CN113708521B

CN113708521B - 一种卷绕的电机定子及电机

Info

Publication number: CN113708521B
Application number: CN202111235431.2A
Authority: CN
Inventors: 刘阳
Original assignee: Tianjin Santroll Electric Automobile Technology Co Ltd
Current assignee: Borgwarner Powertrain Tianjin Co ltd
Priority date: 2021-10-22
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2022-01-07
Anticipated expiration: 2041-10-22
Also published as: CN113708521A

Abstract

本发明提供了一种卷绕的电机定子及电机，定子绕组，每相绕组对应设置的线圈包括第1线圈及第2线圈，第1线圈及第2线圈均包括外圈及内圈，外圈及内圈均以单层导体同层卷绕的方式安装于定子的铁芯槽的槽中并沿定子铁芯径向依次层叠设置，每个外圈的两个槽设于其对应线圈的内圈的两个槽的周向相邻外侧；同一线圈内的外圈与内圈卷绕方向相同，第1线圈与第2线圈卷绕方向相同。采用上述技术方案，降低槽内导体之间电场强度，减少电晕产生，进而减少对绝缘的腐蚀，提高绝缘寿命，有效减小绝缘层尺寸，提高电机的槽满率，降低定子绕组的轴向端部高度，提高电机的整体性能，实现电机小型化。

Description

一种卷绕的电机定子及电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种卷绕的电机定子及电机。

背景技术

目前现有技术中，电机的定子绕组为波绕连接方式，波绕组连接方式为从最外层波绕至内层，从电气连接上分析，该波绕形式，同一槽内，不同层数间的导体电压差高，该种绕组连接方式运用在高压下，两层导体间电场强度大，容易产生电晕，腐蚀绝缘，降低绝缘寿命，最终导致层间绝缘容易击穿，导致匝间短路，为了延长电机使用寿命，现有技术中，通过增加层间绝缘厚度，提高绝缘性能，导致电机槽满率减小，降低了电机性能；

现有技术中，每极每相槽数q＝2的情况能够比q＝1的情况得到更良好的磁通势波形，旋转电机的特性提高，因此，有时在每极每相槽数q＝2的条件下构成电机。在这种情况下，由于各个导体在定子铁芯轴向外侧堆叠，使定子绕组的轴向端部突出高度变大，导致电机大型化。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电机定子及电机，降低槽内导体之间电场强度，槽外导体各相绕组间分离，减少电晕产生，进而减少对绝缘的腐蚀，提高绝缘寿命，有效减小绝缘层尺寸，提高电机的槽满率，降低定子绕组的轴向端部高度，提高电机的整体性能，实现电机小型化。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种卷绕的电机定子，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有多个铁芯槽，多个开口铁芯槽形成在定子铁芯的径向内表面上且沿所述定子铁芯的周向方向以预定的槽距间隔开；

定子绕组，包括安装在所述定子铁芯上的多个相绕组，

每相绕组对应设置的线圈包括第1线圈及第2线圈，第1线圈及第2线圈均包括外圈及内圈，外圈及内圈均以单层导体同层卷绕的方式安装于定子的铁芯槽的槽中并沿定子铁芯径向依次层叠设置，每个外圈的两个槽设于其对应线圈的内圈的两个槽的周向相邻外侧；

同一线圈内的外圈与内圈卷绕方向相同，第1线圈与第2线圈卷绕方向相同。

进一步地，第1线圈中的外圈与内圈均包括沿所述定子铁芯的轴向延伸的一对轴向部分，一对轴向部分在定子铁芯外的线圈端部折弯后彼此沿周向连接，相邻两个第1线圈导体的折弯方向相反。

进一步地，第2线圈中的外圈与内圈均包括沿所述定子铁芯的轴向延伸的一对轴向部分，一对轴向部分在定子铁芯外的线圈端部朝向所述定子铁芯的轴向端面外侧折回形成一对折回部，一对折回部端部折弯后彼此沿周向连接，第2线圈外圈与内圈的折回部方向及高度均相同，且在同一线圈内外圈沿周向跨越与内圈，相邻两个第2线圈导体的折弯方向相反。

进一步地，在从所述定子铁芯的轴向观察时，相绕组轴向端部高度为第2线圈的折回部高度、第1线圈外圈与内圈在线圈端部的导体宽度之和。

进一步地，每相绕组的连接方式为第1线圈或第2线圈中一个线圈的一个外圈与内圈形成一个整体后再连接周向的另一线圈。

进一步地，每相绕组包括两个相对设置的第1线圈和两个相对设置的第2线圈，每相绕组为一支路串联结构，其两引线之间依次串联连接的第1线圈内圈，第1线圈外圈，第2线圈内圈，第2线圈外圈，对侧的第1线圈内圈，对侧的第1线圈外圈及对侧的第2线圈内圈，对侧的第2线圈外圈。

进一步地，

每相绕组包括两个相对设置的第1线圈和两个相对设置的第2线圈，每相绕组为两支路并联结构；

第一支路两引线之间依次串联连接的第1线圈外圈，第2线圈内圈，对侧的第1线圈外圈及对侧的第2线圈内圈；

第二支路两引线之间依次串联连接的第1线圈内圈，第2线圈外圈，对侧的第1线圈内圈及对侧的第2线圈外圈。根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括上述的电机定子。

本发明的有益效果是：

应用本发明的技术方案，一种电机定子，包括：定子铁芯，所述定子铁芯具有多个铁芯槽，该多个开口铁芯槽形成在定子铁芯的径向内表面上且沿所述定子铁芯的周向方向以预定的槽距间隔开；

定子绕组，包括安装在所述定子铁芯上的多个相绕组，

1.采用“单层导体同层卷绕”结构，可以有效使同一槽内的导体电压差均匀分布，能够降低同一槽内不同层数导体的电压差，从而降低电场强度，减少电晕产生，进而减少对绝缘的腐蚀，提高绝缘寿命。

2. 有效减小绝缘层尺寸，同时可以增加槽内同的面积，提高电机的槽满率，提高电机的整体性能。

3.而且本结构采用“单层导体同层卷绕”结构，焊点集中一侧，焊点数量可大幅减少。

4.线圈种类少，只有两种同心线圈。

降低槽内导体之间电场强度，减少电晕产生，实现槽外导体各相绕组间分离，进而减少对绝缘的腐蚀，提高绝缘寿命，有效减小绝缘层尺寸，提高电机的槽满率，降低定子绕组的轴向端部高度，提高电机的整体性能，实现电机小型化。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例一中电机定子的结构示意图；

图2是本发明实施例一中定子绕组中一相绕组的结构示意图；

图3是本发明实施例中第1线圈内圈及第1线圈外圈的主视结构示意图；

图4是发明实施例中第1线圈内圈及第1线圈外圈的侧视结构示意图；

图5是发明实施例中第2线圈内圈及第2线圈外圈的侧视结构示意图；

图6是本发明实施例一中相绕组的一支路串联结构平面展开示意图；

图7是本发明实施例二中相绕组的两支路并联结构平面展开示意图；

图8是本发明实施例一中定子绕组的轴向端部高度部分结构立体示意图；

图9是本发明实施例一中定子绕组的轴向端部高度部分结构平面展开示意图。

其中：

10.定子绕组，20.定子铁芯，21.铁芯槽，150A.第1线圈外圈,150B.第1线圈内圈，300A.第2线圈外圈,300B.第2线圈内圈,300Aa. 第2线圈外圈折回部,300Ab.第2线圈外圈连结部,300Ba.第2线圈内圈折回部,300Bb.第2线圈内圈连结部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于限定特定顺序。本发明下述各个实施例可以单独执行，各个实施例之间也可以相互结合执行，本发明实施例对此不作具体限制。

如图1所示，本发明实施例提供一种电机定子，包括：定子铁芯20，定子铁芯20具有多个铁芯槽21形成在定子铁芯径向内表面上且沿定子铁芯的周向方向以预定的槽距间隔开；

如图1、图2、图6、图7所示，实施例一中定子绕组10，定子绕组10安装在定子铁芯20上，即安装在定子铁芯20上的多个相绕组，以便在电相位上彼此不同，其中，定子绕组10为三相(即U相绕组、V相绕组、W相绕组)绕组，且每极每相槽等于2；转子的每个磁极都设置有两个槽，本实施例每极每相槽数为2，该转子具有八个磁极，并且对三相定子绕组10的每一相都如此，设置在定子铁芯20中的槽的数目等于48(即，2X8X3)，极距＝每个定子绕组的相数×每极每相槽数，节距小于极距的导体为短节距导体，节距等于极距的导体为整节距导体，节距大于极距的导体为长节距导体，在本实施例中极距＝2X3＝6；此外，在本实施方式中，定子铁芯20由相邻的两个槽限定一个齿部定子铁芯20由层叠多个环形磁性钢板形成定子铁芯轴向方向的两个端面，其他传统的金属板也可以替代磁性钢板使用。

结合图1、图2，多个线圈以单层导体同层卷绕的方式安装于定子的铁芯槽的槽中，所述线圈包括与3相交流电的各相对应地设置的第1线圈外圈150A，第1线圈内圈150B和第2线圈外圈300A，第2线圈内圈300B，外圈及内圈均以单根导体沿定子铁芯周向相隔规定槽距的2个槽内同层卷绕的方式由定子铁芯径向方向依次卷绕层叠，并将该槽占满。同一线圈同层导体呈同心形式，同一线圈内的外圈与内圈卷绕方向相同，第1线圈与第2线圈卷绕方向相同。

结合图6、图7其中一个第1线圈外圈150A的两个槽在第一槽，第八槽，与其对应的第1线圈内圈150B的两个槽在第二槽，第七槽，第1线圈外圈150A的两个槽在与其对应的第1线圈内圈150B的两个槽的周向相邻外侧，其中一个第2线圈外圈300A的两个槽在第十三槽，第二十槽，与其对应的第2线圈内圈300B的两个槽在第十四槽，第十九槽，第2线圈外圈300A的两个槽设于第2线圈内圈300B的两个槽的周向相邻外侧。同一线圈内的外圈与内圈卷绕方向相同，第1线圈与第2线圈卷绕方向相同。

如图1，图8所示，第1线圈外圈150A与第1线圈内圈150B均包括沿所述定子铁芯的轴向延伸的一对轴向部分，一对轴向部分在定子铁芯外的线圈端部折弯后彼此沿周向连接，相邻两个第1线圈导体的折弯方向相反。例如一个第1线圈外圈150A一个导体向左折弯，而与其相邻的另一个第1线圈外圈150A的导体向右折弯。

结合图2、图3、图4、图5，第2线圈外圈300A与第2线圈内圈300B均包括沿所述定子铁芯的轴向延伸的一对轴向部分，一对轴向部分在定子铁芯外的线圈端部朝向所述定子铁芯的轴向端面外侧折回形成一对折回部，第2线圈外圈折回部300Aa及第2线圈内圈折回部300Ba，一对折回部端部折弯后彼此沿周向连接，并形成第2线圈外圈连结部300Ab，第2线圈内圈连结部300Bb，第2线圈外圈与内圈的折回部方向及高度均相同，即第2线圈外圈折回部300Aa及第2线圈内圈折回部300Ba折回部方向及高度H3均相同，且在同一线圈内外圈沿周向跨越于内圈，第2线圈外圈300A沿周向跨越第2线圈内圈300B，相邻两个第2线圈导体的折弯方向相反。例如一个第2线圈外圈300A一个导体向左折弯，而与其相邻的另一个第2线圈外圈300A的导体向右折弯。

进一步地，相邻各相绕组的第1线圈、第2线圈的线圈槽外端部在各相绕组间分离，结合图1、图8，位于定子铁芯第1槽、第2槽、第7槽、第8槽的U相绕组的一个第2线圈的线圈端部（第2线圈的线圈端部包含线圈端部朝向所述定子铁芯的轴向端面外侧折回形成一对折回部，一对折回部端部折弯后彼此沿周向连接）与位于定子铁芯第3槽、第4槽、第45槽、第46槽的V相绕组的一个第1线圈的线圈端部（在定子铁芯外的线圈端部折弯后彼此沿周向连接）间因第2线圈的线圈端部具有折回部没有接触（即分离），即在第1线圈内圈150B的下表面与其相邻的不同相绕组的第2线圈内圈300B（或第2线圈外圈300A）的上表面没有接触（即分离），见图8，而位于定子铁芯第3槽、第4槽、第45槽、第46槽的V相绕组的一个第1线圈的线圈端部与位于定子铁芯第5槽、第6槽、第11槽、第12槽的W相绕组的一个第1线圈的线圈端部，由于相邻两个相绕组的两个第1线圈导体的线圈端部中的折弯方向相反不接触（即分离），而非发卡电机的各相绕组各个导体的线圈端部方向相同且堆叠设置，进而本申请结构减少对绝缘的腐蚀，提高绝缘寿命。

结合图1，图8和图9，在从所述定子铁芯的轴向观察时，相绕组轴向端部高度H为第2线圈外圈折回部300Aa（或第2线圈内圈折回部300Ba）高度H3、第1线圈外圈150A导体宽度H1与第1线圈内圈150B在线圈端部的导体宽度H2之和。有效的降低了定子绕组的轴向端部高度（本申请高度H忽略线圈之间合理间隙）。

结合图6，实施例一，每相绕组为一支路串联结构，其两引线之间依次串联连接的第1线圈内圈150B，第1线圈外圈150A，第2线圈内圈300B，第2线圈外圈300A，第1线圈内圈150B，第1线圈外圈150A，第2线圈内圈300B，第2线圈外圈300A，且每相绕组的连接方式为第1线圈或第2线圈中一个线圈的一个外圈与内圈形成一个整体后再连接周向的另一线圈。

U1相引线端（出线端）从第1线圈内圈150B的01层02槽进入，依次经过01层07槽、02层02槽、02层07槽、03层02槽、03层07槽、 04层02槽、04层07槽到第1线圈外圈150A的04层01槽、04层08槽、03层01槽、03层08槽、02层01槽、02层08槽、01层01槽、01层08槽，后与第2线圈内圈300B在04层14槽焊接，依次经过04层19槽、03层14槽、03层19槽、02层14槽、02层19槽、01层14槽、01层19槽到第2线圈外圈300A的01层13槽、01层20槽、02层13槽、02层20槽、03层13槽、03层20槽、04层13槽、04层20槽、后与第1线圈内圈150B在01层26槽焊接，依次经过01层31槽、02层26槽、02层31槽、03层26槽、03层31槽、04层26槽、04层31槽到第1线圈外圈150A的04层25槽、04层32槽、03层25槽、03层32槽、02层25槽、02层32槽、01层25槽、01层32槽，后与第2线圈内圈300B在04层38槽焊接，依次经过04层43槽、03层38槽、03层43槽、03层43槽、02层38槽、02层43槽、01层38槽、01层43槽到第2线圈外圈300A的01层37槽、01层44槽、02层37槽、02层44槽、03层37槽、02层44槽、03层37槽、03层44槽、04层37槽、04层44槽U2相出线端（引线端）出去。

结合图7，实施例二，每相绕组为两支路并联结构。

第一支路两引线之间依次串联连接的第1线圈外圈150A，第2线圈内圈300B，第1线圈外圈150A，第2线圈内圈300B。

第二支路两引线之间依次串联连接的第1线圈内圈150B，第2线圈外圈300A，第1线圈内圈150B，第2线圈外圈300A。

U1相引线端（出线端）从第1线圈外圈150A的01层01槽进入，依次经过01层08槽、02层01槽、02层08槽、03层01槽、03层08槽、04层01槽、04层08槽，后与第2线圈内圈300B的在01层14槽焊接，依次经过01层19槽、02层14槽、02层19槽、03层14槽、03层19槽、04层14槽、04层19槽，后与第1线圈外圈150A在01层25槽焊接，依次经过01层32槽、02层25槽、02层32槽、03层25槽、03层32槽、04层25槽、04层32槽，后与第2线圈内圈300B在01层38槽焊接，依次经过01层43槽、02层38槽、02层43槽、03层38槽、03层43槽、04层38槽、04层43槽U3相出线端（引线端）出去。

U2相引线端（出线端）从第1线圈内圈150B的01层02槽进入，依次经过01层07槽、02层02槽、02层07槽、03层02槽、03层07槽、04层02槽、04层07槽，后与第2线圈外圈300A在01层13槽焊接，依次经过01层20槽、02层13槽、02层20槽、03层13槽、03层20槽、04层13槽、04层20槽，后与第1线圈内圈150B在01层26槽焊接，依次经过01层31槽、02层26槽、02层31槽、03层26槽、03层31槽、04层26槽、04层31槽，后与第2线圈外圈300A在01层37槽焊接，依次经过01层44槽、02层37槽、02层44槽、03层37槽、03层44槽、04层37槽、04层44槽U4相出线端（引线端）出去。

本发明实施例提供的电机包括上述实施例中的电机定子，因此本发明实施例提供的电机也具备上述实施例中所描述的有益效果，在此不再赘述。

由于上述结构：

4.线圈种类少，只有两种同心线圈。

采用上述技术方案，降低槽内导体之间电场强度，减少电晕产生，进而减少对绝缘的腐蚀，提高绝缘寿命，有效减小绝缘层尺寸，提高电机的槽满率，降低定子绕组的轴向端部高度，提高电机的整体性能，实现电机小型化。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确规定和限定，术语“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，可以通过中间媒介间接连接(过桥线连接)，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述属于在本发明中的具体含义。最后应说明的是，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。

本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种卷绕的电机定子，包括：

定子绕组，包括安装在所述定子铁芯上的多个相绕组，

其特征在于：

同一线圈内的外圈与内圈卷绕方向相同，第1线圈与第2线圈卷绕方向相同，第1线圈中的外圈与内圈均包括沿所述定子铁芯的轴向延伸的一对轴向部分，一对轴向部分在定子铁芯外的线圈端部折弯后彼此沿周向连接，相邻两个第1线圈导体的折弯方向相反。

2.根据权利要求1所述的卷绕的电机定子，其特征在于，第2线圈中的外圈与内圈均包括沿所述定子铁芯的轴向延伸的一对轴向部分，一对轴向部分在定子铁芯外的线圈端部朝向所述定子铁芯的轴向端面外侧折回形成一对折回部，一对折回部端部折弯后彼此沿周向连接，第2线圈外圈与内圈的折回部方向及高度均相同，且在同一线圈内外圈沿周向跨越与内圈，相邻两个第2线圈导体的折弯方向相反。

3.根据权利要求2中所述的卷绕的电机定子，其特征在于，在从所述定子铁芯的轴向观察时，相绕组轴向端部高度为第2线圈的折回部高度、第1线圈外圈与内圈在线圈端部的导体宽度之和。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的卷绕的电机定子，其特征在于，每相绕组的连接方式为第1线圈或第2线圈中一个线圈的一个外圈与内圈形成一个整体后再连接周向的另一线圈。

5.根据权利要求4所述的卷绕的电机定子，其特征在于，每相绕组包括多个均匀设置的第1线圈和第2线圈，其中第1线圈和第2线圈间隔设置，每相绕组为一支路串联结构，其沿周向依次串联连接结构为第1线圈内圈，第1线圈外圈，第2线圈内圈，第2线圈外圈，第1线圈内圈，第1线圈外圈及第2线圈内圈，第2线圈外圈。

6.根据权利要求1至3中任意一项所述的卷绕的电机定子，其特征在于，包括多个均匀设置的第1线圈和第2线圈，其中第1线圈和第2线圈间隔设置，每相绕组为两支路并联结构；

第一支路沿周向依次串联连接结构为第1线圈外圈，第2线圈内圈，第1线圈外圈及第2线圈内圈；

第二支路沿周向依次串联连接结构为第1线圈内圈，第2线圈外圈，第1线圈内圈及第2线圈外圈。

7.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至6中任意一项所述的卷绕的电机定子。