一种插针绕组式电机定子及电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种插针绕组式电机定子及电机。

背景技术：

电机配置有定子以及相对该定子运动的动子。电机的定子可以配置有定子铁芯，定子铁芯上具有多个定子槽，定子槽上缠绕有定子绕组。现有技术中，插针绕组式的电机在高速运行时，绕组交流损耗比较大，导致电机发热严重，致使电机工作效率偏低。因此，亟需提供一种插针绕组式电机定子以解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种插针绕组式电机定子及电机，降低了绕组交流损耗，提高了电机的工作效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种插针绕组式电机定子，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯包括多层定子槽和定子轭部；

插针绕组，缠绕于所述定子槽内，所述插针绕组设有三相，每相所述插针绕组包括两个并联的绕组单元，且每个所述绕组单元均以正向和反向波绕方式串联组成，每个所述绕组单元贯穿多层所述定子槽。

优选地，所述绕组单元由多个线圈串联组成，所述线圈呈u型，所述线圈的两端分别插接于所述定子槽内，且所述线圈的两端之间间隔多个所述定子槽的槽距。

优选地，所述定子铁芯的一端设置为出线端，另一端设置为非出线端，所述非出线端设有焊接点，所述出线端设有引出线。

优选地，所述出线端和非出线端的节距设置为整距。

优选地，所述引出线包括连接线和电源引出线，所述电源引出线设置于靠近所述定子轭部的定子槽处，所述连接线设置于远离所述定子轭部的定子槽处。

优选地，所述定子槽设有四层，且由所述定子轭部向所述定子铁芯中心依次设定为第一定子槽层、第二定子槽层、第三定子槽层和第四定子槽层。

优选地，所述绕组单元包括：

第一线圈组，所述第一线圈组的所述线圈正向插接于所述第一定子槽层和所述第二定子槽层，且每个所述线圈的两端分别插接于所述第一定子槽层的所述定子槽内和所述第二定子槽层的所述定子槽内；

第二线圈组，所述第二线圈组的所述线圈正向插接于所述第三定子槽层和所述第四定子槽层，且每个所述线圈的两端分别插接于所述第三定子槽层的所述定子槽内和所述第四定子槽层的所述定子槽内；

第三线圈组，所述第三线圈组的所述线圈反向插接于所述第三定子槽层和所述第四定子槽层，且每个所述线圈的两端分别插接于所述第三定子槽层的所述定子槽内和所述第四定子槽层的所述定子槽内；

第四线圈组，所述第四线圈组的所述线圈反向插接于所述第一定子槽层和所述第二定子槽层，且每个所述线圈的两端分别插接于所述第一定子槽层的所述定子槽内和所述第二定子槽层的所述定子槽内；

所述第一线圈组、所述第二线圈组、所述第三线圈组和所述第四线圈组依次串联。

优选地，每相所述插针绕组的两个所述绕组单元对称缠绕于所述定子槽内。

优选地，所述线圈的两端之间间隔六个所述定子槽的槽距。

一种电机，包括上述的插针绕组式电机定子。

本发明的有益效果：

本发明提供的插针绕组式电机定子的插针绕组采用正向和反向的波绕方式，使定子槽内导体电流分布形成一定的相位差，有效抑制电机在高速运行时的集肤效应，同时优化绕组连接布置使绕组内所有线圈的半匝长缩短和汇流排截面积增加，明显降低了绕组交流电阻及损耗，提高了电机的工作效率。经过仿真分析，采用有相位差的绕组方案比无相位差的交流损耗降低了30w。

附图说明

图1是本发明实施例提供的插针绕组式电机定子的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的定子铁芯的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的三相插针绕组的原理连接图；

图4是本发明实施例提供的插针绕组有无相位差的交流损耗对比分析图；

图5是本发明实施例提供的线圈的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的插针绕组的原理展开图。

图中：

1、定子铁芯；11、定子槽；111、第一定子槽层；112、第二定子槽层；113、第三定子槽层；114、第四定子槽层；12、定子轭部；

2、插针绕组；21、绕组单元；22、线圈；

3、出线端；

4、非出线端；

5、引出线；

6、焊接点。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种插针绕组式电机定子，包括定子铁芯1和插针绕组2，定子铁芯1包括多层定子槽11和定子轭部12，插针绕组2缠绕于定子槽11内，插针绕组2设有三相，每相插针绕组2包括两个并联的绕组单元21，且每个绕组单元21均以正向和反向波绕方式串联组成，每个绕组单元21贯穿多层定子槽11。插针绕组2采用正向和反向的波绕方式，使定子槽11内导体电流分布形成一定的相位差，有效抑制电机在高速运行时的集肤效应，同时优化绕组连接布置使绕组单元21内所有线圈22的半匝长缩短和汇流排截面积增加，明显降低了绕组交流电阻及损耗，提高了电机的工作效率。如图4所示，经过仿真分析，采用有相位差的绕组方案比无相位差的交流损耗降低了30w。

在本实施例中，继续参照图1和图2，定子铁芯1的一端设置为出线端3，另一端设置为非出线端4，非出线端4设有焊接点6，出线端3设有引出线5，引出线5包括连接线和电源引出线。焊接点6整齐地位于非出线端4，取消了连接线的焊接工装及减少了焊接点6，避免了引出线5对焊接涂覆工艺的干扰，降低了制造难度，提高了可靠性和生产效率。进一步地，出线端3和非出线端4的节距设置为整距，插线后扭转工艺有利于实现更短的斜边和投影高度，绕组半匝长进一步缩短，明显降低了绕组交流电阻及损耗。

在本实施例中，电源引出线设置于靠近定子轭部12的定子槽11处，连接线设置于远离定子轭部12的定子槽11处，便于电源引出线与外部其它设备连接。

在本实施例中，定子槽11设有四层，且由定子轭部12向定子铁芯1中心依次设定为第一定子槽层111、第二定子槽层112、第三定子槽层113和第四定子槽层114。绕组单元21由多个线圈22串联组成，如图5所示，线圈22呈u型，线圈22的两端分别插接于定子槽11内，且线圈22的两端之间间隔多个定子槽11的槽距。而绕组单元21包括第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组和第四线圈组，第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组和第四线圈组均包括多个线圈22，且第一线圈组、第二线圈组、第三线圈组和第四线圈组依次串联。

绕组单元21的正向和反向波绕方式如下：第一线圈组的线圈22正向插接于第一定子槽层111和第二定子槽层112，且每个线圈22的两端分别插接于第一定子槽层111的定子槽11内和第二定子槽层112的定子槽11内；第二线圈组的线圈22正向插接于第三定子槽层113和第四定子槽层114，且每个线圈22的两端分别插接于第三定子槽层113的定子槽11内和第四定子槽层114的定子槽11内；第三线圈组的线圈22反向插接于第三定子槽层113和第四定子槽层114，且每个线圈22的两端分别插接于第三定子槽层113的定子槽11内和第四定子槽层114的定子槽11内；第四线圈组的线圈22反向插接于第一定子槽层111和第二定子槽层112，且每个线圈22的两端分别插接于第一定子槽层111的定子槽11内和第二定子槽层112的定子槽11内。本实施例提供的插针绕组2中的成型线圈22种类少，包括中性点连接线共有7种成型线，现有技术中成型线圈22种类一般达到10种以上，优点是提高了生产效率，降低了模具复杂度，利于大规模生产。

绕组单元21按照上述的方式缠绕，每相插针绕组2的两个绕组单元21对称缠绕于定子槽11内，使电机定子的电磁一致性好，避免绕组并联支路产生环流而产生附件交流损耗。

如图6所示，本实施例中插针绕组2设有u、v、w三相，以8极48槽，线圈22的两端之间间隔六个定子槽11的槽距，每个定子槽11容纳四层线圈的三相插针绕组式电机定子为例，下面具体介绍每相插针绕组2的具体缠绕方式，但是不局限于此。

u相插针绕组：

第一个绕组单元21从16号槽的第一定子槽层111嵌入定子槽11中，非出线端4正向波绕跨过6个定子槽11进入到22槽的第二定子槽层112，出线端3再跨过6个定子槽11连接到28槽第一定子槽层111，依次类推波绕至10槽第二定子槽层112；出线端3正向波绕跨过5个定子槽11进入15槽的第三定子槽层113，非出线端4跨过6个定子槽11进入21槽的第四定子槽层114，以此类推波绕至9槽第4层；出线端3反向跨过7个定子槽11进入2槽的第三定子槽层113，非出线端4继续反向跨过6个定子槽11进入44槽的第四定子槽层114，以此类推反向波绕至8槽第三定子槽层113；出线端3反向跨过5个定子槽11进入3槽第二定子槽层112，非出线端4反向跨过6个定子槽11进入45槽的第一定子槽层111，以此类推反向波绕至9槽第一定子槽层111从出线端3连接到中性点。

第二个绕组单元21从15号槽的第一定子槽层111嵌入定子槽11中，非出线端4正向波绕跨过6个定子槽11进入到21槽的第二定子槽层112，出线端3再跨过6个定子槽11连接到27槽第一定子槽层111，依次类推波绕至9槽第二定子槽层112；出线端3正向波绕跨过5个定子槽11进入14槽的第三定子槽层113，非出线端4跨过6个定子槽11进入20槽的第四定子槽层114，以此类推波绕至8槽第四定子槽层114；出线端3反向跨过5个定子槽11进入3槽的第三定子槽层113，非出线端4继续反向跨过6个定子槽11进入45槽的第四定子槽层114，以此类推反向波绕至9槽第三定子槽层113；出线端3反向跨过5个定子槽11进入4槽第二定子槽层112，非出线端4反向跨过6个定子槽11进入46槽的第一定子槽层111，以此类推反向波绕至10槽第一定子槽层111从出线端3连接到中性点。

从上述缠绕方式可以看出，两个绕组单元21对称缠绕于定子槽11内。

v相插针绕组：

第一个绕组单元21从32号槽的第一定子槽层111嵌入定子槽11中，非出线端4正向波绕跨过6个定子槽11进入到38槽的第二定子槽层112，出线端3再跨过6个定子槽11连接到44槽第一定子槽层111，依次类推波绕至26槽第二定子槽层112，出线端3正向波绕跨过5个定子槽11进入31槽的第三定子槽层113，非出线端4跨过6个定子槽11进入37槽的第四定子槽层114，以此类推波绕至25槽第四定子槽层114，出线端3反向跨过7个定子槽11进入18槽的第三定子槽层113，非出线端4继续反向跨过6个定子槽11进入12槽的第四定子槽层114，以此类推反向波绕至24槽第三定子槽层113，出线端3反向跨过5个定子槽11进入19槽第二定子槽层112，非出线端4反向跨过6个定子槽11进入13槽的第一定子槽层111，以此类推反向波绕至25槽第一定子槽层111从出线端3连接到中性点。

第二个绕组单元21从31号槽的第一定子槽层111嵌入定子槽11中，非出线端4正向波绕跨过6个定子槽11进入到37槽的第二定子槽层112，出线端3再跨过6个定子槽11连接到43槽第一定子槽层111，依次类推波绕至25槽第二定子槽层112，出线端3正向波绕跨过5个定子槽11进入30槽的第三定子槽层113，非出线端4跨过6个定子槽11进入36槽的第四定子槽层114，以此类推波绕至24槽第四定子槽层114，出线端3反向跨过5个定子槽11进入19槽的第三定子槽层113，非出线端4继续反向跨过6个定子槽11进入13槽的第四定子槽层114，以此类推反向波绕至25槽第三定子槽层113，出线端3反向跨过5个定子槽11进入20槽第二定子槽层112，非出线端4反向跨过6个定子槽11进入14槽的第一定子槽层111，以此类推反向波绕至26槽第一定子槽层111从出线端3连接到中性点。

从上述缠绕方式可以看出，两个绕组单元21对称缠绕于定子槽11内。

w相插针绕组：

第一个绕组单元21从24号槽的第一定子槽层111嵌入定子槽11中，非出线端4正向波绕跨过6个定子槽11进入到30槽的第二定子槽层112，出线端3再跨过6个定子槽11连接到36槽第一定子槽层111，依次类推波绕至18槽第二定子槽层112，出线端3正向波绕跨过5个定子槽11进入23槽的第三定子槽层113，非出线端4跨过6个定子槽11进入29槽的第四定子槽层114，以此类推波绕至17槽第四定子槽层114，出线端3反向跨过7个定子槽11进入10槽的第三定子槽层113，非出线端4继续反向跨过6个定子槽11进入4槽的第四定子槽层114，以此类推反向波绕至16槽第三定子槽层113，出线端3反向跨过5个定子槽11进入11槽第二定子槽层112，非出线端4反向跨过6个定子槽11进入5槽的第一定子槽层111，以此类推反向波绕至17槽第一定子槽层111从出线端3连接到中性点。

第二个绕组单元21从23号槽的第一定子槽层111嵌入定子槽11中，非出线端4正向波绕跨过6个定子槽11进入到29槽的第二定子槽层112，出线端3再跨过6个定子槽11连接到35槽第一定子槽层111，依次类推波绕至17槽第二定子槽层112，出线端3正向波绕跨过5个定子槽11进入22槽的第三定子槽层113，非出线端4跨过6个定子槽11进入28槽的第四定子槽层114，以此类推波绕至16槽第四定子槽层114，出线端3反向跨过5个定子槽11进入11槽的第三定子槽层113，非出线端4继续反向跨过6个定子槽11进入5槽的第四定子槽层114，以此类推反向波绕至17槽第三定子槽层113，出线端3反向跨过5个定子槽11进入12槽第二定子槽层112，非出线端4反向跨过6个定子槽11进入6槽的第一定子槽层111，以此类推反向波绕至18槽第一定子槽层111从出线端3连接到中性点。

从上述缠绕方式可以看出，两个绕组单元21对称缠绕于定子槽11内。

本实施例还提供了一种电机，包括上述的插针绕组式电机定子。在电机高速运行时，绕组交流损耗比较小，降低了电机的发热量，提高了电机的工作效率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。