CN218498909U - 电机绕组和电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机绕组，其包括多组等角距排列的绕组单元，所述绕组单元包括平行的多层线圈，所述线圈在厚度上叠加形成所述绕组单元的侧部，相邻的绕组单元的相邻的两个侧部平行。根据本实用新型的电机绕组，可以缩小相邻绕组单元之间的间隙，即等效地增加了电机绕组中的铜材，相邻的绕组单元的相邻的两个侧部平行使得间隙沿铁芯的径向从内向外相等，这样可使电机的槽满率增加，降低了电机绕组的电阻，减少了电机的铜损，从而提升电机的效率。

Description

电机绕组和电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体地涉及一种电机绕组和电机。

背景技术

轴向电机因其结构紧凑、效率高、功率密度大等优点，应用范围越来越广，其中轴向电机中的电机绕组作为电能的输入端，对电机的整体运行起到至关重要的作用。电机绕组即电机内嵌置的铜线组，目前的轴向电机绕组的铜线大多为带有绝缘层的定截面扁铜线线材，然后通过立绕的方式绕出所需的若干个单组铜线绕组单元后，再插入到电机的铁芯内。

在电机电磁设计后，会发现在电机结构固定，电流达到一定值时，铁芯的磁通量已经饱和，即磁感应强度不再增加，然而，铁芯中的铜线绕组单元之间还有一定的非等距间隙存在，从电机结构和整机的轻量化上来考虑，存在一定的浪费。如图1和图2所示，电机绕组插入铁芯3后，由于扁铜线线材各段的截面相同，所以绕制后插入铁芯3后，会使得相邻的单组铜线绕组单元1’之间形成一定的间隙2’，且间隙2’沿铁芯3的径向从内向外逐渐增大，即相邻的铜线绕组单元1’之间会有一定的非等距间隙。如果可以充分利用该间隙，尽可能缩小铜线绕组单元之间的间隙2’，即可在一定程度上增加铜材，提高槽满率，提高磁场强度，降低绕组的电阻，进而提高电机效率。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机绕组，旨在缩小电机绕组中相邻的绕组单元之间的间隙，增加铜材，以增加槽满率，从而提高电机效率。

根据本实用新型实施例的电机绕组，其包括多组等角距排列的绕组单元，所述绕组单元包括平行的多层线圈，所述线圈在厚度上叠加形成所述绕组单元的侧部，相邻的绕组单元的相邻的两个侧部平行。

在根据本实用新型实施例的电机绕组中，相邻的绕组单元的相邻的两个侧部平行使得相邻的两个绕组单元之间的间隙沿铁芯的径向从内向外相等，以缩小相邻绕组单元之间的间隙，即等效地增加了电机绕组中的铜材，这样可使电机的槽满率增加，降低了电机绕组的电阻，减少了电机的铜损，从而提升电机的效率。

另外，根据本实用新型上述实施例的一种电机绕组和电机还可以具有如下附加的技术特征。

在一些实施例中，所述线圈呈梯形，所述梯形的底角处的线圈的宽度为所述线圈的最大宽度。这样，使得梯形的底角部分的线圈较宽，顶角部分的线圈较窄，使得两个相邻的绕组单元之间的间隙处处相等，以增加绕组单元的铜材，提高铁芯的槽满率。

在一些实施例中，所述线圈包括变截面扁铜线线材。这样，可以缩小相邻的绕组单元之间的间隙，增加铜材的使用，提高电机效率。

在一些实施例中，所述变截面扁铜线线材的横截面呈扁条状，横截面的一侧设有凸出部。设有凸出部使得弯折后的扁铜线线材的宽度不相同，从而提高铁芯的槽满率。

在一些实施例中，所述凸出部为多个，所述变截面扁铜线线材的所述一侧沿所述变截面扁铜线线材的另一侧弯折围成梯形线圈，在所述凸出部形成梯形线圈的底角。由此，可增加线圈的梯形的底角处的铜材，使得相邻的绕组单元之间填充更多的铜材，以缩小相邻的绕组单元之间的间隙。

在一些实施例中，所述变截面扁铜线线材的横截面的四个角为圆角。由此，可以降低划破绕组单元的绝缘层的风险。

在一些实施例中，所述电机包括铁芯和电机绕组，所述电机绕组嵌入所述铁芯内。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将扁铜线线材由定截面的扁铜线线材加工成变截面扁铜线线材，不仅可以缩小电机绕组的相邻绕组单元之间的间隙，提高铁芯的槽满率，降低了电机绕组的电阻，减少了电机的铜损，从而提升电机的效率，而且通过优化扁铜线线材的加工和成型工艺，可以减少铜线成型过程中的损伤，从而保证线圈良好的绝缘性能。

附图说明

本实用新型的其它特征和优点参见以下描述，其结合附图基于实施方式更详细地解释了本实用新型。

图1是现有技术中的电机绕组的结构示意图。

图2是图1中A部的局部放大图。

图3是根据本实用新型实施例电机绕组的结构示意图。

图4是图3中B部的局部放大图。

图5是根据本实用新型实施例的电机绕组中的绕组单元的立体结构示意图。

图6是线圈的结构示意图。

图7是线圈展开后的结构示意图。

图8是变截面扁铜线线材的横截面的结构示意图。

图9是铣刀的部分结构示意图。

图10是绕组单元的加工工艺流程图。

图11是折弯机的部分结构示意图。

绕组单元1’；间隙2’；铁芯3；

电机绕组100；

绕组单元1，线圈11，上段111，左侧段112，下段113，右侧段114，梯形的底角115；

间隙2；

变截面扁铜线线材4，加工面41，凸出部411；

立式铣刀5，R角加工部51；

折弯机6，导线柱61，旋转基座62，折弯柱63，折线工装64。

具体实施方式

以下参照附图对本实用新型的优选实施方式进行说明。需要说明的是，本文中所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参考图3和图5，根据本实用新型实施例的电机绕组100，其包括多组等角距排列的绕组单元1，绕组单元包括平行的多层线圈11，线圈11在厚度上叠加形成绕组单元1的侧部，相邻的绕组单元1的相邻的两个侧部平行，即绕组单元1的左侧部和相邻的绕组单元1的右侧部13平行。这样，可以充分利用电机绕组100中的相邻绕组单元1之间的间隙，尽可能地缩小间隙以提高铁芯的槽满率，从而提升电机效率。

在一些实施例中，如图5和图6所示，绕组单元1的线圈11呈梯形，线圈11包括上段111、左侧段112、下段113和右侧段114，其中上段111和下段113大致平行，上段111的长度大于下段113的长度，左侧段112和右侧段114不平行，上段111的左右两端为线圈11 的梯形底角115处，线圈11的梯形的底角115处的宽度为整个线圈11的最大宽度。这样，使得梯形的底角115处部分的线圈较宽，顶角部分的线圈较窄，使得相邻的两个绕组单元之间的间隙处处相等。

在一些实施例中，如图5和图6所示，绕组单元1的线圈11的上段111的左右两端分别与左侧段112和右侧段114的上端连接，绕组单元1的线圈11的下段113的左右两端分别与左侧段112和右侧段114的底端连接，且各个连接处均为圆角过渡连接。这样，可以降低划破绝缘层的风险。

在一些实施例中，如图7所示，其是线圈展开后的结构示意图，它是以线圈11的上段 111的中心线为基准展开。线圈11包括变截面扁铜线线材4，变截面扁铜线线材4的横截面呈扁条状。变截面扁铜线线材4的横截面的一侧即为变截面扁铜线线材的加工面41，加工面41设有两个凸出部411，变截面扁铜线线材4的加工面41沿变截面扁铜线线材4的加工面41相对的一面弯折围成梯形线圈11，凸出部411形成了梯形线圈11的底角115。设有凸出部可使弯折后的扁铜线线材的宽度不相同，从而提高铁芯的槽满率。

在一些实施例中，如图7所示，变截面扁铜线线材4的截面积沿扁铜线线材的长度方向变化。左侧段112和右侧段114以下段113为中心对称，且左侧段112和右侧段114的横截面的面积以下段113为基准沿扁铜线线材4的长度方向分别向两侧递增。这样即等效地增加了绕组单元1上段的左右两个梯形的底角115处的铜线，从而缩小电机绕组中相邻的绕组单元之间的间隙。

在一些实施例中，如图8所示，变截面扁铜线线材的横截面的四个角均为圆角。由此，可以降低划破绕组单元1的绝缘层的风险。

在一些实施例中，一种电机包括铁芯3和嵌入铁芯3内的电机绕组100，铁芯3上设有绕铁芯中心等角距排列的凹槽，电机绕组100的绕组单元1嵌置于铁芯3的凹槽内，即电机绕组100的绕组单元1也绕铁芯3的中心等角距排列，凹槽中固定绕组单元1的凸起部分的外轮廓与绕组单元1的内圈轮廓相匹配，凸起部分的截面呈梯形且梯形的四个角均为圆角，这样绕组单元1嵌置于铁芯3的凹槽时，可以降低划破绕组单元1绝缘层的风险。

在一些实施例中，如图3所示，绕组单元1的线圈11的左侧段112和右侧段114的扁铜线线材的截面积沿铁芯的径向从内向外逐渐递增。这样，可增加线圈11的梯形的底角115处的铜材，从而提高铁芯的槽满率，进而可提升电机的效率。

在一些实施例中，如图10所示，电机绕组的绕组单元的加工工艺过程为：

S1：来料，来料时的扁铜线线材为不加绝缘层的矩形定截面的扁铜线线材；

S2：校直，对S1步骤的扁铜线线材进行调直；

S3：机加工，将调直完成的扁铜线线材装夹固定，通过立式铣刀将扁铜线线材削扁，扁铜线线材的一侧为加工面，对扁铜线线材的加工面加工，制得变截面扁铜线线材，同时铣削出加工面的长边的R角；

S4：缠绕绝缘膜，在加工后S3步骤中的扁铜线线材的表面按照叠包要求均匀包裹一层或多层绝缘膜，绝缘膜是能保证良好电绝缘性的薄膜；

S5：烧结绝缘膜，通过高温烧结，使得S4步骤中的扁铜线线材上缠绕的绝缘膜紧密贴合于铜线表面；

S6：绕线成型，通过折弯机对带有绝缘层的变截面扁铜线线材进行折弯，且连续缠绕从而绕制成具有多层线圈11的绕组单元1，制成所述电机绕组100。

在一些实施例中，绕组单元1通过一根变截面扁铜线线材连续绕制一体成型，无需焊接、可靠性高且绝缘性好。

在一些实施例中，如图7所示，绕组单元1的变截面扁铜线线材4是由原料为矩形定截面的扁铜线线材通过铣刀加工而成，通过铣削变截面扁铜线线材4的加工面41而成，加工面41为绕组单元1中绕制成型的线圈11的外圈，加工面相对的一面为绕组单元1中绕制成型的线圈11的内圈。

在一些实施例中，矩形定截面的扁铜线线材的截面的四个角为圆角，即沿扁铜线线材长度方向的长边为圆角边。这样，加工扁铜线线材时只需加工扁铜线线材的一面，简化加工工艺，节约成本。

在一些实施例中，如图9所示，加工变截面扁铜线线材的铣刀为特制的立式铣刀5，立式铣刀5上设有R角加工部51。因为扁铜线线材在铣削完成后，变截面扁铜线线材的加工面上的两个长边均为直角边，如果铣刀上设置R角加工部，在铣削铜线时不需要换刀即可将变截面扁铜线线材的加工面41的直角边加工成圆角边。这样，在对扁铜线线材后续做绝缘处理时，可以降低扁铜线线材的加工面的边划破绝缘层的风险。

在一些实施例中，先对扁铜线线材进行机加工，制得变截面扁铜线线材后再对变截面扁铜线线材缠绕绝缘膜。如果采用含绝缘层的扁铜线加工，不论使用冲压、铣削或拉伸等任何加工方式，都会在一定程度上破坏绝缘层，所以为保证电气性能，需先加工扁铜线线材的截面再做绝缘处理。

在一些实施例中，如图11所示，折弯机6包括导线工装61、旋转基座62、折弯柱63和折线工装64。折弯柱63固定于旋转基座62上且随旋转基座62的旋转而转动，折线工装64为圆柱体，旋转基座62为圆盘，折线工装64设于旋转基座62中心。首先将带有绝缘层的变截面扁铜线线材固定于导线工装61内，因为变截面扁铜线线材未加工的一面为绕组单元的内圈，所以变截面扁铜线线材未加工的一面靠近折线工装64，旋转基座转动过程中，持续输送变截面扁铜线线材，并以折线工装64为基点，折弯柱63随旋转基座62转动时对变截面扁铜线线材进行折弯，从而绕制成绕组单元1。

电机包括铁芯3和嵌置于铁芯内的电机绕组100，电机绕组100包含多组绕组单元1，绕组单元1以铁芯为中心在铁芯上等角距阵列，绕组单元1包括平行的多层线圈11。

如图2所示，现有的绕组单元1’的扁铜线线材为各段截面积相同的线材，绕制成型后插入铁芯后，会使得电机绕组中相邻的绕组单元1’之间的间隙2’沿铁芯3的径向从内向外逐渐递增。如果既需保证相邻绕组单元之间间隔一定距离又想保证相邻的绕组单元之间的间隙沿铁芯的径向不变，即需要将电机绕组中相邻的绕组单元的临近的两个侧面控制平行，也就是保持绕组单元内圈不变，外圈的左右两侧的截面积需沿铁芯的径向从内向外逐渐递增，这样就需要将原有定截面的扁铜线线材加宽同时需要对扁铜线线材进行加工，加工成特定的形成才可以绕制成所需的绕组单元。

根据本实用新型实施例的一种电机绕组100，电机绕组100中的绕组单元1包括由变截面扁铜线线材在扁铜线线材确定的平面内连续绕制的平行的多层线圈11，其中变截面扁铜线线材是通过带有R角加工部的立式铣刀5加工扁铜线线材的一面，然后折弯绕制成型。绕制成型的绕组单元1的外圈所在的面为加工面，内圈所在的面为加工面相对的一面。该绕组单元1嵌入铁芯3后，可使相邻的绕组单元之间的间隙沿铁芯的径向不变，即相邻的绕组单元1的相邻的两个侧部平行。

根据本实用新型实施例的一种电机绕组100，可以有效地利用绕组单元间的间隙，增加电机绕组100中的铜材，以提高槽满率，降低绕组的电阻，减少电机的铜损，进而提高电机效率。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。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实用新型中的具体含义。

含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种电机绕组，其特征在于，包括多组等角距排列的绕组单元，所述绕组单元包括平行的多层线圈，所述线圈包括变截面扁铜线线材，所述线圈在厚度上叠加形成所述绕组单元的侧部，相邻的绕组单元的相邻的两个侧部平行。

2.根据权利要求1所述的电机绕组，其特征在于，所述线圈呈梯形，所述梯形的底角处的线圈的宽度为所述线圈的最大宽度。

3.根据权利要求2所述的电机绕组，其特征在于，所述变截面扁铜线线材的横截面呈扁条状，横截面的一侧设有凸出部。

4.根据权利要求3所述的电机绕组，其特征在于，所述凸出部为多个，所述变截面扁铜线线材的所述一侧沿所述变截面扁铜线线材的另一侧弯折围成梯形线圈，在所述凸出部形成梯形线圈的底角。

5.根据权利要求4所述的电机绕组，其特征在于，所述变截面扁铜线线材的横截面的四个角为圆角。

6.一种电机，其特征在于，包括：

权利要求1-5中任一项所述的电机绕组，和

铁芯；

所述电机绕组嵌入所述铁芯内。

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