CN117254617A - 多支路紧凑出线的定子绕组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多支路紧凑出线的定子绕组，新能源汽车电机技术领域，该定子绕组包括定子铁芯，定子铁芯上具有多个呈环形排布的定子槽，定子线圈采用波绕方式分布于定子槽内，且每个定子槽内放置的方形导线的数量和形状均相同。本发明能够实现扁线定子三相绕组同相引出线集中出线，减少铜排使用量，降低成本，减少定子绝缘耐压的风险，提高电机安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车电机技术领域，更具体地，涉及一种多支路紧凑出线的定子绕组。
背景技术
随着新能源汽车产业的逐年发展，电动汽车产销量爆发式增长，对高性能高效率电机的需求也越来越大。新能源汽车电机小型化、轻量化和高功率密度化是未来的发展趋势。扁线电机相比圆线电机具有的独特优势获得了快速发展，成为新能源汽车电机研究与发展的热点方向。扁线电机绕组指电机定子槽型结构等发生改变同时由少而粗的矩形导线替代原先多而细的圆导线作为绕组，其具有小尺寸、高槽满率、高功率密度、良好的NVH性能以及更好的热传导等优势，在新能源汽车领域获得广泛应用。
现有的扁线电机用定子绕组的绕线方案中，存在绕组同相引出线间隔较远，出线端结构不够紧密，需要结构复杂价格昂贵的铜排进行连接，造成成本的增加，同时，铜排用量增加，对扁线焊接强度要求较高，进一步增加了扁线电机绝缘耐压的风险。
现有技术中部分48槽4支路绕线方案为了满足绕线原理，同相引出线分布在1槽、2槽、13槽和14槽。现有技术的缺点有：三项引出线每一相均需要使用较大尺寸的汇流排，造成产品原材料成本增加；汇流排尺寸增加，对绕组铜线韧性及焊接强度要求更严格，增加工艺成本及电机绝缘耐压的风险。
发明内容
本发明提出了一种多支路紧凑出线的定子绕组，以解决上述现有技术中的缺点。
一种多支路紧凑出线的定子绕组，包括定子铁芯，定子铁芯上具有多个呈环形排布的定子槽，定子线圈采用波绕方式分布于定子槽内，且每个定子槽内放置的方形导线的数量和形状均相同。
可选地，所述定子绕组为三相，每相并联支路数为a，电机的极对数为p，2≤p≤a。
可选地，定子槽径向方向从里到外分为最内层x、中间层y及最外层z，其中，y≥4。
可选地，每相绕组中各支路分布一致，由多组从最外层z连接至最内层x的线圈组G构成，最外层z连接至最内层x的线圈占据圆周角度为θ∈(360°-(360°/2P-360°/N)，360°-(360°/2P+360°/N))。
可选地，通过内侧与外侧扁铜线的同顺时针或同逆时针且同层跨线连接多个线圈组G，跨距为P，p∈(N/p-1，N/p+1)。
可选地，各相绕组各支路的首端引出线位于相邻定子槽内，各相绕组各支路的末端引出线共同连接于一个铜排上。
通过采用上述技术方案，本发明能达到的有益技术效果：本发明能够实现扁线定子三相绕组同相引出线集中出线，减少铜排使用量，降低成本，减少定子绝缘耐压的风险，提高电机安全性能。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为定子槽结构示意图；
图2为定子轴向方向观察的最外层连接至最内层的线圈占据圆周角度示意图；
图3为跨距示意图；
图4为每相并联支路数为奇数时，引出线分布示意图；
图5为每相关联支路数为偶数时，引出线分布示意图；
图6为配合实例一的说明示意图；
图7为配合实例二的说明示意图；
图8为配合实例三的说明示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
本发明提供了一种多并联支路紧凑出线的定子波绕绕线方案，能够实现扁线定子三相绕组同相引出线集中出线，减少铜排使用量，降低成本，减少定子绝缘耐压的风险，提高电机安全性能。
本发明提出的多支路紧凑出线的定子绕组，包括定子铁芯，该定子铁芯上具有N个呈环形排布的定子槽，定子线圈采用波绕方式分布于定子槽内，且每个定子槽内放置方形导线的数量和形状均相同；定子绕组为三相，每项并联支路数为a，电机的极对数为p，2≤p≤a。
如图1所示，定子槽径向方向从里到外分为3个部分，绕组最内层定义为x，最外层定义为z，中间各层统一定义为y(y≥4)。
如图2所示，每相绕组中各支路分布一致，可由多组从最外层z连接至最内层x的线圈组G构成,从定子轴向方向观察，最外层连接至最内层的线圈占据圆周角度为θ∈(360°-(360°/2P-360°/N)，360°-(360°/2P+360°/N))。
如图3所示，通过内侧与外侧扁铜线的同顺时针或同逆时针且同层跨线连接多个线圈组G，组成一支路，跨距为p，p∈(N/p-1，N/p+1)，使定子绕组每相并联支路出线端集中出线。
如图4所示，当定子绕组的每相并联支路数a为奇数时，以a＝3为例，通过调整每相出线分布在同一极同一相位置的同一侧，且单相不同支路引出线仅位于相邻定子槽内。
如图5所示，当a为偶数时，以a＝4为例，每相出线可分布在同一极同一相位置的同一侧或内外两侧，同一侧时单相不同支路引出线仅位于相邻定子槽内，内外两侧时，可均分布在同一槽内或相邻定子槽内。
定子绕组的各相绕组各支路的首端引出线仅位于相邻定子槽内，定子绕组的各相绕组各支路的末端引出线共同连接于一个铜排上。
下面进行更具体的实例进行详细描述，首先需要说明的是，描述时定义1号定子槽槽口一层导线段编号为1(1)，第n层导线段定义为1(n)，第N槽第n层定义为N(n)，附图中槽位从左往右依次为1,2，……N；槽内扁线段位分别为N(1)、N(2)……N(n)。
如图6所示，实例一：6极54槽3支路，每槽6层槽位。
支路1的绕组途径为：线圈组1-G1：首位1(6)→10(5)→19(4)→28(3)→37(2)→46(1)经跨距7逆时针连接至线圈组1-G2：39(1)→30(2)→21(3)→12(4)→3(5)→48(6)经跨距11逆时针连接至线圈组1-G3：37(6)→46(5)→1(4)→10(3)→19(2)→28(1)经跨距7逆时针连接至线圈组1-G4：21(1)→12(2)→3(3)→48(4)→39(5)→30(6)经跨距11逆时针连接至线圈组1-G5：19(6)→28(5)→37(4)→46(3)→1(2)→10(1)经跨距7逆时针连接至线圈组1-G6：3(1)→48(2)→39(3)→30(4)→21(5)→12(6)末端。
支路2的绕组途径为：线圈组2-G1：首位2(6)→11(5)→20(4)→29(3)→38(2)→47(1)经跨距9逆时针连接至线圈组2-G2：38(1)→29(2)→20(3)→11(4)→2(5)→47(6)经跨距9逆时针连接至线圈组2-G3：38(6)→47(5)→2(4)→11(3)→20(2)→29(1)经跨距9逆时针连接至线圈组2-G4：20(1)→11(2)→2(3)→47(4)→38(5)→29(6)经跨距9逆时针连接至线圈组2-G5：20(6)→29(5)→38(4)→47(3)→2(2)→11(1)经跨距9逆时针连接至线圈组2-G6：2(1)→47(2)→38(3)→29(4)→20(5)→11(6)末端。
支路3的绕组途径为：线圈组3-G1：首位3(6)→12(5)→21(4)→30(3)→39(2)→48(1)经跨距11逆时针连接至线圈组3-G2：37(1)→28(2)→19(3)→10(4)→1(5)→46(6)经跨距9逆时针连接至线圈组3-G3：39(6)→48(5)→3(4)→12(3)→21(2)→30(1)经跨距11逆时针连接至线圈组3-G4：19(1)→10(2)→1(3)→46(4)→37(5)→28(6)经跨距9逆时针连接至线圈组3-G5：21(6)→30(5)→39(4)→48(3)→3(2)→12(1)经跨距11逆时针连接至线圈组3-G6：1(1)→46(2)→37(3)→28(4)→19(5)→10(6)末端。其中，每个线圈组占据圆周角度为300°，最终同一相3条支路首端引出线在同一侧相邻槽集中出线。
如图7所示，实例二：8极48槽4支路，每槽8层槽位。
支路1的绕组途径为：线圈组1-G1：首位1(1)→44(2)→38(3)→31(4)→25(5)→20(6)→14(7)→7(8)经跨距6逆时针连接至线圈组1-G2：13(8)→20(7)→26(6)→31(5)→37(4)→44(3)→2(2)→7(1)经跨距6逆时针连接至线圈组3-G3：13(1)→8(2)→2(3)→43(4)→37(5)→32(6)→26(7)→19(8)经跨距6逆时针连接至线圈组3-G4：25(8)→32(7)→38(6)→43(5)→1(4)→8(3)→14(2)→19(1)末端。
支路2的绕组途径为：线圈组1-G1：首位1(8)→8(7)→14(6)→19(5)→25(4)→32(3)→38(2)→43(1)经跨距6顺时针连接至线圈组1-G2：37(1)→32(2)→26(3)→19(4)→13(5)→8(6)→2(7)→43(8)经跨距6顺时针连接至线圈组3-G3：37(8)→44(7)→2(6)→7(5)→13(4)→20(3)→26(2)→31(1)经跨距6顺时针连接至线圈组3-G4：25(1)→20(2)→14(3)→7(4)→1(5)→44(6)→38(7)→31(8)末端。
支路3的绕组途径为：线圈组1-G1：首位2(1)→43(2)→37(3)→32(4)→26(5)→19(6)→13(7)→8(8)经跨距6逆时针连接至线圈组1-G2：14(8)→19(7)→25(6)→32(5)→38(4)→43(3)→1(2)→8(1)经跨距6逆时针连接至线圈组3-G3：14(1)→7(2)→1(3)→44(4)→38(5)→31(6)→25(7)→20(8)经跨距6逆时针连接至线圈组3-G4：26(8)→31(7)→37(6)→44(5)→2(4)→7(3)→13(2)→20(1)末端。
支路4的绕组途径为：线圈组1-G1：首位2(8)→7(7)→13(6)→20(5)→26(4)→31(3)→37(2)→44(1)经跨距6顺时针连接至线圈组1-G2：38(1)→31(2)→25(3)→20(4)→14(5)→7(6)→1(7)→44(8)经跨距6顺时针连接至线圈组3-G3：38(8)→43(7)→1(6)→8(5)→14(4)→19(3)→25(2)→32(1)经跨距6顺时针连接至线圈组3-G4：26(1)→19(2)→13(3)→8(4)→2(5)→43(6)→37(7)→32(8)末端。其中，每个线圈组占据圆周角度为315°，最终同一相4条支路首端在内外两侧相邻槽集中出线。
如图8所示，实例三，6极36槽4支路，每槽6层槽位。
支路1的绕组途径为：线圈组1-G1：首位1(1)→31(2)→25(3)→19(4)→13(5)→7(6)经跨距7顺时针连接至线圈组1-G2：14(6)→20(5)→26(4)→32(3)→2(2)→8(1)经跨距5顺时针连接至线圈组3-G3：13(1)→7(2)→1(3)→31(4)→25(5)→19(6)末端。
支路2的绕组途径为：线圈组2-G1：首位1(6)→7(5)→13(4)→19(3)→25(2)→31(1)经跨距5逆时针连接至线圈组2-G2：26(1)→20(2)→14(3)→8(4)→2(5)→32(6)经跨距7逆时针连接至线圈组2-G3：25(6)→31(5)→1(4)→7(3)→13(2)→19(1)末端。
支路3的绕组途径为：线圈组3-G1：首位2(1)→32(2)→26(3)→20(4)→14(5)→8(6)经跨距5顺时针连接至线圈组3-G2：13(6)→19(5)→25(4)→31(3)→1(2)→7(1)经跨距7顺时针连接至线圈组3-G3：14(1)→8(2)→2(3)→32(4)→26(5)→20(6)末端。
支路4的绕组途径为：线圈组4-G1：首位2(6)→8(5)→14(4)→20(3)→26(2)→32(1)经跨距7逆时针连接至线圈组4-G2：25(1)→19(2)→13(3)→7(4)→1(5)→31(6)经跨距5逆时针连接至线圈组4-G3：26(6)→32(5)→2(4)→8(3)→14(2)→20(1)末端。其中，每个线圈组占据圆周角度为300°，最终同一相4条支路首端在内外两侧相邻槽集中出线。
本发明提供了一种多并联支路紧凑出线的定子绕线优选方案，能够实现扁线定子三相绕组同相引出线集中出线，减少铜排使用量，降低成本，减少定子绝缘耐压的风险，提高电机安全性能。
每相绕组中各支路分布一致，可由多组从最外层z连接至最内层x的线圈组G构成，最外层连接至最内层的线圈占据圆周角度为θ，θ∈(360°-(360°/2P-360°/N)，360°-(360°/2P+360°/N))，通过内侧与外侧扁铜线的同顺时针或同逆时针且同层跨线连接多个线圈组G，跨距为p，p∈(N/p-1，N/p+1)，组成定子绕组单相的一条支路；
定子绕组的同相绕组各支路的首端引出线，在内外两侧相邻槽集中出线或同一侧相邻槽集中出线，定子绕组的各相绕组各支路的末端引出线共同连接于一个铜排上。
Claims (6)
1.一种多支路紧凑出线的定子绕组，其特征在于，包括定子铁芯，定子铁芯上具有多个呈环形排布的定子槽，定子线圈采用波绕方式分布于定子槽内，且每个定子槽内放置的方形导线的数量和形状均相同。
2.根据权利要求1所述的多支路紧凑出线的定子绕组，其特征在于，所述定子绕组为三相，每相并联支路数为a，电机的极对数为p，2≤p≤a。
3.根据权利要求2所述的多支路紧凑出线的定子绕组，其特征在于，定子槽径向方向从里到外分为最内层x、中间层y及最外层z，其中，y≥4。
4.根据权利要求3所述的多支路紧凑出线的定子绕组，其特征在于，每相绕组中各支路分布一致，由多组从最外层z连接至最内层x的线圈组G构成，最外层z连接至最内层x的线圈占据圆周角度为θ∈(360°-(360°/2P-360°/N)，360°-(360°/2P+360°/N))。
5.根据权利要求4所述的多支路紧凑出线的定子绕组，其特征在于，通过内侧与外侧扁铜线的同顺时针或同逆时针且同层跨线连接多个线圈组G，跨距为P，p∈(N/p-1，N/p+1)。
6.根据权利要求2所述的多支路紧凑出线的定子绕组，其特征在于，各相绕组各支路的首端引出线位于相邻定子槽内，各相绕组各支路的末端引出线共同连接于一个铜排上。
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