一种扁线电机定子的绕组结构的制作方法

1.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定子的绕组结构。


背景技术：

2.随着新能源汽车行业发展迅速，对新能源汽车用驱动电机的性能要求越来越高。不仅要求驱动电机满足高转速和高效率，也要求具备低噪音等性能。对高转速驱动电机来说，目前常用的8级48槽整距方案劣势将逐渐显现出来，选用短距方案将成为电机的一个发展方向。
3.定子绕组是指安装在定子上的绕组,也就是绕在定子上面的导体。绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称。定子是电动机重要的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生(输出)电流。在扁线电机中一般采用扁铜导体来构成线圈。
4.现有扁线定子绕组某相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，内侧进线内侧出线、外侧进线外侧出线造成绕组三相端部以及中性点之间难以连接处理的问题，而且该种技术方案的电磁噪音较高。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提出一种扁线电机定子的绕组结构。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种扁线电机定子的绕组结构，包括定子铁芯和三相绕组、引出端和中性端；
8.所述定子铁芯内壁开设有若干定子槽；
9.所述三相绕组中的单相绕组均包括外层反扭线圈、内层反扭线圈和错层线圈；
10.所述外层反扭线圈安装在定子槽的槽底；
11.所述内层反扭线圈安装在定子槽的槽口；
12.所述错层线圈用于连接外层反扭线圈和内层反扭线圈；
13.所述引出端位于外层反扭线圈，所述中性端位于错层线圈。
14.优选地，所述外层反扭线圈包括若干第一发卡和若干第四发卡；
15.所述第一发卡和第四发卡均布在定子槽的槽底。
16.优选地，所述第一发卡为u形结构，且开口处设置有同向的第一折弯部，所述第一折弯部连接有长度不等的第一连接端；
17.所述第四发卡为u形结构，且开口处设置有同向的第四折弯部，所述第四折弯部连接有长度相等的第四连接端。
18.优选地，长度较长的所述第一连接端构成引出端。
19.优选地，所述内层反扭线圈包括若干第三发卡；
20.所述第三发卡均布在定子槽的槽口。
21.优选地，所述第三发卡为u形结构，且开口处设置有同向的第三折弯部，所述第三折弯部连接有长度相等的第三连接端。
22.优选地，所述错层线圈一端与长度较短的第一连接端或与第四连接端连接，另一端与第三连接端连接；
23.和/或，所述错层线圈一端与第四连接端连接，另一端连接有第二发卡。
24.优选地，所述第二发卡为u形结构，开口处设置有第二折弯部，所述第二折弯部连接有长度不等的第二连接端；
25.所述长度较长的第二连接端构成中性端。
26.优选地，所述错层线圈包括第五发卡，所述第五发卡为u形结构，且开口处设置有背离的第五折弯部，所述第五折弯部连接有长度相等的第五连接端；
27.若干所述第五发卡的第五连接端依次连接。
28.优选地，所述定子槽中设置有绝缘纸。
29.本实用新型的有益效果：
30.1、本实用新型通过使用错层线圈、内层反扭线圈和外层反扭线圈，使得中性端位于引出端一侧，而且中性端与引出端平行，集中在一起，便于接线，提高了连接可靠性；
31.2、本方案使用内层和外层反扭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；
32.3、本实用新型中每层发卡焊接端扭头角度均一致，降低了工艺制作难度，提高了可靠性；
33.4、本实用新型采用短距绕组接线方案，可以降低24阶电磁力，从而有效的降低电机的24阶电磁噪音，很好的改善了整车的表现。
34.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
35.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。
36.图1示出了本实用新型的一种扁线电机定子的绕组结构的结构示意图；
37.图2示出了本实用新型的第一发卡的结构图；
38.图3示出了本实用新型的第二发卡的结构图；
39.图4示出了本实用新型的第三发卡的结构图；
40.图5示出了本实用新型的第四发卡的结构图；
41.图6示出了本实用新型的第五发卡的结构图；
42.图7示出了本实用新型的外层反扭线圈的结构图；
43.图8示出了本实用新型的内层反扭线圈的结构图；
44.图9示出了本实用新型的单相绕组的结构图；
45.图10示出了本实用新型的错层线圈的结构图；
46.图11示出了本实用新型的三相绕组的展开图；
47.图12示出了本实用新型的单相绕组的展开图。
48.图中：1、定子铁芯；101、定子槽；2、绝缘纸；3、焊接端；4、封闭端；5、第一发卡；501、第一折弯部；502、第一连接端；6、第二发卡；601、第二折弯部；602、第二连接端；7、第三发卡；701、第三折弯部；702、第三连接端；8、第四发卡；801、第四折弯部；802、第四连接端；9、第五发卡；901、第五折弯部；902、第五连接端。
具体实施方式
49.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。
50.一种扁线电机定子的绕组结构，如图1所示，包括定子铁芯1和三相绕组、引出端和中性端，具体地，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；从图中可知，定子铁芯1内壁开设有若干定子槽101；三相绕组中的单相绕组均包括外层反扭线圈、内层反扭线圈和错层线圈，外层反扭线圈安装在定子槽101的槽底，内层反扭线圈安装在定子槽101的槽口，错层线圈用于连接外层反扭线圈和内层反扭线圈，引出端位于外层反扭线圈，中性端位于错层线圈，而且引出端与中性端平行。
51.需要说明的是，本实用新型的三相绕组设置有2n层，n≥3，n取整数；其设定定子槽101的槽底为第2n层，槽口为第1层，因此外层反扭线圈安装在第2n层，内层反扭线圈安装在第1层，错层线圈则位于第2层至第2n-1层。另外，引出端可以设置第2n层，当引出端位于第2n层时，中性端就位于第2n-1层。另外错层线圈是通过发卡来进行错层设置，即每个发卡的两端不在同一层，两个相连的发卡可以设置在第n-3层至第n层中。
52.需要进一步说明的是，考虑到绝缘，在矩形槽中插入一定厚度的绝缘纸2。定子槽101可以设置48个，在48个矩形槽中插入发卡，每槽可插入2k(k为自然数)根发卡。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，具体地，其包含插入定子槽101内的直线段导体，定子铁芯1一端的直线段导体靠u型发卡相连，构成封闭端4，另一端的直线段导体可以通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端3。而且48槽定子绕组，其平行支路数为1，每条支路所连接的定子槽101内导体之间可以有多种跨距，譬如等跨距6，跨5跨7循环等，其在一个定子铁芯1的圆周方向上按固定跨距(跨距6或者跨距5和7组合)规律分布。每条支路下所对应的定子槽101内的发卡按照相邻层循环的安装在固定跨距(跨距6或者跨距5和7组合)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；另外，外层反扭线圈和内层反扭线圈的绕线方向是相反的。
53.本实用新型采用的发卡有多种结构，其主体均为u形结构，插设在定子槽101中，区别在于折弯部和连接端的不同，而且发卡之间通过将连接端焊接在一起进行连接，具体如下：
54.进一步地，如图7所示，外层反扭线圈包括若干第一发卡5和若干第四发卡8，第一
发卡5和第四发卡8均布在定子槽101的槽底。而且第一发卡5和第四发卡8沿定子铁芯1的圆周方向以跨距6进行设置，其中第一发卡5集中设置在一起。
55.进一步地，如图2所示，第一发卡5为u形结构，且开口处设置有同向的第一折弯部501，第一折弯部501连接有长度不等的第一连接端502，其中长度较长的第一连接端502构成引出端，而结合图1可知，三相绕组一共具有六个第一连接端502，再结合图2可知，每个单相绕组(u相绕组、v相绕组和w相绕组)具有两个第一连接端502。
56.需要说明的是，第一连接端502作为引出端是直接与外部设备连接进行通电的，不需要连接错层线圈。
57.进一步地，如图5所示，第四发卡8为u形结构，且开口处设置有同向的第四折弯部801，第四折弯部801连接有长度相等的第四连接端802。
58.进一步地，如图8所示，内层反扭线圈包括若干第三发卡7，第三发卡7均布在定子槽101的槽口。另外，内层反扭线圈与外层反扭线圈是一一对应的，在外层反扭线圈中的每个第一发卡5和第四发卡8都通过错层线圈连接至内层反扭线圈。
59.进一步地，如图4所示，第三发卡7为u形结构，且开口处设置有同向的第三折弯部701，第三折弯部701连接有长度相等的第三连接端702。
60.需要说明的是，第一发卡5、第三发卡7和第四发卡8均为反扭发卡，其作用是改变线路的方向。
61.进一步地，错层线圈一端与长度较短的第一连接端502或与第四连接端802连接，另一端与第三连接端702连接；和/或，错层线圈一端与第四连接端802连接，另一端连接有第二发卡6。
62.进一步地，如图3所示，第二发卡6为u形结构，开口处设置有第二折弯部601，第二折弯部601连接有长度不等的第二连接端602，长度较长的第二连接端602构成中性端；由于引出端和中性端是平行的，因此第二连接端602与第一连接端502是平行的。
63.进一步地，如图6所示，错层线圈包括第五发卡9，第五发卡9为u形结构，且开口处设置有背离的第五折弯部901，第五折弯部901连接有长度相等的第五连接端902，若干第五发卡9的第五连接端902依次连接。
64.下面以6层的单向绕组为例，对发卡的连接关系进行说明：
65.如图9所示，较长的第一连接端502为起点，较长的第二连接端602为终点，具体地，第6层的第一发卡5沿顺时针方向连接错层线圈，直至错层线圈连接第1层的第三发卡7，实现换向，然后第三发卡7在逆时针方向连接错层线圈连接到第6层的第四发卡8；随后第四发卡8再通过错层线圈顺时针连接至第1层的第三发卡7；这个过程一直循环，最后错层线圈会连接到第二发卡6，而第二发卡6的较长的第二连接端602就位于第5层，并且与较长的第一连接端502的位置对应，二者相互平行。
66.如图10所示，以第一发卡5至第三发卡7之间的错层线圈为例，对错层线圈进行说明，具体地，从第一发卡5位于第6层，然后连接两个第五发卡9，其中一个第五发卡9位于第5层和第4层，另一个第五发卡9位于第3层和第2层，然后第2层的第五发卡9再连接第1层的第三发卡7。
67.如图11为三相绕组的展开图，其中序号1-48表示三相绕组安装在48个绕线槽中，然后三相绕组的跨距为6，另外图中a+、b+和c+分别表示三相绕组中各相的引出端，a-、b-和
c-表示各相绕组的中性线。
68.如图12所示为单向绕组的展开图，安装在48槽的定子铁芯1中，跨距为6，其中a+为单向绕组的引出端，a-为单向绕组的中性端。
69.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。

技术特征：
1.一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，包括定子铁芯(1)和三相绕组、引出端和中性端；所述定子铁芯(1)内壁开设有若干定子槽(101)；所述三相绕组中的单相绕组均包括外层反扭线圈、内层反扭线圈和错层线圈；所述外层反扭线圈安装在定子槽(101)的槽底；所述内层反扭线圈安装在定子槽(101)的槽口；所述错层线圈用于连接外层反扭线圈和内层反扭线圈；所述引出端位于外层反扭线圈，所述中性端位于错层线圈。2.根据权利要求1所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述外层反扭线圈包括若干第一发卡(5)和若干第四发卡(8)；所述第一发卡(5)和第四发卡(8)均布在定子槽(101)的槽底。3.根据权利要求2所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第一发卡(5)为u形结构，且开口处设置有同向的第一折弯部(501)，所述第一折弯部(501)连接有长度不等的第一连接端(502)；所述第四发卡(8)为u形结构，且开口处设置有同向的第四折弯部(801)，所述第四折弯部(801)连接有长度相等的第四连接端(802)。4.根据权利要求3所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，长度较长的所述第一连接端(502)构成引出端。5.根据权利要求3所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述内层反扭线圈包括若干第三发卡(7)；所述第三发卡(7)均布在定子槽(101)的槽口。6.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第三发卡(7)为u形结构，且开口处设置有同向的第三折弯部(701)，所述第三折弯部(701)连接有长度相等的第三连接端(702)。7.根据权利要求5所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述错层线圈一端与长度较短的第一连接端(502)或与第四连接端(802)连接，另一端与第三连接端(702)连接；和/或，所述错层线圈一端与第四连接端(802)连接，另一端连接有第二发卡(6)。8.根据权利要求7所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述第二发卡(6)为u形结构，开口处设置有第二折弯部(601)，所述第二折弯部(601)连接有长度不等的第二连接端(602)；所述长度较长的第二连接端(602)构成中性端。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述错层线圈包括第五发卡(9)，所述第五发卡(9)为u形结构，且开口处设置有背离的第五折弯部(901)，所述第五折弯部(901)连接有长度相等的第五连接端(902)；若干所述第五发卡(9)的第五连接端(902)依次连接。10.根据权利要求9所述的一种扁线电机定子的绕组结构，其特征在于，所述定子槽(101)中设置有绝缘纸(2)。

技术总结
本实用新型提供了一种扁线电机定子的绕组结构，属于扁线电机技术领域，包括定子铁芯和三相绕组、引出端和中性端，定子铁芯内壁开设有若干定子槽，三相绕组中的单相绕组均包括外层反扭线圈、内层反扭线圈和错层线圈，外层反扭线圈安装在定子槽的槽底，内层反扭线圈安装在定子槽的槽口，错层线圈用于连接外层反扭线圈和内层反扭线圈，引出端位于外层反扭线圈，中性端位于错层线圈。本实用新型通过使用错层线圈、内层反扭线圈和外层反扭线圈，使得中性端位于引出端一侧，而且中性端与引出端平行，集中在一起，便于接线，提高了连接可靠性。提高了连接可靠性。提高了连接可靠性。


技术研发人员：申启乡 黄健 李璨 程勇
受保护的技术使用者：合肥巨一动力系统有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/7/19