一种外包式定子组件及电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，特别的涉及一种外包式定子组件及电机。

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，在采用短距绕组时，同一定子铁芯槽内存在两相或多相绕组的发卡导体支腿部，在电机运行时，同一槽内相邻的不同相绕组的支腿部之间会有电压差，容易对发卡导体所使用的扁铜线材料的绝缘漆皮造成损伤，从而影响电机的使用寿命，而相绕组中发卡导体的设置方式影响槽内的不同相绕组支腿部的布置位置，现有技术中，为了将这种电压差的影响降到最低，往往采用种类繁多的发卡导体结构来实现相绕组的绕线结构，该结构的发卡导体形状多，生产成本高，并且装配困难，不利于生产制造。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构设计合理，导体种类少，有利于降低生产成本的外包式定子组件及电机。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种外包式定子组件，包括呈圆筒形的定子铁芯，所述定子铁芯上具有多个沿其周向均布设置的定子槽，所述定子槽内设置有定子绕组；其特征在于，所述定子绕组的每一相绕组均包括两组在定子铁芯的周向上相互错开y个定子槽位置的线圈环组，y为极距；且每个线圈环组均包括k个在定子铁芯的周向上依次错开一个定子槽位置的线圈环，k≥2；所述线圈环由p个沿定子周向均布设置的发卡导体组串联而成，p为磁极对数；所述发卡导体组包括1+h个发卡导体，h为2或大于2的奇数；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；所述发卡导体组中，其中一个发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第2h+2层，且其他发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第a层和第a+h层，1＜a≤h+1。

采用上述结构，每个定子槽内可布置2h+2层发卡导体的支腿部，由于同一发卡导体组中，外包发卡导体的两个支腿部分别在定子槽内的第1层和第2h+2层，而其他发卡导体的支腿部分别在定子槽内的第a层和第a+h层，而每个发卡导体均有两个支腿部，则每个发卡导体组中，一半支腿部在定子槽内的第h+2～2h+2层，另一半支腿部在定子槽内的第1～h+1层；即分别占据定子槽外侧的连续h+1层和内侧的连续h+1层。这样，在同一个定子槽内，要么被同一相绕组的支腿部占满，要么被相邻两个相绕组从中部均分，使的同一定子槽内的两个相绕组之间仅有一侧相互紧邻设置，大大减小了同槽内相间导体的邻接面积，有利于降低相间放电发生的概率，提高电机使用寿命。另外，发卡导体在装配时，需要先通过模具弯折成u型插装到定子铁芯上，再通过折弯设备逐层整体弯折成型。发卡导体的模具需要根据发卡导体的节距以及两个支腿部在定子槽内的相对位置确定，上述结构中，在所有发卡导体的节距均一致的情况下，发卡导体的两个支腿部在定子槽内的相对位置只有两种，即其中一种发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第2h+2层(相对位置均为跨2h+1层)，另一种发卡导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第a层和第a+h层(相对位置均为跨h层)，从而可以大大减少发卡导体的种类和模具，降低生产成本和装配难度。

进一步的，所述发卡导体的节距为y-1，y为极距；所述发卡导体组包括两组分别设置在定子铁芯周向相邻的两个磁极位置处的发卡导体，且同一发卡导体组内，在定子铁芯的周向上，两组所述发卡导体中相互靠近一侧的支腿部分别位于衔接相邻两个定子槽内。

进一步的，h＝2，所述发卡导体组包括3个发卡导体，其中一个发卡导体为两个支脚在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，另两个为整体呈环形的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；两个所述o形导体在定子径向上位于同一磁极位置处，并与所述波形导体在定子铁芯的周向上衔接设置；所述波形导体的一个支脚与其中一个o形导体的一个支脚焊接相连，且该o形导体的另一个支脚与另一个o形导体的支脚焊接相连，所述波形导体的另一个支脚与相邻的另一个发卡导体组上的o形导体的一个支脚焊接相连。

进一步的，h＝2，所述发卡导体组包括3个发卡导体，其中一个发卡导体为整体呈环形的o形导体，另外两个导体为在定子径向上并排设置的第一类偏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焊接相连；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o型导体与所述第一类偏u形导体和第二类偏u形导体在定子铁芯的周向上衔接设置；所述o型导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第6层，且所述o形导体的一个支脚与所述第一类偏u形导体或第二类偏u形导体的一个支脚焊接相连，另一个支脚与相邻的另一个发卡导体组上的第二类偏u形导体或第一类偏u形导体的一个支脚焊接相连。

进一步的，h为大于2的奇数时，所述发卡导体组包括在定子铁芯的周向衔接设置的两组发卡导体，其中一组发卡导体包括一个波形导体和j个第一类偏u形导体，另一组发卡导体包括一个整体呈环形的o形导体和j个第二类偏u形导体，h＝2j+1；所述波形导体的两个支脚在发卡主体的宽度方向上沿相背离方向偏转弯折；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；所述第一类偏u形导体的两个支脚均朝向所述第二类偏u形导体偏转弯折，所述第二类偏u形导体的两个支脚均朝向所述第一类偏u形导体偏转弯折。

进一步的，h＝3，所述波形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第8层，所述第一类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第3层和第6层；所述第二类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第4层和第7层，所述o形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第2层和第5层。

进一步的，h＝3，所述o形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第8层，所述第二类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第3层和第6层；所述波形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第2层和第5层，所述第一类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第4层和第7层。

一种电机，其特征在于，包括如上所述的外包式定子组件。

综上所述，本发明的外包式定子组件及电机具有结构设计合理，导体种类少，有利于降低生产成本等优点。

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中线圈环a1的结构示意图。

图5为实施例1中线圈环a1和a2串联的结构示意图。

图6为实施例1中波形导体的结构示意图。

图7为实施例1中o形导体的结构示意图。

图8为实施例1中发卡导体组的结构示意图。

图9为实施例1中线圈环a1、a2和b1串联的结构示意图。

图10为实施例1中一个相绕组的结构示意图。

图11为图10中圆圈处的放大结构示意图。

图12为实施例1中定子上安装一个相绕组的冠侧示意图。

图13为图12的横截面的结构示意图。

图14为图13中圆圈处的结构示意图。

图15为实施例2中线圈环a1的结构示意图。

图16为实施例2中线圈环a2的结构示意图。

图17为第一类偏u形导体的结构示意图。

图18为第二类偏u形导体的结构示意图。

图19为实施例2中发卡导体组的结构示意图。

图20为实施例2中线圈环a1和a2串联的结构示意图。

图21为实施例2中线圈环b1和b2串联的结构示意图。

图22为实施例2中一个相绕组的结构示意图。

图23为实施例2中定子上安装一个相绕组的冠侧示意图。

图24为图23的横截面的结构示意图。

图25为图24中圆圈处的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1：如图1～图14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。

所述定子绕组的每一相绕组均包括两组在定子铁芯的周向上相互错开y个定子槽位置的线圈环组，y为极距；且每个线圈环组均包括k个在定子铁芯的周向上依次错开一个定子槽位置的线圈环，k≥2；所述线圈环由p个沿定子周向均布设置的发卡导体组串联而成，p为磁极对数；所述发卡导体组包括1+h个发卡导体，h为2或大于2的奇数；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，k＝2，h＝2，在装配状态下，每个定子铁芯槽内具有6(2h+2)个支腿部，且每个相绕组包括两组均由2个线圈环组成的线圈环组，分别为线圈环组a和线圈环组b；线圈环组a和线圈环组b在定子铁芯的周向上相互错开y个定子槽位置设置，其中y为极距，本实施例中，极距y＝6，所述发卡导体的节距为5。

如图4和图5所示，线圈环组a包括在顺时针方向上依次设置的线圈环a1和线圈环a2；如图9和图10所示，线圈环组b包括在顺时针方向上依次设置的线圈环b1和线圈环b2。

本实施例中，极对数p＝4，即线圈环a1、线圈环a2、线圈环b1和线圈环b2均由4个沿定子铁芯的周向均布设置的发卡导体组串联而成，如图4所示。

如图8所示，所述发卡导体组包括3个发卡导体，其中一个发卡导体为两个支脚在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，如图6所示，另两个为整体呈环形的o形导体，如图7所示，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；两个所述o形导体在定子径向上位于同一磁极位置处，并与所述波形导体在定子铁芯的周向上衔接设置；所述波形导体的一个支脚与其中一个o形导体的一个支脚焊接相连，且该o形导体的另一个支脚与另一个o形导体的支脚焊接相连，所述波形导体的另一个支脚与相邻的另一个发卡导体组上的o形导体的一个支脚焊接相连。

本实施例中，如图5、图8、图12和图13所示，同一发卡导体组上，所述波形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第6层(即第1层和第2h+2层，h＝2)，其中一个所述o形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第2层和第4层(即第a层和第a+h层，a＝2，h＝2)，另一个所述o形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第3层和第5层(即第a层和第a+h层，a＝3，h＝2)。

为便于说明，如图14所示，以线圈环组a为例，在线圈环组a内，位于线圈环a1上的发卡导体组上两个o形导体的支腿部位于第k+1槽的第二层和第三层，该发卡导体组上的波形导体的支腿部位于第k+2槽上的第六层；而与之相邻的位于线圈环a2上的发卡导体组上两个o形导体的支腿部位于第k+2槽的第二层和第三层，该发卡导体组上的波形导体的支腿部位于第k+3槽上的第六层；而k+1槽和第k+2槽内的第一层分别由线圈环b1和b2上的波形导体的支腿部进行填充，而第k+2槽的第四层和第五层与第k+3槽上的第四层和第五层则分别由线圈环b1和b2上的两个o形导体的支腿部进行填充。这样，使得该相绕组中，在每极中，位于中部的(即k+2槽)槽位内完全填充有属于同一相的发卡导体的支腿部，且位于该槽两侧的槽位(即k+1槽和k+3槽)内，只有靠近定子内层或外层的一半槽内填充有属于该相的发卡导体的支腿部，另一半填充有属于相邻的另一相绕组的发卡导体的支腿部，如图14所示。使得相邻两个相绕组在同一个定子铁芯槽内只有一个面相互贴近，减少同槽内不同相之间的导体邻接面积，有利于降低相间放电发生的概率，提高电机使用寿命。而且从图1中可以看到，采用本发明方案进行布置，能够使发卡导体的排布更加有序，结构布置更加合理。

实施例2：

如图15～图25所示，本实施例与实施例1一样，k＝2，即每个相绕组包括两组均由2个线圈环组成的线圈环组，分别为a和b；其中，线圈环组a包括在顺时针方向上依次设置的线圈环a1和线圈环a2，且线圈环a1和线圈环a2位于定子周向连续相邻的两个槽位内。线圈环组b包括在顺时针方向上依次设置的线圈环b1和线圈环b2，且线圈环b1和线圈环b2也位于定子周向连续相邻的两个槽位内。

如图20所示，线圈环组a包括在顺时针方向上依次设置的线圈环a1和线圈环a2；如图21所示，线圈环组b包括在顺时针方向上依次设置的线圈环b1和线圈环b2。

本实施例中，极对数p＝4，即线圈环a1、线圈环a2、线圈环b1和线圈环b2均由4个沿定子铁芯的周向均布设置的发卡导体组串联而成，如图15和16所示。

所述发卡导体组包括在定子铁芯的周向衔接设置的两组发卡导体，其中一组发卡导体包括一个波形导体和j个第一类偏u形导体，另一组发卡导体包括一个整体呈环形的o形导体和j个第二类偏u形导体，h＝2j+1；所述波形导体的两个支脚在发卡主体的宽度方向上沿相背离方向偏转弯折；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；如图17所示，所述第一类偏u形导体的两个支脚均朝向所述第二类偏u形导体偏转弯折，如图18所示，所述第二类偏u形导体的两个支脚均朝向所述第一类偏u形导体偏转弯折。

本实施例中，如图19所示，h＝3，j＝1，所述波形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第8层(即第1层和第2h+2层，h＝3)，所述第一类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第3层和第6层(即第a层和第a+h层，a＝3，h＝3)；所述第二类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第4层和第7层(即第a层和第a+h层，a＝4，h＝3)，所述o形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第2层和第5层(即第a层和第a+h层，a＝2，h＝3)。

为便于说明，如图25所示，以线圈环组a为例，图中，在线圈环组a内，位于线圈环a1上的发卡导体组上的波形导体的支腿部位于第k+2槽的第八层，其他发卡导体的支腿部位于第k+1槽的第二层、第三层和第四层；而与之相邻的位于线圈环a2上的发卡导体组上的波形导体的支腿部位于第k+3槽的第八层，其他发卡导体的支腿部位于第k+2槽的第二层、第三层和第四层；而k+1槽和第k+2槽内的第一层分别由线圈环b1和b2上的波形导体的支腿部进行填充，而第k+2槽的第五层、第六层和第七层与第k+3槽上的第五层、第六层和第七层则分别由线圈环b1和b2上的其他发卡导体的支腿部进行填充。这样，使得该相绕组中，在每极中，位于中部的(即k+2槽)槽位内完全填充有属于同一相的发卡导体的支腿部，且位于该槽两侧的槽位(即k+1槽和k+3槽)内，只有靠近定子内层或外层的一半槽内填充有属于该相的发卡导体的支腿部，另一半填充有属于相邻的另一相绕组的发卡导体的支腿部，如图25所示。使得相邻两个相绕组在同一个定子铁芯槽内只有一个面相互贴近，减少同槽内不同相之间的导体邻接面积，有利于降低相间放电发生的概率，提高电机使用寿命。

除上述实施例外，具体实施时，发卡导体组还可以采用如下结构：

h＝2时，所述发卡导体组包括3个发卡导体，其中一个发卡导体为整体呈环形的o形导体，另外两个导体为在定子径向上并排设置的第一类偏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焊接相连；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o型导体与所述第一类偏u形导体和第二类偏u形导体在定子铁芯的周向上衔接设置；所述o型导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第6层，且所述o形导体的一个支脚与所述第一类偏u形导体或第二类偏u形导体的一个支脚焊接相连，另一个支脚与相邻的另一个发卡导体组上的第二类偏u形导体或第一类偏u形导体的一个支脚焊接相连。

h＝3时，所述o形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第1层和第8层，所述第二类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第3层和第6层；所述波形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第2层和第5层，所述第一类偏u形导体的两个支腿部分别位于各自所在定子槽内的第4层和第7层。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，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，均应包含在本发明的保护范围之内。