定子布线方法及定子结构与流程

1.本发明属于永磁电机技术领域，具体涉及一种定子布线方法及定子结构。


背景技术：

2.电机是实现电能和机械能转换的一种设备，而定子是电机中非常重要的一个部件，定子为静止不动的，主要作用是在三相对称绕组中通入三相对称电流，产生旋转磁场。
3.定子在安装前需要进行绕组安装，定子上的绕组也就是绕在定子上的铜线，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。在进行绕组安装前，需要先计算并绘制槽电动势星形图，绘制完电动势星形图后，得出相带并进行划分，根据相带的正负确定每个定子齿之间的接线方式(即线圈之间的连接方式)，然后与接线盒连接。
4.现有绕组通过计算得出的相带以及划分后，定子上其中一半绕制的铜线的首端和另一半绕制的铜线的尾端对应，但是两半的铜线首端又需要连接，这就导致连接的引线过长，加大了对铜线的损耗量，成本较高，并且较长的引线在工作的时候会产生过热、干扰磁场等，影响电机的工作。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种定子布线方法及定子结构，旨在实现定子绕组中两个半部上导线最短，从而方便接线，降低成本的同时缓解过热、干扰磁场现象的产生。
6.第一方面，本发明实施例提供一种定子布线方法，其中定子包括多个定子齿，导线绕设于定子齿上，其特征在于，包括如下步骤：
7.在定子的第一半部进行第一导线组的布置，所述第一导线组的首端从所述第一半部的第一端引入，并从所述第一半部的第二端引出；
8.在定子的第二半部进行第二导线组的布置，所述第二导线组的首端从所述第二半部的第一端引入，并从所述第二半部的第二端引出，所述第二半部的第一端为所述第一半部上第一端的对接端，所述第二半部的第二端为所述第一半部上第二端的对接端；
9.所述第一导线组和所述第二导线组的首端连接形成多个首端接线点，多个所述接线点与三相电路连接，所述第一导线组的末端形成多个第一末端接线点，多个所述第一末端接线点连接，所述第二导线组的末端形成多个第二末端接线点，多个所述第二末端接线点连接；
10.其中，所述第一导线组包括三根第一导线，所述第二导线组包括三根第二导线，所述第一导线在对应的所述定子齿上，以及所述第二导线在对应的所述定子齿上绕制并形成绕线单元。
11.本技术实施例所示的方案，与现有技术相比，本发明定子布线方法对定子上的第一导线组或第二导线组采用逆序绕线方式，进而使得第二导线组的首端和第一导线组的首端靠近，在连接第一导线组和第二导线组的首端的时候，引线可以比较短，大大减小了对引线长度的使用，降低了引线的消耗成本；引线较短，在电机工作的时候，引线中过电，能减少
发热，缓解过热现象，并且避免引线过长产生的干扰磁场影响电机的工作。
12.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一导线和所述第二导线的断面均为长方形，所述第一导线和所述第二导线的断面上长边对应的面贴合定子齿进行绕制。
13.一些实施例中，形成所述绕线单元包括如下步骤：
14.s10：所述第一导线或所述第二导线在每个对应的所述定子齿上沿定子的径向绕设多圈形成一层第一线层；
15.s20：所述第一导线或所述第二导线在对应的所述定子齿的第一侧形成第一换位点；
16.s30：所述第一导线或所述第二导线继续缠绕，在上一层所述第一线层的外圈进行下一层所述第一线层的绕制；
17.s40：所述第一导线或所述第二导线在对应的所述定子齿的第二侧形成另一个所述第一换位点；
18.s50：重复步骤s10至s40，直至形成所述绕线单元；
19.所述第一侧和所述第二侧相对设置，所述第一侧和所述第二侧的其中之一为所述第一导线或所述第二导线的引出侧。
20.一些实施例中，形成所述绕线单元包括如下步骤：
21.s10’：所述第一导线或所述第二导线在对应的所述定子齿上沿定子的径向绕设多圈形成一层第二线层；
22.s20’：所述第一导线或所述第二导线在对应的所述定子齿的第三侧形成第二换位点；
23.s30’：重复步骤s10’至s20’，直至形成所述绕线单元；
24.所述第三侧为所述第一导线或所述第二导线的引出侧的相对侧。
25.一些实施例中，相邻圈的所述第一导线之间和/或相邻圈的所述第二导线之间设有防击穿层。
26.结合第一方面，形成所述绕线单元之前还包括如下步骤：
27.在所述定子齿的绕线部位铺设第一绝缘层，并使所述第一绝缘层形成具有开口的绕线空间；
28.在所述绕线空间之内进行所述第一导线或所述第二导线的绕制，直至形成所述绕线单元；
29.形成所述绕线单元之后还包括如下步骤：
30.将所述第一绝缘层的开口进行翻折，使得所述第一绝缘层开口处的两端搭接并包裹所述绕线单元；
31.在所述第一绝缘层的搭接处的外周包裹第二绝缘层。
32.第二方面，本发明实施例还提供了一种定子结构，包括：
33.定子；以及
34.线圈，采用如上述的定子布线方法绕设于所述定子。
附图说明
35.图1为现有技术中定子布线方法的顺序连接方式示意图；
36.图2为本发明实施例提供的定子布线方法的逆序接线示意图；
37.图3为本发明实施例提供的定子布线方法的首尾头接线方式示意图
38.图4为本发明实施例采用的定子结构的主视结构示意图；
39.图5为本发明实施例采用的定子齿的立体结构示意图；
40.图6为本发明实施例采用的定子齿的断面结构示意图。
41.附图标记说明：
42.10
‑
定子；11
‑
定子齿；12
‑
第一半部；13
‑
第二半部；
43.20
‑
第一导线组；21
‑
第一导线；22
‑
第一线层；
44.30
‑
第二导线组；31
‑
第二导线；32
‑
第二线层；
45.40
‑
第一绝缘层；
46.50
‑
第二绝缘层。
具体实施方式
47.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
48.请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的定子布线方法及定子结构进行说明。
49.参阅图1至图3，所述定子布线方法，其中定子10包括多个定子齿11，导线绕设于定子齿11上，包括如下步骤：
50.在定子10的第一半部12进行第一导线组20的布置，第一导线组20的首端从第一半部12的第一端引入，并从第一半部12的第二端引出；
51.在定子10的第二半部13进行第二导线组30的布置，第二导线组30的首端从第二半部13的第一端引入，并从第二半部13的第二端引出，第二半部13的第一端为第一半部12上第一端的对接端，第二半部13的第二端为第一半部12上第二端的对接端；
52.第一导线组20和第二导线组30的首端连接形成多个首端接线点，多个接线点与三相电路连接，第一导线组20的末端形成多个第一末端接线点，多个第一末端接线点连接，第二导线组30的末端形成多个第二末端接线点，多个第二末端接线点连接；
53.其中，第一导线组20包括三根第一导线21，第二导线组30包括三根第二导线31，第一导线21在对应的定子齿11上，以及第二导线31在对应的定子齿11上绕制并形成绕线单元。
54.需要说明的是，第一导线组20对应附图2中的a1
‑
x1，b1
‑
y1，c1
‑
z1三根导线，则a1
‑
x1，b1
‑
y1，c1
‑
z1处于的是定子10的第一半部12，a1、b1和c1为第一导线组20的首端接线点，x1、y1和z1为第一导线组20的末端接线点，x1、y1和z1连接在一起形成y型接法的星点；第二导线组30对应附图2中的a2
‑
x2，b2
‑
y2，c2
‑
z2三根导线，则a2
‑
x2，b2
‑
y2，c2
‑
z2处于的是定子10的第二半部13，a2、b2和c2为第二导线组30的首端接线点，x2、y2和z2为第二导线组30的末端接线点，x2、y2和z2连接在一起形成y型接法的星点，a2与a1连接形成一个接线点，b2与b1连接形成一个接线点，c2与c1连接形成一个接线点。同样的，第一导线组20也可以是a2
‑
x2，b2
‑
y2，c2
‑
z2三根导线，第二导线组30也可以是a1
‑
x1，b1
‑
y1，c1
‑
z1三根导线。
55.本实施例提供的定子布线方法，先在定子的每个定子齿上进行第一导线21或第二
导线31的绕制(每个定子齿上的绕线方式相同)通过计算绘制槽电动势星形图后，划分相带，向对应位置的定子齿上的第一导线21根据计算结果连接在一起(例如图2中的“1”的右侧与“6”的左侧连接，“6”的右侧与“7”的右侧连接)，连接完成之后，形成第一导线组20；同理，对应位置的定子齿上的第二导线31根据计算结果连接在一起(例如图2中“36”的左侧与“31”的右侧连接，“31”的左侧与“30”的左侧连接)，连接完成之后，形成第二导线组30，一般情况下应该从位置“19”开始接线，但是此处对第二半部采用了第二导线组30的逆序接线，并且保证每个定子齿11上的进线和出线方位与顺序安装的方位相同，例如：顺序接线的为第一导线组20从第一半部12的第一端向第二端依次接线，其中第n个定子齿11上，第一导线21上的电流从该定子齿11的左侧流入，右侧流出(第二导线组30同理)；则逆序绕线的为第一导线组20从第一半部12的第二端向第一端依次接线，其中第n个定子齿11上，第一导线21上的电流仍从该定子齿11的左侧流入，右侧流出(第二导线组30同理)。
56.参阅图1及图2，其中a1
‑
x1、b1
‑
y1和c1
‑
z1组成第一导线组20，a2
‑
x2、b2
‑
y2和c2
‑
z2组成第二导线组30，a1和a2连接，b1和b2连接，c1和c2连接，x1、y1以及z1连接，x2、y2以及z2连接。
57.图1为顺序接线方式，以一个30极36槽的绕组为例，a1、b1和c1周向上靠近a1端流入电流为正，靠近x1端流入电流为负；a2、b2和c2周向上靠近a2端流入电流为正，靠近x2端流入电流为负：
58.a1:1,6，
‑
7，
‑
12，13,18；
59.a2：
‑
19，
‑
24,25,30，
‑
31，
‑
36；
60.b1:2，
‑
3，
‑
8,9,14，
‑
15；
61.b2：
‑
20,21,26，
‑
27，
‑
32,33；
62.c1：
‑
4，5，10，
‑
11，
‑
16,17,；
63.c2：22，
‑
23，
‑
28,29,34，
‑
35；
64.可以看出，a1和a2在空间上的分布呈180
°
，将a1和a2的首端引出至线盒，a2需要较长的引线跨过a1组的线圈到a1的首端位置和a1并联一直引出至接线盒，可以看出a2的引接线距离较长。
65.图2为逆序接线方式(本技术接线方式)，以一个30极36槽的绕组为例，a1、b1和c1周向上靠近a1端电流流入为正，靠近x1端电流流入为负；a2、b2和c2周向上靠近a2端电流流入为正，靠近x2端电流流入为负：
66.a1:1,6，
‑
7，
‑
12，13,18；
67.a2：36,31，
‑
30，
‑
25,24,19；
68.b1:2，
‑
3，
‑
8,9,14，
‑
15；
69.b2：
‑
33,32,27，
‑
26，
‑
21,20；
70.c1：
‑
4，5，10，
‑
11，
‑
16,17,；
71.c2：35，
‑
34，
‑
29,28,23，
‑
22；
72.这样a1和a2的首端距离较近，避免了较长的接线，且以“36”为例，顺序的时候，a2的电流从“36”的右侧流入，从“36”的左侧流出；逆序的时候，a2的电流仍从“36”的右侧流入，从“36”的左侧流出，不影响使用。
73.与现有技术相比，本发明定子布线方法对定子10上的第一导线组20或第二导线组
30采用逆序接线方式，进而使得第二导线组30的首端和第一导线组20的首端靠近，在连接第一导线组20和第二导线组30的首端的时候，引线可以比较短，大大减小了对引线长度的使用，降低了引线的消耗成本；引线较短，在电机工作的时候，引线中过电，能减少发热，缓解过热现象，并且避免引线过长产生的干扰磁场影响电机的工作。
74.具体地，将定子上的绕组分为第一半部上的第一导线组20和第二半部上的第二导线组30，则电机可以对应做成分瓣结构，这样在进行检修的时候，方便定子的拆除，并且拆出定子的时候将第一导线组20组和第二导线组30直接分开即可，方便实现机械和电气的解耦。
75.在一些实施例中，上述第一导线组20和第二导线组30的具体绕制方式可以采用如图6所示结构。参见图6，第一导线21和第二导线31的断面为长方形，第一导线21和第二导线31的断面上长边对应的面贴合定子齿11进行绕制。现有在绕制的铜线的时候，通常是将断面短边对应的面贴合定子齿11进行绕制，该绕制过程中长边成为铜线的厚度，卷绕的时候弯折不方便，也很难保证铜线之间的压紧效果；通过倒换第一导线21和第二导线31贴合定子齿11的面，使得断面上的长边对应的面贴合定子齿11进行绕制，不仅使得第一导线21和第二导线31在绕制的时候能够更加规整，还能降低绕线的劳动强度，增强第一导线21之间或第二导线31之间的压紧效果。
76.在一些实施例中，上述第一导线组20和第二导线组30的改进绕制方式可以采用如图5所示结构，参见图5，形成绕线单元包括如下步骤；
77.s10：第一导线21或第二导线31在每个对应的定子齿11上沿定子10的径向绕设多圈形成一层第一线层22；
78.s20：第一导线21或第二导线31在对应的定子齿11的第一侧形成第一换位点；
79.s30：第一导线21或第二导线31继续缠绕，在上一层第一线层22的外圈进行下一层第一线层22的绕制；
80.s40：第一导线21或第二导线31在对应的定子齿11的第二侧形成另一个第一换位点；
81.s50：重复步骤s10至s40，直至形成绕线单元；
82.第一侧和第二侧相对设置，第一侧和第二侧其中之一为第一导线21或第二导线31的引出侧。
83.第一侧和第二侧的分布路径平行于定子10的轴向，第一导线21或第二导线31的引入侧和引出侧为同一侧，第一侧对应图5中定子齿11的左侧面时，第二侧对应图5中定子齿11的右侧面。
84.现有在绕制铜线的时候，铜线在每个定子齿11上的引入和引出在定子齿11的同一侧，铜线的换位点也处于该侧，换位点会使得形成绕线单元与定子齿11棱边之间的间隙较小，从而将铜线的引入端和引出端夹住，定子齿11的棱边挤压在铜线上，在电机工作的时候，定子齿11的棱边持续对铜线进行摩擦切割造成铜线的损坏。通过将第一换位点均布在定子齿11的两相对侧，可以有效降低绕制形成绕线单元的高度，从而保证绕线单元与定子齿11上棱边的间隙，延长第一导线21或第二导线31的使用寿命。
85.需要说明的是，第一导线21在绕制的时候，沿定子10的径向从下往上(此处的“上”和“下”为图5中的直观方向)绕多圈后形成第一线层22，然后再将第一导线21引至已完成的
第一线层22的底部外周(即形成一个第一换位点)，继续进行下一层第一线层22的绕制，下一层第一线层22绕制完成后包裹于上一层第一线层22的外周，以此类推，第二导线31与第一导线21同理。
86.第一导线组20中的三个第一导线21即a1、b1和c1，第二导线组30中的三个第二导线31即a2、b2及c2，反之也可。
87.本实施例中，术语“内”为绕定子齿11的内圈，术语“外”为绕定子齿11的外圈。
88.在一些实施例中，上述第一导线组20和第二导线组30的改进绕制方式可以采用如图5所示结构。参见图5，形成绕线单元包括如下步骤：
89.s10’：第一导线21或第二导线31在对应的定子齿11上沿定子10的径向绕设多圈形成一层第二线层32；
90.s20’：第一导线21或第二导线31在对应的定子齿11的第三侧形成第二换位点；
91.s30’：重复步骤s10’至s20’，直至形成绕线单元；
92.第三侧为第一导线21或第二导线31的引出侧的相对侧。
93.第三侧(对应图5中定子齿11的右侧面)与第一导线21或第二导线31的引出侧(对应图5中定子齿11的左侧面)的分布路径与定子10的轴向平行，第一导线21或第二导线31的引出侧和引入侧为同一侧。
94.现有在绕制铜线的时候，铜线在每个定子齿11上的引入和引出在定子齿11的同一侧，铜线的换位点也处于该侧，换位点会使得形成绕线单元与定子齿11棱边之间的间隙较小，从而将铜线的引入端和引出端夹住，定子齿11的棱边挤压在铜线上，在电机工作的时候，定子齿11的棱边持续对铜线进行摩擦切割造成铜线的损坏。通过将第二换位点集中在定子齿11上第一导线21或第二导线31引出侧的相对侧，可以有效降低绕制形成绕线单元的高度，从而保证绕线单元与定子齿11上棱边的间隙，延长第一导线21或第二导线31的使用寿命。并且，由于第二换位点均处于定子齿11相对第一导线21或第二导线31引入点和引出点所处的一侧，还能保证定子齿11上第一导线21或第二导线31的引入点和引出点所处侧更加美观，绕线更加整齐。
95.需要说明的是，第一导线21在绕制的时候，沿定子10的径向从下往上(此处的“上”和“下”为图5中的直观方向)绕多圈后形成第二线层32，然后再将第一导线21引至已完成的第二线层32的底部外周(即形成一个第二换位点)，继续进行下一层第二线层32的绕制，下一层第二线层32绕制完成后包裹于上一层第二线层32的外周，以此类推，第二导线31与第一导线21同理。
96.在一些实施例中，上述第一导线组20和第二导线组30的改进绕制方式图中未示出，相邻圈的第一导线21之间和/或相邻圈的第二导线31之间设有防击穿层。可选的，防击穿层可为玻璃丝棉。在绕制第一导线21或第二导线31的时候，如果在打弯的时候形变比较剧烈，俗称打弯比较死，就会容易击穿，通过设置防击穿层，防止第一导线21或第二导线31击穿，提高电机工作质量。
97.在一些实施例中，上述第一导线组20和第二导线组30的改进绕制方式可以采用如图5至图6所示结构。参见图5至图6，形成绕线单元之前还包括如下步骤：
98.在定子齿11的绕线部位铺设第一绝缘层40，并使第一绝缘层40形成具有开口的绕线空间；
99.在绕线空间之内进行第一导线21或第二导线31的绕制，直至形成绕线单元；
100.形成绕线单元之后还包括如下步骤：
101.将第一绝缘层40的开口进行翻折，使得第一绝缘层40开口处的两端搭接并包裹绕线单元；
102.在第一绝缘层40的搭接处的外周包裹第二绝缘层50。
103.通过设置两个绝缘层，提高绕线单元和定子齿11之间的绝缘效果。
104.第一绝缘层40两端的连接通过在外圈套设第二绝缘层50进行固定，也就是在进行第二绝缘层50的包裹的时候，就完成了第一绝缘层40的固定，然后将第二绝缘层50的末端进行固定即可，安装过程简单，相比于第一绝缘层40和第二绝缘层50均进行分别固定，简化步骤，方便操作。
105.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种定子结构，包括定子10以及线圈，线圈采用上述定子布线方法绕设于定子10上。
106.与现有技术相比，本发明定子结构对定子10上的第一导线组20或第二导线组30采用逆序接线方式，进而使得第二导线组30的首端和第一导线组20的首端靠近，在连接第一导线组20和第二导线组30的首端的时候，引线可以比较短，大大减小了对引线长度的使用，降低了引线的消耗成本；引线较短，在电机工作的时候，引线中过电，能减少发热，缓解过热现象，并且避免引线过长产生的干扰磁场影响电机的工作。
107.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。