CN108599410A - 定子拼块单元、定子和电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机技术领域，公开一种定子拼块单元、定子和电机。定子拼块单元包括第一定子拼块和第二定子拼块，第一线圈绕组包括第一直边和第一倾斜边；第二线圈绕组包括第二倾斜边和第二直边；第一直边和第二倾斜边间隔平行，第一倾斜边和第二直边间隔平行。在第一定子拼块和第二定子拼块之间，第一线圈绕组和第二线圈绕组形状互补，从而使得两者之间的间隔很小，第一直边和相邻的第二倾斜边之间的间隔以及第一倾斜边和相邻的第二直边之间的间隔可以很小，意味着线圈绕组能够在各自绕线槽内充分缠绕，避免第一定子拼块和第二定子拼块之间的绕线槽出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

Description

定子拼块单元、定子和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体地，涉及一种定子拼块单元、一种定子和一种电机。

背景技术

目前，定子包括定子铁芯和缠绕在定子铁芯上的定子绕组，定子绕组基本是通过绕线机将绕线缠绕在定子铁芯上形成的。而为了便于绕线机绕线，定子被分成多个定子拼块，这样，绕线机可以将绕线缠绕在各个定子拼块上的绕线槽内，然后将各个定子拼块周向连接以形成整块定子。

实际中，定子拼块的绕线的槽满率受到绕线机、绕线顺序及线径限制，通常，为了便于绕线机绕线，绕线槽内两侧绕线部分一般是沿着槽中心线对称布置，而绕线机绕线是一层一层来回绕，避免跳线，这使得绕线槽内剩余大量空间，这样，当多个这样的定子拼块连接形成定子后，这样的定子由于槽满率较低，将导致电机功率密度低，发热严重，体积过大等不足。

而如果在此基础上强行利用剩余空间绕线，就无法避免绕线机跳线，绕线机条线则会出现定子绕组绝缘不良，绕线不整齐，线圈电阻和电感不一致等问题，最终导致电机转矩脉动过大，控制精度过差等。

发明内容

本发明的目的是提供一种定子拼块单元，该定子拼块单元能够在保证绕线整齐的情况下，显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种定子拼块单元，包括沿着周向方向连接的第一定子拼块和第二定子拼块，其中，在定子拼块单元的径向方向上，

所述第一定子拼块的第一线圈绕组的外表面包括位于径向外端部的第一直边和位于径向内端部的第一倾斜边；

所述第二定子拼块的第二线圈绕组的外表面包括位于径向外端部的第二倾斜边和位于径向内端部的第二直边；

其中，所述第一直边和相邻的所述第二倾斜边间隔平行，所述第一倾斜边和相邻的所述第二直边间隔平行。

通过上述技术方案，由于第一直边和相邻的第二倾斜边间隔平行，并且第一倾斜边和相邻的第二直边间隔平行，这样，在第一定子拼块和第二定子拼块之间，第一线圈绕组和第二线圈绕组形状互补，从而使得两者之间的间隔很小，也就是，第一直边和相邻的第二倾斜边之间的间隔以及第一倾斜边和相邻的第二直边之间的间隔可以很小，这就意味着线圈绕组能够在各自的绕线槽内充分缠绕，避免第一定子拼块和第二定子拼块之间的绕线槽出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

进一步地，所述第一直边和所述第二倾斜边之间的间隔与所述第一倾斜边和所述第二直边之间的间隔相等。

进一步地，所述第一线圈绕组中，第一预设层线圈外的每层线圈的缠绕匝数减少，其中，最外层线圈形成所述第一直边，从第一预设层线圈开始到最外层线圈的多层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第一倾斜边；所述第二线圈绕组中，第二预设层线圈外的每层线圈的缠绕匝数减少，第二预设层线圈外的其他多层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第二倾斜边，第二预设层线圈未被第二预设层线圈外的其他多层线圈遮挡的部分形成所述第二直边。

更进一步地，在所述定子拼块单元的周向方向上，所述第一线圈绕组的第一侧缠绕结构与所述第一线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于所述第一定子拼块的径向中心线X对称布置；所述第二线圈绕组的第一侧缠绕结构与所述第二线圈绕组的第二侧缠绕结构相对于所述第二定子拼块的径向中心线Y对称布置。

更进一步地，从内向外的方向上，所述第二线圈绕组中，第二预设层线圈为第四层线圈，第四层线圈外的其他多层线圈的缠绕匝数向外减少使得各层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第二倾斜边，第四层线圈未被第五层线圈遮挡的部分形成所述第二直边。

更进一步地，所述第二线圈绕组中，第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数相同，第二层线圈和第四层线圈的缠绕匝数相同，并且第二层线圈和第四层线圈的缠绕匝数比第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数少一匝；

和/或，

所述第二线圈绕组包括八层线圈，其中，第五层线圈从第四线圈的中部延伸到径向外端部，并且第五层线圈、第六层线圈、第七层线圈和第八层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第二倾斜边。

另外，所述第一定子拼块中，所述第一线圈绕组包括六层线圈，第一预设层线圈为第三层线圈，其中，第三层线圈、第四层线圈、第五层线圈和第六层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第一倾斜边；第六层线圈形成所述第一直边。

进一步地，所述第一线圈绕组中，第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数相同，并且比第二层线圈的缠绕匝数多一匝。

另外，本发明提供过一种定子，所述定子包括多个以上任意所述的定子拼块单元，其中，沿着周向方向，一个定子拼块单元的第一定子拼块与下一个定子拼块单元的第二定子拼块连接，使得该一个定子拼块单元的第一直边和该下一个定子拼块单元的第二倾斜边间隔平行，该一个定子拼块单元的第一倾斜边和该下一个定子拼块单元的第二直边间隔平行。

这样，如上所述的，由于能够避免第一定子拼块和第二定子拼块之间的绕线槽出现多余的剩余空间，从而该定子的槽满率能够显著提高，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

最后，本发明提供一种电机，所述电机设置有以上所述的定子。这样，该电机的功率密度提高，电机体积和成本降低。

本发明的其它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发明的进一步理解，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发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明具体实施方式提供的一种定子拼块单元的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的一种定子的结构示意图。

附图标记说明

1-第一定子拼块，2-第二定子拼块，3-第一线圈绕组，4-第一直边，5-第一倾斜边，6-第二线圈绕组，7-第二倾斜边，8-第二直边，9-定子拼块单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明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发明，并不用于限制本发明。

参考图1和图2所示的结构，可以通过多个本发明提供的定子拼块单元来形成定子。如图所示的，该定子拼块单元9包括沿着周向方向连接的第一定子拼块1和第二定子拼块2，第一定子拼块1和第二定子拼块2可以在各自的线圈绕组缠绕完成后在相互连接以形成定子拼块单元9，其中，在定子拼块单元的径向方向上，第一定子拼块1的第一线圈绕组3的外表面包括位于径向外端部的第一直边4和位于径向内端部的第一倾斜边5；第二定子拼块2的第二线圈绕组6的外表面包括位于径向外端部的第二倾斜边7和位于径向内端部的第二直边8；其中，第一直边4和相邻的第二倾斜边7间隔平行，第一倾斜边5和相邻的第二直边8间隔平行。

在该技术方案中，由于第一直边4和相邻的第二倾斜边7间隔平行，并且第一倾斜边5和相邻的第二直边8间隔平行，这样，在第一定子拼块1和第二定子拼块2之间，第一线圈绕组3和第二线圈绕组6形状互补，从而使得两者之间的间隔很小，也就是，第一直边4和相邻的第二倾斜边7之间的间隔以及第一倾斜边5和相邻的第二直边8之间的间隔可以很小，这就意味着线圈绕组能够在各自的绕线槽内充分缠绕，避免第一定子拼块1和第二定子拼块2之间的绕线槽出现多余的剩余空间，从而显著地提高定子的槽满率，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

当然，在该定子拼块中，第一直边4和相邻的第二倾斜边7之间的间隔大小，以及第一倾斜边5和相邻的第二直边8之间的间隔大小，都可以根据实际需求来调整，但不论间隔大小如何调整，只要能够确保第一直边4和相邻的第二倾斜边7间隔平行以及第一倾斜边5和相邻的第二直边8间隔平行即可。

比如，在优选实施方式中，为了使得定子上形成规则排布的线圈绕组，优选地，如图1和图2所示的，第一直边4和第二倾斜边7之间的间隔与第一倾斜边5和第二直边8之间的间隔相等，这样，可以在两个定子拼块之间形成绕线整齐的间隔，提升定子绕组的绝缘性，稳定电机转矩脉动。

另外，各个定子拼块上的线圈绕组可以根据实际需求来绕制，以形成所需层数的线圈绕组，但不论采用何种数量层，只要满足以下即可：第一线圈绕组3中，第一预设层线圈外的每层线圈的缠绕匝数减少，其中，最外层线圈形成第一直边4，比如，最外层线圈绕制多匝以形成第一直边4(如图1中的虚线所示的)，而从第一预设层线圈开始到最外层线圈的多层线圈的最里面(如上所述的，径向方向上)的一匝线圈的连线形成第一倾斜边5(如图1中的虚线所示的)；而第二线圈绕组6中，第二预设层线圈(可以为任何适当的层，比如第一层线圈、第三层线圈、第四层线圈或第五层线圈)外的每层线圈的缠绕匝数减少，第二预设层线圈外的其他多层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成第二倾斜边7(如图1中的虚线所示)，第二预设层线圈未被第二预设层线圈外的其他多层线圈遮挡的部分形成第二直边8(如图1中的虚线所示的)。

这样，可以在绕制线圈时，可以根据需求来相应地绕制各层线圈的匝数，使得然后的线圈绕组的外表面就形成上述的直边和倾斜边。

进一步地，如图1所示的，在定子拼块单元的周向方向上，第一线圈绕组3的第一侧缠绕结构与第一线圈绕组3的第二侧缠绕结构相对于第一定子拼块1的径向中心线X对称布置；而第二线圈绕组6的第一侧缠绕结构与第二线圈绕组6的第二侧缠绕结构相对于第二定子拼块2的径向中心线Y对称布置。这样，可以便捷地采用绕线机直接在定子拼块的绕线槽内完整地绕制线圈，提升线圈绕制的便捷性，降低了定子生产成本。

当然，可选择地，第一线圈绕组3的第一侧缠绕结构与第一线圈绕组3的第二侧缠绕结构相对于第一定子拼块1的径向中心线X可以非对称布置；同理，第二线圈绕组6的第一侧缠绕结构与第二线圈绕组6的第二侧缠绕结构相对于第二定子拼块2的径向中心线Y非对称布置，只要满足第一直边4和相邻的第二倾斜边7间隔平行，第一倾斜边5和相邻的第二直边8间隔平行即可。

进一步地，一种具体实施方式中，如图1所示的，从内向外的方向上，第二线圈绕组6中，第二预设层线圈为第四层线圈，第四层线圈外的其他多层线圈的缠绕匝数向外减少使得第四层线圈以外的各层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成第二倾斜边7(如图1中虚线所示的)，而第四层线圈未被第五层线圈遮挡的部分形成第二直边8(如图1中虚线所示的)，比如，可以在整个绕线槽的径向长度上绕制第四层线圈，然后将第五层线圈绕制在最外端和第四层线圈的中部之间，然后在第五层线圈外依次层叠地绕制第六层线圈、第七层线圈和第八层线圈并且绕制匝数减少。

进一步地，如图1所示的，第二线圈绕组6中，第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数相同，第二层线圈和第四层线圈的缠绕匝数相同，并且第二层线圈和第四层线圈的缠绕匝数比第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数少一匝；和/或，第二线圈绕组6包括八层线圈，其中，第五层线圈从第四线圈的中部延伸到径向外端部，并且第五层线圈、第六层线圈、第七层线圈和第八层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成第二倾斜边7。比如，从绕线槽开始线圈的第一层绕线，第一层绕n匝，第二层绕n-1匝，第三层绕n匝，第四层绕n-1匝，第五层开始绕线减少，此后逐层减少，第五层绕n-6匝，第六层绕n-8匝，第七层绕n-9匝，第八层绕n-11匝。这样，第五层、第六层、第七层、第八层最外面一匝绕线形成第二倾斜边7，而第四层绕线未被第五层遮挡的部分形成第二直边8。这样，如图2所示的，一种方式中，第二线圈绕组6的径向外部形成为倒梯形，而第二线圈绕组6的径向内部形成为矩形，而该倒梯形和矩形共用一条图中虚线所示的边(实际中虚线所示的该边是不存在的，图2中只是为了便于理解而示意性画出)。

另外，如图1所示的，一种实施方式中，从内向外的方向上，第一定子拼块1中，第一线圈绕组3包括六层线圈，第一预设层线圈为第三层线圈，其中，第三层线圈、第四层线圈、第五层线圈和第六层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成第一倾斜边5；第六层线圈形成第一直边4。这样如图2所示的，一种方式中，第一线圈绕组3的径向外部形成为矩形，而第一线圈绕组3的径向内部形成为倒梯形，而该倒梯形和矩形共用一条图中虚线所示的边(实际中虚线所示的该边是不存在的，图2中只是为了便于理解而示意性画出)。

当然应当理解，在其他实施方式中，第二线圈绕组6和第一线圈绕组3中各自的层数也是可以根据实际需求来选择的，并不限于图1中所示的层数。

进一步地，第一线圈绕组3中，第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数相同，并且比第二层线圈的缠绕匝数多一匝。比如从绕线槽开始线圈的第一层绕线，第一层绕n匝，第二层绕n-1匝，第三层绕n匝，第四层开始形成绕线较为明显减少，此后逐层减少，第四层绕n-2匝，第五层绕n-3匝，第六层绕n-6匝。这样，第六层线圈将形成第一直边4，而第四层、第五层、第六层线圈的最里面一匝绕线形成第一倾斜边5。

在上述的定子拼块单元的基础上，本发明提供一种定子，如图2所示的，该定子包括多个以上任意所述的定子拼块单元9，其中，沿着周向方向，一个定子拼块单元的第一定子拼块1与下一个定子拼块单元的第二定子拼块2连接，使得该一个定子拼块单元的第一直边4和该下一个定子拼块单元的第二倾斜边7间隔平行，该一个定子拼块单元的第一倾斜边5和该下一个定子拼块单元的第二直边8间隔平行。

这样，如上的，由于能够避免第一定子拼块1和第二定子拼块2之间的绕线槽出现多余的剩余空间，从而该定子的槽满率能够显著提高，并进而提高电机功率密度，降低了电机体积和成本。

最后，本发明提供一种电机，电机设置有以上的定子。这样，该电机的功率密度提高，电机体积和成本降低。

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

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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

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

Claims (10)

1.一种定子拼块单元，其特征在于，包括沿着周向方向连接的第一定子拼块(1)和第二定子拼块(2)，其中，在定子拼块单元的径向方向上，

所述第一定子拼块(1)的第一线圈绕组(3)的外表面包括位于径向外端部的第一直边(4)和位于径向内端部的第一倾斜边(5)；

所述第二定子拼块(2)的第二线圈绕组(6)的外表面包括位于径向外端部的第二倾斜边(7)和位于径向内端部的第二直边(8)；

其中，所述第一直边(4)和相邻的所述第二倾斜边(7)间隔平行，所述第一倾斜边(5)和相邻的所述第二直边(8)间隔平行。

2.根据权利要求1所述的定子拼块单元，其特征在于，所述第一直边(4)和所述第二倾斜边(7)之间的间隔与所述第一倾斜边(5)和所述第二直边(8)之间的间隔相等。

3.根据权利要求1所述的定子拼块单元，其特征在于，所述第一线圈绕组(3)中，第一预设层线圈外的每层线圈的缠绕匝数减少，其中，最外层线圈形成所述第一直边(4)，从第一预设层线圈开始到最外层线圈的多层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第一倾斜边(5)；

所述第二线圈绕组(6)中，第二预设层线圈外的每层线圈的缠绕匝数减少，第二预设层线圈外的其他多层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第二倾斜边(7)，第二预设层线圈未被第二预设层线圈外的其他多层线圈遮挡的部分形成所述第二直边(8)。

4.根据权利要求3所述的定子拼块单元，其特征在于，在所述定子拼块单元的周向方向上，所述第一线圈绕组(3)的第一侧缠绕结构与所述第一线圈绕组(3)的第二侧缠绕结构相对于所述第一定子拼块(1)的径向中心线X对称布置；

所述第二线圈绕组(6)的第一侧缠绕结构与所述第二线圈绕组(6)的第二侧缠绕结构相对于所述第二定子拼块(2)的径向中心线Y对称布置。

5.根据权利要求4所述的定子拼块单元，其特征在于，从内向外的方向上，所述第二线圈绕组(6)中，第二预设层线圈为第四层线圈，第四层线圈外的其他多层线圈的缠绕匝数向外减少使得各层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第二倾斜边(7)，第四层线圈未被第五层线圈遮挡的部分形成所述第二直边(8)。

6.根据权利要求5所述的定子拼块单元，其特征在于，所述第二线圈绕组(6)中，第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数相同，第二层线圈和第四层线圈的缠绕匝数相同，并且第二层线圈和第四层线圈的缠绕匝数比第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数少一匝；

和/或，

所述第二线圈绕组(6)包括八层线圈，其中，第五层线圈从第四线圈的中部延伸到径向外端部，并且第五层线圈、第六层线圈、第七层线圈和第八层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第二倾斜边(7)。

7.根据权利要求4所述的定子拼块单元，其特征在于，所述第一定子拼块(1)中，所述第一线圈绕组(3)包括六层线圈，第一预设层线圈为第三层线圈，其中，第三层线圈、第四层线圈、第五层线圈和第六层线圈的最里面的一匝线圈的连线形成所述第一倾斜边(5)；

第六层线圈形成所述第一直边(4)。

8.根据权利要求7所述的定子拼块单元，其特征在于，所述第一线圈绕组(3)中，第一层线圈和第三层线圈的缠绕匝数相同，并且比第二层线圈的缠绕匝数多一匝。

9.一种定子，其特征在于，所述定子包括多个根据权利要求1-8中任意一项所述的定子拼块单元(9)，其中，沿着周向方向，一个定子拼块单元的第一定子拼块(1)与下一个定子拼块单元的第二定子拼块(2)连接，使得该一个定子拼块单元的第一直边(4)和该下一个定子拼块单元的第二倾斜边(7)间隔平行，该一个定子拼块单元的第一倾斜边(5)和该下一个定子拼块单元的第二直边(8)间隔平行。

10.一种电机，其特征在于，所述电机设置有根据权利要求9所述的定子。