CN220291757U - 一种扁线电机的绕组结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于扁线电机技术领域，公开了一种扁线电机的绕组结构，包括：定子铁芯，设置有若干定子槽，定子槽均与开设在定子铁芯内表面；三相绕组，安装在定子槽中；三相绕组的单相绕组设置有若干并联支路，且层数为6；每条并联支路设置有若干发卡线圈，发卡线圈插设在定子槽中。本实用新型通过采用发卡线圈，可以有效的提高电机槽满率，降低电机铜耗从而提高电机效率，同时还可以减小电机绕组端部高度，从而减小电机体积，提高功率/转矩密度；本实用新型对8极72槽结构提出了两路并联和六路并联的方案，而且每个方案的绕组分布均匀，引出端和中性端分别集中在定子槽的槽底和槽口，便于引入和引出电流。

Description

一种扁线电机的绕组结构

技术领域

本实用新型属于扁线电机技术领域，特别涉及一种扁线电机的绕组结构。

背景技术

从长远来看，小型化、高速化将是新能源汽车电机的主要发展趋势，而小型化必然要求电机功率密度有大幅度提升。扁铜线绕组可以提高电机的槽满率，进而降低电阻值和降低绕组与铁芯间的热阻，从而提升电机的功率密度。

扁铜线电机与圆铜线电机的区别在于铜线的截面积和成型方式，扁铜线有利于电机槽满率的提升，一般圆铜线电机的槽满率为40％左右，而扁铜线电机的槽满率能达到60％以上。同时，扁铜线也有其局限性，即电机每相绕组串联匝数可选择性少，这是因为当扁铜线电机槽数和每槽导体数确定后，每相绕组串联匝数只能通过并联支路数进行调整。为了满足每条支路的平衡性，并联支路数也会受槽数、极对数和每槽导体限制。

现有产品大多采用波绕组形式，绕组的连接形式有一定的局限性，无法简化引出线方式。另外，为匹配电机的电压值和考虑支流电流的平衡性，电机的绕组的并联支路数被限定为2时，绕组端部连接将变得复杂。

实用新型内容

为了解决背景技术中至少一个问题，本实用新型提出一种扁线电机的绕组结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种扁线电机的绕组结构，包括：

定子铁芯，设置有若干定子槽，所述定子槽均与开设在定子铁芯内表面；

三相绕组，安装在所述定子槽中；

所述三相绕组的单相绕组设置有若干并联支路，且层数为6；

每条所述并联支路设置有若干发卡线圈，所述发卡线圈插设在所述定子槽中；

所述发卡线圈的跨距包括Y、Y-2和Y+2，Y大于等于9，且为整数。

优选地，所述定子槽的数量为N，N＝72；

所述发卡线圈的跨距包括7、9和11。

优选地，所述发卡线圈包括引出线线圈、U形线圈和反扭线圈；

所述引出线线圈、U形线圈和反扭线圈均设置有U形段、折弯段和焊接段，两个所述折弯段分别与U形段的端部连接，两个所述焊接段与所述两个折弯段连接；

在所述引出线线圈中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度不等；

在所述U形线圈中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度相等；

在所述反扭线圈中，两个所述焊接段朝向相同且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度相等。

优选地，所述单相绕组设置有两条并联支路。

优选地，在所述两条并联支路中，沿顺时针方向：

每条所述并联支路在第六层和第五层，以所述引出线线圈为起点，依次连接三个U形线圈，跨距依次为7、11、7、11，最后一个U形线圈跨层至第四层；

在第四层和第三层，以第五层最后一个U形线圈4为起点，依次连接四个U形线圈，跨距依次为7、11、7、11，最后一个U形线圈跨层至第二层；

在第二层和第一层，以第三层最后一个U形线圈为起点，依次连接有三个U形线圈和一个反扭线圈，跨距依次为7、11、7、11，所述反扭线圈用于电流换向；

沿逆时针方向：

在第一层和第二层，以所述反扭线圈为起点，依次连接四个跨距为9的U形线圈，最后一个U形线圈从第二层跨层至第三层；

在第三层和第四层，以第二层跨层的U形线圈为起点，依次连接四个跨距为9的U形线圈，最后一个U形线圈从第四层跨层至第五层；

从第五层和第六层，以第四层最后一个U形线圈为起点，依次连接三个U形线圈和第二个反扭线圈，跨距均为9；

再次沿顺时针方向：

在第六层和第五层，以第二个反扭线圈为起点，依次连接四个U形线圈，跨距依次为11、7、11、7，最后一个U形线圈从第五层跨层至第四层；

在第四层和第三层，以第五层最后一个U形线圈为起点，依次连接四个U形线圈，跨距依次为11、7、11、7，最后一个U形线圈从第三层跨层至第二层；

在第二层和第一层，以第三层最后一个U形线圈为起点，依次连接三个U形线圈和一个引出线线圈，跨距依次为11、7、11、7。

优选地，发卡线圈由引出线线圈、U形线圈组成；

所述引出线线圈、U形线圈均设置有U形段、折弯段和焊接段，两个所述折弯段分别与U形段的端部连接，两个所述焊接段与所述两个折弯段连接；

在所述引出线线圈中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度不等；

在所述U形线圈中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度相等。

优选地，所述并联支路的数量为六。

优选地，所述六条并联支路均沿逆时针或顺时针方向：

在第六层和第五层中，以引出线线圈为起点，依次连接三个U形线圈，直至最后一个U形线圈从第五层跨层至第四层；

在第四层和第三层中，以第五层最后一个U形线圈为起点，依次连接四个U形线圈，直至最后一个U形线圈从第三层跨层至第二层；

在第二层和第一层中，以第三层最后一个U形线圈为起点，依次连接三个U形线圈和一个引出线线圈。

优选地，在所述六条并联支路中，沿顺时针或逆时针方向：

两条支路发卡线圈跨距均为9；

两条支路的发卡线圈的跨距为9和11交替设置；

两条支路的发卡线圈的跨距为11和9交替设置。

优选地，所述定子槽的槽底为第六层，所述定子槽的槽口为第一层；

或，所述定子槽的槽底为第一层，所述定子槽的槽口为第六层。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过采用发卡线圈，可以有效的提高电机槽满率，降低电机铜耗从而提高电机效率，同时还可以减小电机绕组端部高度，从而减小电机体积，提高功率/转矩密度；

2、本实用新型对8极72槽结构提出了两路并联和六路并联的方案，而且每个方案的绕组分布均匀，引出端和中性端分别集中在定子槽的槽底和槽口，便于引入和引出电流；

3、本实用新型发卡种类少，绕组结构规整，在生产实际过程中，工艺简单，便于实现自动化。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的一种整距扁线电机的绕组结构的结构示意图；

图2示出了本实用新型的引出线线圈的结构图；

图3示出了本实用新型的U形线圈的结构图；

图4示出了本实用新型的反扭线圈的结构图；

图5示出了本实用新型的实施例四的单个并联支路的展开图；

图6示出了本实用新型的实施例五的单相绕组的展开图；

图7示出了图6的局部展开图。

图中：1、定子铁芯；101、定子槽；2、三相绕组；3、引出线线圈；4、U形线圈；5、反扭线圈。

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、完整地说明，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实施例一

一种整距扁线电机的绕组结构，如图1所示，包括定子铁芯1和三相绕组2。其中定子铁芯1上开设有若干定子槽101，而且定子槽101均与开设在定子铁芯1内表面。

三相绕组2安装在定子槽101中，分为三个单相绕组，分别为U相绕组、V相绕组和W相绕组。每个单相绕组设置有若干并联支路，且层数为6，每条并联支路设置有若干发卡线圈，发卡线圈插设在定子槽101中，而且每个定子槽101中还会插设绝缘纸，包覆在每个发卡线圈的表面，起到绝缘作用。发卡线圈的跨距包括Y、Y-2和Y+2，Y大于等于9，且为整数。

实施例二

进一步地，在实施例一的基础上结合图1可知，本实施例的定子槽101的数量为N，N＝72，发卡线圈的跨距包括7、9和11，极对数为4。

需要说明的是，在实施例二中的电机为8极72槽的结构，本实用新型在其基础上对电机的绕组进行了优化，对使用的发卡线圈的类型和跨距等均做出了改进，为8极72槽的电机绕组的设计提供了新思路。

实施例三

在实施例一和实施例二的基础上，发卡线圈可以采用引出线线圈3、U形线圈4和反扭线圈5。

如图2～图4所示，引出线线圈3、U形线圈4和反扭线圈5均设置有U形段、折弯段和焊接段，两个折弯段分别与U形段的端部连接，两个焊接段与两个折弯段连接；具体地，从图2可知，在引出线线圈3中，两个折弯段朝向相反且长度相等，焊接段朝向相同且长度不等；从图3中可知，在U形线圈4中，两个折弯段朝向相反且长度相等，焊接段朝向相同且长度相等；从图4中可知，在反扭线圈5中，两个焊接段朝向相同且长度相等，焊接段朝向相同且长度相等。

需要说明的是，在实施例3中，发卡线圈均采用扁铜导体制成，其U形段、折弯段和焊接端可以采用折弯工艺完成。另外，发卡线圈的U形段会插设在定子槽101中，U形段的开口均朝向定子铁芯1的一端，从而若干个焊接段通过焊接工艺(搭焊)形成了焊接端，而若干U形段的另一端则构成了发卡端。

需要进一步说明的是，引出线线圈3一般作为电流的流入端(引线端)或流出端(中性端)，因此其焊接段设计成长短不一的结构，其中长度较长的焊接段需要与外界铜排或导线连接，长度较短的焊接段则连接U形线圈4。而且引出线线圈3共有36根，其中定子槽最内层和最外层各18根。

实施例四

在实施例三的基础上，单相绕组设置有两条并联支路，下面对每条支路的绕设路径进行说明，其中以定子槽101的槽底为第六层，定子槽101的槽口为第一层(或，定子槽101的槽底为第一层，定子槽101的槽口为第六层)。

如图5所示，为每个并联支路的绕设路径，假设其沿顺时针方向流入电流(A1+～A1-)：

每条并联支路在第六层和第五层，以引出线线圈3为起点，依次连接三个U形线圈4，跨距依次为7、11、7、11，最后一个U形线圈4跨层至第四层；

在第四层和第三层，以第五层最后一个U形线圈4为起点，依次连接四个U形线圈4，跨距依次为7、11、7、11，最后一个U形线圈4跨层至第二层；

在第二层和第一层，以第三层最后一个U形线圈4为起点，依次连接有三个U形线圈4和一个反扭线圈5，跨距依次为7、11、7、11，反扭线圈5用于电流换向；

沿逆时针方向：

在第一层和第二层，以反扭线圈5为起点，依次连接四个跨距为9的U形线圈4，最后一个U形线圈4从第二层跨层至第三层；

在第三层和第四层，以第二层跨层的U形线圈4为起点，依次连接四个跨距为9的U形线圈，最后一个U形线圈4从第四层跨层至第五层；

从第五层和第六层，以第四层最后一个U形线圈4为起点，依次连接三个U形线圈4和第二个反扭线圈5，跨距均为9；

再次沿顺时针方向：

在第六层和第五层，以第二个反扭线圈5为起点，依次连接四个U形线圈4，跨距依次为11、7、11、7，最后一个U形线圈4从第五层跨层至第四层；

在第四层和第三层，以第五层最后一个U形线圈4为起点，依次连接四个U形线圈4，跨距依次为11、7、11、7，最后一个U形线圈4从第三层跨层至第二层；

在第二层和第一层，以第三层最后一个U形线圈4为起点，依次连接三个U形线圈4和一个引出线线圈3，跨距依次为11、7、11、7。

需要说明的是，发卡线圈之间是通过焊接段相互搭焊连接，因此每条支路下所对应的定子槽101内导体按照相邻层循环的安装在所述跨距规律的定子槽101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，以第一层和第二层的发卡线圈为例，相邻的发卡线圈通过焊接段搭接，在第一层和第二层内交替设置，直至绕定子铁芯1一圈，然后跨层至第三层。通过更改支路数，实现不同功率段的最优叠厚需求。

实施例五

结合实施例一和实施例二，发卡线圈也可以由引出线线圈3、U形线圈4组成，其结构已在实施例三中进行说明，此处不再赘述。但是对于实施例五给出的发卡线圈的类型，本实用新型还可以提出一种并联支路的数量为六的结构，定子槽101的槽底为第六层，定子槽101的槽口为第一层(或，定子槽101的槽底为第一层，定子槽101的槽口为第六层)，具体如下：

如图6所示，六条并联支路均沿逆时针或顺时针方向：

在第六层和第五层中，以引出线线圈3为起点，依次连接三个U形线圈4，直至最后一个U形线圈4从第五层跨层至第四层；

在第四层和第三层中，以第五层最后一个U形线圈4为起点，依次连接四个U形线圈4，直至最后一个U形线圈4从第三层跨层至第二层；

在第二层和第一层中，以第三层最后一个U形线圈4为起点，依次连接三个U形线圈4和一个引出线线圈3。

如图7所示，为六路并联支路(单相绕组)的局部展开视图，其中A1+、A2+、A3+、A4+、A5+和A6+为电流的引入端，A1-、A2-、A3-、A4-、A5-和A6-为电流的引出端。

需要说明的是，在六条并联支路中，沿顺时针或逆时针方向：两条支路发卡线圈跨距均为9；两条支路的发卡线圈的跨距为9和11交替设置；两条支路的发卡线圈的跨距为11和9交替设置。通过更改支路数，实现不同功率段的最优叠厚需求。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，包括：

定子铁芯(1)，设置有若干定子槽(101)，所述定子槽(101)均与开设在定子铁芯(1)内表面；

三相绕组(2)，安装在所述定子槽(101)中；

所述三相绕组(2)的单相绕组设置有若干并联支路，且层数为6；

每条所述并联支路设置有若干发卡线圈，所述发卡线圈插设在所述定子槽(101)中；

所述发卡线圈的跨距包括Y、Y-2和Y+2，Y大于等于9，且为整数。

2.根据权利要求1所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，所述定子槽(101)的数量为N，N＝72；

所述发卡线圈的跨距包括7、9和11。

3.根据权利要求2所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，所述发卡线圈包括引出线线圈(3)、U形线圈(4)和反扭线圈(5)；

所述引出线线圈(3)、U形线圈(4)和反扭线圈(5)均设置有U形段、折弯段和焊接段，两个所述折弯段分别与U形段的端部连接，两个所述焊接段与所述两个折弯段连接；

在所述引出线线圈(4)中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度不等；

在所述U形线圈(3)中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度相等；

在所述反扭线圈(5)中，两个所述焊接段朝向相同且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度相等。

4.根据权利要求3所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，所述单相绕组设置有两条并联支路。

5.根据权利要求4所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，在所述两条并联支路中，沿顺时针方向：

每条所述并联支路在第六层和第五层，以所述引出线线圈(3)为起点，依次连接三个U形线圈(4)，跨距依次为7、11、7、11，最后一个U形线圈(4)跨层至第四层；

在第四层和第三层，以第五层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接四个U形线圈(4)，跨距依次为7、11、7、11，最后一个U形线圈(4)跨层至第二层；

在第二层和第一层，以第三层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接有三个U形线圈(4)和一个反扭线圈(5)，跨距依次为7、11、7、11，所述反扭线圈(5)用于电流换向；

沿逆时针方向：

在第一层和第二层，以所述反扭线圈(5)为起点，依次连接四个跨距为9的U形线圈(4)，最后一个U形线圈(4)从第二层跨层至第三层；

在第三层和第四层，以第二层跨层的U形线圈(4)为起点，依次连接四个跨距为9的U形线圈，最后一个U形线圈(4)从第四层跨层至第五层；

从第五层和第六层，以第四层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接三个U形线圈(4)和第二个反扭线圈(5)，跨距均为9；

再次沿顺时针方向：

在第六层和第五层，以第二个反扭线圈(5)为起点，依次连接四个U形线圈(4)，跨距依次为11、7、11、7，最后一个U形线圈(4)从第五层跨层至第四层；

在第四层和第三层，以第五层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接四个U形线圈(4)，跨距依次为11、7、11、7，最后一个U形线圈(4)从第三层跨层至第二层；

在第二层和第一层，以第三层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接三个U形线圈(4)和一个引出线线圈(3)，跨距依次为11、7、11、7。

6.根据权利要求2所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，发卡线圈由引出线线圈(3)、U形线圈(4)组成；

所述引出线线圈(3)、U形线圈(4)均设置有U形段、折弯段和焊接段，两个所述折弯段分别与U形段的端部连接，两个所述焊接段与所述两个折弯段连接；

在所述引出线线圈(3)中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度不等；

在所述U形线圈(4)中，两个所述折弯段朝向相反且长度相等，所述焊接段朝向相同且长度相等。

7.根据权利要求6所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，所述并联支路的数量为六。

8.根据权利要求7所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，六条所述并联支路均沿逆时针或顺时针方向：

在第六层和第五层中，以引出线线圈(3)为起点，依次连接三个U形线圈(4)，直至最后一个U形线圈(4)从第五层跨层至第四层；

在第四层和第三层中，以第五层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接四个U形线圈(4)，直至最后一个U形线圈(4)从第三层跨层至第二层；

在第二层和第一层中，以第三层最后一个U形线圈(4)为起点，依次连接三个U形线圈(4)和一个引出线线圈(3)。

9.根据权利要求8所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，在所述六条并联支路中，沿顺时针或逆时针方向：

两条支路发卡线圈跨距均为9；

两条支路的发卡线圈的跨距为9和11交替设置；

两条支路的发卡线圈的跨距为11和9交替设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种扁线电机的绕组结构，其特征在于，所述定子槽(101)的槽底为第六层，所述定子槽(101)的槽口为第一层；

或，所述定子槽(101)的槽底为第一层，所述定子槽(101)的槽口为第六层。