CN217406270U - 一种定子组件及其应用的电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种定子组件，包括：定子铁芯，具有定子槽，定子槽包括2N层槽层；以及定子绕组，插入到定子槽内，定子绕组包括多个长距波绕导体、多个短距波绕导体、多个连接导体；其中，对于每相绕组的每条支路，在2m‑1层和2m层槽层内，长距波绕导体与短距波绕导体连接，且沿定子铁芯周向交替布设，在2m层和2m+1层槽层内，一个连接导体与长距波绕导体和/或者短距波绕导体连接；在每一相绕组的每条支路中，在2m‑1层、2m层和2m+1层槽层内，长距波绕导体、短距波绕导体和连接导体连接形成一周，2m+1<2N。本申请各并联支路在磁路上完全对称，其电阻、电感等电气参数上完全相等，降低了噪音，提高了效率。

Description

一种定子组件及其应用的电机

技术领域

本实用新型涉及电机领域，具体涉及一种定子组件及其应用的电机。

背景技术

采用扁线绕组的新能源汽车驱动电机具有重量轻，功率密度高，效率高等优点，已逐渐成为驱动电机的发展方向，且随着电机功能密度的提高，扁线的层数也随之增加，并联支路也增多。现有技术中，以八层绕组为例，电枢绕组常采用相邻的两层构成一条支路，每相绕组包含四条并联支路。这样绕组连接方式中，其电阻、电感等电气参数是不对称的，当电机负载运行后，各条支路的电流不平衡，发热不均，温度过高的支路容易烧毁，导致电机失效，且并联支路之间存在环流，将导致电机的振动和噪声增大。

实用新型内容

本实用新型提出一种定子组件及其应用的电机，可用于解决现有的每相绕组在多条支路并联后导致电阻、电感等电气参数不对称，而产生的各条支路的电流不平衡，发热不均的问题，并提出了如下的技术方案。

本实用新型提出一种定子组件，包括：

定子铁芯，具有定子槽，所述定子槽包括2N层槽层；以及

定子绕组，插入到所述定子槽内，所述定子绕组包括多个长距波绕导体、多个短距波绕导体、多个连接导体；

其中，对于每相绕组的每条支路，在2m-1层和2m层槽层内，所述长距波绕导体与所述短距波绕导体连接，且沿所述定子铁芯周向交替布设；在2m层和2m+1层槽层内，一个所述连接导体与所述长距波绕导体和/或者所述短距波绕导体连接；在2m-1层、2m层和2m+1层槽层内，所述长距波绕导体、所述短距波绕导体和所述连接导体连接形成一周，2m+1<2N。

在本实用新型一实施例中，所述定子组件还包括多个引出导体，所述引出导体位于最内层槽层和最外层槽层，在每一相绕组的每条支路中，所述引出导体为两个，一个所述引出导体作为引线端，另一个所述引出导体作为出线端。

在本实用新型一实施例中，所述连接导体包括整距连接导体，在每一相绕组的每一条支路中，在N层和N+1层槽层内，所述整距连接导体与所述长距波绕导体或者短距波绕导体连接。

在本实用新型一实施例中，所述连接导体包括长距连接导体和短距连接导体，在每一条所述支路中，在其余的2m层和2m+1层槽层内，当所述长距波绕导体为偶数时，所述短距连接导体与所述长距波绕导体连接，

或者当所述短距波绕导体为偶数时，所述长距连接导体与所述短距波绕导体连接。

在本实用新型一实施例中，在每一相绕组的每条支路中，在一条支路的一个磁极下，两个所述长距波绕导体位于相同定子槽内，且径向相差两层槽层。

在本实用新型一实施例中，在每一相绕组的每条支路中，在一条支路的一个磁极下，所述长距波绕导体的对称轴线与所述短距波绕导体的对称轴线相同。

在本实用新型一实施例中，每一相绕组包括四条支路，其中，第一条支路的进线端和第二条支路的进线端位于最内层，且周向相差一个定子槽，第一条支路的出线端和第二条支路的出线端位于最外层，且周向相差一个定子槽。

在本实用新型一实施例中，第三条支路的进线端和第四条支路的进线端位于最外层，且周向相差一个定子槽，第三条支路的出线端和第四条支路的出线端位于最内层，且周向相差一个定子槽。

在本实用新型一实施例中，所述支路之间并联设置，且所述支路的数量为大于或者等于4的正整数。

本实用新型还提出一种电机，包括如上述任一所述的定子组件。

本实用新型提出一种定子组件及其应用的电机，各并联支路在磁路上完全对称，其电阻、电感等电气参数上完全相等，消除了由于非对称结构产生的环路电流问题，降低了噪音，提高了效率。

附图说明

图1为本实用新型一种定子组件的结构示意图。

图2为本实用新型一种定子组件中一相绕组的布线图。

图3为本实用新型一种定子组件中定子绕组的结构示意图。

图4为图3中A处放大示意图。

图5为本实用新型一种定子组件中波绕线圈组的结构示意图。

图6为图5中B处放大示意图。

图7为本实用新型一种定子组件中长距波绕导体和短距波绕导体的结构示意图。

图8为本实用新型一种定子组件中连接线圈组的结构示意图。

图9为图8中C处放大示意图。

图10为本实用新型一种定子组件中长距连接导体和短距连接导体的结构示意图。

图11为本实用新型一种定子组件中整距连接导体的结构示意图。

图12为本实用新型一种定子组件中引出线圈组的结构示意图。

图13为本实用新型一种定子组件中引出导体的结构示意图。

图14为本实用新型一种定子组件中四条支路一并联结构示意图。

图15为本实用新型一种定子组件中四条支路又一并联结构示意图。

图中：100、定子绕组；1001、发卡端；1002、焊接端；

110、波绕线圈组；111、长距波绕导体；112、短距波绕导体；

120、连接线圈组；121、长距连接导体；122、短距连接导体；

123、整距连接导体；

130、引出线圈组；131、引出导体；

101、头部；102、第一直线段部；103、第二直线段部；

104、第一折弯部；105、第二折弯部；

200、定子铁芯。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1～15，本实用新型提出一种定子组件及其应用的电机，可以应用到电气伺服传动领域、交通运输领域等，例如本申请的定子组件及其应用的电机可应用到电动汽车中。本申请的实用新型具有各并联支路在磁路上安全对称，其电阻、电感等电气参数上完全相等，消除了由于非对称结构产生的环路电流问题，降低了噪音，提高了效率。下面通过具体的实施例对本实用新型进行详细的描述。

请参阅图1所示，在一些实施例中，本实用新型提出一种定子组件，定子组件可包括有定子绕组100和定子铁芯200。定子绕组100可包括有多个相绕组，多个相绕组在电相位上彼此不同。每一相绕组可包括有四条支路，四条支路之间可进行串联或者并联。定子铁芯200可开设有多个定子槽，定子槽可形成于定子铁芯200的内壁上。定子槽可沿定子铁芯200内壁的周向方向进行布置，定子槽可在定子铁芯200上以预定的定子槽间隔开。在定子铁芯200的上、下端面可分别定义为发卡端1001和焊接端1002，定子绕组100可从发卡端1001一侧插入至定子铁芯200内部，定子绕组100可在焊接端1002进行焊接。

请参阅图1～2所示，在一些实施例中，多个定子槽在定子铁芯200的周向方向，可分别定义为第1号定子槽、第2号定子槽、第3号定子槽、第4号定子槽……。例如，定子铁芯200沿周向方向可布置有48个定子槽。其中，每个定子槽可布设有多个槽层，每个定子槽可布设有2N个槽层，例如每个定子槽可布设有8个槽层。例如，8个槽层沿着定子铁芯200的径向从内侧到外侧的方向，可依次分别为第1层槽层、第2层槽层、第3层槽层、第4层槽层、第5层槽层、第6层槽层、第7层槽层和第8层槽层，即第1层槽层可位于靠近定子槽口的一侧，第6层槽层可位于靠近定子槽底的一侧。另外，每个定子槽的槽层的具体标号不加以限制，本实用新型中的实施例从外到内按照1～8的顺序进行布设，在其他的实施例中还可以从内到外按照1～8的顺序进行布设。

请参阅图3～13所示，在一些实施例中，定子组件100可包括有多个长距波绕导体111、多个短距波绕导体112、多个连接导体和多个引出导体131。其中，长距波绕导体111和短距波绕导体112可分布在2m-1层和2m层槽层内，连接导体可分布在2m层和2m+1层槽层内，2m+1<2N。引出导体131可分布在1层和N层槽层中，m<N，m为正整数。在2m-1层和2m层槽层内，长距波绕导体111和短距波绕导体112连接，长距波绕导体111和短距波绕导体112沿定子铁芯200周向交替布设。在2m-1层、2m层和2m+1槽层内，一个所述连接导体、多个长距波绕导体111和多个短距波绕导体112连接形成一周之后，该连接导体沿径向连接至下一周。两个引出导体131可分别作为引线端和出线端，以形成一条完整的支路。

请参阅图5～7所示，在一些实施例中，长距波绕导体111和短距波绕导体112可包括有一个头部、两个直线段部和两个折弯部。其中，一个头部的两端分别连接有一个直线段部。两个直线段部穿过定子铁芯200的定子槽后在焊接端1002进行扭头，形成两个折弯部。长距波绕导体111和短距波绕导体112的两个折弯部，沿定子铁芯200的焊接端1002一侧延伸的距离相同，可等于极距的一半。例如，长距波绕导体111和短距波绕导体112可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一折弯部104和第二折弯部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入定子槽内，第一直线段部102和第二直线段部103可插入不同的定子槽内。第一直线段部102的一端可连接有第一折弯部104，第二直线段部103的一端可连接有第二折弯部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可连接头部101。

请参阅5～7所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，长距波绕导体111的两个直线段部可径向相差一层槽层，短距波绕导体113的两个直线段部可径向相差一层槽层。将长距波绕导体111的节距表征为y1，y1可大于定子绕组的极距，将定子绕组的极距表征为τ，例如y1＝τ+1。将短距波绕导体112的节距表征为y2，y2可小于定子绕组的极距，例如y2＝τ-1。

请参阅图5～7所示，在一些实施例中，长距波绕导体111、短距波绕导体112中的第一折弯部104和第二折弯部105可相互远离，长距波绕导体111、短距波绕导体112中的第一折弯部104和第二折弯部105可朝向相反的方向进行延伸，例如，多个第一折弯部104的延伸方向，可为朝向沿着顺时针方向或者沿着逆时针的方向，多个第二折弯部105的延伸方向相反。

请参阅图8～11所示，在一些实施例中，连接导体可包括长距连接导体121、短距连接导体122和整距连接导体123。其中，长距连接导体121、短距连接导体122和整距连接导体123可包括有头部101、第一直线段部102、第二直线段部103、第一折弯部104和第二折弯部105。其中，第一直线段部102和第二直线段部103可用于插入定子槽内，第一直线段部102和第二直线段部103可插入不同的定子槽内。第一直线段部102的一端可连接有第一折弯部104，第二直线段部103的一端可连接有第二折弯部105。第一直线段部102的另一端和第二直线段部103的另一端之间可连接头部101。

请参阅8～11所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，长距连接导体121的两个直线段部可径向相差一层槽层，短距连接导体122的两个直线段部可径向相差一层槽层，整距波绕导体123的两个直线段部可径向相差一层槽层。将长距连接导体111的节距表征为y3，y3可大于定子绕组的极距，y3可大于定子绕组的极距，例如y3＝τ+1。将短距连接导体112的节距表征为y4，y4可小于定子绕组的极距，y4可小于定子绕组的极距，例如y4＝τ-1。将整距连接导体113的节距表征为y5，y5可等于定子绕组的极距，例如y5＝τ。

请参阅图8～11所示，在一些实施例中，长距连接导体121、短距连接导体122和整距波绕导体123中的第一折弯部104和第二折弯部105可相互远离。长距连接导体121、短距连接导体122和整距连接导体123中的第一折弯部104和第二折弯部105可朝向相反的方向进行延伸，例如，多个第一折弯部104的延伸方向，可为朝向沿着顺时针方向或者沿着逆时针的方向，多个第二折弯部105的延伸方向相反。其中，长距波绕导体111、短距波绕导体112、长距连接导体121、短距连接导体122和整距连接导体123的两个折弯部的延伸方向并无具体限定，须满足如图2的布线线路图。

请参阅图12～13所示，在一些实施例中，引出导体131可包括有头部101、第一直线段部102和第一折弯部104。其中，第一直线段部102可用于插入定子槽内。第一直线段部102的一端可连接有第一折弯部104，第一直线段部102的另一端可连接有头部101。多个引出导体131的第一折弯部104可朝向相同的方向进行延伸，例如可为朝向沿着顺时针方向或者沿着逆时针的方向。在一些实施例中，每一相绕组可包括有四条支路，在一条支路中，引出导体131的数量可为两个，其中一个引出导体131与长距波绕导体111连接，另外一个引出导体131与短距波绕导体112连接。引出导体131可作为每条支路的引线端和出线端。引出导体131的折弯部沿定子铁芯200的焊接端1002一侧延伸的定子槽，可为极距的一半。

请参阅图1～11所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，在2m层和2m+1层槽层内，一个连接导体与长距波绕导体111和/或短距波绕导体112连接。即一个连接导体的折弯部可与长距波绕导体111的折弯部连接，或者一个连接导体的折弯部可与短距波绕导体112的折弯部连接，或者一个连接导体的一个折弯部可与长距波绕导体111连接时，该连接导体的另一个折弯部可与短距波绕导体112连接。例如，当M＝8时，短距连接导体122可位于第二层和第三层槽层中，短距连接导体122的一个折弯部可与第二层槽层中的长距波绕导体111连接，短距连接导体122的另一个折弯部可与第三层槽层中的长距波绕导体111连接。整距连接导体123可位于第四层和第五层槽层中，整距连接导体123的一个折弯部可与第四层槽层中的长距波绕导体111连接，整距连接导体123的另一个折弯部可与第五层槽层中的短距波绕导体112连接。长距连接导体121可位于第六层和第七层槽层中，长距连接导体121的一个折弯部可与第六层槽层中的短距波绕导体112连接，长距连接导体121的另一个折弯部可与第七层槽层中的短距波绕导体112连接。在2m-1层、2m层和2m+1层槽层内，长距波绕导体111、短距波绕导体112和连接导体连接形成一周。

请参阅图2所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，在一条支路的一个磁极下，两个所述长距波绕导体111位于相同定子槽内，且径向相差两层槽层。两个所述短距波绕导体112位于相同定子槽内，且径向相差两层槽层。长距波绕导体111的对称轴线与短距波绕导体112的对称轴线相同，长距波绕导体111的第一折弯部104与短距波绕导体112的第一折弯部104周向相差一个定子槽，长距波绕导体111的第二折弯部105与短距波绕导体112的第二折弯部105周向相差一个定子槽。

请参阅图2所示，在一些实施例中，在N层和N+1层槽层内，整距连接导体123与长距波绕导体111或者短距波绕导体112连接。在其余的2m层和2m+1层槽层内，当长距波绕导体111的数量为偶数时，长距波绕导体111与短距连接导体122连接。在其余的2m层和2m+1层槽层内，当短距波绕导体112的数量为偶数时，短距波绕导体111与长距连接导体121连接。

请参阅图1～13所示，在一些实施例中，在每一相绕组的每条支路中，长距波绕导体111的头部、短距波绕导体112的头部、长距连接导体121的头部、短距连接导体122的头部、整距连接导体123的头部位于同一侧。定子绕组100位于头部101的一端为发卡端1001，定子绕组100位于第一折弯部104的一端为焊接端1002。

请参阅图2所示，在一些实施例中，定子绕组100可包括三相绕组，每一相绕组可包括有四条支路。下面参照图2对本实用新型的具体实施方式进行详细表述，例如，电机可包括有8个磁极，定子绕组100的极距可为6个定子槽，即τ＝6，定子绕组100的槽层数L＝8。其中，A1X1为A相绕组的第一条支路，A2X2为A相绕组的第二条支路，A3X3为A相绕组的第三条支路，A4X4为A相绕组的第四条支路，A1、A2、A3、A4为绕组的进线端，X1、X2、X3、X4为绕组的出线端。在绕组展开图每个定子槽内，从左向右，依次为1层、2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层。

A相绕组第一支路A1X1的具体绕线方式如下，48(1)表示第48号定子槽的第一层槽层。

A1->48(1)->6(2)->13(1)->19(2)->24(1)->30(2)->37(1)->43(2)->48(3)->6(4)->13(3)->19(4)->24(3)->30(4)->37(3)->43(4)->1(5)->7(6)->12(5)->18(6)->25(5)->31(6)->36(5)->42(6)->1(7)->7(8)->12(7)->18(8)->25(7)->31(8)->36(7)->48(8)->X1。

A相绕组第二支路A2X2的具体绕线方式如下：

A2->1(1)->7(2)->12(1)->18(2)->25(1)->31(2)->36(1)->42(2)->1(3)->7(4)->12(3)->18(4)->25(3)->31(4)->36(3)->42(4)->48(5)->6(6)->13(5)->19(6)->24(5)->30(6)->37(5)->43(6)->48(7)->6(8)->13(7)->19(8)->24(7)->30(8)->37(7)->43(8)->X2。

A相绕组第三支路A3X3的具体绕线方式如下：

A3->48(8)->42(7)->37(8)->31(7)->24(8)->18(7)->13(8)->7(7)->48(6)->42(5)->37(6)->31(5)->24(6)->18(5)->13(6)->7(5)->1(4)->43(3)->36(4)->30(3)->25(4)->19(3)->12(4)->6(3)->1(2)->43(1)->36(2)->30(1)->25(2)->19(1)->12(2)->6(1)->X3。

A相绕组第四支路A4X4的具体绕线方式如下：

A4->1(8)->43(7)->36(8)->30(7)->25(8)->19(7)->12(8)->6(7)->1(6)->43(5)->36(6)->30(5)->25(6)->19(5)->12(6)->6(5)->48(4)->42(3)->37(4)->31(3)->24(4)->18(3)->13(4)->7(3)->48(2)->42(1)->37(2)->31(1)->24(2)->18(1)->13(2)->7(1)->X4。

第一条支路的进线端A1与第二条支路的进线端A2周向相差一个定子槽，且位于第一层槽层，即位于最内层槽层。第一条支路的出线端X1与第二条支路的出线端X2周向相差一个定子槽，且位于第八层槽层，即位于最外层槽层。第三条支路的进线端A3与第四条支路的进线端A4周向相差一个定子槽，且位于第八层槽层，即位于最外层槽层。第三条支路的出线端X3与第四条支路的出线端X4周向相差一个定子槽，且位于第一层槽层，即位于最内层槽层。需要说明的是，“相差”可以指两个槽数之间的差值，例如3号定子槽和9号定子槽之间相差6个定子槽。另外，“相差”还可以指两个槽层之间的差值，例如第1层槽层与第4层槽层之间相差3个槽层。

请参阅图14，在一些实施例中，在每一相绕组中，当第一支路、第二支路、第三支路和第四支路之间是并联设置时，进线端A1、进线端A2、进线端A3和进线端A4之间连接，出线端X1、出线端X2、出线端X3和出线端X4之间连接，以使得第一支路、第二支路、第三支路和第四支路之间相互并联。

请参阅图15，在一些实施例中，在每一相绕组中，四条支路的引线端A1、A2、A3和A4连接，其中第一条支路的出线端X1和第二条支路的出线端X2连接表征为第一连接点，第三条支路的出线端X3和第四条支路的出线端X4连接表征为第二连接点。A、B、C三相绕组中，三相绕组的第一连接点连接形成一星形接法，三相绕组的第二连接点连接形成另一星形接法。

综上所述，本实用新型通过上述绕组的布置，各并联支路在磁路上完全对称，其电阻、电感等电气参数上完全相等，消除了由于非对称结构产生的环路电流问题，降低了噪音，提高了效率。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种定子组件，其特征在于，包括：

定子铁芯，具有定子槽，所述定子槽包括2N层槽层；以及

定子绕组，插入到所述定子槽内，所述定子绕组包括多个长距波绕导体、多个短距波绕导体、多个连接导体；

其中，对于每相绕组的每条支路，在2m-1层和2m层槽层内，所述长距波绕导体与所述短距波绕导体连接，且沿所述定子铁芯周向交替布设；在2m层和2m+1层槽层内，一个所述连接导体与所述长距波绕导体和/或者所述短距波绕导体连接；在2m-1层、2m层和2m+1层槽层内，所述长距波绕导体、所述短距波绕导体和所述连接导体连接形成一周，2m+1<2N。

2.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述定子组件还包括多个引出导体，所述引出导体位于最内层槽层和最外层槽层，在每一相绕组的每条支路中，所述引出导体为两个，一个所述引出导体作为引线端，另一个所述引出导体作为出线端。

3.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，所述连接导体包括整距连接导体，在每一相绕组的每一条支路中，在N层和N+1层槽层内，所述整距连接导体与所述长距波绕导体或者短距波绕导体连接。

4.根据权利要求3所述的定子组件，其特征在于，所述连接导体包括长距连接导体和短距连接导体，在每一条所述支路中，在其余的2m层和2m+1层槽层内，当所述长距波绕导体为偶数时，所述短距连接导体与所述长距波绕导体连接，

或者当所述短距波绕导体为偶数时，所述长距连接导体与所述短距波绕导体连接。

5.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，在每一相绕组的每条支路中，在一条支路的一个磁极下，两个所述长距波绕导体位于相同定子槽内，且径向相差两层槽层。

6.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，在每一相绕组的每条支路中，在一条支路的一个磁极下，所述长距波绕导体的对称轴线与所述短距波绕导体的对称轴线相同。

7.根据权利要求1所述的定子组件，其特征在于，每一相绕组包括四条支路，其中，第一条支路的进线端和第二条支路的进线端位于最内层，且周向相差一个定子槽，第一条支路的出线端和第二条支路的出线端位于最外层，且周向相差一个定子槽。

8.根据权利要求7所述的定子组件，其特征在于，第三条支路的进线端和第四条支路的进线端位于最外层，且周向相差一个定子槽，第三条支路的出线端和第四条支路的出线端位于最内层，且周向相差一个定子槽。

9.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于，所述支路之间并联设置，且所述支路的数量为大于或者等于4的正整数。

10.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的定子组件。

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