CN220797914U - 一种皇冠端出线的定子组件及扁线电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及扁线电机技术领域，特别涉及一种皇冠端出线的定子组件及扁线电机。所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组；所述定子绕组在皇冠端的连接方式包括：一个定子槽的第1层矩形导体和另一定子槽的第1层矩形导体间，按照组合跨距方式连接；一个定子槽的第G层矩形导体和另一定子槽的第G+1层矩形导体，按照整距的跨距方式连接；其中，2≤G＜N，且G为偶数；一个定子槽中的第N层矩形导体与另一定子槽中的第N层矩形导体间，按照组合跨距方式连接。本实用新型提供的定子组件采用了皇冠端出线，且定子槽内导体数量为偶数，为满足电机性能和工况要求，提供了更多的匝数匹配选择，提高了电机输出性能。

Description

一种皇冠端出线的定子组件及扁线电机

技术领域

本实用新型属于扁线电机技术领域，特别涉及一种皇冠端出线的定子组件及扁线电机。

背景技术

随着新能源汽车快速发展，永磁同步电机得到了大规模的应用，作为新能源汽车的核心驱动部件，高效率、高速化以及高功率密度比是永磁同步电机的主要发展趋势。

现有的扁线电机方案中，不等槽宽且皇冠端集中出线的绕组电机较少，当扁铜线电机槽数和每槽导体数确定后，为了匹配电机的性能，每相绕组串联匝数只能通过并联支路数进行调整，这样也存在有一定的局限性，因为每槽导体数为偶数，电机每相绕组串联匝数可选择性少，匝数匹配无法达到最优，影响电机功率、扭矩性能，又浪费许多空间。

为了匝数配比有更多的选择，提高电机输出性能，减少空间占有率，因此，需要一种不等槽宽的皇冠端出线的绕组电机解决上述现有存在的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种皇冠端出线的定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组；所述定子铁芯上设置有若干个定子槽，所述定子槽沿所述定子铁芯圆周方向依次排布，呈环形阵列状；

所述定子绕组的绕组绕线采用矩形导体，每个定子槽内沿定子铁芯径向设置有N层矩形导体；其中，N为偶数；

所述定子绕组在皇冠端的连接方式包括：一个定子槽的第1层矩形导体和另一定子槽的第1层矩形导体间，按照组合跨距方式连接；一个定子槽的第G层矩形导体和另一定子槽的第G+1层矩形导体，按照整距的跨距方式连接；其中，2≤G＜N，且G为偶数；一个定子槽中的第N层矩形导体与另一定子槽中的第N层矩形导体间，按照组合跨距方式连接；

所述定子绕组在焊接端的连接方式包括：一个定子槽的第H层矩形导体和另一定子槽的H+1层矩形导体间，按照整距跨距方式连接；其中，1≤H＜N，且H为奇数；

在定子组件的皇冠端，将任意一个发卡线分为两个I-pin线，其中一个I-pin线作为引出线，另一个I-pin线作为星点线。

进一步的，所述定子绕组为三相绕组。

进一步的，所述组合跨距表示采用整距、长距和短距混合跨距方式。

进一步的，所述整距的计算公式为：I＝Z/2P；其中，I为整距，Z为定子槽数量，P为定子绕组的极对数；

所述长距的计算公式为：J＝I+K；其中，J为长距，I为整距，K为整数，且1≤K＜Q，Q为每极每相定子槽数；

所述短距的计算公式为：L＝I-K；其中，L为短距，I为整距，K为整数，且1≤K＜Q，Q为每极每相定子槽数。

进一步的，所述组合跨距采用的整距、长距和短距的平均值为整距数值。

进一步的，在定子组件的皇冠端，将采用整距跨距的一个发卡线分为两个I-pin线，其中一个I-pin线作为引出线，另一个I-pin线作为星点线。

进一步的，所述定子槽靠近定子铁芯内壁的一侧设置有槽口；所述定子槽的槽口的宽度大于第N层矩形导体的厚度。

进一步的，所述定子组件的定子槽为不等宽槽结构。

本实用新型还提供了一种扁线电机，所述扁线电机包括上述定子组件。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供的定子绕组的绕线连接方案，每相绕组各支路的元件数量相同，各支路经过的相槽数和层数均相同，基本实现了各支路反电势相位相同，大小相同，各支路首末端的电阻电感相同，实现了三相绕组的均衡布置。

2、本实用新型提供的定子组件采用了皇冠端出线，且定子槽内导体数量为偶数，为满足电机性能和工况要求，提供了更多的匝数匹配选择，提高了电机输出性能。

3、将采用整距跨距的发卡线拆分作为引出线和星点线，使定子组件满足集中出线要求。皇冠端采用集中出线后再通过铜排去焊接引出线，对于皇冠端出线绕组的方案，能有效减小空间利用，提高产品竞争力。

4、定子槽的槽口宽度设计为第N层矩形导体向内扩口扭头提供空间，同时槽口宽度设计有助于降低交流损耗，提高电机效率。

5、所述定子组件的定子槽为不等宽槽结构，进一步丰富了偶数层扁线电机的绕组绕线方案，且不等宽槽结构能够有效降低涡流损耗。

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、权利要求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示出了本实用新型实施例的定子组件的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例的定子槽的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例的定子槽槽口的结构示意图。

图中：1-定子铁芯；2-定子槽；3-槽口。

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。

本实用新型实施例提供了一种皇冠端出线的扁线电机，包括转子组件和定子组件，所述转子组件位于所述定子组件内侧。

具体的，如图1和图2所示，所述定子组件包括定子铁芯1和定子绕组；所述定子铁芯1大致上呈现为圆筒状，以便于在定子铁芯内容纳电机转子组件。所述定子铁芯1上设置有若干个定子槽2，所述定子槽2沿所述定子铁芯1圆周方向依次排布，呈环形阵列状。所述定子绕组的绕组绕线采用矩形导体。

具体的，所述定子绕组可分为槽内绕组和端部绕组；所述槽内绕组是指所述矩形导体处于所述定子槽内的部分，每个定子槽内沿定子铁芯径向依次设置有若干层矩形导体。所述端部绕组的作用是按一定跨距配对，连接处于不同定子槽内的不同位置处的矩形导体，以实现所述定子绕组的内部连接。所述端部绕组分布在所述定子铁芯两侧，分别为皇冠端和焊接端。

进一步的，所述定子绕组的绕线方式，是由定子绕组在皇冠端的连接方式和定子绕组在焊接端的连接方式共同决定的。

在本实用新型实施例中，所述定子铁芯上设置有Z个定子槽；每个定子槽内沿定子铁芯径向设置有N层矩形导体，其中，Z为整数，N为偶数。

进一步的，所述定子绕组为三相绕组，即相数C＝3；定子绕组的极数为2P，每极每相定子槽数Q＝Z/(C*2P)，每相绕组的并联支路数为F。

为方便描述，在本实用新型实施例中，按照从定子铁芯外壁到定子铁芯轴心方向，对同一定子槽中各层矩形导体依次定义为第1层矩形导体、第2层矩形导体、…、第N层矩形导体。

具体的，所述定子绕组在皇冠端的连接方式包括：一个定子槽的第1层矩形导体和另一定子槽的第1层矩形导体间，按照组合跨距方式连接；一个定子槽的第G层矩形导体和另一定子槽的第G+1层矩形导体，按照整距的跨距方式连接；其中，2≤G＜N，且G为偶数；一个定子槽中的第N层矩形导体与另一定子槽中的第N层矩形导体间，按照组合跨距方式连接。

所述定子绕组在焊接端的连接方式包括：一个定子槽的第H层矩形导体和另一定子槽的H+1层矩形导体间，按照整距跨距方式连接；其中，1≤H＜N，且H为奇数。

本实用新型的定子组件焊接端无跳线或交叉线，有利于电机结构布置，减少电机绕组端部空间尺寸，使电机制造具备良好的工艺性。

具体的，所述组合跨距表示采用整距、长距和短距混合跨距方式。

所述整距的计算公式为：I＝Z/2P；其中，I为整距，Z为定子槽数量，P为定子绕组的极对数。

所述长距的计算公式为：J＝I+K；其中，J为长距，I为整距，K为整数，且1≤K＜Q，Q为每极每相定子槽数。

所述短距的计算公式为：L＝I-K；其中，L为短距，I为整距，K为整数，且1≤K＜Q，Q为每极每相定子槽数。

具体的，所述组合跨距采用的整距、长距和短距的平均值为整距数值。

例如，所述定子组件采用的组合跨距包括整距I、第一长距J1和第一短距L1三种跨距，则满足(I+J1+L1)/3＝I。

再例如，所述定子组件采用的组合跨距包括整距I、第一长距J1、第二长距J2、第一短距L1和第二短距L2五种跨距，则满足(I+J1+J2+L1+L2)/5＝I。

需要说明的是，所述槽内绕组中两个矩形导体通过皇冠端或焊接端连接，沿定子铁芯周向，这两个矩形导体之间间隔的定子槽槽数加一，表示这两个矩形导体在皇冠端或焊接端的跨距。

上述定子绕组的绕线连接方案，每相绕组各支路的元件数量相同，各支路经过的相槽数和层数均相同，基本实现了各支路反电势相位相同，大小相同，各支路首末端的电阻电感相同，实现了三相绕组的均衡布置。

进一步的，在定子组件的皇冠端，将任意一个发卡线分为两个I-pin线，其中一个I-pin线作为引出线，另一个I-pin线作为星点线。

需要说明的是，所述端部绕组包括若干个发卡线，每个发卡线的两端按照上述绕线连接方式分别和两根槽内矩形导体连接。

本实用新型提供的定子组件采用了皇冠端出线，且定子槽内导体数量为偶数，为满足电机性能和工况要求，提供了更多的匝数匹配选择，提高了电机输出性能。

优选的，在定子组件的皇冠端，将采用整距跨距的一个发卡线分为两个I-pin线，其中一个I-pin线作为引出线，另一个I-pin线作为星点线。

将采用整距跨距的发卡线拆分作为引出线和星点线，使定子组件满足集中出线要求。皇冠端采用集中出线后再通过铜排去焊接引出线，对于皇冠端出线绕组的方案，能有效减小空间利用，提高产品竞争力。

优选的，如图2和图3所示，所述定子槽2靠近定子铁芯1内壁的一侧设置有槽口3；所述定子槽的槽口3的宽度e大于第N层矩形导体的厚度a。

具体的，所述定子绕组在皇冠端最内层矩形导体通过交叉扩口完成分层。所述交叉扩口方式为：设定每极每相Q个第N层矩形导体为1个小单元，定子铁芯圆周方向一共有D＝Z/Q个小单元。在定子铁芯内圈圆周方向以任一小单元为起点向内扩口，相邻小单元导体保持不变，依次交叉进行扩口。即与进行扩口的小单元相邻的两个小单元不作扩口处理，与不作扩口处理的小单元相邻的两个小单元均作扩口处理。扩口完成后所有第N层矩形导体在皇冠端呈两层分布状态。对分层后的第N层矩形导体扭头后按照上述所述定子绕组在皇冠端的连接方式组合连接。

定子槽的槽口宽度设计为第N层矩形导体向内扩口扭头提供空间，同时槽口宽度设计有助于降低交流损耗，提高电机效率。

进一步优选的，如图2所示，所述定子组件的定子槽为不等宽槽结构。进一步丰富了偶数层扁线电机的绕组绕线方案，且不等宽槽结构能够有效降低涡流损耗。

示例性的，本实用新型实施例提供一种三相电机定子组件，所述定子组件适用于的电机的槽数Z＝72，极对数P＝4，相数m＝3，每极每相槽数Q＝3，并联支路数为F＝4，所述72个定子槽中的每个定子槽中的矩形导体数N＝6，出线位置在皇冠端。

为方便描述，按照一个圆周方向，对定子铁芯上的所有定子槽依次排序，分别记为Z1、Z2、Z3、…、Z72。Z1(1)表示Z1号定子槽的第1层矩形导体。

所述X相绕组的第一支路绕线路线如下：

Z10(1)→Z1(2)→Z10(3)→Z1(4)→Z10(5)→Z1(6)→Z64(6)→Z1(5)

→Z64(4)→Z1(3)→Z64(2)→Z1(1)→Z65(1)→Z56(2)→Z65(3)→Z56(4)→Z65(5)→Z56(6)→Z47(6)→Z56(5)→Z47(4)→Z56(3)→Z47(2)→

Z56(1)→Z66(1)→Z57(2)→Z66(3)→Z57(4)→Z66(5)→Z57(6)→Z48(6)

→Z57(5)→Z48(4)→Z57(3)→Z48(2)→Z57(1)。

所述X相绕组的第二支路绕线路线如下：

Z10(6)→Z19(5)→Z10(4)→Z19(3)→Z10(2)→Z19(1)→Z28(1)→

Z19(2)→Z28(3)→Z19(4)→Z28(5)→Z19(6)→Z29(6)→Z38(5)→Z29(4)

→Z38(3)→Z29(2)→Z38(1)→Z47(1)→Z38(2)→Z47(3)→Z38(4)→

Z47(5)→Z38(6)→Z30(6)→Z39(5)→Z30(4)→Z39(3)→Z30(2)→Z39(1)

→Z48(1)→Z39(2)→Z48(3)→Z39(4)→Z48(5)→Z39(6)。

所述X相绕组的第三支路绕线路线如下：

Z12(1)→Z3(2)→Z12(3)→Z3(4)→Z12(5)→Z3(6)→Z66(6)→Z3(5)

→Z66(4)→Z3(3)→Z66(2)→Z3(1)→Z11(1)→Z2(2)→Z11(3)→Z2(4)→Z11(5)→Z2(6)→Z65(6)→Z2(5)→Z65(4)→Z2(3)→Z65(2)→Z2(1)→Z64(1)→Z55(2)→Z64(3)→Z55(4)→Z64(5)→Z55(6)→Z46(6)→Z55(5)→Z46(4)→Z55(3)→Z46(2)→Z55(1)。

所述X相绕组的第四支路绕线路线如下：

Z12(6)→Z21(5)→Z12(4)→Z21(3)→Z12(2)→Z21(1)→Z29(1)→

Z20(2)→Z29(3)→Z20(4)→Z29(5)→Z20(6)→Z11(6)→Z20(5)→Z11(4)

→Z20(3)→Z11(2)→Z20(1)→Z30(1)→Z21(2)→Z30(3)→Z21(4)→

Z30(5)→Z21(6)→Z28(6)→Z37(5)→Z28(4)→Z37(3)→Z28(2)→Z37(1)

→Z46(1)→Z37(2)→Z46(3)→Z37(4)→Z46(5)→Z37(6)。

按照上述绕线路径设计，定子绕组的各相绕组各支路的元件数量相同，各支路经过的相槽数和层数均相同，基本实现了各支路反电势相位相同，大小相同，各支路首末端的电阻电感相同，实现了三相绕组的均衡布置。

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 (9)

1.一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述定子组件包括定子铁芯(1)和定子绕组；所述定子铁芯(1)上设置有若干个定子槽(2)，所述定子槽(2)沿所述定子铁芯(1)圆周方向依次排布，呈环形阵列状；

所述定子绕组的绕组绕线采用矩形导体，每个定子槽(2)内沿定子铁芯(1)径向设置有N层矩形导体；其中，N为偶数；

所述定子绕组在皇冠端的连接方式包括：一个定子槽(2)的第1层矩形导体和另一定子槽(2)的第1层矩形导体间，按照组合跨距方式连接；一个定子槽(2)的第G层矩形导体和另一定子槽(2)的第G+1层矩形导体，按照整距的跨距方式连接；其中，2≤G＜N，且G为偶数；一个定子槽(2)中的第N层矩形导体与另一定子槽(2)中的第N层矩形导体间，按照组合跨距方式连接；

所述定子绕组在焊接端的连接方式包括：一个定子槽(2)的第H层矩形导体和另一定子槽(2)的H+1层矩形导体间，按照整距跨距方式连接；其中，1≤H＜N，且H为奇数；

在定子组件的皇冠端，将任意一个发卡线分为两个I-pin线，其中一个I-pin线作为引出线，另一个I-pin线作为星点线。

2.根据权利要求1所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述定子绕组为三相绕组。

3.根据权利要求1所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述组合跨距表示采用整距、长距和短距混合跨距方式。

4.根据权利要求3所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述整距的计算公式为：I＝Z/2P；其中，I为整距，Z为定子槽数量，P为定子绕组的极对数；

所述长距的计算公式为：J＝I+K；其中，J为长距，I为整距，K为整数，且1≤K＜Q，Q为每极每相定子槽数；

所述短距的计算公式为：L＝I-K；其中，L为短距，I为整距，K为整数，且1≤K＜Q，Q为每极每相定子槽数。

5.根据权利要求4所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述组合跨距采用的整距、长距和短距的平均值为整距数值。

6.根据权利要求1所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，在定子组件的皇冠端，将采用整距跨距的一个发卡线分为两个I-pin线，其中一个I-pin线作为引出线，另一个I-pin线作为星点线。

7.根据权利要求1所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述定子槽(2)靠近定子铁芯(1)内壁的一侧设置有槽口(3)；所述定子槽的槽口(3)的宽度大于第N层矩形导体的厚度。

8.根据权利要求1所述的一种皇冠端出线的定子组件，其特征在于，所述定子组件的定子槽(2)为不等宽槽结构。

9.一种扁线电机，其特征在于，所述扁线电机包括权利要求1-8中任一所述定子组件。