CN212751945U - 扁线电机绕组及交流电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种扁线电机绕组，其包括U相绕组，V相绕组和W相绕组，每条支路流经每对极下对应相绕组的所有槽，且流经所述对应相绕组的每一层。本实用新型还涉及包括该扁线电机绕组的交流电机。
Description
技术领域
本实用新型涉及适用于新能源汽车和工业电气领域，尤其适用于交流电机领域的扁线电机绕组。
背景技术
随着新能源汽车不断向小型化，高效化发展，扁线绕组电机凭借着高槽满率，均衡的散热特性，得到越来越多的应用。相比于圆线电机，扁线绕组电机槽满率可由圆线绕组的40%提升至70%以上。因此可以降低绕组的直流电阻，同时提高磁场强度和功率密度。
但是，相较于圆线绕组，扁线绕组的连接方式相对固定，不能自由调节绕组匝数，进而不能自由调节电机的反电动势，限制了扁线电机的设计和发展。考虑到谐波导致的转矩脉动，定子冲片的制造工艺，以及电机尺寸的限制，用于新能源汽车的电机多采用整数槽分布绕组，每极每相槽数多选为2或者3。常用的槽极配合为8极48槽，或者8极72槽。考虑到交流损耗和制造工艺，目前扁线电机多使用6层或者8层绕组。现有扁线绕组方案中，多为单支路，或偶数支路。对于3支路绕组目前可选方案较少，且难以做到电流均衡。限制了扁线电机的绕组设计和电磁设计。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型实施例提供了扁线电机绕组及包括该扁线电机绕组的交流电机，从而有效解决或缓解了目前所存在的问题中的至少一个。
本实用新型实施例的一方面涉及一种扁线电机绕组，其包括U相绕组，V相绕组和W相绕组，每条支路流经每对极下对应相绕组的所有槽，且流经所述对应相绕组的每一层。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，每条支路长度大致相等。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，所述扁线电机绕组中并联的支路数为每极每相槽数的约数或者极数约数的倍数。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，所述槽内导体层数为每极每相槽数的偶数倍。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，电机中性点和电源引出线位于定子轴向的同一端。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，所述扁线电机绕组在定子轴向的一端设置焊接端，另一端设置插线端。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，电机中性点和电源引出线都位于所述焊接端或者都位于所述插入端。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，每条支路包括第一绕组单元和第二绕组单元，在所述第一绕组单元中的绕线方式为在相邻层之间进行正向波绕，在所述第二绕组单元中的绕线方式为在相邻层之间进行反向波绕。
在根据本实用新型实施例所述的扁线电机绕组中，可选地，所述扁线电机绕组为8极48槽4层1支路绕组，8极48槽4层2支路绕组，8极48槽4层4支路绕组，8极48槽8层2支路绕组，8极48槽8层4支路绕组，8极72槽6层3支路绕组，8极72槽6层6支路绕组，或8极96槽8层4支路绕组。
本实用新型实施例的另一方面涉及一种交流电机，其包括根据前述实施例中任一项所述的扁线电机绕组。
附图说明
以下附图中显示了本实用新型的示例性实施例，在附图中，相同的元件用相同的附图标记表示，其中：
图1是根据本实用新型实施例的一种示例性的72槽8极6层3支路的U，V，W三相绕组的示意图；
图2是图1中U相绕组的第一绕组单元和第二绕组单元根据一种实施例的示意图；
图3是图1中U相绕组的第一绕组单元和第二绕组单元根据另一种实施例的示意图；
图4是图1中U相绕组根据一种实施例的支路连接图；
图5是图1中V相绕组根据一种实施例的支路连接图；
图6是图1中W相绕组根据一种实施例的支路连接图；
图7是根据本实用新型实施例的一种示例性的72槽8极6层单支路的U，V，W三相绕组的示意图；以及
图8是根据本实用新型实施例的一种示例性的72槽8极6层6支路的U，V，W三相绕组的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的一些实施例进行更详细的描述。除非本文中清楚地另行定义，本文所使用的科学和技术术语的含义为本领域技术人员通常理解的含义。
本文中使用的“包括”、“具有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围以内。术语“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在所提及项目中的至少一个，并且包括所提及项目的组合可能存在的情况。术语“和/或”包括一个或多个所提及项目的任意的和所有的组合。本文中提及“一些实施例”等，表示所述与本实用新型相关的一种特定要素（例如特征、结构和/或特点）被包含在本说明书所述的至少一个实施例中，可能或可能不出现于其它实施例中。另外，需要理解的是，所述实用新型要素可以以任何适当的方式结合。
本实用新型实施例涉及一种用于扁线电机的均衡波绕组，其通过适当的连接方式，使得每条支路流经每对极下对应相的所有槽，且流经绕组的每一层，因此绕组的每条支路长度大致相等，实现电流的均衡性。所述电流平衡绕组包括U相绕组，V相绕组和W相绕组。所述电流平衡绕组特别适用于并联支路数为每极每相槽数的约数或者极数约数的倍数，且定子槽内导体层数为每极每相槽数的偶数倍的情况。适用的绕组和槽极方案包括但不限于：8极48槽4层1支路，8极48槽4层2支路，8极48槽4层4支路，8极48槽8层2支路，8极48槽8层4支路，8极72槽6层3支路，8极72槽6层6支路，8极96槽8层4支路等。
绕组在定子轴向的一端设置焊接端，另一端为插线端。电机中性点和电源引出线位于同一侧（定子轴向的同一端），且可位于焊接端或者插入端，有利于不规则线形的集中处理，同时实现了装配的灵活度。
对于3相72槽8极6层的扁线电机，其每极每相槽数为3。按照上述方案，绕组可分为单支路，3支路，6支路等。下面举例3支路的绕线方法，并推广到单支路和6支路的示例。
U，V，W三相绕组的示意图见图1。如图1所示，U相绕组包含3条支路，且每条支路包含第一绕组单元和第二绕组单元。U相绕组从U相电源引出线U0开始，U相电源引出线U0与端子U1，U2，U3连接。端子U1，U2，U3 分别流经各支路的第一绕组单元后，从端子U4，U5，U6流出，再从端子X4，X5，X6流经各绕组的第二绕组单元后，从端子 X1，X2，X3流出。端子X1，X2，X3与端子X0相连接，端子X0与星型连接点相连。V相绕组和W相绕组的三条支路按照同样方式连接。
其中U相绕组的第一绕组单元和第二绕组单元示意图见图2。图中q1代表每对极下某一相的第一个槽，1-2代表绕组的第1-2层，其他以此类推。可选的， U相绕组的第一绕组单元和第二绕组单元可变更为如图3所示。
U相绕组，V相绕组和W相绕组的支路连接图见图4-6。U相绕组第一支路的第一绕组单元的绕线方式为：与端子U1连接的绕线从第19槽的第1层流入，以9为节距，在1，2层之间正向进行一圈波绕，之后从第10槽的第2层流出。经过跨接线从第20槽的第3层流入，以9为节距，在3，4层之间正向进行一圈波绕，之后从第11槽的第4层流出。经过跨接线，从第21槽的第5层流入，以9为节距，在5，6层之间正向进行一圈波绕，之后从第12槽的第6层流出，连接到端子U4。
U相绕组第一支路的第二绕组单元的绕线方式为：与端子X4连接的绕线从第21槽的第6层流入，以9为节距，在5，6层之间反向进行一圈波绕，之后从第30槽的第5层流出。经过跨接线从第20槽的第4层流入，以9为节距，在3，4层之间反向进行一圈波绕，之后从第29槽的第3层流出。经过跨接线，从第19槽的第2层流入，以9为节距，在1，2层之间反向进行一圈波绕，之后从第28槽的第1层流出，连接到端子X1。
U相绕组第一支路的第一绕组单元和第二绕组单元通过跨接线U4 X4连接，构成U相绕组的第一支路。
U相绕组第二支路的第一绕组单元的绕线方式为：与端子U2连接的绕线从第20槽的第1层流入，以9为节距，在1，2层之间进行正向一圈波绕，之后从第11槽的第2层流出。经过跨接线从第21槽的第3层流入，以9为节距，在3，4层之间正向进行一圈波绕，之后从第12槽的第4层流出。经过跨接线，从第19槽的第5层流入，以9为节距，在5，6层之间正向进行一圈波绕，之后从第10槽的第6层流出，连接到端子U5。
U相绕组第二支路的第二绕组单元的绕线方式为：与端子X5连接的绕线从第19槽的第6层流入，以9为节距，在5，6层之间反向进行一圈波绕，之后从第28槽的第5层流出。经过跨接线从第21槽的第4层流入，以9为节距，在3，4层之间反向进行一圈波绕，之后从第30槽的第3层流出。经过跨接线，从第20槽的第2层流入，以9为节距，在1，2层之间反向进行一圈波绕，之后从第29槽的第1层流出，连接到端子X2。
U相绕组第二支路的第一绕组单元和第二绕组单元通过跨接线U5 X5连接，构成U相绕组的第二支路。
U相绕组第三支路的第一绕组单元的绕线方式为：与端子U3连接的绕线从第21槽的第1层流入，以9为节距，在1，2层之间正向进行一圈波绕，之后从第12槽的第2层流出。经过跨接线从第19槽的第3层流入，以9为节距，在3，4层之间正向进行一圈波绕，之后从第10槽的第4层流出。经过跨接线，从第20槽的第5层流入，以9为节距，在5，6层之间正向进行一圈波绕，之后从第11槽的第6层流出，连接到端子U6。
U相绕组第三支路的第二绕组单元的绕线方式为：与端子X6连接的绕线从第20槽的第6层流入，以9为节距，在5，6层之间反向进行一圈波绕，之后从第29槽的第5层流出。经过跨接线从第19槽的第4层流入，以9为节距，在3，4层之间反向进行一圈波绕，之后从第28槽的第3层流出。经过跨接线，从第21槽的第2层流入，以9为节距，在1，2层之间反向进行一圈波绕，之后从第30槽的第1层流出，连接到端子X3。
U相绕组第三支路的第一绕组单元和第二绕组单元通过跨接线U6 X6连接，构成U相绕组的第三支路。
U相绕组的三条支路的端点X1，X2，X3连接到端点X0，再连接到星形连接点。
V相绕组和W相绕组以相同的方式，在对应的相位进行绕线。
上述绕组方案中，三相绕组的中性点和电源引出线位于电机轴向的同一端，可位于焊接端或者插线端。各条支路的引出线可根据需要，设置在绕组的最内层或者最外层。
上述绕组方案中，每相绕组的各条支路流经每个极对下对应相中的所有槽，同时流经绕组的每一层，因此各支路绕组可实现均衡，由此可实现电流的均衡性，有利于避免支路间环流的产生，提高电机效率和功率密度。
上述绕组方案可通过接线端的连接方式变更为72槽8极6层单支路和72槽8极6层6支路。在一些实施例中，72槽8极6层单支路的绕组示意图如图7所示。在一些实施例中，72槽8极6层6支路的绕组示意图如图8所示。
本实用新型实施例中提供的用于扁线电机的均衡波绕组方案，解决了扁线绕组难以绕线的问题，增加扁线绕组的选择范围。通过适当的连接方式，可使得每条支路绕组的长度大致相等，实现绕组的均衡性，解决现有部分扁线电机绕组（例如8极3支路波绕组）电流不均衡的问题。
提供以上具体的实施例的目的是为了使得对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，但本实用新型并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应理解，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换和变化等等，只要这些变换未违背本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种扁线电机绕组，其包括U相绕组，V相绕组和W相绕组，其特征在于，每条支路流经每对极下对应相绕组的所有槽，且流经所述对应相绕组的每一层。
2.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，每条支路长度大致相等。
3.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，所述扁线电机绕组中并联的支路数为每极每相槽数的约数或者极数约数的倍数。
4.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，所述槽内导体层数为每极每相槽数的偶数倍。
5.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，电机中性点和电源引出线位于定子轴向的同一端。
6.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，所述扁线电机绕组在定子轴向的一端设置焊接端，另一端设置插线端。
7.根据权利要求6所述的扁线电机绕组，其特征在于，电机中性点和电源引出线都位于所述焊接端或者都位于所述插线端。
8.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，每条支路包括第一绕组单元和第二绕组单元，在所述第一绕组单元中的绕线方式为在相邻层之间进行正向波绕，在所述第二绕组单元中的绕线方式为在相邻层之间进行反向波绕。
9.根据权利要求1所述的扁线电机绕组，其特征在于，所述扁线电机绕组为8极48槽4层1支路绕组，8极48槽4层2支路绕组，8极48槽4层4支路绕组，8极48槽8层2支路绕组，8极48槽8层4支路绕组，8极72槽6层3支路绕组，8极72槽6层6支路绕组，或8极96槽8层4支路绕组。
10.一种交流电机，其特征在于，其包括根据权利要求1-9中任一项所述的扁线电机绕组。
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