一种紧凑型绕组端部扁线电机及其定子组件的制作方法

1.本发明属于扁线电机技术领域，特别涉及一种紧凑型绕组端部扁线电机及其定子组件。


背景技术：

2.扁线电机是当前各大电机产商、开发商主要研究的一类电机。其绕组方式众多，不同绕组对应不同的u形线。
3.已有的扁线电机绕组u形线，存在线型较多、成型复杂、端部过长等问题，这也导致了电机绕组制作工艺难度大、成本高的问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供了一种紧凑型绕组端部扁线电机的定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组；
5.所述定子铁芯上设置有a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；每个定子槽内沿定子铁芯径向，设置有b层矩形导体；
6.所述定子绕组在发卡端，沿定子铁芯周向的跨距均为c；
7.所述定子绕组在发卡端，沿定子铁芯径向的跨层数为f；
8.所述定子绕组在焊接端，沿定子铁芯周向的跨距包括：第1层矩形导体在定子铁芯周向上的跨距为d；除第1层矩形导体外的其余矩形导体，在定子铁芯周向上的的跨距为e；
9.所述定子绕组在焊接端，沿定子铁芯径向的跨层连接方式包括：
10.第1层矩形导体的端部，按定子槽分左右扭头，扭头后，端部相邻的两个第1层矩形导体之间焊接；第b层矩形导体的端部，按定子槽组分左右扭头，扭头后，端部相邻的两个第b层矩形导体之间焊接；其余各层矩形导体的端部，按层分左右扭头，扭头后，同一层组内端部相邻的两个矩形导体之间焊接；
11.其中，d＝(c-1)/2；e＝c/2；a和b均为偶数，b≥4，c为3的倍数，且a/c为整数，f为2或3或4。
12.进一步的，所述定子铁芯上设置有48个定子槽，每个定子槽内可设置8层矩形导体。
13.进一步的，所述定子绕组在发卡端沿定子铁芯周向的跨距均为6；所述定子绕组在发卡端沿定子铁芯径向的跨层数为2。
14.进一步的，所述定子绕组在焊接端沿定子铁芯周向的跨距包括：第1层矩形导体在定子铁芯周向上的跨距为2.5；除第1层矩形导体外的其余矩形导体，在定子铁芯周向上的的跨距为3；
15.所述定子绕组在焊接端沿定子铁芯径向的跨层连接方式包括：第1层矩形导体的端部，按定子槽分左右扭头，扭头后，端部相邻的两个第1层矩形导体之间焊接；第8层矩形导体的端部，按定子槽组分左右扭头，扭头后，端部相邻的两个第8层矩形导体之间焊接；其
余各层矩形导体的端部，按层分左右扭头，扭头后，同一层组内端部相邻的两个矩形导体之间焊接。
16.进一步的，所述按定子槽分左右扭头是指：相邻的两个定子槽内的第1层矩形导体的端部，扭头方向相反；
17.所述按定子槽组分左右扭头是指：同一定子槽组内的两个第b层矩形导体的端部扭头方向相同，相邻两个定子槽组内的第b层矩形导体的端部扭头方向相反；
18.所述按层分左右扭头是指：同层矩形导体的端部扭头方向相同，相邻层矩形导体的端部扭头方向相反。
19.进一步的，所述定子绕组中各相的星点线和三相引出线均从焊接端引出。
20.本发明还提供了一种紧凑型绕组端部扁线电机，包括转子组件和上述定子组件，所述转子组件位于所述定子组件内侧。
21.本发明的有益效果是：本发明提出的电机定子绕组采用的绕线方式，使定子组件零部件种类减少，绕组端部更加紧凑；定子组件结构简单、工艺简单、易于加工，便于批量生产。
22.本发明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，或者通过实施本发明而了解。本发明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
23.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
24.图1示出了本发明实施例的定子组件在第一视角下的结构示意图；
25.图2示出了本发明实施例的定子铁芯的局部剖视图；
26.图3示出了本发明实施例的定子槽的局部示意图；
27.图4示出了本发明实施例的定子组件在发卡端的俯视图；
28.图5示出了本发明实施例的第1层-第4层矩形导体在发卡端的连接方式的局部示意图；
29.图6示出了本发明实施例的第5层-第8层矩形导体在发卡端的连接方式的局部示意图；
30.图7示出了本发明实施例的定子组件在第二视角下的结构示意图；
31.图8示出了图7中的a部放大示意图；
32.图9示出了本发明实施例的定子组件在第三视角下的结构示意图；
33.图10示出了图9中的b部放大示意图；
34.图11示出了本发明实施例的第1层和第3层矩形导体对应的u形线结构示意图；
35.图12示出了本发明实施例的第2层和第4层矩形导体对应的u形线结构示意图；
36.图13示出了本发明实施例的第5层和第7层矩形导体对应的u形线结构示意图；
37.图14示出了本发明实施例的第6层和第8层矩形导体对应的u形线结构示意图。
38.图中：100-定子铁芯；200-发卡端；300-焊接端；400-定子槽；500-矩形导体。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
40.本发明实施例提供了一种紧凑型绕组端部扁线电机，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。
41.具体的，如图1-图14所示，所述定子组件包括定子铁芯100和定子绕组；所述定子铁芯100大致上呈现为圆筒状，以便于在定子铁芯100内容纳电机转子组件。所述定子铁芯100上设置有若干个定子槽400，所述定子槽400沿所述定子铁芯100圆周方向依次排布，呈环形阵列状。所述定子绕组的绕线采用矩形导体500，所述绕线均匀对称排列于所述定子槽400内。
42.具体的，所述定子绕组包括槽内绕组和端部绕组。其中，槽内绕组是指设置在定子槽400内的矩形导体500，每个定子槽400内沿定子铁芯100径向依次设置有多层矩形导体500。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400内的不同位置处的矩形导体500，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100两侧，分别为发卡端200和焊接端300；定子绕组中各相的星点线和三相引出线均从焊接端300引出，三相引出线位于焊接端300端轴向上侧。
43.进一步的，所述定子绕组的绕线方式，是由定子绕组在发卡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。
44.其中，定子绕组在发卡端的连接方式包括：定子绕组在发卡端沿定子铁芯周向的跨距，和定子绕组在发卡端沿定子铁芯径向的跨层连接方式。
45.定子绕组在焊接端的连接方式包括：定子绕组在焊接端沿定子铁芯周向的跨距，和定子绕组在焊接端沿定子铁芯径向的跨层连接方式。
46.具体的，所述槽内绕组中两个矩形导体通过发卡端或焊接端连接，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发卡端或焊接端的跨距。
47.所述跨层连接方式一般用跨层数表示。所述槽内绕组中两个矩形导体通过发卡端或焊接端连接时，沿定子铁芯径向，这两个矩形导体之间间隔的矩形导体层数加一，表示这两个矩形导体在发卡端或焊接端的跨层数。需要说明的是，同一层矩形导体之间连接，不存在跨层数。不同的层槽配合方式，对应不同的绕组绕线路径。
48.在本发明实施例中，所述定子铁芯上设置有a个定子槽；每个定子槽内沿定子铁芯径向设置有b层矩形导体。
49.为方便描述，在本发明实施例中，将最靠近定子铁芯外壁的一层矩形导体定义为第1层矩形导体；将最靠近定子铁芯轴心的一层矩形导体定义为第b层矩形导体；沿定子铁芯一个周向，将相邻的两个定子槽定义为一个定子槽组，即定子铁芯上的所有定子槽可划分为a/2个定子槽组；从定子铁芯外壁向定子铁芯轴心方向，除第1层矩形导体和第b层矩形
导体外的其余矩形导体中，将相邻两层矩形导体定义为一个层组，即每个定子槽上可划分出(b-2)/2个层组。
50.具体的，所述定子绕组在发卡端沿定子铁芯周向的跨距均为c。
51.所述定子绕组在发卡端沿定子铁芯径向的跨层数为f。
52.所述定子绕组在焊接端沿定子铁芯周向的跨距包括：第1层矩形导体在定子铁芯周向上的跨距为d；除第1层矩形导体外的其余矩形导体，在定子铁芯周向上的的跨距为e。
53.所述定子绕组在焊接端沿定子铁芯径向的跨层连接方式包括：
54.对于所有第1层矩形导体的端部，按定子槽分左右扭头，扭头后，端部相邻的两个第1层矩形导体之间焊接；具体的，按定子槽分左右扭头是指：相邻的两个定子槽内的第1层矩形导体的端部，扭头方向相反；
55.对于所有第b层矩形导体的端部，按定子槽组分左右扭头，扭头后，端部相邻的两个第b层矩形导体之间焊接；具体的，按定子槽组分左右扭头是指：同一定子槽组内的两个第b层矩形导体端部扭头方向相同，相邻两个定子槽组内的第b层矩形导体的端部扭头方向相反。
56.对于其余各层矩形导体的端部，按层分左右扭头，扭头后，同一层组内端部相邻的两个矩形导体之间焊接；具体的，按层分左右扭头是指：同层矩形导体的端部扭头方向相同，相邻层矩形导体的端部扭头方向相反。
57.其中，d＝(c-1)/2；e＝c/2；a和b均为偶数，b≥4，c为3的倍数，且a/c为整数，f为2或3或4。
58.需要说明的是，在焊接端，星点线和引出线端子对应的矩形导体端部不焊接。
59.本发明实施例提出的紧凑型绕组端部扁线电机，通过采用上述绕线方式，需要u形线类型少，且结构简单易加工。使得定子组件零部件少，绕组端部紧凑、结构简单、整体生产工艺简单，便于批量生产。
60.示例性的，如图1-14所示，以所述定子组件的定子铁芯上设置有48个定子槽，每个定子槽内可设置8层矩形导体；所述定子绕组在发卡端沿定子铁芯周向的跨距均为6为例进行说明。即a＝48，b＝8，c＝6。沿定子铁芯周向一个方向，依次对定子槽进行编号，分别记为1号、2号、3号、
…
、48号定子槽，如图5所示；在同一个定子槽内，沿定子铁芯外侧向内侧方向，依次对矩形导体进行标号，分别记为第1层、第2层、第3层、
…
、第8层矩形导体，如图3所述。
61.在发卡端，沿定子铁芯周向，所述定子绕组中的所有矩形导体的跨距均为6；所述定子绕组在发卡端沿定子铁芯径向的跨层数为2层，但不限于2层。
62.示例性的，如图5和图6所示，在发卡端，1号定子槽内的第1层矩形导体，与7号定子槽内的第3层导体连接；1号定子槽内的第2层矩形导体，与7号定子槽内的第4层矩形导体连接；1号定子槽内的第3层矩形导体，与43号定子槽内的第1层矩形导体连接；1号定子槽内的第4层矩形导体，与43号定子槽内的第2层矩形导体连接；1号定子槽内的第5层矩形导体，与7号定子槽内的第7层矩形导体连接；1号定子槽内的第6层矩形导体，与7号定子槽内的第8层矩形导体连接；1号定子槽内的第7层矩形导体，与43号定子槽内的第5层矩形导体连接；1号定子槽内的第8层矩形导体，与43号定子槽内的第6层矩形导体连接。其它矩形导体均按照上述方式进行连接，此处不作一一说明。
63.在焊接端，第1层矩形导体在定子铁芯周向上的跨距为2.5，其端部按定子槽分左右扭头；其中，相邻两个定子槽内的第1层矩形导体的端部扭头方向相反。即，一个定子槽内的第1层矩形导体的端部向左扭头2.5个槽距，与该定子槽相邻的两组定子槽内的第1层矩形导体的端部，则向右扭头2.5个槽距；同样的，对于所有定子槽内的第1层矩形导体，一个定子槽的第1层矩形导体的端部向右扭头2.5个槽距，与该定子槽相邻的两组定子槽内的的第1层矩形导体的端部，则向左扭头2.5个槽距。扭头后，星点线和三相引出线端子不焊接，其余端部相邻的两个第1层矩形导体之间焊接。
64.示例性的，如图7和图8所示，在焊接端，1号定子槽内的第1层矩形导体的端部，向右扭头2.5个槽距，其端部位于3号和4号定子槽外侧之间；2号定子槽内的第1层矩形导体的端部，向左扭头2.5个槽距，其端部位于47号和48号定子槽外侧之间；3号定子槽内的第1层矩形导体的端部，向右扭头2.5个槽距，其端部位于5号和6号定子槽外侧之间；4号定子槽内的第1层矩形导体的端部，向左扭头2.5个槽距，其端部位于1号和2号定子槽外侧之间；5号定子槽内的第1层矩形导体的端部，向右扭头2.5个槽距，其端部位于7号和8号定子槽外侧之间；6号定子槽内的第1层矩形导体的端部，向左扭头2.5个槽距，其端部位于3号和4号定子槽外侧之间；以此类推，其所有第1层矩形导体均按定子槽分左右扭头，此处不作赘述。
65.示例性的，如图8所示，由于1号定子槽内的第1层矩形导体和6号定子槽内的第1层矩形导体不是星点线和引出线端子对应的矩形导体，且1号定子槽内的第1层矩形导体的端部和6号定子槽内的第1层矩形导体的端部，扭头后相邻，则可将1号定子槽内的第1层矩形导体和6号定子槽内的第1层矩形导体端部焊接。以此类推，其它定子槽的第1层矩形导体在扭头后，除星点线和引出线端子对应的矩形导体的不焊接，其余矩形导体扭头后，端部相邻的两个第1层矩形导体为一组，端部相互焊接，此处不作一一描述。
66.在焊接端，第8层矩形导体在定子铁芯周向上的的跨距为3，其端部按定子槽组分左右扭头，其中，同一定子槽组内的两个第8层矩形导体端部扭头方向相同，相邻两个定子槽组内的第8层矩形导体的端部扭头方向相反。即，一个定子槽组内的两个第8层矩形导体的端部向左扭头3个槽距，与该定子槽组相邻的两个定子槽组内的四个第8层矩形导体的端部向右扭头3个槽距；同样的，一个定子槽组内的两个第8层矩形导体的端部向右扭头3个槽距，与该定子槽组相邻的两个定子槽组内的四个第8层矩形导体的端部向左扭头3个槽距。扭头后，星点线和三相引出线端子不焊接，其余端部相邻的两个第8层矩形导体之间焊接。
67.示例性的，如图9和图10所示，在焊接端，1号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向右扭头3个槽距，其端部位于4号定子槽外侧，2号定子槽内的第8层矩形导体向右扭头3个槽距，其端部位于5号定子槽外侧；3号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向左扭头3个槽距，其端部位于48号定子槽外侧；4号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向左扭头3个槽距，其端部位于1号定子槽外侧；5号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向右扭头3个槽距，其端部位于8号定子槽外侧；6号定子槽内的第8层矩形导体向右扭头3个槽距，其端部位于9号定子槽外侧；7号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向左扭头3个槽距，其端部位于4号定子槽外侧；8号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向左扭头3个槽距，其端部位于5号定子槽外侧。以此类推，第8层矩形导体的端部均按定子槽组分左右扭头，此处不作赘述。
68.示例性的，如图10所示，1号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向右扭头3个槽距，其端部位于4号定子槽外侧；7号定子槽内的第8层矩形导体的端部，向左扭头3个槽距，其端
部位于4号定子槽外侧。1号定子槽内的第8层矩形导体的端部，与7号定子槽内的第8层矩形导体的端部相邻，则可将1号定子槽内的第8层矩形导体的端部，与7号定子槽内的第8层矩形导体的端部焊接。以此类推，其它定子槽的第8层矩形导体在扭头后，除星点线和引出线端子对应的矩形导体的不焊接，其余端部相邻的两个矩形导体为一组，端部相互焊接，此处不作一一描述。
69.在焊接端，除第1层和第8层矩形导体外的其余各层矩形导体，在定子铁芯周向上的的跨距均为3，其端部按层分左右扭头；其中，同层矩形导体的端部扭头方向相同，相邻层矩形导体的端部扭头方向相反。即，第2层、第4层和第6层矩形导体的端部扭头方向向左，第3层、第5层和第7层矩形导体的端部扭头方向则向右；同样的，第2层、第4层和第6层矩形导体的端部扭头方向向右，第3层、第5层和第7层矩形导体的端部扭头方向则向左。扭头后，同一层组内相邻的两个矩形导体之间焊接。
70.示例性的，如图9和图10所示，在焊接端，第2层、第4层和第6层矩形导体的端部均向右扭头3个槽距，第3层、第5层和第7层矩形导体的端部均向左扭头3个槽距。
71.示例性的，如图10所示，1号定子槽内的第2层矩形导体的端部向右扭头3个槽距，其端部位于4号定子槽外侧；7号定子槽内的第3层矩形导体的端部向左扭头3个槽距，其端部位于4号定子槽外侧。1号定子槽内的第2层矩形导体和7号定子槽内的第3层矩形导体属于同一层组，且端部相邻，则可将1号定子槽内的第2层矩形导体和7号定子槽内的第3层矩形导体的端部焊接。以此类推，各层矩形导体的端部按层分左右扭头，扭头后，同一层组内端部相邻的两个矩形导体之间焊接，此处不作一一描述。
72.按照上述绕线方式，在定子绕组中只需要四种连接线形，如图11、图12、图13和图14所示，为定子绕组中的四种类型的u形线。其中，图11为本发明实施例中第1层和第3层矩形导体对应的u形线结构示意图；图12为本发明实施例中第2层和第4层矩形导体对应的u形线结构示意图；
73.图13为本发明实施例中第5层和第7层矩形导体对应的u形线结构示意图；
74.图14为本发明实施例中第6层和第8层矩形导体对应的u形线结构示意图。
75.本发明实施例提出的定子绕组的绕线方式，所需要的u形线种类数量为b/2，其中，b为每个定子槽内沿定子铁芯径向设置的矩形导体层数。在定子绕组中，同一层矩形导体对应的u形线结构相同，按照本发明实施例提供的绕线方式设计定子绕组，需要u形线类型少，结构简单易加工。使端部绕组结构更加紧凑，且端部绕组更短。并且焊接端的端部绕组扭头，利用了定子铁芯径向方向的空间，使轴向空间减少，大大缩短了焊接端端部绕组的长度。
76.本发明实施例中，通过上述绕线方式，使端部绕组结构紧凑、端部绕组长度短。降低了电机生产工艺难度，易于加工，偏于批量生产。
77.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。