CN116633058A - 一种短距扁线电机定子的绕组方法及绕组结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于扁线电机技术领域，公开了一种短距扁线电机定子的绕组方法及绕组结构，其中绕组结构的扁线电机的定子槽数量Z＝54，电机的极对数P＝3，扁线电机的线圈层数为6，扁线电机设置有并联的第一支路和第二支路，第一支路以定子槽最内侧为起点，第二支路以同一个定子槽最外侧为起点。本发明的绕组结构提出了一种6极54槽的短距扁线电机的绕组结构，该结构采用8/10和12以及跨8/11和11的发卡线圈，采用多种不同跨距组合发卡，降低绕组环流，减少了绕组发热量，而且通过多种不同跨距组合发卡，降低了三相绕组电阻值，提高了电机效率。
Description
技术领域
本发明属于扁线电机技术领域，特别涉及一种短距扁线电机定子的绕组方法及绕组结构。
背景技术
随着扁线定子技术的快速发展，扁线定子是一种包括多个发卡线圈，将多个发卡线圈按照一定的排布方式，穿进定子铁芯的槽内，形成所需的三相绕组电机，现有技术中使用的发卡种类较多，排布方式复杂，需要使用多条汇流铜排、以及多条汇流排相互连接组成的支路，导致制作工艺复杂，材料成本高，加工效率低，非常不利于大批量生产。
目前市场上的6极54槽的扁线电机，采用跨距10的发卡线圈，然而采用该跨距结构的三相绕组电阻偏大，导致电机效率降低，而且整个绕组环流较大，容易导致定子发热，增加了电机损耗。
发明内容
为了解决背景技术中至少一个问题，一种短距扁线电机定子的绕组方法及绕组结构。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种短距扁线电机定子的绕组方法，包括以下步骤：
确定扁线电机的定子槽数量，记为Z；
确定扁线电机的极对数，记为P；
确定扁线电机的线圈层数，记为2n；
构建并联的支路，所述支路在线圈的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为Y、Y+4、Y、Y+4、Y、Y+3、Y+2、Y+2、Y+3的发卡线圈，绕设若干圈，直至电机的极对数为P，其中n≥i≥1，n为整数，且n≥3。
一种短距扁线电机定子的绕组结构，通过上述的短距扁线电机定子的绕组方法进行安装。
优选地，所述扁线电机的定子槽数量Z＝54；
所述电机的极对数P＝3；
所述扁线电机的线圈层数为6；
所述扁线电机设置有并联的第一支路和第二支路；
所述第一支路以定子槽最内侧为起点，所述第二支路以同一个定子槽最外侧为起点。
优选地，所述第一支路为在定子槽的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为8、12、8、12、8、11、10、10、11的发卡线圈，绕设3圈，直至扁线电机的极对数为3，其中3≥i≥1。
优选地，所述定子槽最内侧为第一层，在第一支路中第一层的第一个跨距为8的发卡线圈用于导入电流；
所述第一支路在第二层最后一个跨距11的发卡线圈与第一支路在第三层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第一支路在第四层最后一个跨距11的发卡线圈与第一支路在第五层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第一支路在第六层最后一个跨距11的发卡线圈用于导出电流。
优选地，所述第二支路为在定子槽的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为8、12、8、12、8、11、10、10、11的发卡线圈，绕设3圈，直至扁线电机的极对数为3，其中3≥i≥1。
优选地，所述定子槽最外侧为第六层，在所述第二支路中第六层的第一个跨距为8的发卡线圈用于导入电流；
所述第二支路在第五层最后一个跨距11的发卡线圈与第二支路在第四层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第二支路在第三层最后一个跨距11的发卡线圈与第二支路在第二层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第二支路在第一层最后一个跨距11的发卡线圈用于导出电流。
优选地，所述第一支路和所述第二支路在定子槽的第2i-1层和第2i层至少有三个所述发卡线圈构成一极。
优选地，在所述定子槽的第2i-1层和第2i层中通过跨距8、10和12的发卡线圈构成一极，每极所述跨距10的发卡线圈位于跨距8的发卡线圈外侧，所述跨距12的发卡线圈位于跨距10的发卡线圈的外侧。
优选地，在所述定子槽的第2i-1层和第2i层中通过跨距8、11和11的发卡线圈构成一极，每极两个所述跨距11的发卡线圈错开一个定子槽交叉设置，所述跨距8的发卡线圈位于两个跨距11的发卡线圈内侧。
本发明的有益效果：
1、本发明提出了一种短距扁线电机定子的绕组方法，通过在第2i-1层和第2i层安装跨8/10和12以及跨8/11和11的发卡线圈，形成了新的扁线电机绕组结构，该绕组方法有效利用了发卡线圈的特点，使扁线电机集中在端部引线，以便于安装三相铜排和中性铜排；
2、本发明的绕组结构提出了一种6极54槽的短距扁线电机的绕组结构，该结构采用8/10和12以及跨8/11和11的发卡线圈，采用多种不同跨距组合发卡，降低绕组环流，减少了绕组发热量，而且通过多种不同跨距组合发卡，降低了三相绕组电阻值，提高了电机效率。
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短距扁线电机定子的绕组方法的流程图；
图2示出了本发明的一种短距扁线电机定子的绕组结构的爆炸视图；
图3示出了单相绕组在第一层和第二层的绕组结构图；
图4示出了U形发卡的结构图；
图5示出了引出线发卡的结构图；
图6示出了本发明的跨距8/10和12的发卡线圈的组合结构图；
图7示出了本发明的跨距8/11和11的发卡线圈的组合结构图；
图8示出了单相绕组中单个支路的绕组结构图；
图9示出了本发明的三相绕组的展开图；
图10示出了本发明的U相绕组的展开图。
图中：1、定子铁芯；2、U形发卡；201、第一U形主体；202、第一焊接段；3、引出线发卡；301、第二U形主体；302、第二焊接段；303、引线段。
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。
一种短距扁线电机定子的绕组方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：确定扁线电机的定子槽数量，记为Z；
S2：确定扁线电机的极对数，记为P；
S3：确定扁线电机的线圈层数，记为2n；
S4：构建并联的支路，支路在线圈的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为Y、Y+4、Y、Y+4、Y、Y+3、Y+2、Y+2、Y+3的发卡线圈，绕设若干圈，直至电机的极对数为P，其中n≥i≥1，n为整数，且n≥3。
需要说明的是，扁线电机在插设发卡线圈时需要考虑到端部的出线问题以及电机的噪音和环流等问题，而这些都需要根据定子槽的数量、极对数以及线圈的层数进行调整，下面根据步骤S1-S4介绍一种短距扁线电机定子的绕组。
如图2所示，为一种短距扁线电机定子的绕组结构的爆炸视图，通过上述的短距扁线电机定子的绕组方法进行安装，在该绕组结构中包括定子铁芯1和安装在定子铁芯1中的三相绕组结构，三相绕组结构分为U相、V相和W相，三者的绕组结构均相同。在图2中定子铁芯1的内侧开设有54个定子槽(Z＝54)，扁线电机的极对数P＝3，线圈层数为6，而且在扁线电机单向绕组中设置有并联的第一支路和第二支路，其中第一支路以定子槽最内侧为起点，第二支路以同一个定子槽最外侧为起点。
进一步地，第一支路为在定子槽的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为8、12、8、12、8、11、10、10、11的发卡线圈，绕设3圈，直至扁线电机的极对数为3，其中3≥i≥1。定子槽最内侧为第一层，在第一支路中第一层的第一个跨距为8的发卡线圈用于导入电流；第一支路在第二层最后一个跨距11的发卡线圈与第一支路在第三层的第一个跨距8的发卡线圈连接；第一支路在第四层最后一个跨距11的发卡线圈与第一支路在第五层的第一个跨距8的发卡线圈连接，第一支路在第六层最后一个跨距11的发卡线圈用于导出电流。
进一步地，第二支路为在定子槽的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为8、12、8、12、8、11、10、10、11的发卡线圈，绕设3圈，直至扁线电机的极对数为3，其中3≥i≥1。定子槽最外侧为第六层，在第二支路中第六层的第一个跨距为8的发卡线圈用于导入电流；第二支路在第五层最后一个跨距11的发卡线圈与第二支路在第四层的第一个跨距8的发卡线圈连接；第二支路在第三层最后一个跨距11的发卡线圈与第二支路在第二层的第一个跨距8的发卡线圈连接；第二支路在第一层最后一个跨距11的发卡线圈用于导出电流。
需要说明的是，在第一支路和第二支路中，用于导出电流和导入电流的发卡线圈均称为引出线发卡3，而其他发卡线圈称为U形发卡2，发卡线圈在依次连接时是通过开口端依次搭接焊接在一起的，本发明的引出线发卡3一共有12个，其中6个位于定子槽槽底，6个位于定子槽的槽口，具体结构见图4和图5。
如图4所示，为U形发卡2，其中下侧的第一U形主体201插设在定子槽中，上侧的第一焊接段202与第一U形主体201相连，位于定子铁芯1的端部，相邻U形发卡2的第一焊接段202搭焊在一起，从而形成了扁线电机的焊接端，另外第一U形主体201的另一端则形成了发卡端。
如图5所示的引出线发卡3，其与U形发卡2的区别只在于设置了引线段303，下侧的第二U形主体301与第一U形主体201的结构相同，上侧的第二焊接段302与第一焊接段202的结构相同，引线段303与第二焊接段302的区别在于长度更长，这样便于连接外部的铜排。
需要进一步说明的是，为了实现54个定子槽中导体间电气连接，假设每个定子槽可插入2n根导体，则每槽有2n层导体。每条支路下所对应的定子槽内导体按照相邻层循环的安装在跨距规律的定子槽中。
进一步地，第一支路和第二支路在定子槽的第2i-1层和第2i层至少有三个发卡线圈构成一极，而每一级发卡线圈的跨距有两种情况，下面对这两种情况进行说明：
如图6所示，在定子槽的第2i-1层和第2i层中通过跨距8、10和12的发卡线圈构成一极，跨距10的发卡线圈位于跨距8的发卡线圈外侧，跨距12的发卡线圈位于跨距10的发卡线圈的外侧。
如图7所示，在定子槽的第2i-1层和第2i层中通过跨距8、11和11的发卡线圈构成一极，两个跨距11的发卡线圈错开一个定子槽交叉设置，跨距8的发卡线圈位于两个跨距11的发卡线圈内侧。
需要说明的是，如图3所示，为单相绕组中的第一层和第二层的发卡线圈绕设情况，从图3中可以看出，在6极的绕组结构中，有4极是跨8、10和12的组合结构，有2极是跨8、11和11的组合结构。
如图8所示，为单相支路中的某个支路的绕组结构图，其中引出线发卡3的位置集中，这样便于后续安装三相铜排或者中性铜排。
如图9所示，为本发明的短距扁线电机定子的绕组结构的三相展开图，其中A1+和A1-为U相绕组中第一支路的电流导入端和电流导出端，A2+和A2-为U相绕组中第二支路的电流导入端和电流导出端；同理，B1+和B1-为V相绕组中第一支路的电流导入端和电流导出端，B2+和B2-为V相绕组中第二支路的电流导入端和电流导出端；C1+和C1-为W相绕组中第一支路的电流导入端和电流导出端，C2+和C2-为W相绕组中第二支路的电流导入端和电流导出端。
如图10所示，为U相绕组的展开图，其中序号1-54表示54个定子槽。
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 (10)
1.一种短距扁线电机定子的绕组方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定扁线电机的定子槽数量，记为Z；
确定扁线电机的极对数，记为P；
确定扁线电机的线圈层数，记为2n；
构建并联的支路，所述支路在线圈的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为Y、Y+4、Y、Y+4、Y、Y+3、Y+2、Y+2、Y+3的发卡线圈，绕设若干圈，直至电机的极对数为P，其中n≥i≥1，n为整数，且n≥3。
2.一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，通过权利要求1所述的短距扁线电机定子的绕组方法进行安装。
3.根据权利要求2所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述扁线电机的定子槽数量Z＝54；
所述电机的极对数P＝3；
所述扁线电机的线圈层数为6；
所述扁线电机设置有并联的第一支路和第二支路；
所述第一支路以定子槽最内侧为起点，所述第二支路以同一个定子槽最外侧为起点。
4.根据权利要求3所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第一支路为在定子槽的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为8、12、8、12、8、11、10、10、11的发卡线圈，绕设3圈，直至扁线电机的极对数为3，其中3≥i≥1。
5.根据权利要求4所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述定子槽最内侧为第一层，在第一支路中第一层的第一个跨距为8的发卡线圈用于导入电流；
所述第一支路在第二层最后一个跨距11的发卡线圈与第一支路在第三层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第一支路在第四层最后一个跨距11的发卡线圈与第一支路在第五层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第一支路在第六层最后一个跨距11的发卡线圈用于导出电流。
6.根据权利要求3所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第二支路为在定子槽的第2i-1层和第2i层沿周向依次插入跨距为8、12、8、12、8、11、10、10、11的发卡线圈，绕设3圈，直至扁线电机的极对数为3，其中3≥i≥1。
7.根据权利要求6所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述定子槽最外侧为第六层，在所述第二支路中第六层的第一个跨距为8的发卡线圈用于导入电流；
所述第二支路在第五层最后一个跨距11的发卡线圈与第二支路在第四层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第二支路在第三层最后一个跨距11的发卡线圈与第二支路在第二层的第一个跨距8的发卡线圈连接；
所述第二支路在第一层最后一个跨距11的发卡线圈用于导出电流。
8.根据权利要求4-7任一项所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第一支路和所述第二支路在定子槽的第2i-1层和第2i层至少有三个所述发卡线圈构成一极。
9.根据权利要求8所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，在所述定子槽的第2i-1层和第2i层中通过跨距8、10和12的发卡线圈构成一极，每极所述跨距10的发卡线圈位于跨距8的发卡线圈外侧，所述跨距12的发卡线圈位于跨距10的发卡线圈的外侧。
10.根据权利要求8所述的一种短距扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，在所述定子槽的第2i-1层和第2i层中通过跨距8、11和11的发卡线圈构成一极，每极两个所述跨距11的发卡线圈错开一个定子槽交叉设置，所述跨距8的发卡线圈位于两个跨距11的发卡线圈内侧。
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