一种扁线电机的定子结构的制作方法

1.本发明属于电机技术领域，特别涉及一种扁线电机的定子结构。


背景技术：

2.现有hairpin扁线电机的定子结构由三相进线部分、第一导体部分、异形发卡部分、中性点部分连接组成电流回路，对于并联2路方案，普遍采用内层或外层进线方式，中性点及三相引出线由最内层进出线或最外层进出线。为了形成闭合回路，三相引出线与中性点位置间隔较长，占用出线端周向尺寸较多，要求更大的出线包络尺寸。另外，一些扁线电机定子结构中包括一些异性导体或铜排，不仅生产加工难度大，后期还会增加制备线圈绕组的工艺难度。因此，亟需提出一种新型的扁线电机的定子结构，解决至少一种上述问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明公开了一种扁线电机的定子结构，包括：定子铁芯、第一导体、第二导体和第三导体；
4.所述定子铁芯内壁周向均匀设置有m个定子槽；
5.所述第一导体、第二导体和第三导体设置于定子槽内。
6.更进一步地，所述第一导体包括1个第一导体弯折部、2个第一导体延伸部和2个第一导体外端部，2个第一导体外端部逆向向外延伸，且弯折角度相同，中间跨距为a，端部跨距为b。
7.更进一步地，所述第二导体包括1个第二导体弯折部、2个第二导体延伸部和2个第二导体外端部，2个第二导体外端部中一个第二导体外端部向外延伸，另外一个第二导体外端部向内延伸，2个第二导体外端部同向弯折，中间跨距为c，端部跨距为d。
8.更进一步地，所述第二导体位于第n+24、n+28、n+30、n+32、n+34和n+38个定子槽。
9.更进一步地，所述第三导体包括1个第三导体弯折部、2个第三导体延伸部和2个第三导体外端部，2个第三导体外端部中一个第三导体外端部向外延伸，另外一个第三导体外端部向内延伸，2个第三导体外端部同向弯折，中间跨距为e，端部跨距为f。
10.更进一步地，所述第二导体的2个第二导体外端部与所述第三导体的2个第三导体外端部的弯折方向相反。
11.更进一步地，所述第二导体的端部跨距d与第三导体的端部跨距f相等。
12.更进一步地，所述第三导体位于第n+19、n+23、n+25、n+27、n+29和n+33个定子槽。
13.更进一步地，还包括：中性点导体；
14.所述中性点导体包括1个中性点导体弯折部、2个中性点导体延伸部和2个中性点导体外端部，2个中性点导体外端部逆向向外延伸，且弯折角度不同，中间跨距为g，端部跨距为h。
15.更进一步地，所述中性点导体分别位于第n+2、n+3、n+6、n+7、n+10和n+11个定子槽。
16.更进一步地，还包括：中性点铜排；
17.所述中性点铜排为弧形扁铜排，设置于发卡端或焊接端，与多个中性点导体一端连接。
18.更进一步地，还包括：三相引出线导体；
19.所述三相引出线导体的中间跨距为a，端部跨距为b，与第一导体连接；
20.所述三相引出线导体分别位于第n、n+1、n+4、n+5、n+8、n+9个定子槽。
21.更进一步地，还包括：引出线导体；
22.所述引出线导体两端的弯折方向相反，与第一导体连接；
23.所述引出线导体设置在定子槽的最外层或最外层相邻层。
24.更进一步地，所述第一导体的中间跨距a、第二导体的中间跨距c、第三导体的中间跨距e、中性点导体的中间跨距g均相等。
25.与现有技术相比，本发明的实施例至少具有以下优点：采用2路n层绕组方案，通过6根中性点导体、第一导体、6根第二导体和6根第三导体连接提供一种三相电阻均衡、且无环流的扁线绕组连接方案；三相引出线导体和中性点铜排在相邻的两层，且扭头后位置集中，简化端部结构；中性点铜排为弧形扁铜排，结构简单，易于加工制备。
26.本发明的其他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以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
27.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。
28.图1示出了根据本发明实施例的定子结构的示意图；
29.图2示出了根据本发明实施例的定子铁芯与绝缘纸的结构示意图；
30.图3为图1所示定子结构的俯视图；
31.图4示出了根据本发明实施例的三相绕组的示意图；
32.图5示出了根据本发明实施例的一相绕组的示意图；
33.图6示出了根据本发明实施例的优选绕组的示意图；
34.图7示出了根据本发明实施例的第一导体的示意图；
35.图8示出了根据本发明实施例的第二导体的示意图；
36.图9示出了根据本发明实施例的第三导体的示意图；
37.图10示出了根据本发明实施例的中性点导体的示意图；
38.图11示出了根据本发明另一实施例的定子结构的示意图；
39.图12为图11所示定子结构的绕组示意图；
40.图13为图11所示定子结构的绕组展开示意图；
41.图14为图11所示定子结构的一相绕组展开示意图；
42.图15为图11所示定子结构的优选绕组的示意图；
43.图16为第一导体的安装示意图；
44.图17为引出线的安装示意图；
45.图18为第二导体的安装示意图；
46.图19为第三导体的安装示意图。
47.附图标记：1、定子铁芯；2、绝缘纸；3、发卡端；4、焊接端；5、中性点铜排；6、三相引出线导体；7、第一导体；71、第一导体弯折部；72、第一导体延伸部；73、第一导体外端部；8、第二导体；81、第二导体弯折部；82、第二导体延伸部；83、第二导体外端部；9、第三导体；91、第三导体弯折部；92、第三导体延伸部；93、第三导体外端部；10、中性点导体；101、中性点导体弯折部；102、中性点导体延伸部；103、中性点导体外端部；11、定子槽；12、引出线导体。
具体实施方式
48.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。
49.如图1所示，本发明提出的一种扁线电机的定子结构，包括：定子铁芯1、第一导体7、第二导体8和第三导体9；
50.所述定子铁芯1内壁周向均匀设置有m个定子槽11；m≥48的自然数且是12的整数倍；示例性的，m为48。
51.所述第一导体7、第二导体8和第三导体9设置于定子槽11内，并在定子铁芯1一端形成发卡端3，在另一端形成焊接端4。
52.在一些实施例中，定子铁芯1使用一定片数的硅钢片叠压而成，可以是铆扣、焊接或者粘接等多种方式，在定子铁芯1上按圆周阵列开有48个沿周向均匀分布的矩形定子槽11。如图2所示，考虑到绝缘，在矩形定子槽11中插入一定厚度的绝缘纸2。
53.如图7所示，第一导体7包括1个第一导体弯折部71、2个第一导体延伸部72和2个第一导体外端部73，2个第一导体外端部73逆向向外延伸，且弯折角度相同，中间跨距为a，端部跨距为b。第一导体7设置于每层导体中。其中，b＞a，示例性的，a为6，b为12。a还可以为4、5、7等自然数，b可以为10、11、13等自然数，具体数值可以根据实际情况确定。如图16所示，第一导体7的设置于定子铁芯1中。
54.如图8所示，第二导体8包括1个第二导体弯折部81、2个第二导体延伸部82和2个第二导体外端部83，2个第二导体外端部83中一个第二导体外端部83向外延伸，另外一个第二导体外端部83向内延伸，2个第二导体外端部83同向弯折，中间跨距为c，端部跨距为d，其设置于定子槽11的外层参见图18。其中，d＞c，示例性的，c为6，d为7。c还可以为4、5、7等自然数，d可以为8、9等自然数，具体数值可以根据实际情况确定。
55.6个第二导体8一延伸部位于第n+24、n+28、n+30、n+32、n+34和n+38个定子槽11。其中，1≤n≤m，且n是自然数。
56.在一些实施例中，当n为1，m为48时，第二导体8一延伸部位于第25、29、31、33、35、39个定子槽11内。需要说明的是，定子槽11内导体是循环往复排布的，如当m为48时，当n为24，即第二导体8的一延伸部位于第48个定子槽11，剩余5个第二导体8的一延伸部顺次设置
于第4、6、8、10、14个定子槽11。
57.如图9所示，第三导体9包括1个第三导体弯折部91、2个第三导体延伸部92和2个第三导体外端部93，2个第三导体外端部93中一个第三导体外端部93向外延伸，另外一个第三导体外端部93向内延伸，2个第三导体外端部同向弯折，中间跨距为e，端部跨距为f，设置于定子槽11内层参见图19。其中，f＞e。示例性的，e为6，f为7。e还可以为4、5、7等自然数，f可以为8、9等自然数，具体数值可以根据实际情况确定。
58.第二导体8的2个第二导体外端部83与第三导体9的2个第三导体外端部93的弯折方向相反。第二导体8的端部跨距d与第三导体9的端部跨距f相等。
59.6个第三导体9一延伸部位于第n+19、n+23、n+25、n+27、n+29和n+33个定子槽11。示例性的，6个第三导体9一延伸部位于第20、24、26、28、30和34个定子槽11。
60.如图10所示，扁线电机的定子结构还包括：中性点导体10；
61.所述中性点导体10包括1个中性点导体弯折部101、2个中性点导体延伸部102和2个中性点导体外端部103，2个中性点导体外端部103逆向向外延伸，且弯折角度不同，中间跨距为g，端部跨距为h。其中，h＞g，示例性的，g为6，h为10。g还可以为4、5、7等自然数，h可以为11、12等自然数，具体数值可以根据实际情况确定。
62.第一导体7的中间跨距a、第二导体8的中间跨距c、第三导体9的中间跨距e、中性点导体10的中间跨距g均相等。
63.如图3所示，扁线电机的定子结构还包括：中性点铜排5；
64.所述中性点铜排5为弧形扁铜排，设置于发卡端3或焊接端4，分别与6个中性点导体10一端连接，上述6个中性点导体10一延伸部位于第n+2、n+3、n+6、n+7、n+10和n+11个定子槽11的。示例性的，中性点导体10一延伸部位于第3、4、7、8、11、12个定子槽11内。
65.扁线电机的定子结构还包括：三相引出线导体6；
66.所述三相引出线导体6的中间跨距为a，端部跨距为b，其结构与第一导体7结构相同，与第一导体7连接；
67.所述三相引出线导体6一延伸部分别位于第n、n+1、n+4、n+5、n+8、n+9个定子槽11。示例性的，三相引出线导体6一延伸部位于第1、2、5、6、9、10个定子槽11内。
68.三相引出线分为u、v、w三相引出线；每一三相引出线通过软铜线与铜鼻子连接。
69.如图4所示，定子结构的三相绕组为2路并联方案，由第一导体7通过如图4所示接线方式堆叠缠绕而成，实现三相均衡且无环流的绕组连接方式。u相绕组的2条支路为第一支路a1、第二支路a2，输入端为a+，输出端为a-；v相绕组的2条支路为第三支路b1、第四支路b2，输入端为b+，输出端为b-；w相绕组的2条支路为第五支路c1、第六支路c2，输入端为c+，输出端为c-。如图5所示，u相绕组的展开图第一支路a1的输入端为a1+，输出端为a1-，第二支路a2的输入端为a2+，输出端为a2-。如图6所示，优选地，进线位于第6层，中性点出现位于第5层。本发明的采用2路n层n≥6，通过6根中性点导体10、第一导体7、6根第二导体8和6根第三导体9连接提供一种三相电阻均衡、且无环流的扁线绕组连接方案。
70.在一些实施例中，如图2所示，是由多片硅钢片叠压而成的扁线电机定子铁芯1，其包含定子轭部、定子齿部及定子齿头部。由该定子铁芯1的三部分围成了48个定子槽，考虑到绝缘，在每个槽中插入了一定长度和厚度的绝缘纸2。
71.图1所示的为整个扁线电机的绕组线圈，其包含插入定子铁芯1定子槽11内的直线
段导体，定子铁芯1一端的直线段导体靠u型发卡相连，形成发卡端3，另一端的直线段导体可以通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端4；
72.电机的三相中性连接点也位于定子铁芯1的定子槽11内最外层或最外层相邻层。通过一个简易的中性点铜排5即可实现6条线圈支路的电气短接。
73.每相每条支路的换向连接中，采用第三导体9和第二导体8，其分别位于定子槽11内的最内层和最外层。
74.如图11所示，本发明的另一个实施例提供了一种扁线电机的定子结构，与上一实施例中定子结构的区别之处在于，包括：引出线导体12，不包括中性点铜排5和三相引出线导体6。
75.如图17所示，12根所述引出线导体12两端的弯折方向相反，与第一导体7连接。引出线导体12设置在定子槽11的最外层或最外层相邻层。其中，6根长的引出线导体12可以作为三相引出线(或中性点)，则另外6根短的引出线导体12可以作为中性点(或三相引出线)。
76.如图12所示，为了实现48个定子槽11中导体间电气连接，需要使用发卡或焊接等方式。所述的48个定子槽11的定子绕组，其平行支路数为2，每条支路所连接的定子槽11内导体之间可以有多种跨距，譬如等跨距6、跨距5、跨距7循环等，其在一个定子圆周方向上按所述跨距规律分布。如图13所示，假设每定子槽11可插入2n根导体，则每定子槽11有2n层导体(n为≥1的自然数)，且声明靠近定子槽11底的为外层，靠近定子槽11口的为内层。每条支路下所对应的定子槽11内导体按照相邻层循环的安装在所述跨距规律的定子槽11中，直至一个圆周结束切换到下一对相邻层进行循环安装布置。特别的，扁线电机定子三相绕组的进出线都布置在定子槽11的最外层。特别的，在每条支路的换向连接中，使用若干第三导体9进行电气跨接，这些扭头反向的发卡线圈位于定子槽11的最内层。为了实现上述绕组的布置安装，整个绕组焊接端4都需要往外层外扩到合适的尺寸，从而避免电机转子与绕组内层的干涉，最终实现三相均衡且无环流的绕组连接方式。如图14所示，是一相绕组的绕组连接方式。如图15所示，为本实施例绕组的优选方案，进线位于第6层，中性点出现位于第5层。
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。