轴向磁场电机、定子总成及定子绕组工艺的制作方法

本发明涉及轴向磁场电机定子配套工艺技术领域，特别涉及一种定子绕组工艺。本发明还涉及一种由该定子绕组工艺制得的定子总成及应用该定子总成的轴向磁场电机。

背景技术：

在目前的轴向磁场电机定子加工组装过程中，一般采取的定子绕线方式通常分为集中式绕组和分布式绕组。

具体而言，集中式绕组通常是将一个线圈绕在一个定子齿上，其嵌线工艺简单但会使电机磁场中产生较大的谐波，降低了电机的性能；而分布式绕组结构中，一个线圈通常跨过多个定子齿，该种绕组结构嵌线工艺较为复杂，但电机磁场的谐波小，电机性能较好。

因此，如何在保证电机性能的同时，有效降低绕组嵌线工艺难度，提高绕组嵌线操作效率并降低电机制造成本是本领域技术人员目前需要解决的重要技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种定子绕组工艺，该定子绕组工艺能够有效降低相应的绕组和嵌线工艺难度，提高绕组嵌线操作效率并降低电机制造成本。本发明的另一目的是提供一种由上述定子绕组工艺制得的定子总成以及应用该定子总成的轴向磁场电机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种定子绕组工艺，包括步骤：

单元体绕制，选取一定长度的单根扁形导线，将其绕制成可组成单相绕组的单元体，单元体的两自由端处均留有一定长度的接线头，绕制成型后的单元体包括若干对位层叠布置的单元层，各单元层在垂直于所述单元体轴线的截面上的投影重合，所述单元层包括沿其径向自外而内一一对应连接的外端导体、有效导体和内端导体，顺序相接的相邻两所述外端导体间弯折形成有外节点，顺序相接的相邻两所述内端导体间弯折形成有内节点，绕制时，由扁形导线的一端线头处开始绕制，每经过外端导体或内端导体与有效导体间的连接处时，将扁形导线在同一平面内弯折一定角度，每经过一个内节点或外节点时，对扁形导线进行向上或向下弯折，相邻的所述外节点与所述内节点的弯折方向相反，直至绕制到扁形导线的绕线开始位置处，即可完成单层绕制而形成单元层，位于同一单元层内的各内节点均位于同一个圆上，且同一单元层内的各外节点均位于同一个圆上。完成一层单元层绕制后，在该单元层的最后一个节点处向下弯折，重复上述操作过程以进行下一层单元层的绕制，直至多个单元层连续绕制完毕后形成一个单元体，每个单元体层数与预设的线圈的匝数一致。且单个单元体由单根扁形导线连续弯制而成；

多单元制备，重复上述步骤单元体绕制的操作过程，以绕制成型多个单元体，直至单元体的数量满足绕组所需；

绕组装配，选取任一单元体为基准单元体，将另一单元体的外节点与基准单元体同轴布置，并使两单元体的外节点对位，然后保持基准单元体不动，同时沿逆时针方向旋转另一单元体，每旋转一圈，该单元体的各单元层即相对于基准单元体的各单元层向下螺旋前进一层，直至该单元体的最后一层与基准单元体的最后一层处于同一平面内，之后重复上述过程依次将其余单元体逐一顺序装配形成定子绕组，装配完成后，依据定子总成的预设装配需求将各单元体的接线头间的相对角度调整到位；

定子嵌装，将装配到位后的定子绕组嵌入定子总成的嵌槽中，并依据工况需求将各单元体进行串联或并联，以完成定子总成的整体组装。

优选地，在步骤单元体绕制中，设相邻两有效导体间跨过的定子齿数量为n，定子齿的总数为z，则相邻两所述有效导体间的夹角为360°×n/z，任一有效导体的两端弯折角为90°～150°。

优选地，在步骤多单元制备中，设单元体总数为n，定子齿的总数为z，定子绕组的相数为m，电机极对数为p，则n＝z/(mp)。

本发明还提供一种定子总成，包括定子壳体和定子绕组，所述定子壳体的中部具有嵌槽，所述定子绕组嵌装于所述嵌槽内，该定子总成由上文任一项所述的定子绕组工艺制成。

本发明还提供一种轴向磁场电机，包括同轴布置的定子总成和转子，所述定子总成为如上一项所述的定子总成。

相对上述背景技术，本发明所提供的定子总成，其操作过程中，通过依次实施的单元体绕制、多单元制备、绕组装配以及定子嵌装等工艺步骤，使得依靠单根扁形导线即可实现单个单元体的绕制，整个单元体结构中仅靠弯折工艺即可完成定子绕组的绕制，无需焊接等附加工艺即可实现导体间的可靠布局和相对结构定型，大大降低了定子绕组工艺难度，简化了工艺步骤，提高了工艺操作效率，且绕组排列规整美观，使得绕制成型后的定子绕组能够被整体嵌入定子壳体相应的嵌槽中，从而进一步降低了定子总成的嵌线装配难度，实现高效自动化嵌线组装，同时降低了工艺成本和电机的整体制造成本。

附图说明

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的定子绕组工艺的流程图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的定子总成的装配结构示意图；

图3为图2中定子绕组部分的结构示意图；

图4为图3中单元体部分的结构示意图；

图5为图2中定子壳体部分的结构示意图。

其中，11-单元体、111-接线头、112-单元层、113-外端导体、114-有效导体、115-内端导体、116-外节点、117-内节点、12-定子壳体、121-嵌槽。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种定子总成，该定子绕组工艺能够有效降低相应的绕组和嵌线工艺难度，提高绕组嵌线操作效率并降低电机制造成本；同时，提供一种由上述定子绕组工艺制得的定子总成以及应用该定子总成的轴向磁场电机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请着重参考图1，并配合参考图2至图5，图1为本发明一种具体实施方式所提供的定子绕组工艺的流程图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的定子总成的装配结构示意图；图3为图2中定子绕组部分的结构示意图；图4为图3中单元体部分的结构示意图；图5为图2中定子壳体部分的结构示意图。

在具体实施方式中，本发明所提供的铝合金铸件21成型工艺，采用了如上文所述的铝合金铸件21成型模具，包括：

步骤101，单元体绕制：

选取一定长度的单根扁形导线，将其绕制成可组成单相绕组的单元体11，单元体11的两自由端处均留有一定长度的接线头111，绕制成型后的单元体11包括若干对位层叠布置的单元层112，各单元层112在垂直于单元体11轴线的截面上的投影重合，单元层112包括沿其径向自外而内一一对应连接的外端导体113、有效导体114和内端导体115，顺序相接的相邻两外端导体113间弯折形成有外节点116，顺序相接的相邻两内端导体115间弯折形成有内节点117，绕制时，由扁形导线的一端线头处开始绕制，每经过外端导体113或内端导体115与有效导体114间的连接处时，将扁形导线在同一平面内弯折一定角度，每经过一个内节点117或外节点116时，对扁形导线进行向上或向下弯折，相邻的外节点116与内节点117的弯折方向相反，直至绕制到扁形导线的绕线开始位置处，即可完成单层绕制而形成单元层112，位于同一单元层112内的各内节点117均位于同一个圆上，且同一单元层112内的各外节点116均位于同一个圆上。完成一层单元层112绕制后，在该单元层112的最后一个节点处向下弯折，重复上述操作过程以进行下一层单元层112的绕制，直至多个单元层112连续绕制完毕后形成一个单元体11，每个单元体11层数与预设的线圈的匝数一致。且单个单元体11由单根扁形导线连续弯制而成。

需要说明的是，一般工况下，为了导电效率，上述扁形导线优选为扁铜线，且导线绕组形式为波绕组结构，从而能够使单个线圈可以跨过多个定子齿，从而有效降低电机磁场中的谐波，保证电机性能。

进一步地，在上述步骤102单元体绕制中，设相邻两有效导体114间跨过的定子齿数量为n，定子齿的总数为z，则相邻两有效导体114间的夹角为360°×n/z，任一有效导体114的两端弯折角为90°～150°。上述尺寸规格关系能够使得定子绕组的结构更加规整，从而进一步降低嵌线难度，提高定子绕组与定子壳体12间的装配效率，保证定子总成的整体装配效果和电机整体性能。

步骤102，多单元制备：

重复上述步骤单元体11绕制的操作过程，以绕制成型多个单元体11，直至单元体11的数量满足绕组所需。

更具体地，在上述步骤102多单元制备中，设单元体11总数为n，定子齿的总数为z，定子绕组的相数为m，电机极对数为p，则n＝z/(mp)。应当指出，上文提及的电机的极对数p，其数值即为电机的总极数的二分之一。

步骤103，绕组装配：

选取任一单元体11为基准单元体11，将另一单元体11的外节点116与基准单元体11同轴布置，并使两单元体11的外节点116对位，然后保持基准单元体11不动，同时沿逆时针方向旋转另一单元体11，每旋转一圈，该单元体11的各单元层112即相对于基准单元体11的各单元层112向下螺旋前进一层，直至该单元体11的最后一层与基准单元体11的最后一层处于同一平面内，之后重复上述过程依次将其余单元体11逐一顺序装配形成定子绕组，装配完成后，依据定子总成的预设装配需求将各单元体11的接线头111间的相对角度调整到位。

步骤104，定子嵌装：

将装配到位后的定子绕组嵌入定子壳体12的嵌槽121中，并依据工况需求将各单元体11进行串联或并联，以完成定子总成的整体组装。

在具体实施方式中，本发明所提供的定子总成，包括定子壳体12和定子绕组，所述定子壳体12上具有嵌槽121，所述定子绕组对位嵌装于所述嵌槽121内，该定子总成由上文所述的定子绕组工艺制成。该定子总成的结构规整可靠，装配过程简便易行，绕组及嵌线操作效率较高，且其绕组结构完全依靠弯折实现线缆变向和布置，导线结构中无焊点，工艺成本较低。

在具体实施方式中，本发明所提供的轴向磁场电机，包括同轴布置的定子总成和转子，所述定子总成为如上文所述的定子总成。该轴向磁场电机的性能较好，且其制造成本较低。

综上可知，本发明中提供的定子绕组工艺，其操作过程中，通过依次实施的单元体绕制、多单元制备、绕组装配以及定子嵌装等工艺步骤，使得依靠单根扁形导线即可实现单个单元体的绕制，整个单元体结构中仅靠弯折工艺即可完成定子绕组的绕制，无需焊接等附加工艺即可实现导体间的可靠布局和相对结构定型，大大降低了定子绕组工艺难度，简化了工艺步骤，提高了工艺操作效率，且绕组排列规整美观，使得绕制成型后的定子绕组能够被整体嵌入定子壳体相应的嵌槽中，从而进一步降低了定子总成的嵌线装配难度，实现高效自动化嵌线组装，同时降低了工艺成本和电机的整体制造成本。

此外，本发明所提供的由上述定子绕组工艺制成的定子总成，其结构规整可靠，装配过程简便易行，绕组及嵌线操作效率较高，且其绕组结构完全依靠弯折实现线缆变向和布置，导线结构中无焊点，工艺成本较低。

另外，本发明所提供的应用上述定子总成的轴向磁场电机，其性能较好，且其制造成本较低。

以上对本发明所提供的定子绕组工艺、由该定子绕组工艺制得的定子总成以及应用该定子总成的轴向磁场电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。