CN219999137U - 扁线电机的定子及绕组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电机技术领域，公开了一种扁线电机的定子及绕组结构，包括定子铁芯和三相绕组，定子铁芯内侧沿周向等间隔开设有若干定子槽；三相绕组呈层状设置于定子槽中，并包括若干最外层导体、中间层导体和最内层导体；部分最外层导体上设置第一引出线，部分最外层的中间层导体上设置有第二引出线；多个第一引出线和多个第二引出线均沿周向连续设置并组合形成三相引出线。该定子及绕组结构实现了一种低环流整距绕组连接方案，三相引出线在铁芯的外层或次外层连续槽出线，出线方式连续、集中，且几乎不占用焊接端部高度。

Description

扁线电机的定子及绕组结构

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体地涉及一种扁线电机的定子及绕组结构。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，给汽车驱动电机发展带来巨大挑战，目前车用电机朝着高速化、轻量化、高效化的方向发展，对电机的功率密度、效率水平、噪音有更高的要求。

扁线绕组比圆线绕组具有更高的槽满率，更高的功率密度和更优的散热性能，但扁线绕组存在固有的集肤效应，特别是高速电机，集肤效应很明显。

为了减低集肤效应，一般会增加定子槽内导体数，如6层、8层等。对于极对数为P(P为≥2的整数)、槽数为N1的电机(N1为48、54、72等整数)并联子绕组的个数需满足为极对数2P的约数，如8极48槽6层2路并联定子，并联支路数可为1、2、4等。

针对上述问题采用现有技术的绕线方式会存在以下问题：三相引出线不能在铁芯的外层或内层连续槽出线，出现方式不连续、不集中，占用焊接端部高度，从而会产生由于焊接端尺寸过高而不能布置在电机中的困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种扁线电机的定子及绕组结构，该定子及绕组结构实现了一种低环流整距绕组连接方案，实现了三相引出线在铁芯的外层或次外层连续槽出线，出线方式连续、集中，且几乎不占用焊接端部高度，解决了由于焊接端尺寸过高而不能布置在电机中的困扰。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种扁线电机的定子及绕组结构，包括定子铁芯和三相绕组，所述定子铁芯内侧沿周向等间隔开设有若干定子槽；所述三相绕组呈层状设置于所述定子槽中，并包括若干最外层导体、中间层导体和最内层导体；部分最外层导体上设置第一引出线，部分最外层的中间层导体上设置有第二引出线；多个第一引出线和多个第二引出线均沿周向连续设置并组合形成三相引出线。

优选地，在同一单支路中，所述最外层导体、中间层导体、最内层导体沿定子铁芯的径向方向依次连接后，再顺时针或逆时针方向依次连接周向相邻的中间层导体和周向相间的最外层导体。

优选地，所述最外层导体包括外层同扭跨7发卡和外层同扭跨5发卡，所述外层同扭跨5发卡位于外层同扭跨7发卡内侧。

优选地，所述外层同扭跨7发卡位于第n+2、n+7、n+14、n+19、n+26、n+31、n+38和n+43个定子槽；所述外层同扭跨5发卡位于第n+1、n+8、n+13、n+20、n+25、n+32、n+37和n+44个定子槽。

优选地，所述中间层导体包括中间层跨7发卡和中间层跨5发卡，所述中间层跨5发卡的头部错位交叉设置，所述中间层跨5发卡的身部及尾部位于所述中间层跨7发卡内侧。

优选地，所述中间层跨7发卡位于第n+1、n+2、n+7、n+8、n+13、n+14、n+19、n+20、n+25、n+26、n+31、n+32、n+37、n+38、n+43和n+44个定子槽；所述中间层跨5发卡位于第n+1、n+2、n+7、n+8、n+13、n+14、n+19、n+20、n+25、n+26、n+31、n+32、n+37、n+38、n+43和n+44个定子槽。

优选地，所述最内层导体与最外层导体的扭头方向相反；包括内层同扭跨7发卡和内层同扭跨5发卡，所述内层同扭跨5发卡位于内层同扭跨7发卡内侧。

优选地，所述内层同扭跨7发卡位于第n+2、n+7、n+14、n+19、n+26、n+31、n+38和n+43个定子槽；所述内层同扭跨5发卡位于第n+1、n+8、n+13、n+20、n+25、n+32、n+37和n+44个定子槽。

优选地，在同一单支路中，同一径向方向上的所述最外层导体与中间层导体之间，以及同一径向方向上的所述中间层导体与最内层导体之间，以及所述最内层导体与周向相邻中间层导体之间，以及周向相邻中间层导体与周向相间的最外层导体之间均通过相互堆叠的引出线焊接连接。

优选地，所述最外层导体、中间层导体和最内层导体的封闭端均位于所述定子铁芯的第一端，构成发卡端；所述最外层导体、中间层导体和最内层导体的开口端均位于所述定子铁芯的第二端，构成焊接端。

根据上述技术方案，该定子及绕组结构实现了一种低环流整距绕组连接方案，实现了三相引出线在铁芯的外层或次外层连续槽出线，出线方式连续、集中，且几乎不占用焊接端部高度，解决了由于焊接端尺寸过高而不能布置在电机中的困扰。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种优选实施方式的整体结构图；

图2是本实用新型中一种优选实施方式的单支路展开图；

图3是本实用新型中一种优选实施方式的单相绕组展开图；

图4是本实用新型中一种优选实施方式的三相绕组展开图；

图5是本实用新型中最内层导体的一种优选实施方式的结构图；

图6是单个中间层导体装配到定子铁芯的一种优选实施方式的结构图；

图7是中间层跨7发卡的一种优选实施方式的结构图；

图8是中间层跨5发卡的一种优选实施方式的结构图；

图9是本实用新型中最外层导体的一种优选实施方式的结构图；

图10是设有第一引出线的最外层导体的结构图；

图11是本实用新型中一种优选实施方式的单支路绕组安装示意图；

图12是本实用新型中一种优选实施方式的单相绕组安装示意图；

图13是最内层导体的一种优选实施方式的安装示意图；

图14是中间2～3层中间层导体的一种优选实施方式的安装示意图；

图15是中间4～5层中间层导体的一种优选实施方式的安装示意图；

图16是最外层导体的一种优选实施方式的安装示意图。

附图标记说明

1-定子铁芯；2-绝缘纸；3-发卡端；4-焊接端；5-三相引出线；51-第一引出线；52-第二引出线；6-最内层导体；61-内层同扭跨5发卡；611-内层同扭跨5发卡头部；612-内层同扭跨5发卡身部；613-内层同扭跨5发卡尾部；62-内层同扭跨7发卡；621-内层同扭跨7发卡头部；622-内层同扭跨7发卡身部；623-内层同扭跨7发卡尾部；7-中间层导体；71-中间层跨5发卡；711-中间层跨5发卡头部；712-中间层跨5发卡身部；713-中间层跨5发卡尾部；72-中间层跨7发卡；721-中间层跨7发卡头部；722-中间层跨7发卡身部；723-中间层跨7发卡尾部；8-最外层导体；81-外层同扭跨5发卡；811-外层同扭跨5发卡头部；812-外层同扭跨5发卡身部；813-外层同扭跨5发卡尾部；82-外层同扭跨7发卡；821-外层同扭跨7发卡头部；822-外层同扭跨7发卡身部；823-外层同扭跨7发卡尾部；9-定子槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

参见图1所示的扁线电机的定子及绕组结构，包括定子铁芯1和三相绕组，所述定子铁芯1内侧沿周向等间隔开设有若干定子槽9；所述三相绕组呈层状设置于所述定子槽9中，并包括若干最外层导体8、中间层导体7和最内层导体6；部分所述最外层导体8上设置第一引出线51，部分最外层的所述中间层导体7上设置有第二引出线52；多个所述第一引出线51和多个所述第二引出线52均沿周向方向连续设置并组合形成三相引出线5。

在本实用新型中，定子槽9的个数为m个，m≥48，并且m是12的整数倍，示例性的，m为48，即在定子铁芯1上按圆周阵列开有48个相同尺寸的矩形定子槽9。

在一种实施例中，在48个定子槽9中插入扁铜导体，每个定子槽9中可以容纳2k(k为自然数)根导体。

在一种实施例中，定子铁芯1使用一定片数的硅钢片叠压而成，可以是铆扣、焊接或者粘接等多种方式，定子铁芯1上按圆周阵列开有48个相同尺寸的矩形定子槽9，考虑到绝缘，在矩形槽中插入一定厚度的绝缘纸2。

参见图2和图11，在同一单支路中，所述最外层导体8、中间层导体7、最内层导体6沿定子铁芯1的径向方向依次连接后，再顺时针或逆时针方向依次连接周向相邻的中间层导体7和周向相间的最外层导体8。即，在同一单支路中电流由最外层导体8流入中间层导体7再流入最内层导体6，然后流入周向相邻的中间层导体7，再流入周向相间的最外层导体8，依次循环至该单支路的末端。参考图2所示的单支路中，电流从第38槽中最外层导体8中的第一引出线51流入，经过单支路循环之后从第44槽中第五层的中间层导体7上的第二引出线52流出。

参见图9和图10所示，所述最外层导体8包括外层同扭跨7发卡82和外层同扭跨5发卡81，所述外层同扭跨5发卡81位于外层同扭跨7发卡82内侧。

进一步具体来说，外层同扭跨7发卡82包括竖向平行的两根外层同扭跨7发卡身部822，两根外层同扭跨7发卡身部822之间通过外层同扭跨7发卡尾部823连接，两根外层同扭跨7发卡身部822上端的外层同扭跨7发卡头部821朝向同侧平行延伸，并在端部形成有第一焊接点。外层同扭跨5发卡81包括竖向平行的两根外层同扭跨5发卡身部812，两根外层同扭跨5发卡身部812之间通过外层同扭跨5发卡尾部813连接，两根外层同扭跨5发卡身部812上端的外层同扭跨5发卡头部811朝向同侧平行延伸，在端部形成有第二焊接点。两根外层同扭跨7发卡身部822之间的跨距大于两根外层同扭跨5发卡身部812之间的跨距。

参见图2至图4以及图11、图12和图16，所述外层同扭跨7发卡82位于第n+2、n+7、n+14、n+19、n+26、n+31、n+38和n+43个定子槽9；所述外层同扭跨5发卡81位于第n+1、n+8、n+13、n+20、n+25、n+32、n+37和n+44个定子槽9。其中，0≤n≤m，且n为自然数。

参见图6至图8，所述中间层导体7包括中间层跨7发卡72和中间层跨5发卡71，所述中间层跨5发卡71的头部错位交叉设置，所述中间层跨5发卡71的身部及尾部位于所述中间层跨7发卡72内侧。

进一步具体来说，中间层跨7发卡72包括竖向平行的两根中间层跨7发卡身部722，两根中间层跨7发卡身部722之间通过中间层跨7发卡尾部723连接，两根中间层跨7发卡身部722上端的中间层跨7发卡头部721朝内延伸且不相交，在端部形成有第三焊接点。中间层跨5发卡71包括竖向平行的两根中间层跨5发卡身部712，两根中间层跨5发卡身部712之间通过中间层跨5发卡尾部713连接，两根中间层跨5发卡身部712上端的中间层跨5发卡头部711朝内延伸且交错设置，在端部形成有第四焊接点。两根中间层跨7发卡身部722之间的跨距大于两根中间层跨5发卡身部712之间的跨距。

参见图2至图4以及图11、图12、图14和图15，所述中间层跨7发卡72位于第n+1、n+2、n+7、n+8、n+13、n+14、n+19、n+20、n+25、n+26、n+31、n+32、n+37、n+38、n+43和n+44个定子槽9；所述中间层跨5发卡71位于第n+1、n+2、n+7、n+8、n+13、n+14、n+19、n+20、n+25、n+26、n+31、n+32、n+37、n+38、n+43和n+44个定子槽9。其中，0≤n≤m，且n为自然数。

参见图5所示，所述最内层导体6与最外层导体8的扭头方向相反；包括内层同扭跨7发卡62和内层同扭跨5发卡61，所述内层同扭跨5发卡61位于内层同扭跨7发卡62内侧。

进一步具体来说，内层同扭跨7发卡62包括竖向平行的两根内层同扭跨7发卡身部622，两根内层同扭跨7发卡身部622之间通过内层同扭跨7发卡尾部623连接，两根内层同扭跨7发卡身部622上端的内层同扭跨7发卡头部621朝向同侧平行延伸，在端部形成有第五焊接点。内层同扭跨5发卡61包括竖向平行的两根内层同扭跨5发卡身部612，两根内层同扭跨5发卡身部612之间通过内层同扭跨5发卡尾部613连接，两根内层同扭跨5发卡身部612上端的内层同扭跨5发卡头部611朝向同侧平行延伸，在端部形成有第六焊接点。两根内层同扭跨7发卡身部622之间的跨距大于两根内层同扭跨5发卡身部612之间的跨距。

参见图2至图4以及图11、图12和图13，所述内层同扭跨7发卡62位于第n+2、n+7、n+14、n+19、n+26、n+31、n+38和n+43个定子槽9；所述内层同扭跨5发卡61位于第n+1、n+8、n+13、n+20、n+25、n+32、n+37和n+44个定子槽9。其中，0≤n≤m，且n为自然数。

在该实施方式中，在同一单支路中，同一径向方向上的所述最外层导体8与中间层导体7之间，以及同一径向方向上的所述中间层导体7与最内层导体6之间，以及所述最内层导体6与周向相邻中间层导体7之间，以及周向相邻中间层导体7与周向相间的最外层导体8之间均通过相互堆叠的引出线焊接连接。

如在一种实施例中，为了实现48个矩形槽中导体间电气连接，需要使用发卡或焊接等方式。在该48槽定子绕组中，其平行支路数为2，每条支路所连接的槽内导体跨距为跨7和跨5循环，其在一个定子圆周方向上按所述跨距规律分布。如图2所示的单支路展开图，电流的流向为：外层同扭跨7发卡82A1+流入---第4/5层中间层跨5发卡71---第4/5层中间层跨7发卡72---内层同扭跨5发卡61---周向相邻的中间层导体7的第2/3层中间层跨5发卡71---周向相间的中间层导体7的第4/5层中间层跨7发卡72---周向相间的外层同扭跨7发卡82……以此类推直至A1-流出。

假设每槽可插入2N根导体，则每槽有2N层导体，且声明靠近定子槽9底的为外层，靠近定子槽9口的为内层。每条支路下所对应的槽内导体按照相邻层循环的安装在所述跨距规律的矩形槽中，直至一个圆周结束切换到下一对相邻层进行循环安装布置。

特别的，扁线电机定子三相绕组的进出线布置在矩形槽的最外层和最内层。特别的，在每条支路的换向连接中，使用若干扭头反向的发卡线圈进行电气跨接，这些扭头反向的发卡线圈位于矩形槽的最内层和最外层。

在该实施方式中，所述最外层导体8、中间层导体7和最内层导体6的封闭端均位于所述定子铁芯1的第一端，构成发卡端3；所述最外层导体8、中间层导体7和最内层导体6的开口端均位于所述定子铁芯1的第二端，构成焊接端4。

在一种实施例中，三相引出线5位于焊接端4的最外层和次外层，如图1所示，三相引出线5共有连续的12根，分别为：位于定子铁芯槽最外层的6根第一引出线51和次外层的6根第二引出线52，6根第一引出线51依次顺序排列后紧接着6根第二引出线52依次顺序排列，以形成连续的状态，为了便于辨识，将第一引出线51的长度设置为小于第二引出线52的长度。

如图4所示，三相引出线5分为U、V、W三相引出线，三相绕组为2路并联方案，由最外层导体8、中间层导体7和最内层导体6堆叠缠绕而成，实现一种低环流整距绕组连接方案。

U相绕组的2条支路为第一支路A1、第二支路A2，输入端为A1+、A2+，输出端为A1-、A2-；V相绕组的2条支路为第三支路B1、第四支路B2，输入端为B1+、B2+，输出端为B1-、B2-；W相绕组的2条支路为第五支路C1、第六支路C2，输入端为C1+、C2+，输出端为C1-、C2-。

本实用新型采用常规发卡同扭和对扭方式，实现了一种低环流整距绕组连接方案，本方案实现了三相引出线5在铁芯的外层或内层连续槽出线，出线方式连续、集中，且几乎不占用焊接端4部高度，解决了由于焊接端4尺寸过高而不能布置在电机中的困扰。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，包括定子铁芯(1)和三相绕组，所述定子铁芯(1)内侧沿周向等间隔开设有若干定子槽(9)；

所述三相绕组呈层状设置于所述定子槽(9)中，包括若干最外层导体(8)、中间层导体(7)和最内层导体(6)；

部分所述最外层导体(8)上设置第一引出线(51)，部分最外层的所述中间层导体(7)上设置有第二引出线(52)；

多个所述第一引出线(51)和多个所述第二引出线(52)均沿周向方向连续设置并组合形成三相引出线(5)。

2.根据权利要求1所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，在同一单支路中，所述最外层导体(8)、中间层导体(7)、最内层导体(6)沿定子铁芯(1)的径向方向依次连接后，再顺时针或逆时针方向依次连接周向相邻的中间层导体(7)和周向相间的最外层导体(8)。

3.根据权利要求2所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述最外层导体(8)包括外层同扭跨7发卡(82)和外层同扭跨5发卡(81)，所述外层同扭跨5发卡(81)位于外层同扭跨7发卡(82)内侧。

4.根据权利要求3所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述外层同扭跨7发卡(82)位于第n+2、n+7、n+14、n+19、n+26、n+31、n+38和n+43个定子槽(9)；

所述外层同扭跨5发卡(81)位于第n+1、n+8、n+13、n+20、n+25、n+32、n+37和n+44个定子槽(9)；

n为自然数。

5.根据权利要求4所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述中间层导体(7)包括中间层跨7发卡(72)和中间层跨5发卡(71)，所述中间层跨5发卡(71)的头部错位交叉设置，所述中间层跨5发卡(71)的身部及尾部位于所述中间层跨7发卡(72)内侧。

6.根据权利要求5所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述中间层跨7发卡(72)位于第n+1、n+2、n+7、n+8、n+13、n+14、n+19、n+20、n+25、n+26、n+31、n+32、n+37、n+38、n+43和n+44个定子槽(9)；

所述中间层跨5发卡(71)位于第n+1、n+2、n+7、n+8、n+13、n+14、n+19、n+20、n+25、n+26、n+31、n+32、n+37、n+38、n+43和n+44个定子槽(9)；

n为自然数。

7.根据权利要求6所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述最内层导体(6)与最外层导体(8)的扭头方向相反；

包括内层同扭跨7发卡(62)和内层同扭跨5发卡(61)，所述内层同扭跨5发卡(61)位于内层同扭跨7发卡(62)内侧。

8.根据权利要求7所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述内层同扭跨7发卡(62)位于第n+2、n+7、n+14、n+19、n+26、n+31、n+38和n+43个定子槽(9)；

所述内层同扭跨5发卡(61)位于第n+1、n+8、n+13、n+20、n+25、n+32、n+37和n+44个定子槽(9)；

n为自然数。

9.根据权利要求1所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，在同一单支路中，同一径向方向上的所述最外层导体(8)与中间层导体(7)之间，以及同一径向方向上的所述中间层导体(7)与最内层导体(6)之间，以及所述最内层导体(6)与周向相邻中间层导体(7)之间，以及周向相邻中间层导体(7)与周向相间的最外层导体(8)之间均通过相互堆叠的引出线焊接连接。

10.根据权利要求1所述的扁线电机的定子及绕组结构，其特征在于，所述最外层导体(8)、中间层导体(7)和最内层导体(6)的封闭端均位于所述定子铁芯(1)的第一端，构成发卡端(3)；

所述最外层导体(8)、中间层导体(7)和最内层导体(6)的开口端均位于所述定子铁芯(1)的第二端，构成焊接端(4)。