一种扁线电机定子的绕组结构的制作方法

1.本发明属于扁线电机技术领域，特别涉及一种扁线电机定子的绕组结构。


背景技术：

2.定子绕组是指安装在定子上的绕组,也就是绕在定子上面的铜线。绕组是由多个线圈或线圈组构成一相或整个电磁电路的统称。电机绕组根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。集中式绕组的绕制和嵌装比较简单，但效率较低，运行性能也差。目前的交流电机定子绝大部分都是采用分布式绕组，根据不同机种、型号及线圈嵌绕的工艺条件，电机各自设计采用不同的绕组型式和规格。目前比较常见的扁线绕组形式为发夹式绕组，该绕组型式的特点是只需要焊接一端。
3.然而发夹式绕组在绕设时经常会出现三相铜排引出线端和中性排引出线端不集中的情况，不便于安装和布线，铜排多路并联绕线，不利于降低成本。


技术实现要素：

4.针对上述问题，一种扁线电机定子的绕组结构。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种扁线电机定子的绕组结构，包括定子铁芯、三相引出线、中性排和三相绕组；
7.所述定子铁芯开设有若干绕线槽，所述绕线槽中设置有绝缘纸；
8.所述三相绕组插设在绕线槽中；
9.所述三相绕组的跨距为k，k为整数，且7≧k≧5；
10.所述三相绕组一端与三相引出线连接，另一端与中性排连接。
11.优选地，所述定子铁芯由若干环形铁芯堆叠组成，所述绕线槽沿定子铁芯径向开设；
12.所述环形铁芯表面均匀开设有若干焊道；
13.所述环形铁芯表面还均匀开设有若干定位孔，所述定位孔位于焊道一侧。
14.优选地，所述三相绕组包括u相绕组、v相绕组和w相绕组，所述u相绕组、v相绕组和w相绕组均安装在绕线槽中。
15.优选地，所述中性排呈弧形，且中性排的两端和中段均设置有中性端，构成“山”字形结构，所述u相绕组、v相绕组和w相绕组均与中性端连接
16.优选地，所述u相绕组、v相绕组和w相绕组均包括第一线圈和第二线圈；
17.所述第一线圈一端与三相引出线连接，另一端与第二线圈的一端连接；
18.所述第二线圈另一端与中性排连接。
19.优选地，所述第一线圈包括引出线发卡、u形发卡、第一反扭发卡和第二反扭发卡；
20.所述引出线发卡一端与三相引出线连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干u形发卡，直至与第一反扭发卡连接；
21.所述第一反扭发卡沿逆时针或顺时针方向依次连接若干u形发卡，直至与第二反
扭发卡连接。
22.优选地，所述第二线圈包括u形发卡、第一反扭发卡和第二反扭发卡；
23.所述第二反扭发卡一端与第一线圈连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干u形发卡，直至与第一反扭发卡连接；
24.所述第一反扭发卡沿逆时针或顺时针方向依次连接有若干u形发卡，直至与中性排连接。
25.优选地，所述引出线发卡呈u形结构，所述u形结构开口设置有相互背离的引出端。
26.优选地，所述u形发卡呈u形，且开口处设置有相互背离的第一连接端；
27.所述第一反扭发卡呈u形，且开口处设置有朝向相同的第二连接端；
28.所述第二反扭发卡呈u形，且开口处设置有朝向相同的第三连接端。
29.优选地，所述三相引出线包括u相引出线、v相引出线和w相引出线；
30.所述u相引出线与u相绕组连接，所述v相引出线与v相绕组连接，所述w相引出线与w相绕组连接。
31.本发明的有益效果：
32.1、本发明通过使用三相引出线和中性排，替换了传统的三相铜排结构，使得三相引出线和中性排位于三相绕组的一侧，且均位于绕线槽的最内层或最外层，节约了定子绕组的端部空间，安装和布线更加方便；而且采用一路并联绕组方案，绕组结构中采用反扭发卡实现了多次电流的换向短接，避免采用端部异型发卡方式短接，简化了端部结构，提高了端部的整体性和可靠性，降低了成本；
33.2、本发明通过使用第一线圈和第二线圈，使三相引出线分别连接三相绕组，形成三个支流，每个支流呈涡形线的结构绕设，最后让三相引出线与中性排集中在焊接端最外层；
34.3、本发明专利在扁线电机绕组的布置安装中使用外侧进线外侧出线的方式，可以解决现有内侧进线外侧出线、外侧进线内侧出线、内侧进线内侧出线方案造成绕组三相端部三相以及中性点之间难以连接处理的问题，同时外侧进线外侧出线的方式让三相及中性点连接可以从电机侧面引出，从而有效的降低电机绕组端部高度。
35.本发明的其它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、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
36.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。
37.图1示出了本发明的一种扁线电机定子的绕组结构的结构示意图；
38.图2示出了扁线电机定子的绕组结构的单相绕组结构图；
39.图3示出了图2中a区域的放大视图；
40.图4示出了本发明的引出线发卡的结构图；
41.图5示出了本发明的u形发卡的结构图；
42.图6示出了本发明的第一反扭发卡的结构图；
43.图7示出了本发明的第二反扭发卡的结构图；
44.图8示出了本发明的三相引出线、定子铁芯和引出线发卡的安装图；
45.图9示出了本发明的u形发卡与定子铁芯的安装图；
46.图10示出了本发明的u形发卡、中性排和定子铁芯的安装图；
47.图11示出了第一反扭发卡与定子铁芯的安装图；
48.图12示出了第二反扭发卡与定子铁芯的安装图；
49.图13示出了本发明的三相绕组的展开图；
50.图14示出了本发明的单相绕组的展开图。
51.图中：1、定子铁芯；101、绕线槽；102、绝缘纸；103、焊道；104、定位槽；2、三相引出线；3、中性排；301、中性端；4、焊接端；5、发卡端；6、引出线发卡；601、引出端；7、u形发卡；701、第一连接端；8、第一反扭发卡；801、第二连接端；9、第二反扭发卡；901、第三连接端。
具体实施方式
52.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。
53.一种扁线电机定子的绕组结构，如图1所示，包括定子铁芯1、三相引出线2、中性排3和三相绕组，定子铁芯1开设有若干绕线槽101，绕线槽101中设置有绝缘纸102，三相绕组插设在绕线槽101中，三相绕组的跨距为k，k为整数，且7≧k≧5，三相绕组一端与三相引出线2连接，另一端与中性排3连接，所述三相引出线2与中性排3位于定子铁芯1同侧。
54.在图1中，定子铁芯1呈圆环状，是由多片硅钢片叠压而成，其包含定子轭部、定子齿部及定子齿头部。另外，定子铁芯1沿径向开设有若干绕线槽101，考虑到绝缘，在每个槽中插入了一定长度和厚度的绝缘纸102。另外，绕线槽101的数量一般取48个，跨距一般为6。
55.另外，定子铁芯1由若干环形铁芯堆叠组成，绕线槽101沿定子铁芯1径向开设；环形铁芯表面均匀开设有若干焊道103，环形铁芯堆叠后在焊道103内添加焊材进行补焊，使环形铁芯焊接在一起。环形铁芯表面还均匀开设有若干定位槽104，定位槽104位于焊道103一侧，在安装定子铁芯1时，通过定位槽104与电机壳体相连，实现定位。
56.需要说明的是，三相绕组包括u相绕组、v相绕组和w相绕组，u相绕组、v相绕组和w相绕组均安装在绕线槽101中，并且通过绝缘纸102包裹住，提高绝缘效果。
57.另外，在图1中，三相引出线2包括u相引出线、v相引出线线和w相引出线，u相引出线与u相绕组连接，v相引出线与v相绕组连接，w相引出线与w相绕组连接。该结构直接使用三相引出线2代替了铜排结构，占用空间更小，接线位置更加集中，使用方便。
58.进一步地，u相绕组、v相绕组和w相绕组均包括第一线圈和第二线圈，其中，第一线圈一端与三相引出线2连接，另一端与第二线圈的一端连接，第二线圈另一端与中性排3连接。
59.如图2所示，第一线圈和第二线圈均为涡形的线圈，分为若干层，其中第一线圈以
三相引出线2为起点，从最外层一直绕设至最内层，然后又从最内层绕设置最外层，然后与第二线圈连接，同理第二线圈和第一线圈一样绕设，直至连接中性排3，这样设置可以让三相引出线2和中性排3位于同侧，且距离相近，便于电机的安装和布线。
60.进一步地，第一线圈包括引出线发卡6、u形发卡7、第一反扭发卡8和第二反扭发卡9；其中，引出线发卡6一端与三相引出线2连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干u形发卡7，直至与第一反扭发卡8连接，第一反扭发卡8沿逆时针或顺时针方向依次连接若干u形发卡7，直至与第二反扭发卡9连接。
61.需要说明的是，在第一线圈中，引出线发卡6为起点，位于最外层，然后连接若干u形发卡7，u形发卡7形成一个涡形线结构，直至与最内层的第一反扭发卡8连接，然后第一反扭发卡8再连接诶u形发卡7，形成第二个涡形线结构，直至与最外层的第二反扭发卡9连接。
62.进一步地，第二线圈包括u形发卡7、第一反扭发卡8和第二反扭发卡9，第二反扭发卡9一端与第一线圈连接，另一端沿顺时针或逆时针方向依次连接若干u形发卡7，直至与第一反扭发卡8连接，第一反扭发卡8沿逆时针或顺时针方向依次连接有若干u形发卡7，直至与中性排3连接。
63.需要说明的是，第二反扭发卡9同样连接u形发卡7，构成第三个涡形线连接，直至与最内层的第一反扭发卡8连接，然后最内层的第一反扭发卡8再连接u形发卡7，构成第四个涡形线结构，直至与中性排3连接。
64.需要进一步说明的是，在第一线圈和第二线圈中，第一反扭发卡8的数量为两个，第二反扭发卡9为一个，第二线圈中的第一反扭发卡8和第一线圈中的第一反扭发卡8不是同一个。
65.如图4所示，引出线发卡6呈u形结构，u形结构开口设置有相互背离的引出端601。引出线发卡6通过引出端601与三相引出线2和u形发卡7焊接，另外，引出端601先往u形开口两侧折弯，然后往竖直方向折弯；而且结合图8可知，引出端601的长度不一样，其中较长的一端与三相引出线2连接，较短的一端与引出线发卡6连接，另外图8中的引出线发卡6位于绕线槽101底部，数量为3个。
66.如图5所示，u形发卡7呈u形，且开口处设置有相互背离的第一连接端701。u形发卡7通过第一连接端701与其他发卡焊接，另外，第一连接端701先往两侧折弯，然后往竖直方向折弯，而且第一连接端701在跟引出线发卡6和u形发卡7连接时长度是相等的，但是第一连接端701与中性排3连接时长度更长。另外，结合图9可知，u形发卡7安装在绕线槽101中。
67.如图6所示，第一反扭发卡8呈u形，且开口处设置有朝向相同的第二连接端801。第一反扭发卡8通过第二连接端801与u形发卡7连接，另外，第一反扭发卡8先往一侧折弯，然后往竖直方向折弯，其作用是实现线圈的转向。结合图11可知，第一反扭发卡8位于绕线槽101底部，位于最外层。
68.如图7所示，第二反扭发卡9呈u形，且开口处设置有朝向相同的第三连接端901。第二反扭发卡9通过第三连接端901与u形发卡7连接，另外，第二反扭发卡9先往一侧折弯，然后往竖直方向折弯，其结构与第一反扭发卡8类似，区别在于第一反扭发卡8一般设置在绕线槽101最内侧，其u形结构的宽度更宽，而第二反扭发卡9则设置在最外侧，其u形结构更窄。另外，结合图12可知，第二反扭发卡9安装在绕线槽101开口处，位于最内层。
69.需要说明的是，结合图1，引出线发卡6、u形发卡7、第一反扭发卡8和第二反扭发卡
9的u形主体插设在绕线槽101中，开口朝向一致，在开口端通过扭头外扩焊接的方式形成焊接端4，u形主体的底部则形成封闭的发卡端5。
70.如图10所示，中性排3呈弧形，且表面设置有若干中性端301，中性端301均匀设置在中性排3两边和中段，构成“山”字形结构，u相绕组、v相绕组和w相绕组均与中性端301连接，具体的，图10中中性端301设置有3个，均与u形发卡7的一端连接。
71.下面以48个绕线槽101的扁线电机定子绕组结构进行说明：
72.引出线发卡6、u形发卡7、第一反扭发卡8和第二反扭发卡9均为扁铜导体，在48个绕线槽101中插入扁铜导体，每槽可插入2n，n为自然数，且5≥n≥2根导体，在本发明中n＝3。为了实现48个绕线槽101中导体间电气连接，需要使用发卡或焊接等方式。另外48槽定子绕组，其平行支路数为1，每条支路所连接的槽内导体之间可以有多种跨距，譬如等跨距6，跨5跨7循环等，其在一个定子圆周方向上按所述跨距规律分布。假设每槽可插入2n根导体，则每槽有2n层导体，且声明靠近绕线槽101底的为外层，靠近绕线槽101口的为内层。每条支路下所对应的槽内导体按照相邻层循环的安装在所述跨距规律的绕线槽101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。
73.从图1可知，三相引出线2的数量为3个，均位于绕线槽101最外层(以绕线槽101槽底为最外层)，从焊接端4引出，同时中性排3的中性端301也设置有3个，分别与3个三相引出线2对应，而且中性排3位于三相引出线2一侧。
74.结合图2和图3，三相uvw中每相支路电流流向，通过三相引出线流入，经过最外层u形发卡7依次从第6层
→
第5层
→
第6层
→
第5层
→
第6层
→
第5层
→
第6层
→
第5层(共3个u形发卡7和一个引出线发卡6)，再跨层流向
→
第4层
→
第3层
→
第4层
→
第3层
→
第4层
→
第3层
→
第4层
→
第3层(共4个u形发卡7)，再跨层流向
→
第2层
→
第1层
→
第2层
→
第1层
→
第2层
→
第1层(共3个u形发卡7)，再通过第1个最内层的第一反扭发卡8实现转向
→
第1层
→
第2层
→
第1层
→
第2层
→
第1层
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第2层(共3个u形发卡7和一个第一反扭发卡8)，再跨层流向
→
第3层
→
第4层
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第3层
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第4层
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第3层
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第4层
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第3层
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第4层(共4个u形发卡7)，再跨层流向
→
第5层
→
第6层
→
第5层
→
第6层
→
第5层
→
第6层(共3个u形发卡7)，再通过最外层的第二反扭发卡9实现转向，将从第6层依次经过10个u形发卡流向第1层，再通过第2个最内层的第一反扭发卡8转向，将从第1层依次经过11个u形发卡7流向第6层，最后通过中性排3进行终点桥接。
75.通过上述绕设结构，最终的定子绕组结构展开图如图13和图14所示：
76.其中，图13为三相绕组的展开图，图中a+、b+和c+为三相引出线2，然后a-、b-和c-为中性排3的中性端301，其中，a+和c-的位置交叉，说明该6个触点集中在一起；另外，图中的编号1-48表示有48个绕线槽101，而且图中所示的跨距为6，表示u形主体的间隔为5个绕线槽101。
77.图14为单相绕组的展开图，图中，a+为三相引出线2，a-为中性端301，数字1-48表示绕线槽101有48个，跨距为6。
78.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。