U形，U形开口处设置有相互背离的第二焊接头。

优选地，所述第三发卡呈U形，U形开口处设置有朝向相同的第三焊接头。

优选地，所述中性排呈弧形，所述内中性端位于中性排内弧面，所述外中性端位于中性排外弧面。

本发明的有益效果：

本发明专利在扁线电机绕组的布置安装中使用外圈绕组和内圈绕组，实现外侧进线内侧出线的方式(或内侧进线外侧出线方式)，可以解决现有内侧进线内侧出线、外侧进线外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；本发明使用内层和外层反扭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的绕组结构的示意图；

图2示出了W相绕组结构示意图；

图3示出了图2中A区域的放大视图；

图4示出了第一发卡和三相铜排的安装示意图；

图5示出了第二发卡与中性铜排的安装示意图；

图6示出了U相铜排和第一发卡的安装示意图；

图7示出了V相铜排和第一发卡的安装示意图；

图8示出了W相铜排和第一发卡的安装示意图；

图9示出了第三发卡在最外层的安装示意图；

图10示出了第三发卡在最内层的安装示意图；

图11示出了第一发卡的结构图；

图12示出了第二发卡的结构图；

图13示出了第三发卡的结构图；

图14示出了三相绕组的展开图；

图15示出了单向绕组的展开图。

图中：1、定子铁芯；101、绝缘槽；2、发卡端；3、焊接端；4、U相铜排；401、第一内引线端；402、第一外引线端；403、第一接线端；5、V相铜排；501、第二内引线端；502、第二外引线端；503、第二接线端；6、W相铜排；601、第三内引线端；602、第三外引线端；603、第三接线端；7、中性排；701、内中性端；702、外中性端；8、第一发卡；801、第一焊接头；9、第二发卡；901、第二焊接头；10、第三发卡；1001、第三焊接头。

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。

一种扁线电机定子的绕组结构，如图1所示，包括定子铁芯1、三相绕组、三相铜排和中性排7；其中，三相绕组安装在定子铁芯1中，三相铜排的各相铜排上设置有内引线端和外引线端，中性排7的上设置有内中性端701和外中性端702，三相绕组中的单向绕组均包括外圈绕组和内圈绕组，外圈绕组一端与外引线端连接，另一端与外中性端702连接，内圈绕组一端与内引线端连接，另一端与内中性端701连接。

需要说明的是，定子铁芯1使用一定片数的硅钢片叠压而成，可以是铆扣、焊接或者粘接等多种方式。另外，定子铁芯1一般包含定子轭部、定子齿部及定子齿头部。

另外，在定子铁芯1呈圆环状，且内环面沿径向开设有若干绝缘槽101。

需要说明的是，绝缘槽101为矩形槽，数量可设置为48个，考虑到绝缘，在矩形槽中插入一定厚度的绝缘纸，在48个矩形槽中插入扁铜导体，每槽可插入2n(n为自然数)根导体，为了实现48个矩形槽中导体间电气连接，需要使用发卡或焊接等方式。

进一步地，三相绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，而且U相绕组、V相绕组和W相绕组均包括安装在绝缘槽101中的外圈绕组和内圈绕组。

需要说明的是，外圈绕组与内圈绕组的结构相同，区别在于起点及绕设方向不同，例如外圈绕组一般从三相铜排外侧开始，然后顺时针绕设，而内圈绕组一般从三相铜排内侧开始，然后逆时针绕设。

进一步地，外圈绕组和内圈绕组均包括第一发卡8、第二发卡9和第三发卡10；其中第一发卡8一端与内引线端或外引线端连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干第二发卡9，直至第二发卡9与第三发卡10一端连接；另外第三发卡10另一端沿逆时针或顺时针方向依次连接若干第二发卡9，直至第二发卡9与内中性端701或外中性端702连接。

需要说明的是，第一发卡8、第二发卡9和第三发卡10均为扁铜导体，插设在绝缘槽101中，扁铜导体与三相铜排连接，构成外圈绕组和内圈绕组，而且具有多种跨距，譬如等跨距6，跨5跨7循环等，其在一个定子铁芯1圆周方向上按所述跨距规律分布。假设每槽可插入2n根扁铜导体，则每槽有2n层导体，且声明靠近定子铁芯1槽底的为外层，靠近定子铁芯1槽口的为内层。外圈绕组和内圈绕组所对应的扁铜导体按照相邻层循环的安装在所述跨距规律的绝缘槽101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。

另外，如图9所示，三相绕组的进出线布置在绝缘槽101的最外层和最内层。而且，在外圈绕组和内圈绕组的换向连接中，使用若干第三发卡10扭头反向进行电气跨接，这些扭头反向的第三发卡10发卡线圈位于矩形槽的最内层和最外层；其中图9中第三发卡10安装在绝缘槽101最内层，对应外引线端，图10中第三发卡10安装在绝缘槽101最外层，对应内引线端。

如图4所示，三相铜排包括U相铜排4、V相铜排5和W相铜排6，且均呈弧形；其中，内引线端分别设置在U相铜排4、V相铜排5和W相铜排6的内弧面；然后外引线端分别设置在U相铜排4、V相铜排5和W相铜排6的外弧面，然后第一发卡8从内引线端和外引线端开始安装。

如图5所示，中性排7呈弧形，内中性端701位于中性排7内弧面，所述外中性端702位于中性排7外弧面；然后内中性端701和外中性端702均连接有第二发卡9，作为三相绕组的终点。

需要说明的是，内引线端包括第一内引线端401、第二内引线端501和第三内引线端601；其中外引线端包括第一外引线端402、第二外引线端502和第三外引线端602；如图6所示，第一内引线端401设置在U相铜排4内弧面，第一外引线端402设置在U相铜排4外弧面，而且，U相铜排4一端设置有第一接线端403，其中第一内引线端401和第一外引线端402均连接有第一发卡8，作为U相绕组的起点。

如图7所示，第二内引线端501设置在V相铜排5内弧面，第二外引线端502设置在V相铜排5外弧面，而且V相铜排5一端设置有第二接线端503；其中，第二内引线端501和第二外引线端502均连接有第一发卡8，作为V相绕组的起点。

如图8所示，第三内引线端601设置在W相铜排6内弧面，第三外引线端602设置在W相铜排6外弧面，而且W相铜排6一端连接有第三接线端603；其中第三内引线端601和第三外引线端602均连接有第一发卡8，作为W相绕组的起点。

如图11所示，第一发卡8呈U形，U形开口处设置有相互背离的第一焊接头801；而且其中一侧的第一焊接头801长度更长，这样是为了便于与三相铜排上的内引线端或外引线端连接。

如图12所示，第二发卡9呈U形，U形开口处设置有相互背离的第二焊接头901；另外，从图11中可知，第二发卡9的第二焊接头901长度相等，这适用于第二发卡9与第二发卡9之间连接，实际上结合附图5可知，当第二发卡9与中性排7连接时，一端的第二焊接头901略长一些。

如图13所示，第三发卡10呈U形，U形开口处设置有朝向相同的第三焊接头1001；第三发卡10为反扭发卡，其作用是改变发卡的绕设方向。

需要说明的是，第一发卡8、第二发卡9和第三发卡10在定子铁芯1上的开口朝向一致，第一焊接头801、第二焊接头901和第三焊接头1001之间通过焊接的方式连接，构成焊接端3，而U形结构的另一端则构成了发卡端2。

下面结合图2和图3以W相绕组为例，对三相绕组的具体布局进行说明：

在图2中，W相铜排6上的第三内引线端601沿逆时针方向连接了第一发卡8，作为内圈绕组的起点；同时，第三外引线端602沿顺时针方向连接了另一根第一发卡8，作为外圈绕组的起点。

另外，在中性排7上有3个内中性端701和3个外中性端702，且其中一个内中性端701与第三内引线端601对应，作为内圈绕组的终点；同时一个外中性端702与第三外引线端602对应，作为外圈绕组的终点。

另外，在绝缘槽101最内层设置有第三发卡10，用来给外圈绕组换向，在绝缘槽101最外层设置第三发卡10，用来给内圈绕组换向。

内圈绕组的绕设情况如下：

第1层→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层(1个第一发卡8和3个第二发卡9)，再跨层流向→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层(共4个第二发卡9)，再跨层流向→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层(共3个第二发卡9)，再通过第1个最外层第三发卡10(反扭发卡)实现转向→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层(共4个第二发卡9)，再跨层流向→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层(共4个第二发卡9)，再跨层流向→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层→第1层(共4个第二发卡9)，再通过内中性端701引出，最终通过中性排7进行三相UVW终点电气短路桥接。

外圈绕组的绕设情况如下：

第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层(1个第一发卡8和3个第二发卡9)，再跨层流向→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层(共4个第二发卡9)，再跨层流向→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层→第1层(共3个第二发卡9)，再通过第1个最内层第三发卡10(反扭发卡)实现转向→第1层→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层(共4个第二发卡9)，再跨层流向→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层(共4个第二发卡9)，再跨层流向→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层(共4个第二发卡9)，再通过外中性端702引出，最终通过中性排7进行三相UVW终点电气短路桥接。

以上为W相绕组的绕线结构。

再结合图1，U相绕组和V相绕组均以W相绕组相同的结构进行绕设，这样三相铜排和中性排就会集中在一起，内引线端和外引线端相间交错，内中性端701和外中性端702相间交错，布局更加紧密。

如图14为三相绕组展开图，其中A1+、B1+和C1+对应第一内引线端401、第二内引线端501和第三内引线端601，A2+、B2+和C2+对应第一外引线端402、第二外引线端502和第三外引线端602，同时A1-、B1-和C1-对应内中性端701，A2-、B2-和C2-对应外中性端702；然后图中绝缘槽101有48个，跨距为6。

如图15所示为单向绕组展开图，其中C1+和C2+为内引线端和外引线端，C1-和C2-为内中性端701和外中性端702，另外图中绕组对应的绝缘槽101有48个，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的绕组结构，其特征在于，包括定子铁芯(1)、三相绕组、三相铜排和中性排(7)；

所述三相绕组安装在定子铁芯(1)中；

所述三相铜排的各相铜排上设置有内引线端和外引线端；

所述中性排(7)上设置有内中性端(701)和外中性端(702)；

所述三相绕组中的单向绕组均包括外圈绕组和内圈绕组；

所述外圈绕组一端与外引线端连接，另一端与外中性端(702)连接；

所述内圈绕组一端与内引线端连接，另一端与内中性端(701)连接。

2.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述定子铁芯(1)呈圆环状，且内环面沿径向开设有若干绝缘槽(101)。

3.根据权利要求2所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述三相绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组；

所述U相绕组、V相绕组和W相绕组均包括外圈绕组和内圈绕组；

所述外圈绕组和内圈绕组均安装在绝缘槽(101)中。

4.根据权利要求3所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述外圈绕组和内圈绕组均包括第一发卡(8)、第二发卡(9)和第三发卡(10)；

所述第一发卡(8)一端与内引线端或外引线端连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干第二发卡(9)，直至第二发卡(9)与第三发卡(10)一端连接；

所述第三发卡(10)另一端沿逆时针或顺时针方向依次连接若干第二发卡(9)，直至第二发卡(9)与内中性端(701)或外中性端(702)连接。

5.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述三相铜排包括U相铜排(4)、V相铜排(5)和W相铜排(6)，且均呈弧形；

所述内引线端分别设置在U相铜排(4)、V相铜排(5)和W相铜排(6)的内弧面；

所述外引线端分别设置在U相铜排(4)、V相铜排(5)和W相铜排(6)的外弧面。

6.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述内引线端包括第一内引线端(401)、第二内引线端(501)和第三内引线端(601)；

所述外引线端包括第一外引线端(402)、第二外引线端(502)和第三外引线端(602)；

所述第一内引线端(401)设置在U相铜排(4)内弧面，所述第一外引线端(402)设置在U相铜排(4)外弧面；

所述第二内引线端(501)设置在V相铜排(5)内弧面，所述第二外引线端(502)设置在V相铜排(5)外弧面；

所述第三内引线端(601)设置在W相铜排(6)内弧面，所述第三外引线端(602)设置在W相铜排(6)外弧面。

7.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述U相铜排(4)一端设置有第一接线端(403)，所述V相铜排(5)一端设置有第二接线端(503)，所述W相铜排(6)一端连接有第三接线端(603)。

8.根据权利要求4所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第一发卡(8)呈U形，U形开口处设置有相互背离的第一焊接头(801)。

9.根据权利要求4所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第二发卡(9)呈U形，U形开口处设置有相互背离的第二焊接头(901)。

10.根据权利要求4所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第三发卡(10)呈U形，U形开口处设置有朝向相同的第三焊接头(1001)。

11.根据权利要求1-10任一项所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述中性排(7)呈弧形，所述内中性端(701)位于中性排(7)内弧面，所述外中性端(702)位于中性排(7)外弧面。

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