CN117081280A - 定子组件及电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种定子组件及电机，其中，定子组件包括定子铁芯和多相定子绕组，定子铁芯上包含沿周向设置的多个定子槽；多相定子绕组沿定子铁芯的周向依次布置；且各相定子绕组绕制于所述定子槽内，其中，相邻的两相定子绕组至少部分绕制于同一定子槽内。本发明中，异相定子绕组交错分布的背绕式绕组定子，相邻的两相定子绕组具有设于同一定子槽内的部分，相比现有背绕式绕组定子其绕组磁动势谐波含量少，可以有效抑制高速永磁电机转子上的涡流损耗，防止永磁体高温退磁。

Description

定子组件及电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种定子组件及电机。

背景技术

高速永磁电机体积小、转速高、功率密度高，在高速离心压缩机、储能飞轮等领域具有广泛的应用，随着高效电机产业升级，电机领域将进一步向高速及超高速方向发展。近年来，因背绕式绕组端部体积小，可以有效解决电机端部绕组散热问题及提升转子动力学性能，逐步在行业得到应用。

然而，现有技术中，背绕式绕组结构为每一个槽内均绕制同相绕组，不同相绕组之间完全隔离开来，这种的背绕式绕组结构磁动势谐波含量高，导致电机运行时转子涡流损耗大，容易引起转子上永磁体高温退磁。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种定子组件及电机，旨在解决电机运行时转子涡流损耗大，容易引起转子上永磁体高温退磁的问题。

为实现上述目的，本发明提出的一种定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和多相定子绕组，所述定子铁芯包含沿周向设置的多个定子槽；多相所述定子绕组沿所述定子铁芯的周向依次布置，各相所述定子绕组绕制于所述定子槽内，其中，相邻的两相定子绕组至少部分绕设于同一所述定子槽内。

可选地，所述定子铁芯包括轭部、多个内齿和多个外齿；多个所述内齿间隔设置于所述轭部的内周面，相邻两个所述内齿之间形成所述定子槽的内槽；多个所述外齿间隔设置于所述轭部的外周面，相邻两个所述外齿之间形成所述定子槽的外槽；各相所述绕组穿过对应的所述外槽和所述内槽并绕设于所述轭部上，相邻的两相定子绕组至少部分绕设于同一所述内槽和/或同一所述外槽。

可选地，多个定子槽包括多个沿所述定子铁芯的周向间隔设置异相槽组，所述异相槽组包括至少一个异相定子槽，每个所述异相定子槽中绕制至少两相定子绕组。

可选地，多个定子槽还包括多个同相槽组，所述同相槽组包括至少一个同相定子槽，任意相邻的两个所述同相槽组之间设置一所述异相槽组；异相定子绕组的数量与所述同相槽组的数量对应，各相定子绕组绕制于对应的一所述同相槽组及与所述同相槽组相邻的两个异相槽组内。

可选地，与所述同相槽组两侧相邻的两个所述异相槽组分别为第一异向槽组和第二异相槽组；各相所述定子绕组在对应的所述同相槽组的各所述同相定子槽的绕制匝数为N；在所述第一异向槽组的各所述异向定子槽的绕制匝数为N1，在所述第二异向槽组的各所述异向定子槽的绕制匝数为N2；其中，N1+N2＝N。

可选地，一个所述异相槽组包括R1个异向定子槽，其中，1≤R1≤4。

可选地，一个所述异相槽组包括R1个同相定子槽，一个所述同相槽组包括R2个定子槽，其中，R1≤R2。

可选地，所述定子铁芯由若干硅钢片叠压而成；或，所述定子铁芯为一体式结构；或，所述定子铁芯由多个铁芯模块拼接而成。

另外，本发明还提供了一种电机，所述电机包括转子和如上述的定子组件，所述转子与所述定子组件同轴设置。

可选地，所述转子包括转子轴、永磁体和护套，所述永磁体固定连接于所述转子轴的外侧，所述护套套设于所述永磁体上。

本发明技术方案中，定子组件应用于高速永磁电机，传统高速永磁电机工作时，由于定子绕组磁动势空间谐波、电流谐波的作用，会在永磁电机转子上产生涡流损耗。转子涡流损耗是由定子绕组电流的时间谐波和空间谐波以及定子槽开口引起气隙磁导变化三部分因素共同导致，本申请通过异相定子绕组交错共槽分布的绕组结构可以使特定次数的空间谐波含量相关抵消，削弱空间谐波含量，使绕组空间磁动势更加正弦，从而减小转子涡流损耗，防止永磁体高温退磁。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中定子组件的绕组分布示意图；

图2为本发明实施例中定子组件的绕线示意图；

图3为本发明实施例中定子组件的异相绕组绕设结构示意图；

图4为本发明实施例中电机的结构示意图；

图5为本发明绕组结构与现有绕组结构产生的转子涡流损耗分析图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	定子组件	2	绕组
1	定子铁芯	2a	第一相绕组
				11	定子槽	2b	第二相绕组
121	轭部	200	电机
				122	内齿	201	转子
123	内槽	202	转子轴
				124	外齿	203	永磁体
125	外槽	204	护套
				11a	同相槽组	205	机壳
11b	异相槽组

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种定子组件及电机，旨在解决电机运行时转子涡流损耗大，容易引起转子上永磁体高温退磁的问题。

如图1所示，本发明一实施例中，定子组件100可以包括定子铁芯1和多相定子绕组2，定子铁芯1上包含沿周向设置的多个定子槽11；多相定子绕组2沿定子铁芯1的周向依次布置；且各相定子绕组2绕制于的定子槽11，其中，相邻的两相定子绕组2至少部分绕设于同一定子槽11内。

在本实施例中，定子铁芯1可以大体呈圆形，定子铁芯1的沿周向可以具有多个定子槽11，定子槽11可以用于绕制绕组，定子槽的具体形状及尺寸可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施例中，定子槽11的槽数可以为大于0的正整数，例如：12、18、24、36等，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施例中，多相定子绕组可以为两相绕组、三相绕组，或者更多相的绕组，每一相绕组可以沿定子铁芯1的周向分别绕制，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施例中，相邻的两相绕组2分别为第一相绕组2a和第二相绕组2b，第一相绕组2a的左端和第二相绕组的右端2b绕制在同一定子槽。具体来说，沿顺时针方向，第一相绕组2a绕制于多个相邻的定子槽11内，第二相绕组2b绕制于多个相邻的定子槽11内，且第一相绕组2a与第二相绕组2b具有重叠部分(绕制于同一定子槽的部分)，重叠部分对应的定子槽数可以为1个、2个甚至更多。定子槽的具体数量可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

定子组件100应用于高速永磁电机，传统高速永磁电机工作时，由于定子绕组磁动势空间谐波、电流谐波的作用，会在高速永磁电机转子上产生涡流损耗。转子涡流损耗是由定子绕组电流的时间谐波和空间谐波以及定子槽11开口引起气隙磁导变化三部分因素共同导致，本申请通过异相绕组交错共槽分布的绕组结构(后文称为：异相绕组交错分布的背绕式绕组定子)可以使特定次数的空间谐波含量相关抵消，削弱空间谐波含量，使绕组空间磁动势更加正弦，从而减小转子涡流损耗，防止永磁体高温退磁。

在一个实施例中，定子铁芯1可以包括轭部121、多个内齿122和多个外齿124；多个内齿122间隔设置于轭部121的内周面，定子槽11包括形成于相邻两个内齿122之间的内槽123；多个外齿124间隔设置于轭部121的外周面，定子槽11包括形成于相邻两个外齿124之间的外槽125；各相定子绕组2依次穿过对应的外槽125和内槽123并绕设于轭部121上，第一相绕组2a和第二相绕组2b至少部分绕设于同一内槽123和/或同一外槽125。

在本实施例中，可以理解的是，定子铁芯1可以只包括多个内齿122和轭部121，或者只包括多个外齿124和轭部121，具体的可以根据实际情况设计，本说明书实施例对此不作限定。

在本实施例中，多个内齿122和多个外齿124可以一一对应设置也可以错位设置，多个内齿122和多个外齿124的数量可以相等也可以不等，例如可以比例为1:2、3:1等，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

对于只包括多个内齿122和轭部121的定子铁芯而言，第一相绕组2a和第二相绕组2b的重叠部分可以绕制于同一内槽内，即在定子铁芯1的内侧形成趋于正弦分布的磁场，从而适用于内转子式电机。对于只包括多个外齿124和轭部121的定子铁芯而言，第一相绕组2a和第二相绕组2b的重叠部分绕制于同一外槽内，即在定子铁芯1的外侧形成趋于正弦分布的磁场，从而适用于外转子式电机；对于同时具有多个内齿122、多个外齿124和轭部121，可以通过调整具体绕线方式，使第一相绕组2a和第二相绕组2b在内槽123具有重叠部分、或在外槽125具有重叠部分、或同时在内槽123和外槽125都具有重叠部分，由此适用于不同的应用场景。本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施方式中，对具有内槽123、外槽125的背绕定子铁芯1进行绕线，使得一个线圈(定子绕组)同时绕设在内槽123及其径向对应位置的外槽125中。线圈嵌入内槽123形成内槽绕组，跨过铁芯轭部121后形成外槽绕组；线圈按极相组分类进行依次绕制。

在一个实施方式中，对于三相绕组电机极相组的绕线顺序可以为U+、W-、V+、U-、W+、V-，其中，U+、W+、V+代表绕组中电流流入的一端，U-、W-、V-代表绕组中电流流出的一端，正负号只表示电流方向。在本实施方式中，可以先完成U相的绕线，然后完成W相的绕线，再完成V相的绕线，以此类推。当然可以理解的是，也可以采用其它的绕线顺序，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

以相邻的U相绕组和W相绕组为例进行说明，当应用上述定子组件100的高速永磁电机为内定子式电机时，U相绕组和W相绕组具有部分绕设于同一内槽123内；当应用上述定子组件100的高速永磁电机为外定子式电机时，U相绕组和W相绕组具有部分绕设于同一外槽125内；当应用上述定子组件100的高速永磁电机为内外双定子电机时，U相绕组和W相绕组具有部分绕设于同一外槽125内且具有部分绕设于同一内槽123内。由此，相邻两相定子绕组2的具体绕设方式根据使用场景进行选择。

内槽123与外槽125的数量可以相等，也可以不等，例如，外槽125的数量可以小于或等于内槽123的数量。当内槽123与外槽125的数量相等时，内槽123与外槽125可以沿定子铁芯1的径向对应设置，在一些实施例中也可以错位设置。当外槽125的数量小于内槽123的数量时，一个外槽125对应设置多个内槽123，相当于将绕制同相绕组2的多个外槽125连通形成一个外槽125，从而简化定子铁芯1的加工工艺。本申请对内槽123与外槽125的数量不做限定。

在一实施例中，多个定子槽11可以包括多个异相槽组11b，每个异相槽组11b包括至少一个异相定子槽，每个异相定子槽中可以绕制至少两相的绕组。沿顺时针方向，多个相邻的定子槽11形成一个异向槽组11b，异向槽组11b与相邻的异向槽组11b之间不具有明确的分界，仅以其内绕制的定子绕组2进行区分。

举例来说，沿顺时针方向，依次相邻的三个异向槽组11b分别第一异向槽组、第二异向槽组和第三异向槽组；第一相绕组2a绕制于第一异向槽组和第二异向槽组内，第二相绕组2b绕制于第二异向槽组和第三异向槽组内，从而第一相绕组2a和第二相绕组2b在第二异向槽组内具有重叠部分。可以理解的，第一相绕组2a与顺时针方向的前一相绕组在第一异向槽组内具有重叠部分，第二相绕组2b与顺时针方向的后一相绕组在第二异向槽组内具有重叠部分，从而是的每个相绕组跨两个异向槽组11b绕制，且每个异向槽组11b具有两相定子绕组2。

当然在其他的实施例中，也可以将连续的绕制有多相定子绕组2的定子槽11看做为一个异相槽组11b，此时，定子铁芯1上所有的定子槽11构成一个异相槽组11b。

在其他的实施例中，每个异相定子槽中也可以绕制三相定子绕组2，此时每相定子绕组2绕制于连续三个异相定子槽内。可以理解地，每个异相定子槽中可以绕制两相、三相甚至更多定子绕组2，本申请实施例对各异相定子槽中绕制异相定子绕组2的相数不做限定。

在另一实施例中，多个定子槽11可以包括多个同相槽组11a和多个异相槽组11b，多个同相槽组11a沿定子铁芯1的周向间隔设置，任意相邻的两个同相槽组11a之间可以设置一异相槽组11b；定义相邻的两个同相槽组11a分别为第一同相槽组11a和第二同相槽组11a，第一相绕组2a绕制于第一同相槽组11a和与第一同相槽组11a相邻的两个异相槽组11b内，第二相绕组2b绕制于第二同相槽组11a和与第二同相槽组11a相邻的两个异相槽组11b内。由于第一同向槽组11a内只具有第一相绕组2a，从而在第一相绕组2a通电时，第一同向槽组11a对应的位置具有明显的极性，与之类似的第二同向槽组11b对应的位置具有明显的极性，从而在电机工作时具有明显的极性变化。

在本实施例中，各相定子绕组2绕制于对应的一所述同相槽组11a及与所述同相槽组11a相邻的两个异相槽组11b内。同向槽组11a与异向槽组11b以其内绕制的定子绕组2进行划分，将绕制同一相定子绕组2的多个连续的定子槽11划分为同相槽组11a，从而使得异相定子绕组的数量与所述同相槽组11a的数量对应，具体来说，同相槽组11a的数量为异相定子绕组的数量的整数倍。

以三相绕组为例进行说明，一相定子绕组2包括多个支路绕组，例如U相包括U+支路绕组和U-支路绕组，U+支路绕组的数量和U-支路绕组的数量可以为1个、2个、3个甚至更多。本实施例对一相定子绕组2包含的支路绕组数量不做限定。本实施例中，同相槽组11a的数量与支路绕组的数量一致且一一对应设置，一个支路绕组绕制于连续的三个槽组中，且绕制顺序为异相槽组11b、同相槽组11a、异相槽组11b，由于异相槽组11b至少具有两相绕组，即异相槽组11b内至少还绕制有W相绕组的一个支路绕组或V相绕组的一个支路绕组。

在本实施例中，连续的多个定子槽11沿顺时针方向划分为同相槽组11a、异相槽组11b、同相槽组11a、异相槽组11b…依次交替的模式，每一支路绕组对应一个同相槽组11a，每一支路绕组的绕制方式为异相槽组11b-同相槽组11a-异相槽组11b，从而在异相槽组11b处形成过渡部，在同相槽组11a处形成极部，使整个定子组件100形成极部-过渡部-极部-过渡部…依次交替的模式，保证定子组件100上的定子绕组2通电能够形成明确的极部的同时，保证相邻两个极部之间具有过渡部使相邻两个极部之间的变化趋势趋于正弦。

在本实施例中，每个同相槽组11a可以包括至少一个同相定子槽，每个同相定子槽用于绕制一相定子绕组2，多个定子槽11中相邻的同相定子槽可以划分至一个同相槽组11a中，或者也可以将相邻的绕制某一相定子绕组2的同相定子槽划分至一个同相槽组11a，绕制另一相定子绕组2的同相定子槽划分至另一个同相槽组11a，当然可以理解的是，还可以采用其它可能的划分方式，具体的可以根据实际情况确定，本说明书实施例对此不作限定。

在其他的实施例中，一支路绕组连续绕制的槽组数量可以为4组、5组甚至更多，本申请实施例对一支路绕组连续绕制的槽组数量不做限定，只需保证一支路绕组至少对应绕制于一同相槽组内，且两端部的绕制位置为异向槽组11b即可。

在本实施例中，同相槽组11a和异相槽组11b沿定子铁芯1到的周向交替间隔设置，第一同相槽组11a右侧和第二同相槽组11a左侧到的异相槽组11b为第二异相槽组，第一同相槽组11a左侧的异相槽组11b为第一异相槽组，第二同相槽组11a右侧的第三异相槽组；第一相绕组2a依次沿第二异相槽组至第一异相槽组11b的方向绕制，第二相绕组2b沿第三异相槽组至第二异相槽组的方向绕制，并且第一相绕组2a和第二相绕组2b在第二异相槽组内具有交错部分。第一相绕组2a在第一同相槽组11a内的部分形成第一极部，第二相绕组2b在第二同相槽组11a内的部分形成第二极部，第一相绕组2a和第二相绕组2b在第一异相槽组11b内的部分形成过渡部，使第一极部至第二极部的变化趋势趋于正弦。

以内槽123和外槽125的数量相等的情况为例进行说明：

定子铁芯1上设置若干均布的内槽123，相邻内槽123之间的区域为内齿122，同理，定子外侧设置若干外槽125和外齿124。高速电机的内槽123的槽数通常为S(S＝12,18,24,36等)，本申请以24槽为例建立模型示意图。

如图2和图3所示，本申请绕组的绕线方法如下：对以上具有内槽123、外槽125的背绕定子铁芯1进行绕线，使得一个线圈同时绕设在内槽123及其径向对应位置的外槽125中。线圈嵌入内槽123形成内槽绕组，跨过铁芯轭部121后形成外槽绕组；

线圈按极相组分类进行依次绕制，本实施例对于三相绕组电机200极相组的绕线顺序为U+、W-、V+、U-、W+、V-，先完成U相的绕线，然后完成W相的绕线，以此类推。

在一个实施例中，与所述同相槽组11a两侧相邻的两个所述异相槽组11b分别为第一异向槽组和第二异相槽组；各相所述定子绕组2在对应的所述同相槽组11a的各所述同相定子槽的绕制匝数为N；在所述第一异向槽组的各所述异向定子槽的绕制匝数为N1，在所述第二异向槽组的各所述异向定子槽的绕制匝数为N2；其中，N1+N2＝N。从整体来说，各个同相定子槽内的绕制匝数相同，保证形成的磁极强度一致；并且由于各相定子绕组2的绕制方式一致，从而在异向定子槽内的绕制总匝数与同相定子槽内的绕制匝数相同，从而使定子组件100应用于电机时，避免电机的动子转动时气隙出现明显的波动，保证整个电机运行的平稳性。

在本实施例中，所述第一同相槽组和所述第二同相槽组之间包括第二异相槽组；所述第一相绕组2a对应于所述第一同相槽组内一所述同相定子槽的绕制匝数和所述第二相绕组2b对应于所述第二同相槽组内一所述同相定子槽的绕制匝数均为N；所述第一相绕组2a对应于所述第二异相槽组内一所述异向定子槽的绕制匝数为N1，所述第二相绕组2b对应于所述第二异相槽组内一所述异向定子槽的绕制匝数为N2，其中，N1+N2＝N。即本申请中，每个异相定子槽内绕制的总匝数(第一相绕组2a的匝数与第二相绕组2b的匝数之和)与每个同相定子槽内绕制的总匝数相同，从而使定子组件100应用于电机时，避免电机的动子转动时气隙出现明显的波动，保证整个电机运行的平稳性。

其中，N为大于0的正整数，例如：2、6、9、10、22等，具体的可以根据所需磁场强度及定子槽11内所能容纳的线圈匝数进行确定，本申请实施例对此不做限定。

在一些实施例中，第一相绕组2a和第二相绕组2b在同相槽组11a内的每个同相定子槽内的绕制匝数为为4，则第一相绕组2a和第二相绕组2b在异向槽组11b的每个异相定子槽内的匝数均为2。在另一些实施例中，第一相绕组2a和第二相绕组2b在异向槽组11b的异相定子槽内绕制的匝数可以不等，例如每个同相定子槽内的匝数为4；每个异向定子槽内，N1＝1，N2＝3，或者N1＝3，N2＝1均可。

在其他的实施例中，可以仅存在异向槽组11b，每个异向定子槽内绕制的总匝数为N，其中，所述第一相绕组2a的绕制匝数为N1，所述第二相绕组2b的绕制匝数为N2，N1+N2＝N。即本申请中，每个异向定子槽内绕制的总匝数相等，第一相绕组2a和第二相绕组2b在异向槽组11b的定子槽内绕制的匝数可以相等也可以不等，例如异相槽组11b的定子槽内的总匝数为4；则在异相槽组11b的定子槽内，N1＝2，N2＝2，或者N1＝1，N2＝3，或者N1＝3，N2＝1均可，具体的可以根据实际情况设计，本说明书实施例对此不作限定。

在一个实施例中，以在同一个极相组下，U相绕组分别与V相绕组、W相绕组各交错了2个槽示意；实际同一个极相组下，U相绕组与V相、W相各交错的槽数为R1，1≤R1≤4；通过控制相邻两相定子绕组2的交错槽数，即控制两极部之间间隔的尺寸，避免两级部之间间隔过大，保证磁极变化的连续性，从而保证电机的平稳运行。

在一个实施例中，一所述异相槽组11b可以包括R1个异相定子槽，一所述同相槽组11a可以包括R2个同相定子槽，其中，1≤R1≤4，R1≤R2。通过控制相邻两相定子绕组的交错槽数小于各相定子绕组对应的同相定子槽数，即保证过渡部相较于极部而言对应的定子槽数较小，进一步避免两级部之间间隔相较于极部对应的距离过大，保证磁极变化的连续性，从而保证电机的平稳运行。

当然可以理解的是，R1也可以采用其它值，例如：5、6、10等，本申请实施例对各异向槽组包括的异向定子槽数不做限定。

在本实施例中，对于同一定子绕组2而言，其极部对应到的定子槽数不小于过渡部对应的定子槽数，从而保证电机200工作时具有明确的极性变化。

为便于区分，本发明背绕式内槽123和外槽125可以进一步细分为异相绕组内槽、同相绕组内槽和异相绕组外槽、同相绕组外槽。

以U相绕组为例，本申请的异相绕组交错分布背绕式绕组绕线过程可以包括：

定子绕组从U相一侧的异相绕组内槽嵌入，跨过定子的轭部121后从背面进入该异相绕组内槽对应的异相绕组外槽，在异相绕组内、外槽绕N1匝数，异相绕组内、外槽内线圈绕完之后，线圈沿定子铁芯1的轭部121进入同相绕组内槽和同相绕组外槽绕线N匝，同相绕组绕制完成后，接着进行异相绕组内槽、异相绕组外槽的绕制，直至完成如图2所示的U相绕组绕线。

W相绕组线圈按照图3所示从U相绕组和W相的异相绕组内槽、异相绕组外槽内开始绕线，绕制匝数为N2匝，其他与U相绕组绕制方式一致，其他极相组依次类推，即可完成本申请完整背绕式绕组结构。

不同异相绕组在异相绕组内、外槽内的绕制匝数分别为N1和N2，同相绕组内、外槽内的匝数为N，满足关系式N1+N2＝N，即每个异相绕组槽数的总匝数等于每个同相绕组槽内的总匝数。

在一些实施例中，两个异相绕组在同相绕组内、外槽内的匝数为N可以相等，例如同相绕组内、外槽内的匝数为4，则异相绕组内、外槽内的匝数均为2。在另一些实施例中，两个异相绕组在同相绕组内、外槽内的匝数不等，例如同相绕组内、外槽内的匝数为4；在异相绕组内、外槽内，N1＝1，N2＝3，或者N1＝3，N2＝1均可。

在一个实施例中，以在同一个极相组下，U相绕组分别与V相绕组、W相绕组各交错了2个槽示意；实际同一个极相组下，U相绕组与V相、W相各交错的槽数为R1，1≦R1≦4；即一所述异相槽组11b包括R1个定子槽11，一所述同相槽组11a包括R2个定子槽11，其中，1≤R1≤4，R1≤R2。也就是说，对于同一定子绕组而言，其极部对应到的定子槽数不小于过渡部对应的定子槽数，从而保证电机200工作时具有明确的极性变化。

本申请定子铁芯11可以由若干硅钢片叠压而成，本申请异相绕组交错的背绕式绕组结构既可用于一体式背绕式定子铁芯1，也可用于模块化拼接而成的背绕式定子铁芯1。

另外，如图4所示本申请还提供了一种电机200，电机200包括转子201和如上述的定子组件100，转子201与定子组件100同轴设置。由于该电机200包括如上述所述的定子组件100，高速永磁电机200工作时，由于定子绕组磁动势空间谐波、电流谐波的作用，会在永磁电机200转子9上产生涡流损耗。本申请的异相绕组交错分布的背绕式绕组定子，相比现有背绕式绕组定子其绕组磁动势谐波含量少，可以有效抑制高速永磁电机200转子上的涡流损耗，防止永磁体203高温退磁。

在本实施例中，如图4所示，绕组2可以不绕满定子槽11，以留出部分空间，定子组件100应用于电机时，随动子的转动，留出的空间能够供气流通过从而散热，避免热量集中使局部产生高温退磁，保证电机的性能。

在一实施例中，本申请以内转子式电机进行说明，转子201包括转子轴202、永磁体203和护套204，永磁体203固定连接于转子轴202的外侧，护套204套设于永磁体203上。其中，永磁体203的材料为钕铁硼或钐钴，护套204材料为高强度、不导磁材料，常见合金护套204采用GH4169或碳纤维、玻璃纤维等。电机200还包括机壳205，机壳205优选轻质、高导热系数的合金钢材或铝。

如图5所示，通过有限元软件对本申请异相绕组交错分布绕组定子与现有背绕式绕组定子对同一根永磁转子在相同转速、相同电流下产生的涡流损耗进行了分析，图5为不同绕组结构产生的转子涡流损耗仿真对比图，其中，横坐标为运行时间(Time)，单位为微秒；纵坐标为转子运行过程中产生的涡流损坏(Loss)。

本实施例中，本申请绕组结构方案相比现有背绕式绕组可以降低70％的转子涡流损耗，本申请具有显著的性能优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种定子组件，其特征在于，所述定子组件包括：

定子铁芯，所述定子铁芯包含沿周向设置的多个定子槽；

多相定子绕组，多相所述定子绕组沿所述定子铁芯的周向依次布置，各相所述定子绕组绕制于所述定子槽内，其中，相邻的两相定子绕组至少部分绕设于同一所述定子槽内。

2.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子铁芯包括：

轭部；

多个内齿，多个所述内齿间隔设置于所述轭部的内周面，相邻两个所述内齿之间形成所述定子槽的内槽；

多个外齿，多个所述外齿间隔设置于所述轭部的外周面，相邻两个所述外齿之间形成所述定子槽的外槽；

各相所述定子绕组穿过对应的所述外槽和所述内槽并绕设于所述轭部上，相邻的两相定子绕组至少部分至少部分绕设于同一所述内槽和/或同一所述外槽。

3.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，多个定子槽包括多个沿所述定子铁芯的周向间隔设置异相槽组，所述异相槽组包括至少一个异相定子槽，每个所述异相定子槽中绕制至少两相定子绕组。

4.如权利要求1所述的定子组件，其特征在于，多个定子槽还包括多个同相槽组，所述同相槽组包括至少一个同相定子槽，任意相邻的两个所述同相槽组之间设置一异相槽组；

各相定子绕组绕制于对应的一所述同相槽组及与所述同相槽组相邻的两个异相槽组内。

5.如权利要求4所述的定子组件，其特征在于，与所述同相槽组两侧相邻的两个所述异相槽组分别为第一异向槽组和第二异相槽组；

各相所述定子绕组在对应的所述同相槽组的各所述同相定子槽的绕制匝数为N；在所述第一异向槽组的各所述异向定子槽的绕制匝数为N1，在所述第二异向槽组的各所述异向定子槽的绕制匝数为N2；

其中，N1+N2＝N。

6.如权利要求4所述的定子组件，其特征在于，一个所述异相槽组包括R1个异相定子槽，其中，1≤R1≤4。

7.如权利要求4所述的定子组件，其特征在于，一所述异相槽组包括R1个异相定子槽，一所述同相槽组包括R2个同相定子槽，其中，R1≤R2。

8.如权利要求1至7中任一项所述的定子组件，其特征在于，所述定子铁芯由若干硅钢片叠压而成；

或，所述定子铁芯为一体式结构；

或，所述定子铁芯由多个铁芯模块拼接而成。

9.一种电机，其特征在于，所述电机包括转子和如权利要求1至8中任一项所述的定子组件，所述转子与所述定子组件同轴设置。

10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述转子包括转子轴、永磁体和护套，所述永磁体固定连接于所述转子轴的外侧，所述护套套设于所述永磁体上。