CN219611465U - 扁线电机的定子 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种扁线电机的定子。扁线绕组包括第一导体组、第二导体组和第三导体组，第一导体组和第三导体组中的一者设置在绕线槽的最内层、另一者设置在绕线槽的最外层，第二导体组设置在绕线槽的除了最内层和最外层的其它层，第一导体组包括三个跨距分别为11、9和7的U形子导体，第三导体组包括三个跨距分别为10、8和9的U形子导体，第二导体组内的U形子导体的两个腿部位于相邻的层。根据本申请的扁线电机的定子绕组结构简单，焊接点之间的电压差小，绝缘性能好，可靠性高，工作性能好。

Description

扁线电机的定子

技术领域

本申请涉及电机领域，具体地涉及一种使用扁线作为绕组的扁线电机的定子。

背景技术

以新能源汽车的电机为例，使用扁线作为绕组的电机定子具有较高的铜满率，能提高电机的功率密度。

对于每相绕组包括3个支路的情况，绕组的出线位置和星点位置在焊接端周向上分布范围大，需要过多汇流排或注塑母排（也称busbar），使得生产自动化受限。此外，径向相邻焊点之间电压差不均匀分布，尤其对于高压电机，径向相邻焊点之间电压差大，焊点间绝缘可靠性降低。

实用新型内容

本申请的目的在于克服或至少减轻上述现有技术存在的不足，提供一种扁线电机的定子。

本申请提供一种扁线电机的定子，包括定子铁芯和扁线绕组，其中，

所述扁线绕组具有三相绕组，每一相的所述扁线绕组包括若干个支路，所述定子的每极每相的绕线槽的个数为3，所述定子的极数2P为3的偶数倍，所述扁线绕组在所述绕线槽内形成的层数为2L，L为不小于2的整数，每个所述支路包括多个彼此串联的U形子导体，所述U形子导体的两个腿部在一端相连形成皇冠端、在另一端分开形成焊接端，

所述扁线绕组包括第一导体组、第二导体组和第三导体组，所述第一导体组和所述第三导体组中的一者设置在所述绕线槽的最内层、另一者设置在所述绕线槽的最外层，所述第二导体组设置在所述绕线槽的除了所述最内层和所述最外层的其它层，

所述第一导体组包括三个跨距分别为11、9和7的所述U形子导体，所述第三导体组包括三个跨距分别为10、8和9的所述U形子导体，

所述第二导体组内的所述U形子导体的两个所述腿部位于相邻的层。

在至少一个实施方式中，在每个所述支路内，相邻的所述U形子导体的焊接在一起的两个腿部形成一个焊接对，每个所述焊接对的两个腿部之间的跨距均相等。

在至少一个实施方式中，在每一相中，所述扁线绕组在每极将三个连续的所述绕线槽填满，使得从轴向观察，每极每相的所述扁线绕组在所述绕线槽内所占的各层在周向上对齐。

在至少一个实施方式中，所述第二导体组包括三个跨距均为9的所述U形子导体，或者

所述第二导体组包括三个跨距分别为11、9和7的所述U形子导体；

所述第二导体组包括三个跨距分别为10、9和8的所述U形子导体。

在至少一个实施方式中，每个所述焊接对的两个腿部之间的跨距均为9。

在至少一个实施方式中，所述扁线绕组在每极每相的奇数层占据三个连续的所述绕线槽、在偶数层占据三个连续的所述绕线槽；沿所述定子铁芯的轴向观察，同一相同一极的奇数层的槽位在所述定子铁芯的周向上对齐，同一相同一极的偶数层的槽位在所述周向上对齐，且所述扁线绕组在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的所述绕线槽在所述周向上错开一个槽位。

在至少一个实施方式中，所述第二导体组包括三个跨距均为10的所述U形子导体，或者所述第二导体组包括三个跨距均为8的所述U形子导体。

在至少一个实施方式中，所述扁线绕组在每极每相的奇数层占据三个连续的所述绕线槽、在偶数层占据三个连续的所述绕线槽；沿所述定子铁芯的轴向观察，同一相同一极的奇数层的槽位在所述定子铁芯的周向上对齐，同一相同一极的偶数层的槽位在所述周向上对齐，且所述扁线绕组在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的所述绕线槽在所述周向上错开两个槽位。

在至少一个实施方式中，所述第二导体组包括三个跨距均为11的所述U形子导体，或者所述第二导体组包括三个跨距均为7的所述U形子导体。

在至少一个实施方式中，每个所述焊接对的两个腿部之间的跨距等于所述第二导体组内的所述U形子导体的跨距。

在至少一个实施方式中，每一相的所述扁线绕组包括3个并联的支路，或者每一相的所述扁线绕组包括一个串联的支路。

在至少一个实施方式中，每相的出线端位于所述焊接端。

在至少一个实施方式中，每相的出线端位于所述皇冠端，所述出线端所连的导体为I形导体。

根据本申请的扁线电机的定子绕组结构简单，定子绕组出线和星点（或角点）可以位于径向相邻位置，出线和星点（或角点）可以集中一起，圆周分布范围小，占用很小空间，有助于自动化生产；焊接点之间的电压差小，绝缘性能好，可靠性高，工作性能好。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施方式的扁线电机的示意图。

图2是根据本申请的一个实施方式的扁线电机的三相绕组的三个支路并联的示意图。

图3是根据本申请的一个实施方式的定子铁芯的一个绕线槽的分层示意图。

图4是图1中一相绕组的示意图。

图5是根据本申请的第一实施方式中各U形子导体的主视和俯视的示意图（每个U形子导体的点划线以上为主视图，点划线以下为俯视图）。

图6至图8是根据本申请的第一至第三实施方式的绕组走线示意图。

图9是根据本申请的第三实施方式的三相绕组串联的示意图。

图10是根据本申请的第一至第四实施方式中的四种第二导体组的示意图。

图11至图17是根据本申请的第四至第十实施方式的绕组走线示意图。

附图标记说明：

A1 皇冠端；A2 焊接端；

10 定子铁芯；20扁线绕组；201 相引线端；202 相出线端；20a 第一导体组；20b第二导体组；20c 第三导体组；21 第一导体；22 第二导体；23 第三导体；24 第四导体；25第五导体；26 第六导体；27 第七导体；

31 出线铜排；32 星点铜排。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

参照图1至图17，介绍根据本申请的扁线电机的定子。除非特别说明，参照图1，A表示定子的轴向，R表示定子的径向，C表示定子的周向。

根据本申请的定子包括定子铁芯10、扁线绕组20（以下也简称绕组20）和出线铜排31和星点铜排32。

定子铁芯10的内周形成有沿轴向A延伸的绕线槽（以下也简称槽），每极每相槽数q为3，定子的极数2P为3的偶数倍（极对数P为3的整数倍）。

如图2所示，每相绕组包括3个并联的支路。三相绕组例如可以如图中情况（i）所示接成星形，也可以如图中情况（ii）所示接成三角形。

绕线槽内的绕组在径向R上形成偶数层的分布。

参照图3，将绕线槽内的不同层用小写英文字母a、b、c、d表示，其分别表示从径向外侧向径向内侧数的第1、2、3、4层。应当理解，在其它可能的实施方式中，绕组的走线方向也可以是相反的，相应地在这些实施方式中，a、b、c、d也可以分别表示从径向内侧向径向外侧数的第1、2、3、4层。

应当理解，绕线槽内的层是一个虚拟的概念，这样的层是由于多个子导体的腿部层叠而形成的，当槽内未设置子导体时，槽内是不存在分层结构的。

第一实施方式

接下来，结合图5和图6，介绍根据本申请的第一实施方式的定子的绕线方式。本实施方式中，极数2P=6，从而总的绕线槽的个数为54。

应当理解，在其它可能的实施方式中，随着极数2P的不同，绕线槽的个数也会相应变化。

图1中示出的定子的每个绕线槽内形成8层层叠的导体，图4是图1中一相绕组的示意。而本实施方式为描述方便，参照图6，仅示出了每个绕线槽内形成4层导体的方案。应当理解，在本申请中，层数只需要是大于2的偶数即可。

本实施方式中，每相的绕组20在每极将三个连续的绕线槽填满，即图中的槽1至槽3，槽10至槽12，槽19至槽21，槽28至槽30，槽37至槽39，槽46至槽48均被U相的绕组20填满。绕组表现为整距，节距=9。

绕组20可以分为三个导体组，第一导体组20a、第二导体组20b和第三导体组20c。每个导体组均包括3个U形子导体。

参照图4和图5，每个U形子导体都包括两个腿部G，这两个腿部G在一端相连形成皇冠端A1，在另一端分开形成焊接端A2。腿部G用于伸入到绕线槽内，以下将每个U形子导体的两个腿部G之间的间隔换算为绕线槽数，来定义每个U形子导体的跨距。在图中用带中括号的数字来表示U形子导体的跨距。

本实施方式中使用的U形子导体又包括7中不同的类型，即第一导体21、第二导体22、第三导体23、第四导体24、第五导体25、第六导体26和第七导体27。上述7个不同类型的划分是考虑到不同类型的导体的跨距或者焊接端A2处的扭转方式不同。由此应当理解，图中不同类型的导体的跨距可能相同、而区别在于焊接端的扭转不同。

第一导体组20a包括第一导体21、第三导体23和第二导体22，它们的跨距依次为11、9和7。第二导体组20b包括三个依次设置的第四导体24，其跨距为9。第三导体组20c包括第五导体25、第七导体27和第六导体26，它们的跨距依次为10、8和9。

第一导体组20a仅设置在绕线槽的径向最内层，即d层。或者说，第一导体21、第三导体23和第二导体22的腿部G均只伸入d层。

第三导体组20c仅设置在绕线槽的径向最外层，即a层。或者说，第五导体25、第七导体27和第六导体26的腿部G均只伸入a层。

第二导体组20b设置在绕线槽的除了径向最内层和最外层的其它层，并且，第二导体组20b内的每个第四导体24的两个腿部均跨越两个相邻的层，即本实施方式中的c层和d层。

按照上述排列方法，便可以得到图6中从皇冠端观察的各导体的插槽方式。

由于这些导体将形成三个支路。接下来，对照图6中焊接端的连接方式介绍这些导体的走向。

焊接端的连线是将相邻的U形子导体的相邻的两个腿部G连接在一起。从槽内位于径向最外侧的层，即层a（记为第1层）开始数，本申请中是将第2k-1层和第2k层的相邻的腿部G连接在一起的，k为正整数。定义两个焊接在一起的腿部G形成一个焊接对，图中用带箭头的虚线段表示一个焊接对。每个焊接对的两个腿部G之间的跨距为焊接对跨距。则本实施方式中，每个焊接对跨距均相等，均为9。

在这些焊接对里，取位于相邻极的三个连续的焊接对，将这三个焊接对的三对腿部分别作为第一支路的出线和引线（即U1出线和U1引线）、第二支路的出线和引线（即U2出线和U2引线）以及第三支路的出线和引线（即U3出线和U3引线）。

图6中，导体的出线端（即各支路的出线和引线）位于c层和d层。应当理解，也可以将导体的出线端设置在其它任意两个相邻层，例如a层和b层。

本实施方式中，这三个支路的出线端并联在一起，形成星点位置（在星接的情况下）或角点位置（在角接的情况下）。

从图中可以看到，各支路的出线位置在周向上的间隔角度很小。并且容易想象，剩下的两相（V相和W相）的出线位置可以在U相出线位置的基础上沿周向转过很小的角度，因此，三相的星点位置在周向上分布距离也非常小。因此根据本实施方式的绕组使用的出线铜排和星点铜排的数量少、尺寸小而且结构简单。

并且，本实施方式的导体连接采用叠绕组而非波绕组的形式，使得焊接点之间的电压差很小，尤其对于高压电机，绝缘性能好，可靠性高。

第二实施方式

参照图7介绍本申请的第二实施方式。第二实施方式是第一实施方式的变型，对于与第一实施方式中的部件结构或功能相同或相似的部件标注相同的附图标记，并省略对这些部件的具体说明。

在第二实施方式中，支路的出线端位于皇冠端而非焊接端。采用的方法是，将第一导体组中的一组3个U形子导体均替换成I形子导体，原来每个U形子导体的皇冠端变成相连的支路出线和支路引线。

应当理解，在其它可能的实施方式中，也可以选择第二导体组或第三导体组中的某一组3个U形子导体均替换成I形子导体。

第三实施方式

参照图8和9介绍本申请的第三实施方式。第三实施方式是第一实施方式的变型，在本实施方式中，每相的三个支路所有导体均是串联在一起的，或者说每相包括一个支路。

图9示出了每相导体串联的情况下，三相绕组的连接方式。

参照图8，在焊接端，每相只引出一个出线端和一个引线端，其余的相邻腿部均连成焊接对。

从皇冠端观察，第三导体组20c的各子导体在第一实施方式的基础上，在周向上偏移一个槽位。具体表现为，原第五导体25的两个腿部从槽1和槽11偏移到槽2和槽12，原第七导体27的两个腿部从槽2和槽10偏移到槽3和槽11，原第六导体26的偏移将跨出原极位，由槽3和槽12偏移到槽10和槽19。

第四、五、六实施方式

参照图10至图13，介绍本申请的第四至六实施方式。这三个实施方式是第一实施方式的三种变型。主要的改变是对第二导体组20b的三个子导体的跨距的改变。

图10中第（i）种情况对应了第一实施方式中的第二导体组20b，第（ii）、（iii）和（iv）种情况分别对应了第四、五、六实施方式中的第二导体组20b。

即，第二导体组20b中的三个导体依次的跨距可以是9、9、9，也可以是11、9、7，或者是10、8、9，或者是9、10、8。

图11至13分别对应示出了上述第（ii）、（iii）和（iv）种情况，即第四、五、六实施方式中从皇冠端观察的导体的设置方式。

第七实施方式

参照图14介绍本申请的第七实施方式。第七实施方式是第一实施方式的变型。本实施方式相比于第一实施方式的区别主要在于：

第一，沿轴向观察，绕组在槽内所占的层在周向上是不对齐的。

绕组在每极每相的奇数层占据三个连续的绕线槽、在偶数层占据三个连续的绕线槽；沿定子铁芯10的轴向A观察，同一相同一极的奇数层的槽位在定子铁芯10周向C上对齐，同一相同一极的偶数层的槽位在周向C上对齐，且扁线绕组20在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的绕线槽在周向C上错开。

第二，第二导体组20b的跨距与第一实施方式取值不同。

第三，焊接对的跨距与第一实施方式取值不同。

具体地，在本实施方式中，扁线绕组20在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的绕线槽在周向C上错开一个槽位。

第二导体组20b使用三个跨距均为10的U形子导体。

每个焊接对的跨距均为10。

相邻层之间槽位的错开，能够降低谐波影响，使得转子具有更好的NVH性能，提供更大的功率。

第八、九、十实施方式

参照图15至图17，介绍本申请的第八至十实施方式。这三个实施方式是第七实施方式的变型。

参照图15，在第八实施方式中，相邻层的槽位的错开方向与第七实施方式相反。第二导体组20b使用三个跨距均为8的U形子导体。每个焊接对的跨距均为8。

参照图16和图17，在第九和第十实施方式中，扁线绕组20在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的绕线槽在周向C上错开两个槽位，且这两个实施方式分别提供了槽位错开的不同方向。

第九实施方式中，每极的奇数层比偶数层领先两个槽位。第二导体组20b使用三个跨距均为11的U形子导体。每个焊接对的跨距均为11。

第十实施方式中，每极的奇数层比偶数层落后两个槽位。第二导体组20b使用三个跨距均为7的U形子导体。每个焊接对的跨距均为7。

应当理解，上述实施方式及其部分方面或特征可以适当地组合。

本申请至少具有以下优点中的一个优点：

（i）本申请的扁线电机各支路的出线位置在周向上的间隔角度很小，且三相的星点位置在周向上分布距离也非常小，使得绕组使用的出线铜排和星点铜排的数量少、尺寸小而且结构简单。

（ii）本申请的扁线电机各支路的导体连接采用叠绕组而非波绕组的形式，使得焊接点之间的电压差很小，尤其对于高压电机，绝缘性能好，可靠性高。

（iii）根据本申请的扁线电机的绕组走线兼顾电机的扭矩、功率和NVH性能，具体应用时可以根据需要选用本申请提供的不同实施方式。

当然，本申请不限于上述实施方式，本领域技术人员在本申请的教导下可以对本申请的上述实施方式做出各种变型，而不脱离本申请的范围。

Claims (13)

1.一种扁线电机的定子，包括定子铁芯和扁线绕组，其特征在于，

所述扁线绕组具有三相绕组，每一相的所述扁线绕组包括若干个支路，所述定子的每极每相的绕线槽的个数为3，所述定子的极数2P为3的偶数倍，所述扁线绕组在所述绕线槽内形成的层数为2L，L为不小于2的整数，每个所述支路包括多个彼此串联的U形子导体，所述U形子导体的两个腿部在一端相连形成皇冠端、在另一端分开形成焊接端，

所述扁线绕组包括第一导体组、第二导体组和第三导体组，所述第一导体组和所述第三导体组中的一者设置在所述绕线槽的最内层、另一者设置在所述绕线槽的最外层，所述第二导体组设置在所述绕线槽的除了所述最内层和所述最外层的其它层，

所述第一导体组包括三个跨距分别为11、9和7的所述U形子导体，所述第三导体组包括三个跨距分别为10、8和9的所述U形子导体，

所述第二导体组内的所述U形子导体的两个所述腿部位于相邻的层。

2.根据权利要求1所述的扁线电机的定子，其特征在于，在每个所述支路内，相邻的所述U形子导体的焊接在一起的两个腿部形成一个焊接对，每个所述焊接对的两个腿部之间的跨距均相等。

3.根据权利要求2所述的扁线电机的定子，其特征在于，在每一相中，所述扁线绕组在每极将三个连续的所述绕线槽填满，使得从轴向观察，每极每相的所述扁线绕组在所述绕线槽内所占的各层在周向上对齐。

4.根据权利要求3所述的扁线电机的定子，其特征在于，所述第二导体组包括三个跨距均为9的所述U形子导体，或者

所述第二导体组包括三个跨距分别为11、9和7的所述U形子导体；或者，

所述第二导体组包括三个跨距分别为10、9和8的所述U形子导体。

5.根据权利要求3所述的扁线电机的定子，其特征在于，每个所述焊接对的两个腿部之间的跨距均为9。

6.根据权利要求2所述的扁线电机的定子，其特征在于，所述扁线绕组在每极每相的奇数层占据三个连续的所述绕线槽、在偶数层占据三个连续的所述绕线槽；沿所述定子铁芯的轴向观察，同一相同一极的奇数层的槽位在所述定子铁芯的周向上对齐，同一相同一极的偶数层的槽位在所述周向上对齐，且所述扁线绕组在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的所述绕线槽在所述周向上错开一个槽位。

7.根据权利要求6所述的扁线电机的定子，其特征在于，所述第二导体组包括三个跨距均为10的所述U形子导体，或者所述第二导体组包括三个跨距均为8的所述U形子导体。

8.根据权利要求2所述的扁线电机的定子，其特征在于，所述扁线绕组在每极每相的奇数层占据三个连续的所述绕线槽、在偶数层占据三个连续的所述绕线槽；沿所述定子铁芯的轴向观察，同一相同一极的奇数层的槽位在所述定子铁芯的周向上对齐，同一相同一极的偶数层的槽位在所述周向上对齐，且所述扁线绕组在每极每相的相邻层的偶数层与奇数层所占据的所述绕线槽在所述周向上错开两个槽位。

9.根据权利要求8所述的扁线电机的定子，其特征在于，所述第二导体组包括三个跨距均为11的所述U形子导体，或者所述第二导体组包括三个跨距均为7的所述U形子导体。

10.根据权利要求7或9所述的扁线电机的定子，其特征在于，每个所述焊接对的两个腿部之间的跨距等于所述第二导体组内的所述U形子导体的跨距。

11.根据权利要求1所述的扁线电机的定子，其特征在于，每一相的所述扁线绕组包括3个并联的支路，或者每一相的所述扁线绕组包括一个串联的支路。

12.根据权利要求1所述的扁线电机的定子，其特征在于，每相的出线端位于所述焊接端。

13.根据权利要求1所述的扁线电机的定子，其特征在于，每相的出线端位于所述皇冠端，所述出线端所连的导体为I形导体。