CN117578774B - 一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构及其制造方法，包括定子铁芯，及若干与所述定子铁芯可拆卸连接的扁线绕组和导热槽楔；所述定子铁芯包括定子轭和若干个均匀分布于所述定子轭的内圆周壁的定子齿，任意两相邻的所述定子齿之间均设有一个导热齿，每个所述导热齿均设置于所述定子轭的内圆周壁。本发明将扁线绕组的每一侧限位于定子轭、定子齿、导热齿和导热槽楔围成的矩形槽之间，同时扁线绕组紧贴定子轭、定子齿、导热齿和导热槽楔，可以将扁线绕组安装于定子铁芯的定子齿上进行固定，且在电机工作时，扁线绕组产生的热量可以通过导热槽楔、定子齿、导热齿快速传递至定子铁芯进行散热，从而提高扁线绕组的散热效果。

Description

一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构及其制造方法。

背景技术

由于扁线截面积大，在槽内成型困难，也不方便缠绕，所以，在市面上几乎看不到在集中绕组使用扁线漆包线的案例。鉴于集中绕组使用扁线漆包线存在的问题，有人针对性提出相应的解决方案。

如专利号为CN101657953B的专利，所述电动机定子包括：定子芯，其在内表面设置有多个槽和多个齿，每个所述齿径向向内延伸并朝向所述定子芯的中心逐渐变细，所述齿至少包括第一齿、第二齿和第三齿，并且所述槽和所述齿交替地布置；以及多个具有相同形状的梯形的线圈，每个所述线圈被插入每个所述槽中，每个所述线圈由具有矩形横截面并被集中卷绕为梯形的矩形导体形成，其中，所述方法包括以下步骤：将所述线圈分别安装在位于所述第一齿的两侧的所述第二齿和所述第三齿上；使所述线圈中具有空心的一个线圈在开始被安装在所述第一齿上之前变形，并且将变形的所述线圈的第一部分插入位于所述第一齿的一侧的所述槽中；以及将变形的所述线圈的第二部分插入位于所述第一齿的另一侧的所述槽中。

上述装置先将线圈成型后套设在定子芯的齿上，这样就不需要对同一列线圈进行焊接，从而减少了焊点，但是定子芯的齿为梯形齿，定子芯的槽为矩形槽，对应线圈的截面也为梯形，即每层线圈框尺寸均不同，靠内的线圈框尺寸大，靠外的线圈框尺寸小，在相邻两组线圈之间镶嵌线圈时，需要通过挤压错位变形先放置线圈一边，再挤压错位变形线圈另一边才能放置，这种安装方式仅能适用于较柔软的扁线，对于截面尺寸大、刚性大的扁线制成的线圈会存在安装困难的问题，并且同一槽的两列线圈由于与定子芯接触面积有限，两列线圈又相互距离近，会导致散热性能较差。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构及其制造方法，解决现有扁线定子安装困难，且相邻两线圈距离近而导致散热性能较差的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，包括定子铁芯，及若干与所述定子铁芯可拆卸连接的扁线绕组和导热槽楔；

所述定子铁芯包括定子轭和若干个均匀分布于所述定子轭的内圆周壁的定子齿，任意两相邻的所述定子齿之间均设有一个导热齿，每个所述导热齿均设置于所述定子轭的内圆周壁；

所述导热槽楔包括依次连接的连接部、导热部和限位部，每个所述导热齿远离所述定子轭的一端均开设有连接槽，所述连接部与所述连接槽榫卯连接，所述导热部远离所述限位部的一端与所述导热齿远离所述定子轭的一端紧密贴合；

每个所述定子齿与相邻所述导热齿之间均设有绝缘纸，每个所述定子齿的外侧均套设有一个所述扁线绕组，所述绝缘纸包覆于所述扁线绕组的外侧，每个所述导热齿的侧壁均与相邻所述定子齿的侧壁相互平行设置，每个所述导热齿的侧壁均与相邻所述导热部的侧壁相平齐设置，每个所述定子齿的侧壁均垂直于所述定子轭的内圆周壁设置，每个所述限位部与所述导热部的相邻侧壁相互垂直设置，所述定子轭的内圆周壁与所述定子齿、导热齿、导热部和限位部形成若干个矩形槽，以所述定子齿相隔的两相邻的矩形槽用于供同一扁线绕组套设，所述矩形槽的内壁通过所述绝缘纸与所述扁线绕组贴合。

优选的，所述限位部远离所述导热部的一端和所述定子齿远离所述定子轭的一端均呈圆弧形状设置，且所述限位部的圆弧面到所述定子轭的轴线的距离大于所述定子齿的圆弧面到所述定子轭的轴线的距离。

优选的，所述限位部的两侧分别凸出于所述导热部的两侧设置，且所述限位部的厚度沿中部向两侧的方向逐渐减小。

优选的，所述连接槽包括相互连通的圆形段和矩形段，所述矩形段位于所述连接槽的开口端，且所述矩形段的宽度小于所述圆形段的直径。

优选的，所述定子齿的两侧壁平行设置，且所述定子齿的两侧壁的尺寸大小一致。

优选的，所述导热槽楔采用导热但不导磁的金属材料制成。

优选的，所述导热槽楔由铜或铝制成。

优选的，所述定子齿和导热齿与所述定子轭为一体成型结构。

一种如上述所述的应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构的制造方法，包括以下步骤：步骤A：将扁线绕制成螺旋状结构的扁线绕组，扁线绕组沿平行于绕制方向的截面呈长圆形状，长圆形状由两条圆弧段以及连接两条圆弧段的两条等长平行的直线段围合形成；

步骤B：通过绝缘纸将扁线绕组的两条直线段分别包裹；

步骤C：将包覆有绝缘纸的扁线绕组套设于定子齿的外侧，同时扁线绕组的两条直线段的侧壁通过绝缘纸与定子齿的侧壁紧密贴合；

步骤D：重复执行步骤A-C，使得若干定子齿均由包覆有绝缘纸的扁线绕组套设；

步骤E：通过连接部与连接槽配合的方式将若干导热槽楔安装于对应的导热齿上，使得扁线绕组的两条直线段的侧壁通过绝缘纸与相邻的定子轭、定子齿、导热齿、导热部和限位部的侧壁紧密贴合。

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、定子齿的两侧平行设置，可以使得扁线绕组嵌入不需要错位挤压就能嵌入，即便使用刚度大的扁线，嵌线也非常方便；

2、通过导热槽楔与导热齿配合的方式，可以很方便的将扁线绕组固定在定子齿上；

3、将扁线绕组的每一侧限位于定子轭、定子齿、导热齿和导热槽楔围成的矩形槽之间，同时扁线绕组紧贴定子轭、定子齿、导热齿和导热槽楔，在电机工作时，扁线绕组产生的热量可以通过导热槽楔、定子齿、导热齿快速传递至定子铁芯进行散热，从而提高扁线绕组的散热效果；

4、导热槽楔采用导热但不导磁的金属材料制成，可以有效避免磁路经过导热槽楔而影响电机电磁性能，并且可以快速将扁线绕组的热量传递。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的定子铁芯的结构示意图；

图3是本发明的导热槽楔的结构示意图；

图4是本发明的部分结构的剖视图；

图5是本发明的组装流程示意图。

其中：1、定子铁芯；11、定子轭；12、定子齿；13、导热齿；14、连接槽；141、圆形段；142、矩形段；2、扁线绕组；3、导热槽楔；31、连接部；32、导热部；33、限位部；4、绝缘纸。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图图1至图5并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-5所示，一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，包括定子铁芯1，及若干与所述定子铁芯1可拆卸连接的扁线绕组2和导热槽楔3；

所述定子铁芯1包括定子轭11和若干个均匀分布于所述定子轭11的内圆周壁的定子齿12，任意两相邻的所述定子齿12之间均设有一个导热齿13，每个所述导热齿13均设置于所述定子轭11的内圆周壁；

所述导热槽楔3包括依次连接的连接部31、导热部32和限位部33，每个所述导热齿13远离所述定子轭11的一端均开设有连接槽14，所述连接部31与所述连接槽14榫卯连接，所述导热部32远离所述限位部33的一端与所述导热齿13远离所述定子轭11的一端紧密贴合；

每个所述定子齿12与相邻所述导热齿13之间均设有绝缘纸4，每个所述定子齿12的外侧均套设有一个所述扁线绕组2，所述绝缘纸4包覆于所述扁线绕组2的外侧，每个所述导热齿13的侧壁均与相邻所述定子齿12的侧壁相互平行设置，每个所述导热齿13的侧壁均与相邻所述导热部32的侧壁相平齐设置，每个所述定子齿12的侧壁均垂直于所述定子轭11的内圆周壁设置，每个所述限位部33与所述导热部32的相邻侧壁相互垂直设置，所述定子轭11的内圆周壁与所述定子齿12、导热齿13、导热部32和限位部33形成若干个矩形槽，以所述定子齿12相隔的两相邻的矩形槽用于供同一扁线绕组2套设，所述矩形槽的内壁通过所述绝缘纸4与所述扁线绕组2贴合。

具体的，先将包覆有绝缘纸4的若干扁线绕组2套设于对应的定子齿12，然后通过导热齿13与导热槽楔3可拆卸连接的方式在每两个相邻的扁线绕组2之间插入导热槽楔3，从而将扁线绕组2的每一侧限位于定子轭11、定子齿12、导热齿13和导热槽楔3围成的矩形槽之间，同时扁线绕组2紧贴定子轭11、定子齿12、导热齿13和导热槽楔3，从而将扁线绕组2固定于定子铁芯1的定子齿12上，在电机工作时，扁线绕组2产生的热量可以通过导热槽楔3、定子齿12、导热齿13传递至定子轭11进行散热，从而提高扁线绕组2的散热效果。

较佳的，所述导热部32与所述导热齿13的贴合面为平面，将导热部32与导热齿13的贴合面设置为平面，可以使导热部32与导热齿13相平齐的侧壁呈完整平面，从而更好的使扁线绕组2与该平面充分接触，提高散热性能。

如图4所示，所述限位部33远离所述导热部32的一端和所述定子齿12远离所述定子轭11的一端均呈圆弧形状设置，且所述限位部33的圆弧面到所述定子轭11的轴线的距离大于所述定子齿12的圆弧面到所述定子轭11的轴线的距离，可以避免转子旋转时与限位部33发生机械碰撞。

如图3所示，所述限位部33的两侧分别凸出于所述导热部32的两侧设置，且所述限位部33的厚度沿中部向两侧的方向逐渐减小。

具体的，限位部33分别伸出于导热部32的两侧，因此在将导热槽楔3安装于导热齿13时，限位部33可以对扁线绕组2起到限位作用，防止扁线绕组2脱落，且限位部33的厚度沿中部向两侧的方向逐渐减小，可以提高限位部33根部的抗弯能力。

如图2所示，所述连接槽14包括相互连通的圆形段141和矩形段142，所述矩形段142位于所述连接槽14的开口端，且所述矩形段142的宽度小于所述圆形段141的直径。

具体的，由于定子齿12和导热齿13设置于定子轭11的内圆周上，而定子轭11的内部的空间有限，因此导热齿13的体积较小，将连接槽14设置成相互连通的圆形段141和矩形段142组成的榫槽结构，可以方便将连接槽14开设在较小的导热齿13上，便于装置的加工。

如图2和4所示，所述定子齿12的两侧壁平行设置，且所述定子齿12的两侧壁的尺寸大小一致。

具体的，定子齿12的两侧壁平行且大小一致的设置，扁线绕组套设于定子齿12时，不需要错位挤压就能很方便的将扁线绕组2嵌入定子齿12。

如图3所示，所述导热槽楔3采用导热但不导磁的金属材料制成。

具体的，由于导热槽楔3采用导热但不导磁的金属材料制成，转子磁通只能通过转子磁极传递到其中一个定子齿12，其中一个定子齿12将磁通传递到定子轭11后再传递到另一定子齿12，所以，可以有效避免磁路经过导热齿13连接的导热槽楔3而影响电机电磁性能，因此设置于定子轭11上与导热槽楔3连接的导热齿13不但不会影响电机性能，还进一步加大了定子轭11的尺寸，有利于减少磁阻，增大导磁性能，提升电机电气性能。

如图3所示，所述导热槽楔3由铜或铝制成。

具体的，铝的导热性好，并且易于成型，从而便于导热槽楔3的制作，而铜的导热性会优于铝，但是成本比铝高，且成型较困难，因此为了更好的散热效果时导热槽楔3可以采用铜制成，为了节省成本且方便导热槽楔3成型时，导热槽楔3可以采用铝制成。

如图1-5所示，所述定子齿12和导热齿13与所述定子轭11为一体成型结构。

具体的，定子轭11、定子齿12和导热齿13一体成型形成定子铁芯1，可以便于定子铁芯1的制造。

一种如上述所述的应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构的制造方法，包括以下步骤：步骤A：将扁线绕制成螺旋状结构的扁线绕组2，扁线绕组2沿平行于绕制方向的截面呈长圆形状，长圆形状由两条圆弧段以及连接两条圆弧段的两条等长平行的直线段围合形成；

步骤B：通过绝缘纸4将扁线绕组2的两条直线段分别包裹；

步骤C：将包覆有绝缘纸4的扁线绕组2套设于定子齿12的外侧，同时扁线绕组2的两条直线段的侧壁通过绝缘纸4与定子齿12的侧壁紧密贴合；

步骤D：重复执行步骤A-C，使得若干定子齿12均由包覆有绝缘纸4的扁线绕组2套设；

步骤E：通过连接部31与连接槽14配合的方式将若干导热槽楔3安装于对应的导热齿13上，使得扁线绕组2的两条直线段的侧壁通过绝缘纸4与相邻的定子轭11、定子齿12、导热齿13、导热部32和限位部33的侧壁紧密贴合。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，其特征在于：包括定子铁芯（1），及若干与所述定子铁芯（1）可拆卸连接的扁线绕组（2）和导热槽楔（3）；

所述定子铁芯（1）包括定子轭（11）和若干个均匀分布于所述定子轭（11）的内圆周壁的定子齿（12），任意两相邻的所述定子齿（12）之间均设有一个导热齿（13），每个所述导热齿（13）均设置于所述定子轭（11）的内圆周壁；

所述导热槽楔（3）包括依次连接的连接部（31）、导热部（32）和限位部（33），每个所述导热齿（13）远离所述定子轭（11）的一端均开设有连接槽（14），所述连接部（31）与所述连接槽（14）榫卯连接，所述导热部（32）远离所述限位部（33）的一端与所述导热齿（13）远离所述定子轭（11）的一端紧密贴合；

每个所述定子齿（12）与相邻所述导热齿（13）之间均设有绝缘纸（4），每个所述定子齿（12）的外侧均套设有一个所述扁线绕组（2），所述绝缘纸（4）包覆于所述扁线绕组（2）的外侧，每个所述导热齿（13）的侧壁均与相邻所述定子齿（12）的侧壁相互平行设置，每个所述导热齿（13）的侧壁均与相邻所述导热部（32）的侧壁相平齐设置，每个所述定子齿（12）的侧壁均垂直于所述定子轭（11）的内圆周壁设置，每个所述限位部（33）与所述导热部（32）的相邻侧壁相互垂直设置，所述定子轭（11）的内圆周壁与所述定子齿（12）、导热齿（13）、导热部（32）和限位部（33）形成若干个矩形槽，以所述定子齿（12）相隔的两相邻的矩形槽用于供同一扁线绕组（2）套设，所述矩形槽的内壁通过所述绝缘纸（4）与所述扁线绕组（2）贴合；

所述限位部（33）远离所述导热部（32）的一端和所述定子齿（12）远离所述定子轭（11）的一端均呈圆弧形状设置，且所述限位部（33）的圆弧面到所述定子轭（11）的轴线的距离大于所述定子齿（12）的圆弧面到所述定子轭（11）的轴线的距离；

所述限位部（33）的两侧分别凸出于所述导热部（32）的两侧设置，且所述限位部（33）的厚度沿中部向两侧的方向逐渐减小；

所述连接槽（14）包括相互连通的圆形段（141）和矩形段（142），所述矩形段（142）位于所述连接槽（14）的开口端，且所述矩形段（142）的宽度小于所述圆形段（141）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，其特征在于：所述定子齿（12）的两侧壁平行设置，且所述定子齿（12）的两侧壁的尺寸大小一致。

3.根据权利要求1所述的一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，其特征在于：所述导热槽楔（3）采用导热但不导磁的金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，其特征在于：所述导热槽楔（3）由铜或铝制成。

5.根据权利要求1所述的一种应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构，其特征在于：所述定子齿（12）和导热齿（13）与所述定子轭（11）为一体成型结构。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的应用于电机定子的嵌入式扁线绕组结构的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：将扁线绕制成螺旋状结构的扁线绕组（2），扁线绕组（2）沿平行于绕制方向的截面呈长圆形状，长圆形状由两条圆弧段以及连接两条圆弧段的两条等长平行的直线段围合形成；

步骤B：通过绝缘纸（4）将扁线绕组（2）的两条直线段分别包裹；

步骤C：将包覆有绝缘纸（4）的扁线绕组（2）套设于定子齿（12）的外侧，同时扁线绕组（2）的两条直线段的侧壁通过绝缘纸（4）与定子齿（12）的侧壁紧密贴合；

步骤D：重复执行步骤A-C，使得若干定子齿（12）均由包覆有绝缘纸（4）的扁线绕组（2）套设；

步骤E：通过连接部（31）与连接槽（14）配合的方式将若干导热槽楔（3）安装于对应的导热齿（13）上，使得扁线绕组（2）的两条直线段的侧壁通过绝缘纸（4）与相邻的定子轭（11）、定子齿（12）、导热齿（13）、导热部（32）和限位部（33）的侧壁紧密贴合。