一种混合相绕组、定子及电机的制作方法

本实用新型涉及扁线电机技术领域，特别的涉及一种混合相绕组、定子及电机。

背景技术：

电机(包括电动机和发电机)是根据电磁感应原理将电能转换为机械能(或将机械能转换为电能)的一种装置，可作为各种电器如家用电器、各种机械如电动车、电动汽车的动力来源或发电装置。电机根据其工作电源的种类可分为直流电机和交流电机，而交流电机又可分为单相电机和多相电机(如三相电机等)。电机包括定子和转子，在定子的定子铁芯槽内设置有绕组。传统的绕组采用圆形导线绕制而成，虽然绕制工艺相对简单，但铁芯槽内空间利用率低，端部无用铜浪费大，且功率密度低，逐渐被扁铜线或矩形截面铜线替代。

目前，扁铜线或矩形截面铜线的绕组主要采用整体成u形弯折的分段式的发卡导体连接而成，主要由在定子铁芯的周向均布设置p个发卡导体依次串联形成线圈环，p为极对数，线圈环在定子铁芯槽内层叠分布，当一个线圈环与另外一个在周向上错位设置的线圈环相互连接时，需要将前一个线圈环上位于尾部的发卡导体的支腿部与后一个线圈环上位于尾部的发卡导体的支腿部的位置互换，方便前一个线圈环上位于尾部的发卡导体的支腿部上的支脚与后一个线圈环上位于首部的发卡导体的支腿部上的支脚直接相连，但由于两个线圈环上的发卡导体位于相互错位的位置，使得二者相互连接的发卡导体也是处于相互错位的位置上，两个线圈环上的支腿部位置互换后，会使得一个线圈环上位于尾部的发卡导体的头部异形或跨距成倍增加，从而导致了绕组的结构复杂，设计和装配困难，不利于生产制造等问题。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，便于设计、有利于降低装配难度和生产制造成本的混合相绕组、定子及电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种混合相绕组，包括至少一个支路，其特征在于，每个支路由至少一个线圈环组成，所述线圈环包括一组叠绕线圈和一组组合导体，每组所述叠绕线圈和所述组合导体均沿周向均布设置有p个，p为极对数，所述叠绕线圈和所述组合导体沿周向交错间隔设置并依次串联；所述叠绕线圈和组合导体包括一个发卡导体或至少两个在厚度方向并排设置的发卡导体，所述发卡导体包括整体呈u型弯折的发卡主体，所述发卡主体包括两个相互平行设置的支腿部和连接在两个支腿部一端的头部，两个所述支腿部的另一端各设置有一个支脚。

由于每个线圈环上的p个叠绕线圈分布设置在周向上相邻的两个组合导体之间，而叠绕线圈和组合导体包括一个发卡导体或至少两个在厚度方向并排设置的发卡导体，即包括至少一个发卡导体，这样，在定子周向上错位设置的两个线圈环相互连接时，其中一个线圈环的组合导体与另一个线圈环的叠绕线圈位于各层的对应位置处，即两个线圈环上各自用于连接的两个发卡导体处于径向并排布置状态，如此一来，将这两个发卡导体的某一对应的支腿部位置互换，就不会使发卡导体的头部异形或跨度成倍增加，轻松实现二者的连接，使得发卡导体的结构更加简单，设计更加方便，从而能够降低装配的难度和制造的成本。作为优化，每个支路中，用于连接电源和星点的支脚所在支腿部分别位于装配状态下各自所在槽位的最外层和次外层、或次外层和最外层。

通常，扁线电机在装配状态下，先将预弯折成正u形的发卡主体，从定子的一端插入，使支脚穿出定子，然后采用弯折设备将定子上的支脚沿周向逐层弯折，再将支脚进行裁切，使发卡导体最终成型。采用上述结构，将连接电源和星点的支脚设置在最外层和次外层、或次外层和最外层，就可以将位于最外层用于连接电源或星点的支脚先向外弯折，使对应的次外层的支脚处于最外层的位置，便于星点连接导体与用于连接星点的支脚直接焊接，降低焊接的难度。

作为优化，每个支路由两个线圈环连接而成，同一相绕组包括两组线圈环，每组所述线圈环均包括q个在装配状态下位于定子周向连续相邻的q个槽位上的线圈环，q为每极每相槽数，且为大于1的整数，在顺时针或逆时针方向上，其中一组中位于第a个槽位的线圈环与另一组中位于第q+1-a个槽位的线圈环串联形成一个支路。

这样，可以避免多个支路之间形成环流，从而提高电机的效率。

作为优化，包括一个支路，该支路包括两组相互串联的线圈环，每组所述线圈环均包括q个在装配状态下位于定子周向连续相邻的q个槽位上的线圈环，q为每极每相槽数，且为大于1的整数；同一组线圈环中，位于相邻槽位上的两个线圈环相互连接，且在顺时针或逆时针方向上位于前一个的线圈环的最后一个单体线圈上的发卡导体的节距为y+1，使得该节距为y+1的发卡导体上位于端部的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚在相绕组的径向上并排设置，且在顺时针或逆时针方向上位于最后一个的所述线圈环的最后一个单体线圈上的发卡导体的节距为y-q+1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

进一步的，在顺时针或逆时针方向上，装配状态下位于第a个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+q-2a+1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-q+2a-1，且其他所有发卡导体的节距均为y；或在顺时针或逆时针方向上，装配状态下位于第a个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的第一个发卡导体的节距为y+q-2a+1，位于后一个线圈环上的第一个发卡导体的节距为y-q+2a-1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

这样，就可以使前一个线圈环上最后一个发卡导体的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚位于相互贴近的位置，无需使用跨接导体就可以直接相连，降低装配焊接的难度。

作为优化，所述叠绕线圈包括两个发卡导体，分别为第一类偏u形导体和第二类偏u形导体，所述第一类偏u形导体和第二类偏u形导体在发卡主体的厚度方向上的并排设置，且所述第一类偏u形导体上的一个支腿部上的支脚与第二类偏u形导体上的另一个支腿部上的支脚在发卡主体的宽度方向上沿相背离的方向偏转弯折，且二者的另外两个支脚在发卡主体的宽度方向上相向弯折并连接形成所述叠绕线圈；所述组合导体的发卡导体为整体呈环形的o形导体，所述o形导体的两个所述支脚在发卡主体的宽度方向上朝向中部偏转弯折，并在发卡主体的厚度方向上错位间隔设置。

进一步的，所述叠绕线圈还包括所述o形导体，所述o形导体在所述第一类偏u形导体的厚度方向上与第二类偏u形导体层叠布置，所述o形导体的两个支脚分别与厚度方向上相邻的其他支脚相连。

作为优化，所述叠绕线圈的发卡导体为整体呈环形的o形导体，所述o形导体的两个所述支脚在发卡主体的宽度方向上朝向中部偏转弯折，并在发卡主体的厚度方向上错位间隔设置；所述组合导体包括一个发卡导体，为两个支脚沿发卡主体的宽度方向上沿相背离方向偏转弯折的波形导体。

进一步的，所述叠绕线圈和所述组合导体之间相互连接的其中一对支脚所在支腿部分别位于装配时各自所在槽位的次外层和最外层、或最外层和次外层。

作为优化，所述支路中的至少一个发卡导体为对应设置在其支腿部所在位置上的两个单脚导体，所述单脚导体的一端为支脚，且该支脚与该对应位置上的发卡导体的支脚一致，另一端为连接端。

一种定子，其特征在于，包括定子铁芯和多相安装在所述定子铁芯上的如上所述的混合相绕组，多相所述混合相绕组上用于连接电源的连接端上分别连接有电源端子，多相所述相绕组上用于连接星点的连接端通过星点连接导体焊接相连。

一种电机，其特征在于，包括如上所述的定子。

综上所述，本实用新型具有结构简单，便于设计、有利于降低装配难度和生产制造成本等优点。

附图说明

图1为实施例1中的定子的结构示意图。

图2为实施例1中的圆圈处的方法结构示意图。

图3为实施例1中的三相绕组的结构示意图。

图4为实施例1中一个相绕组的结构示意图。

图5和图6为实施例1中一个支路上的线圈环的结构示意图。

图7为叠绕线圈和组合导体的连接结构示意图。

图8为实施例2中的叠绕线圈和组合导体的连接结构示意图。

图9为实施例3中的定子的结构示意图。

图10为实施例3中一个相绕组的结构示意图。

图11为实施例4中的定子的结构示意图。

图12为实施例4中的圆圈处的方法结构示意图。

图13为实施例4中的三相绕组的结构示意图。

图14为实施例4中一个相绕组的结构示意图。

图15和图16为实施例4中一个支路上的线圈环的结构示意图。

图17为叠绕线圈和组合导体的连接结构示意图。

图18为实施例5的结构示意图。

图19为实施例6的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

实施例1：如图1～图3所示，一种电机，包括定子，所述定子包括定子铁芯8和三相安装在所述定子铁芯8上的相绕组，相绕组上各支路的一端通过星点连接导体7相互连接，且每个相绕组上的两个并联支路的另一端通过电源引出导体6并联连接设置。

所述定子铁芯8包括整体呈圆筒形的主体，在所述定子铁芯8的内圈沿周向设置有多个沿径向朝内开口的定子铁芯槽，所述定子铁芯槽的下端为插入侧(或称冠侧)，上端为连接侧。

如图4所示，本实施例中，每个相绕组包括两个并联设置的支路，每个支路由两个线圈环连接而成，如图5和图6所示，所述线圈环包括一组叠绕线圈和一组组合导体。每组所述叠绕线圈和所述组合导体均沿周向均布设置有p个，p为极对数，本实施例中，极对数p＝4。

同一相绕组包括两组线圈环，每组所述线圈环均包括2个在装配状态下位于定子周向连续相邻的2个槽位上的线圈环，本实施例中，每极每相槽数为q＝2，其中一组线圈环中在顺时针方向上位于第1个槽位的线圈环与另一组线圈环中在顺时针方向上位于第2个槽位的线圈环串联形成一个支路。

本实施例中，每个线圈环上的所述叠绕线圈和所述组合导体沿周向交错间隔设置并依次串联；如图7所示，在一组组合导体中周向相邻的两个组合导体之间的位置也会设置有一个叠绕线圈。

同时，所述叠绕线圈4和组合导体5均包括一个发卡导体，所述发卡导体包括整体呈u型弯折的发卡主体，所述发卡主体包括两个相互平行设置的支腿部和连接在两个支腿部一端的头部，两个所述支腿部的另一端各设置有一个支脚；且所述叠绕线圈的发卡导体为整体呈环形的o形导体，所述o形导体的两个所述支脚在发卡主体的宽度方向上朝向中部偏转弯折，并在发卡主体的厚度方向上错位间隔设置；所述组合导体的发卡导体，为两个支脚沿发卡主体的宽度方向上沿相背离方向偏转弯折的波形导体。

在顺时针或逆时针方向上，装配状态下位于第a个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+q-2a+1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-q+2a-1，且其他所有发卡导体的节距均为y；或在顺时针或逆时针方向上，装配状态下位于第a个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的第一个发卡导体的节距为y+q-2a+1，位于后一个线圈环上的第一个发卡导体的节距为y-q+2a-1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

本实施例中，在朝向连接侧的方向上看，在顺时针方向上，装配状态下位于第1个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-1，且其他所有发卡导体的节距均为y；装配状态下位于第2个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

这样，就可以使同一个支路上前一个线圈环上最后一个发卡导体的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚位于相互贴近的位置，无需使用跨接导体就可以直接相连，降低装配焊接的难度。

如图5所示，所述叠绕线圈的一端与所述组合导体相互连接的一对支脚所在的支腿部分别位于装配时各自所在槽位的最外层和次外层，同时，在本实施例中，每个支路上，选取位于装配状态下各自所在槽位的次外层和最外层的支腿部上的支脚用于连接电源和星点。如图1和图2所示，与星点连接导体7焊接相连的支腿位于次外层，与电源引出导体6焊接相连的支腿位于最外层。具体实施时，还可以将电源引出导体6与位于次外层的支腿焊接相连，而将星点连接导体7与位于最外层的支腿焊接相连。

将连接电源和星点的支脚设置在最外层和次外层、或次外层和最外层，就可以将位于最外层用于连接电源或星点的支脚先向外弯折，使对应的次外层的支脚处于最外层的位置，便于星点连接导体与用于连接星点的支脚直接焊接，降低焊接的难度。

实施例2，与实施例1的区别在于，如图8所示，所述叠绕线圈包括2个的发卡导体，且为2个相互层叠布置并串联的o形导体。

实施例3，与实施例1的区别在于，q＝3，由于每个支路由两个线圈环连接而成，而同一相绕组包括两组线圈环，每组所述线圈环均包括3个在装配状态下位于定子周向连续相邻的3个槽位上的线圈环，其中一组线圈环中在顺时针方向上位于第1个槽位的线圈环与另一组线圈环中在顺时针方向上位于第3个槽位的线圈环串联形成一个支路；而其中一组线圈环中在顺时针方向上位于第2个槽位的线圈环与另一组线圈环中在顺时针方向上位于第2个槽位的线圈环串联形成一个支路；其中一组线圈环中在顺时针方向上位于第3个槽位的线圈环与另一组线圈环中在顺时针方向上位于第1个槽位的线圈环串联形成一个支路，使得相绕组具有3个并联支路，如图9和图10所示。

实施例4，如图11～13所示，一种电机，包括定子，所述定子包括定子铁芯8和三相安装在所述定子铁芯8上的相绕组，相绕组上各支路的一端通过星点连接导体7相互连接，且每个相绕组上的两个并联支路的另一端通过电源引出导体6并联连接设置。

所述定子铁芯8包括整体呈圆筒形的主体，在所述定子铁芯8的内圈沿周向设置有多个沿径向朝内开口的定子铁芯槽，所述定子铁芯槽的下端为插入侧(或称冠侧)，上端为连接侧。

如图14所示，本实施例中，每个相绕组包括两个并联设置的支路，每个支路由两个线圈环连接而成，如图15和图16所示，所述线圈环包括一组叠绕线圈和一组组合导体。每组所述叠绕线圈和所述组合导体均沿周向均布设置有p个，p为极对数，本实施例中，极对数p＝4。

同一相绕组包括两组线圈环，每组所述线圈环均包括2个在装配状态下位于定子周向连续相邻的2个槽位上的线圈环，本实施例中，每极每相槽数为q＝2，其中一组线圈环中在顺时针方向上位于第1个槽位的线圈环与另一组线圈环中在顺时针方向上位于第2个槽位的线圈环串联形成一个支路。

本实施例中，每个线圈环上的所述叠绕线圈和所述组合导体沿周向交错间隔设置并依次串联，如图17所示，在一组组合导体中周向相邻的两个组合导体之间的位置也会设置有一个叠绕线圈。

同时，所述叠绕线圈4包括两个发卡导体，所述组合导体5包括一个发卡导体，所述发卡导体包括整体呈u型弯折的发卡主体，所述发卡主体包括两个相互平行设置的支腿部和连接在两个支腿部一端的头部，两个所述支腿部的另一端各设置有一个支脚。

本实施例中，所述叠绕线圈的两个发卡导体分别为第一类偏u形导体和第二类偏u形导体，所述第一类偏u形导体和第二类偏u形导体在发卡主体的厚度方向上的并排设置，且所述第一类偏u形导体上的一个支腿部上的支脚与第二类偏u形导体上的另一个支腿部上的支脚在发卡主体的宽度方向上沿相背离的方向偏转弯折，且二者的另外两个支脚在发卡主体的宽度方向上相向弯折并连接形成所述叠绕线圈。

本实施例中，所述组合导体5的发卡导体为整体呈环形的o形导体，所述o形导体的两个所述支脚在发卡主体的宽度方向上朝向中部偏转弯折，并在发卡主体的厚度方向上错位间隔设置。

在顺时针或逆时针方向上，装配状态下位于第a个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+q-2a+1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-q+2a-1，且其他所有发卡导体的节距均为y；或在顺时针或逆时针方向上，装配状态下位于第a个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的第一个发卡导体的节距为y+q-2a+1，位于后一个线圈环上的第一个发卡导体的节距为y-q+2a-1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

本实施例中，在朝向连接侧的方向上看，在顺时针方向上，装配状态下位于第1个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-1，且其他所有发卡导体的节距均为y；装配状态下位于第2个槽位上的支路中，相互串联的两个线圈环中，位于前一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y-1，位于后一个线圈环上的最后一个发卡导体的节距为y+1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

这样，就可以使同一个支路上前一个线圈环上最后一个发卡导体的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚位于相互贴近的位置，无需使用跨接导体就可以直接相连，降低装配焊接的难度。

如图15所示，所述叠绕线圈的一端与所述组合导体相互连接的一对支脚所在的支腿部分别位于装配时各自所在槽位的最外层和次外层，同时，在本实施例中，每个支路上，选取位于装配状态下各自所在槽位的次外层和最外层的支腿部上的支脚用于连接电源和星点。如图11和图12所示，与星点连接导体7焊接相连的支腿位于次外层，与电源引出导体6焊接相连的支腿位于最外层。具体实施时，还可以将电源引出导体6与位于次外层的支腿焊接相连，而将星点连接导体7与位于最外层的支腿焊接相连。

将连接电源和星点的支脚设置在最外层和次外层、或次外层和最外层，就可以将位于最外层用于连接电源或星点的支脚先向外弯折，使对应的次外层的支脚处于最外层的位置，便于星点连接导体与用于连接星点的支脚直接焊接，降低焊接的难度。

实施例5：与实施例4的区别在于，如图18所示，所述组合线圈包括2个发卡导体，且为2个相互层叠布置并串联的o形导体。

实施例6：与实施例5的区别在于，如图19示，所述叠绕线圈也包括o形导体，所述o形导体在所述第一类偏u形导体的厚度方向上与第二类偏u形导体层叠布置，所述o形导体的两个支脚分别与厚度方向上相邻的其他支脚相连。

实施例7：与实施例1和实施例4的区别在于，将两个支路上的线圈环依次连接成一个支路，具体为：该支路包括两组相互串联的线圈环，每组所述线圈环均包括q个在装配状态下位于定子周向连续相邻的q个槽位上的线圈环，q为每极每相槽数，且为大于1的整数；同一组线圈环中，位于相邻槽位上的两个线圈环相互连接，且在顺时针或逆时针方向上位于前一个的线圈环的最后一个单体线圈上的发卡导体的节距为y+1，使得该节距为y+1的发卡导体上位于端部的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚在相绕组的径向上并排设置，且在顺时针或逆时针方向上位于最后一个的所述线圈环的最后一个单体线圈上的发卡导体的节距为y-q+1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

对于q＝2的相绕组，同一组线圈环中，位于相邻槽位上的两个线圈环相互连接，且在顺时针或逆时针方向上位于前一个的线圈环的最后一个单体线圈上的发卡导体的节距为y+1，使得该节距为y+1的发卡导体上位于端部的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚在相绕组的径向上并排设置，且在顺时针或逆时针方向上位于最后一个的所述线圈环的最后一个单体线圈上的发卡导体的节距为y-1，且其他所有发卡导体的节距均为y。

由于节距为y+1的发卡导体上位于端部的支脚与后一个线圈环上与之连接的支脚在相绕组的径向上并排设置，使得二者可以直接焊接串联，无需额外的跨接导体，制造更加方便。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。