CN219893045U - 一种扁线电机定子及绕组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扁线电机定子及绕组结构，属于电机技术领域，在定子铁芯的内壁上开设有多个按圆周阵列分布且尺寸相同的矩形定子槽，组成定子绕组的多个导体的直线段嵌设定子槽内，定子铁芯一端导体的直线段通过U型发卡相连形成王冠端，另一端导体的直线段通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端，定子绕组包括U、V和W相绕组，定子绕组的三相引出线和中性点引出线分别位于第一层和第四层，三相绕组的第一层和第四层各有1条支路引入线，其中第四层的1条支路通过引出线发卡，通过使用外侧进线内侧出线的方式或内侧进线外侧出线方式，解决现有扁线定子电机同侧进出线造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题。

Description

一种扁线电机定子及绕组结构

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种扁线电机定子及绕组结构。

背景技术

随着新能源汽车技术的发展，其对于驱动电机的运行性能要求越来越高。作为新能源汽车的关键部件，驱动电机的输出性能直接影响整机的高效运行。现有驱动电机按照定子绕组的绕线结构不同可分为圆线电机和扁线电机。相较于传统的圆线电机来说，扁线电机具有槽满率高、功率密度高、温度性能好等优势。

现有扁线定子绕组支路的电流换向多是使用异型线方式，且异型线多是安装在定子绕组端部，绕组使用内侧进线内侧出线或外侧进线外侧出线的方式。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：为了解决现有扁线电机定子绕组内侧进线内侧出线或外侧进线外侧出线容易造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的技术问题，本实用新型提供一种扁线电机定子及绕组结构。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

扁线电机定子，包括定子铁芯和定子绕组；所述定子铁芯包括呈环设置的硅钢片，所述硅钢片至少有四片，所述定子铁芯的内壁上开设有多个按圆周阵列分布且尺寸相同的矩形定子槽，所述定子绕组包括多个导体，每个所述定子槽可嵌设至少两根所述导体的直线段，所述定子铁芯一端所述导体的直线段通过U型发卡相连形成王冠端，另一端所述导体的直线段通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端。

优选地，所述定子槽内设置绝缘纸。

优选地，所述定子铁芯有48个定子槽，每相支路连接的槽内导体之间的等跨距包括跨6、跨5和跨7中一种或多种，所述定子绕组的平行支路数为1。

优选地，所述定子铁芯有54个定子槽，每相支路连接的槽内导体之间的等跨距包括跨9、跨10和跨7中一种或多种，所述定子绕组的平行支路数为2。

绕组结构，包括所述定子绕组，所述定子绕组包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述定子绕组包括四层导体，靠近所述定子槽底的为第四层，靠近所述定子槽口的为第一层，三相绕组连接有三相引出线和中性点引出线，所述三相引出线和中性点引出线分别位于第一层和第四层，所述三相引出线通过相线扁铜排连接，所述中性点引出线通过中性线扁铜排连接，三相绕组分别包括2条并联支路，三相绕组的第一层和第四层各有1条支路引入线，每条支路引入线通过相铜排连接，其中第四层的1条支路通过引出线发卡。

优选地，所述三相引出线和中性点引出线的相对位置分为两种型式：

型式一：所述U相绕组、V相绕组以及W相绕组的各个支路的输入引线端在绕组发卡端的排列依次为U相绕组的第一并联支路、U相绕组的第二并联支路、V相绕组的第一并联支路、V相绕组的第二并联支路、W相绕组的第一并联支路以及W相绕组的第二并联支路；

型式二：所述U相绕组、V相绕组以及W相绕组的各个支路的输入引线端在绕组发卡端的排列依次为U相绕组的第一并联支路、U相绕组的第二并联支路、W相绕组的第一并联支路、W相绕组的第二并联支路、V相绕组的第一并联支路以及V相绕组的第二并联支路。

优选地，三相绕组的进出线布置在矩形槽的第一层和第四层；每条支路的换向连接中，通过多个扭头的发卡线圈进行电气跨接。

优选地，每相第一层和第四层三相绕组的发卡为U型扭头同向的发卡，每相第二层和第三层所述绕组的发卡为U型扭头外扩发卡，所述三相引出线和中性点引出线均以第一层和第四层三相绕组的发卡引脚作为引出线。

优选地，三相绕组的焊接端连接有6条三相引出线和6条中性点引出线，所述三相引出线和中性点引出线分别位于第一层和第四层各3条。

优选地，三相绕组的王冠端连接有12条三相引出线和12条中性点引出线，所述三相引出线和中性点引出线分别位于第一层和第四层各6条，三相绕组的焊接端未设引出线。

优选地，三相绕组的发卡为U型扭头外扩发卡，所述三相引出线为扁线发卡。

本实用新型具有以下有益效果：

在扁线电机绕组的布置安装中使用外侧进线内侧出线的方式或内侧进线外侧出线方式，可以解决现有内侧进线内侧出线、外侧进线外侧出线造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型绕组结构示意图；

图3是本实用新型绕组第一层结构示意图；

图4是本实用新型绕组第一和第二层结构示意图；

图5是本实用新型绕组第三层和第四层结构示意图；

图6是本实用新型绕组第四层结构示意图；

图7是本实用新型单相绕组结构示意图；

图8是本实用新型三相引出线发卡；

图9是本实用新型三相引出线和中性点引出线发卡安装示意图；

图10是本实用新型实施例3的三相绕组展开图；

图11是本实用新型实施例3的单相绕组展开图；

图12是本实用新型实施例4的三相绕组展开图；

图13是本实用新型实施例4的单相绕组展开图；

图14是本实用新型实施例7的结构示意图；

图15是本实用新型实施例7中的单相绕组的结构示意图；

图16是本实用新型实施例7扁线发卡的结构示意图；

图17是本实用新型实施例7的三相绕组展开图；

图18是本实用新型实施例7的U相绕组展开图；

图19是本实用新型实施例7的V相绕组展开图；

图20是本实用新型实施例7的W相绕组展开图；

附图标记：1－定子铁芯；2－导体；3－王冠端；4－焊接端；5－绝缘纸；6－定子绕组；7－三相引出线；8－中性点引出线；9－引出线发卡；10－中性线扁铜排；11－支路引入线；12－相铜排。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1－9所示，扁线电机定子，包括定子铁芯1和定子绕组6；所述定子铁芯1包括呈环设置的硅钢片，所述硅钢片至少有四片，所述定子铁芯1的内壁上开设有多个按圆周阵列分布且尺寸相同的矩形定子槽，所述定子绕组6包括多个导体2，每个所述定子槽可嵌设至少两根所述导体2的直线段，所述定子铁芯1一端所述导体2的直线段通过U型发卡相连形成王冠端3，另一端所述导体2的直线段通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端4；

绕组结构，包括绕制在所述定子铁芯1中定子槽内的定子绕组6，所述定子绕组6包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述定子绕组6包括四层导体2，靠近所述定子槽底的为第四层，靠近所述定子槽口的为第一层，三相绕组的焊接端连接有6条三相引出线7和6条中性点引出线8，所述三相引出线7和中性点引出线8分别位于第一层和第四层各3条，所述三相引出线7通过相线扁铜排连接，所述中性点引出线8通过中性线扁铜排10连接，三相绕组分别包括2条并联支路，三相绕组的第一层和第四层各有1条支路引入线，每条支路引入线11通过相铜排12连接，其中第四层的1条支路根据引出线发卡9。

本实施例工作原理，将四片成环的硅钢片经过叠压制成定子铁芯1，定子铁芯1的内壁开设多个按圆周阵列分布且尺寸相同的矩形定子槽，在每个定子槽内嵌设导体2，每个定子槽嵌设四根导体2，则每槽有四层导体2，靠近定子槽底的为第四层，靠近所述定子槽口的为第一层，按照第一层、第二层、第三层、第四层顺序排列，插在定子槽内的导体2为导体2的直线段，导体2超出定子槽外的在定子铁芯1一端的导体2通过U型发卡相连构成王冠端3，另一端导体2通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端4，多个导体2分别组成U相绕组、V相绕组和W相绕组共三相绕组，每相绕组分别包括2条并联支路，在定子铁芯1绕组嵌设一相导体2的一个绕组中，每条并联支路自一个定子槽的上层引入，自另一定子槽的下层引出，且同一相绕组的两个不同并联支路在定子槽内交叠形成所述双层绕组结构，在定子铁芯1的焊接端4上的绕组设置有6条三相引出线7和6条中心点引出线8，6条三相引出线和6条中性点引出线8分别各设置在第一层3条和第四层3条，即每相的引出线和中性点引出线各有2条，中性点引出线通过中性线扁铜排10连接，每相引出线分别通过一个相线扁铜排连接，在绕组的第一层和第四层各有1条支路引入线11，支路引入线11通过相铜排12连接，且其中第四层的1条支路引入线11的引脚作为引出线发卡9。

本实施例中，在扁线电机绕组的布置安装中使用外侧进线内侧出线的方式或内侧进线外侧出线方式，可以解决现有内侧进线内侧出线、外侧进线外侧出线造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题。

具体实施时，电流通过最外层的三相引出线流入，经过第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层(共4个发卡)，再跨层流向→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层(共4个发卡)，再跨层流向→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层→第1层(共4个发卡)，然后通过最内层的反扭发卡，转换电流方向再反向从最内层往最外层依次流去，依次从第1层→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层(共4个发卡)，再跨层流向→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层(共4个发卡)，再跨层流向→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层(共4个发卡)，然后通过最外层反扭发卡，转换电流方向，再反向向最内层流去，经过第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层→第6层→第5层(共4个发卡)，再跨层流向→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层→第4层→第3层(共4个发卡)，再跨层流向→第2层→第1层→第2层→第1层→第2层→第1层(共4个发卡)，最后从最内层三相引出线连接到中性点铜排。

进一步的，所述定子槽内设置绝缘纸5，为了保证产品的绝缘性能，防止漏电发生安全隐患，同时保证导体2的工作性能。

进一步的，所述导体2的具体层数可以根据实际需要进行设定，例如3层、4层、5层等。

进一步的，硅钢片叠压的方式包括铆扣、焊接或者粘接等多种方式。

实施例2

如图10－13和图17－20基于实施例1，三相绕组引出线和中性点引出线的相对位置分为两种型式：

型式一：所述U相绕组、V相绕组以及W相绕组的各个支路的输入引线端在绕组发卡端的排列依次为U相绕组的第一并联支路、U相绕组的第二并联支路、V相绕组的第一并联支路、V相绕组的第二并联支路、W相绕组的第一并联支路以及W相绕组的第二并联支路；

型式二：所述U相绕组、V相绕组以及W相绕组的各个支路的输入引线端在绕组发卡端的排列依次为U相绕组的第一并联支路、U相绕组的第二并联支路、W相绕组的第一并联支路、W相绕组的第二并联支路、V相绕组的第一并联支路以及V相绕组的第二并联支路。

实施例3

如图10和图11所示，基于实施例1，所述定子铁芯1有48个定子槽，每相支路连接的槽内导体之间的等跨距包括跨6、跨5和跨7中一种或多种，在一个定子铁芯1圆周方向上按所述跨距规律分布，所述定子绕组6的平行支路数为1。

本实施例中，相邻层的U型发卡扭头方向相反，如第一层U型发卡向右扭，则第二层U型发卡向左扭，以此类推。

实施例4

如图12和图13所示，基于实施例1，所述定子铁芯1有54个定子槽，每相支路连接的槽内导体之间的等跨距包括跨9、跨10和跨7中一种或多种，在一个定子铁芯1圆周方向上按所述跨距规律分布，所述定子绕组6的平行支路数为2。

实施例5

如图5－7所示，基于实施例1，三相绕组的进出线布置在矩形槽的第一层和第四层；每条支路的换向连接中，通过多个扭头的发卡线圈进行电气跨接。

实施例6

如图3－9所示，基于实施例1，每相第一层和第四层三相绕组的发卡为U型扭头同向的发卡，每相第二层和第三层所述绕组的发卡为U型扭头外扩发卡，所述三相引出线7和中性点引出线8均以第一层和第四层三相绕组的发卡引脚作为引出线。

本实施例中第一层和第四层使用U型扭头同向的发卡实现绕组中电流的换向连接，替代了异型线的桥接，简化出线端部结构，且增加了连接的可靠性。

实施例7

如图14－20所示，基于实施例1，本实施例在三相绕组的王冠端3连接有12条三相引出线和12条中性点引出线，所述三相引出线7和中性点引出线8分别位于第一层和第四层各6条，三相绕组的发卡为U型扭头外扩发卡，所述三相引出线为扁线发卡，与实施例1区别的是实施例1在焊接端4设引出线，而本实施例将焊接端4设引出线改为王冠端设引出线，其它操作方式与实施例1相同。

本实施例中，除了本实施例的上述内容外均与实施例1的结构和连接方法一致。

本实施例采用了王冠端3出线，简化出线端部结构，有效的降低了端部高度和外包络直径，进而可以减少电机定子总成长度和成本，提高了电机的功率密度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.扁线电机定子，其特征在于，包括定子铁芯(1)和定子绕组(6)；

所述定子铁芯(1)包括呈环设置的硅钢片，所述硅钢片至少有四片，所述定子铁芯(1)的内壁上开设有多个按圆周阵列分布且尺寸相同的矩形定子槽，

所述定子绕组(6)包括多个导体(2)，每个所述定子槽可嵌设至少两根所述导体(2)的直线段，所述定子铁芯(1)一端所述导体(2)的直线段通过U型发卡相连形成王冠端(3)，另一端所述导体(2)的直线段通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端(4)。

2.如权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述定子槽内设置绝缘纸(5)。

3.如权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)有48个定子槽，每相支路连接的槽内导体之间的等跨距包括跨6、跨5和跨7中一种或多种，所述定子绕组(6)的平行支路数为1。

4.如权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述定子铁芯(1)有54个定子槽，每相支路连接的槽内导体之间的等跨距包括跨9、跨10和跨7中一种或多种，所述定子绕组(6)的平行支路数为2。

5.绕组结构，其特征在于，包括如权利要求1所述的定子绕组(6)，所述定子绕组(6)包括U相绕组、V相绕组和W相绕组，所述定子绕组(6)包括四层导体，靠近所述定子槽底的为第四层，靠近所述定子槽口的为第一层，三相绕组连接有三相引出线(7)和中性点引出线(8)，所述三相引出线(7)和中性点引出线(8)分别位于第一层和第四层，所述三相引出线(7)通过相线扁铜排连接，所述中性点引出线(8)通过中性线扁铜排(10)连接，三相绕组分别包括2条并联支路，三相绕组的第一层和第四层各有1条支路引入线(11)，每条支路引入线(11)通过相铜排(12)连接，其中第四层的1条支路根据引出线发卡(9)。

6.如权利要求5所述的绕组结构，其特征在于，所述三相引出线(7)和中性点引出线(8)的相对位置分为两种型式：

型式一：所述U相绕组、V相绕组以及W相绕组的各个支路的输入引线端在绕组发卡端的排列依次为U相绕组的第一并联支路、U相绕组的第二并联支路、V相绕组的第一并联支路、V相绕组的第二并联支路、W相绕组的第一并联支路以及W相绕组的第二并联支路；

型式二：所述U相绕组、V相绕组以及W相绕组的各个支路的输入引线端在绕组发卡端的排列依次为U相绕组的第一并联支路、U相绕组的第二并联支路、W相绕组的第一并联支路、W相绕组的第二并联支路、V相绕组的第一并联支路以及V相绕组的第二并联支路。

7.如权利要求5所述的绕组结构，其特征在于，三相绕组的进出线布置在矩形槽的第一层和第四层；每条支路的换向连接中，通过多个扭头的发卡线圈进行电气跨接。

8.如权利要求5所述的绕组结构，其特征在于，每相第一层和第四层三相绕组的发卡为U型扭头同向的发卡，每相第二层和第三层所述绕组的发卡为U型扭头外扩发卡，所述三相引出线(7)和中性点引出线(8)均以第一层和第四层三相绕组的发卡引脚作为引出线。

9.如权利要求5所述的绕组结构，其特征在于，三相绕组的焊接端连接有6条三相引出线(7)和6条中性点引出线(8)，所述三相引出线(7)和中性点引出线(8)分别位于第一层和第四层各3条。

10.如权利要求5所述的绕组结构，其特征在于，三相绕组的王冠端(3)连接有12条三相引出线(7)和12条中性点引出线(8)，所述三相引出线(7)和中性点引出线(8)分别位于第一层和第四层各6条。

11.如权利要求10所述的绕组结构，其特征在于，三相绕组的发卡为U型扭头外扩发卡，所述三相引出线(7)为扁线发卡。