CN219499072U - 复合导线绕组结构及复合导线绕组电机定子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合导线绕组结构及复合导线绕组电机定子，复合导线绕组结构包括自定子槽的槽底至槽口依次配置在所述定子槽内的至少一层扁线绕组和至少一层圆股线绕组。本实用新型在兼顾扁线绕组高槽满率、高功率密度以及温升低的优点的同时，在定子槽槽口引入圆股线绕组以抑制槽口位置处的趋肤效应，以降低电机在高频时的涡流损耗，提高电机效率区间。

Description

复合导线绕组结构及复合导线绕组电机定子

技术领域

本实用新型涉及交流电机技术领域，具体涉及一种复合导线绕组结构及复合导线绕组电机定子。

背景技术

对电动汽车驱动系统高功率密度需求的快速增长是推动永磁同步电机研究的动力之一。传统圆股线绕组存在槽满率低、铜耗大以及温升高等问题。与传统圆股线绕组相比，扁线绕组由于在降低直流损耗和改进散热能力上的优异表现逐渐成为新能源汽车电机的重要发展方向。

然而扁线绕组的发展仍然存在一定的阻碍。当工作频率不断升高时，由于趋肤效应引起的导体内的交流损耗迅速升高，这一现象在靠近定子槽口的导线上尤为明显。随着扁线绕组内产生的交流损耗不断增加，扁线绕组相对于传统圆股线绕组的优势大大降低。为了解决这一问题可以采用分段式的扁线绕组，减小靠近槽口扁线的横截面积从而达到降低交流损耗的目的，但是这一方法增加了扁线绕组的加工的难度，提高了扁线绕组的制造成本。

因此，亟需设计一种在不增加扁线绕组的加工难度的前提下可以抑制趋肤效应的绕组结构。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种复合导线绕组结构，它在兼顾扁线绕组高槽满率、高功率密度以及温升低的优点的同时，在定子槽槽口引入圆股线绕组以抑制槽口位置处的趋肤效应，以降低电机在高频时的涡流损耗，提高电机效率区间。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种复合导线绕组结构，包括自定子槽的槽底至槽口依次配置在所述定子槽内的至少一层扁线绕组和至少一层圆股线绕组。

进一步，所述扁线绕组具有2M层，M为正整数，每两层为一组，每组内的两层扁线绕组的扁线的横截面积相等。

进一步为了可以降低导线涡流损耗，M＞1，任两组扁线绕组中，靠近定子槽槽口的扁线绕组的扁线的横截面积小于或等于靠近定子槽槽底的扁线绕组的扁线的横截面积。

进一步，最靠近定子槽槽口的扁线绕组的扁线的横截面积小于最靠近定子槽槽底的扁线绕组的扁线的横截面积。

本实用新型还提供了一种复合导线绕组电机定子，包括定子铁芯，所述定子铁芯呈圆环形，沿所述定子铁芯的内周壁均设有多个位于径向方向上的定子槽，每个所述定子槽内配置有复合导线绕组结构。

进一步为了消除由于并联绕组处于槽内不同位置产生的循环电流，所述扁线绕组具有2M层，M为正整数，每两层为一组，每组内的两层扁线绕组在极相组的相邻定子槽之间进行端部扭转换位，以处于定子槽中的不同位置。

进一步，每层圆股线绕组被分为四个象限，各层内的四个象限在极相组的相邻定子槽之间沿同一时针方向旋转换位。

进一步为了防止绕组自定子槽的槽口脱离定子槽，所述定子槽的槽口配置有槽楔。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型兼顾了扁线电机高槽满率、高功率密度以及温升低等优点，同时通过引入复合导线，抑制了靠近定子槽的槽口位置处的趋肤效应，降低了电机在高频时的涡流损耗，提高了电机的高效率区间；

2、本实用新型的组间换位，抑制了由于绕组处于定子槽中不同漏磁场而感生出不同电势导致的导线间的环流，进一步降低了电机的铜损。

附图说明

图1为本实用新型的复合导线绕组结构的结构示意图；

图2为本实用新型的复合导线绕组电机定子的结构示意图；

图3为本实用新型的扁线绕组的换位示意图；

图4为本实用新型的圆股线绕组的部分分区示意图；

图5为本实用新型的圆股线绕组的部分换位展开示意图；

图6为本实用新型的圆股线绕组的部分换位示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1、2、3、4、5、6所示，一种复合导线绕组结构，包括自定子槽10的槽底至槽口依次配置在所述定子槽10内的至少一层扁线绕组1和至少一层圆股线绕组2。

具体地，本实施例兼顾了扁线电机高槽满率、高功率密度以及温升低等优点，同时通过引入复合导线，抑制了靠近定子槽10的槽口位置处的趋肤效应，降低了电机在高频时的涡流损耗，提高了电机的高效率区间。

如图1、2、3、6所示，所述扁线绕组1具有2M层，M为正整数，每两层为一组，每组内的两层扁线绕组1的扁线的横截面积相等。

在本实施例中，M＞1，任两组扁线绕组1中，靠近定子槽10槽口的扁线绕组1的扁线的横截面积小于或等于靠近定子槽10槽底的扁线绕组1的扁线的横截面积。由于越靠近槽口趋肤效应越明显，因此通过降低靠近槽口处的导线横截面积来降低导线涡流损耗。

在本实施例中，最靠近定子槽10槽口的扁线绕组1的扁线的横截面积小于最靠近定子槽10槽底的扁线绕组1的扁线的横截面积。

实施例二

如图1、2、3、4、5、6所示，一种复合导线绕组电机定子，包括定子铁芯20，所述定子铁芯20呈圆环形，沿所述定子铁芯20的内周壁均设有多个位于径向方向上的定子槽10，每个所述定子槽10内配置有如实施例一所述的复合导线绕组结构。

如图3所示，所述扁线绕组1具有2M层，M为正整数，每两层为一组，每组内的两层扁线绕组1在极相组的相邻定子槽10之间进行端部扭转换位，以处于定子槽10中的不同位置。如此设置，可以消除由于并联绕组处于槽内不同位置产生的循环电流。

如图4、5、6所示，每层圆股线绕组2被分为四个象限，各层内的四个象限在极相组的相邻定子槽10之间沿同一时针方向旋转换位。

具体地，本实施例中的组间换位，抑制了由于绕组处于定子槽10中不同漏磁场而感生出不同电势导致的导线间的环流，进一步降低了电机的铜损。

如图1、3、6所示，所述定子槽10的槽口配置有槽楔30。如此设置，可以对绕组起到约束作用，防止绕组自定子槽10的槽口脱离定子槽10。

实施例三

下面采用本实施例对实施例二中涉及的技术方案做详细介绍。

在本实施例中，如图1所示，扁线绕组1层数2M＝4，圆股线绕组2层数2N＝2，定子槽10内总的绕线层数为6，紧挨槽底的位置记为第1层，沿着定子铁芯径向层数依次增加，直至紧挨槽楔30的位置记为第6层。其中第1-4层为扁线绕组1，第5-6层为圆股线绕组2。扁线绕组1每两层为一组，第1-2层为第1组，第3-4层为第2组。本实例中第1组扁线绕组1和第2组扁线绕组2的扁线的横截面积相同。

图2为本实施例中的复合导线绕组电机定子及部分槽号示意图。本实施例采用一个24槽4极的定子介绍定子槽10内不同绕组的换位方法，定子槽10顺时针标号，以槽1、7、13以及槽19为例介绍不同槽内复合导线扁线绕组换位方法，槽2、8、14、20以及槽3、9、15、21等都与槽1、7、13以及槽19的换位方法相同。

图3为定子槽10内扁线绕组换位示意图，对应定子槽10内第1层到第4层。其中第1层和第2层中布置的是扁线绕组1为第1组，第3层和第4层布置的扁线绕组1为第2组，其中第1组扁线绕组1在组内进行换位，第2组扁线绕组1在组内进行换位。对槽1中的第1-4层布置的扁线绕组1进行编号，依次为R1、R2、R3和R4。

现在介绍第1组扁线绕组1的换位方式。槽1内第1层的扁线绕组R1在制造过程中与槽7内第2层的扁线绕组R1在末端连接，槽7内第2层的扁线绕组R1与槽13内第1层的扁线绕组R1在首端连接，槽13内第1层的扁线绕组R1与槽19内第2层的扁线绕组R1的连接方式和槽1内第1层的扁线绕组R1与槽7内第2层的扁线绕组R1的连接方式相同，其余槽内的扁线绕组R1按照这个顺序依次进行连接。与扁线绕组R1类似，槽1至槽19内的扁线绕组R2用同样的方式进行连接。第2组扁线绕组10的换位方式和第1组扁线绕组10的换位方式相同。若其他实施例中定子槽10内有更多组扁线绕组1，则继续按照该方式进行换位。

图4为圆股线绕组2部分分区示意图。本实例中圆股线绕组的层数2N＝2，每层圆股线绕组按照图4所示均分成4股，分别占据四个区域，并按顺时针方向依次进行标记。

图5是圆股线绕组2部分换位展开示意图，图6为圆股线绕组2部分换位示意图。图5中，每一列为不同定子槽10内圆股线绕组2的展开示意图，每一行为同一个区域在不同槽内占据的圆股线绕组2。其中第5层的圆股线绕组2按照顺势针方向被分成4个区域并依次进行编号，在槽1内的对应区域的圆股线绕组2被依次标记为T1-1，T1-2，T1-3以及T1-4。

槽1内区域5-1的圆股线绕组T1-1与槽7内区域5-2的圆股线绕组T1-1在末端连接，槽7内区域5-2的圆股线绕组T1-1与槽13内区域5-3的圆股线绕组T1-1在首端相连接，槽13内区域5-3的圆股线绕组T1-1与槽19内区域5-4的圆股线绕组T1-1在末端相连接。

槽1内区域5-2的圆股线绕组T1-2与槽7内区域5-3的圆股线绕组T1-2在末端连接，槽7内区域5-3的圆股线绕组T1-2与槽13内区域5-4的圆股线绕组T1-2在首端相连接，槽13内区域5-4的圆股线绕组T1-2与槽19内区域5-1的圆股线绕组T1-2在末端相连接。

槽1内区域5-3的圆股线绕组T1-3与槽7内区域5-4的圆股线绕组T1-3在末端连接，槽7内区域5-4的圆股线绕组T1-3与槽13内区域5-1的圆股线绕组T1-3在首端相连接，槽13内区域5-1的圆股线绕组T1-3与槽19内区域5-2的圆股线绕组T1-3在末端相连接。

槽1内区域5-4的圆股线绕组T1-4与槽7内区域5-1的圆股线绕组T1-4在末端连接，槽7内区域5-1的圆股线绕组T1-4与槽13内区域5-2的圆股线绕组T1-4在首端相连接，槽13内区域5-2的圆股线绕组T1-4与槽19内区域5-3的圆股线绕组T1-4在末端相连接。

第5层槽1内不同区域的圆股线绕组在首端并联，槽19内不同区域的圆股线绕组在尾端并联。

第6层的导线换位方式和第5层的导线相同。

特别的，上述同一层内圆股线绕组2分组及换位方式可以按照逆时针方向进行。

定子槽10内不同位置处的绕组由于处于槽中不同的漏磁场，因此感应出的电动势也不相同，通过本实施例中的换位方式，平衡了由于所处位置不同导致的感应电势不同，抑制了并联绕组之间的循环电流，进一步降低了扁线绕组1的环流损耗。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种复合导线绕组结构，其特征在于，

包括自定子槽(10)的槽底至槽口依次配置在所述定子槽(10)内的至少一层扁线绕组(1)和至少一层圆股线绕组(2)；其中，

所述扁线绕组(1)具有2M层，M为正整数，每两层为一组，每组内的两层扁线绕组(1)的扁线的横截面积相等。

2.根据权利要求1所述的复合导线绕组结构，其特征在于，

M＞1，任两组扁线绕组(1)中，靠近定子槽(10)槽口的扁线绕组(1)的扁线的横截面积小于或等于靠近定子槽(10)槽底的扁线绕组(1)的扁线的横截面积。

3.根据权利要求2所述的复合导线绕组结构，其特征在于，

最靠近定子槽(10)槽口的扁线绕组(1)的扁线的横截面积小于最靠近定子槽(10)槽底的扁线绕组(1)的扁线的横截面积。

4.一种复合导线绕组电机定子，其特征在于，

包括定子铁芯(20)，所述定子铁芯(20)呈圆环形，沿所述定子铁芯(20)的内周壁均设有多个位于径向方向上的定子槽(10)，每个所述定子槽(10)内配置有如权利要求1-3任一项所述的复合导线绕组结构。

5.根据权利要求4所述的复合导线绕组电机定子，其特征在于，

所述扁线绕组(1)具有2M层，M为正整数，每两层为一组，每组内的两层扁线绕组(1)在极相组的相邻定子槽(10)之间进行端部扭转换位，以处于定子槽(10)中的不同位置。

6.根据权利要求4所述的复合导线绕组电机定子，其特征在于，

每层圆股线绕组(2)被分为四个象限，各层内的四个象限在极相组的相邻定子槽(10)之间沿同一时针方向旋转换位。

7.根据权利要求4所述的复合导线绕组电机定子，其特征在于，

所述定子槽(10)的槽口配置有槽楔(30)。