定子组件及具有其的电机的制作方法

1.本发明属于电机领域，具体涉及定子组件及具有其的电机。


背景技术：

2.相关技术中，电机的定子组件通常包括定子铁芯和线圈绕组，其中线圈绕组中的各线圈经常会均采用波绕形式；在只采用波绕组形式的前提下，于同一定子槽内，若层叠有多层导体(或称层叠有多层从属于不同线圈的有效边)，则不同层数间的导体的电势差会较高，易产生层间击穿现象，导致绝缘损坏及电机短路，使电机失效。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种定子组件及具有其的电机。
4.本发明提供的定子组件包括定子铁芯和线圈绕组，所述定子铁芯上设有定子槽，所述定子槽用于容纳所述线圈绕组的一部分，所述线圈绕组包括内部线圈组、中部线圈组和外部线圈组；在同一定子槽内，所述内部线圈组的部分、所述中部线圈组的部分和所述外部线圈组的部分依次层叠；所述内部线圈组包括第一类线圈，所述中部线圈组包括第二类线圈，所述外部线圈组包括第二类线圈和第三类线圈，所述第一类线圈的两有效边分别位于不同定子槽内的同一层，所述第二类线圈的两有效边分别位于不同定子槽的相邻层内，所述第三类线圈的两有效边分别位于不同定子槽的相邻层内，所述第二类线圈为叠绕形式，所述第一类线圈和所述第三类线圈为波绕形式。
5.可选地，一部分第一类线圈的节距大于所述定子组件的极距，一部分第一类线圈的节距小于所述定子组件的极距，所述第二类线圈和所述第三类线圈的节距等于所述定子组件的极距。
6.可选地，在每一相的每条支路中，至少一从属于外部线圈组的第二类线圈与一从属于外部线圈组的第三类线圈相连，外部线圈组中的第二类线圈或第三类线圈与中部线圈组相连，中部线圈组与内部线圈组相连。
7.可选地，所述第一类线圈、所述第二类线圈和所述第三类线圈均为扁线线圈，所述扁线线圈包括位于所述定子槽外部的发卡部和槽外部，以及用于分别置入不同定子槽内的两个有效边，所述发卡部分别与两个有效边相连，两个槽外部分别与所述有效边相连并相互间隔设置；
8.所述第一类线圈的两个槽外部相互平行，所述第二类线圈的两个槽外部互为异向地延伸并相互交叉，所述第三类线圈的两个槽外部之间相互平行；在所述线圈绕组的展开图中，所述第一类线圈的槽外部沿第一方向延伸，所述第三类线圈的槽外部沿不同于所述第一方向的第二方向延伸。
9.可选地，所述定子槽内层叠设置有n层有效边，n为3以上的奇数。
10.可选地，所述第二类线圈的节距为9，所述内部线圈组中的一部分第一类线圈的节距为10，一部分第一类线圈的节距为7，或
11.所述内部线圈组中的一部分第一类线圈的节距为11，一部分第一类线圈的节距为8。
12.可选地，所述线圈绕组中一相绕组的展开图如图9到图11所示，或
13.所述线圈绕组中一相绕组的展开图如图15到图17所示。
14.可选地，所述外部线圈组设置在所述定子槽的槽底。
15.本发明还提供一种电机，包括如上任一项所述的定子组件。
16.可选地，所述电机为54槽6极三相电机，所述电机每相对应的线圈绕组包括三条并联支路。
17.综上所述，通过采用波绕形式与叠绕形式组合的方式，本发明提供的定子组件具有层间电势差较低，能降低层间击穿引起的绝缘损坏或短路，提高电机寿命的优点；进一步地，本发明由于降低了同相不同支路间的电势差，对磁路进行了合理布置，因此本发明还能规避环流，降低损耗，提高电机效率；更进一步地，当定子槽内的导体层数被设置为奇数时，本发明提供的定子组件还有利于设计需具有特定功率和扭矩的电机。
18.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
19.图1为本发明实施例一种定子组件的示意图。
20.图2为本发明实施例一中内部线圈组的示意图。
21.图3为本发明实施例一中中部线圈组的示意图。
22.图4为本发明实施例一中外部线圈组的示意图。
23.图5为本发明实施例一中第一类线圈的示意图。
24.图6为本发明实施例一中第二类线圈的示意图。
25.图7为本发明实施例一中第三类线圈的示意图。
26.图8为本发明实施例一中定子槽内有效边层叠设置的示意图。
27.图9为本发明实施例一中u相对应的线圈绕组中一支路的展开图。
28.图10为本发明实施例一中u相对应的线圈绕组中一支路的展开图。
29.图11为本发明实施例一中u相对应的线圈绕组中一支路的展开图。
30.图12为本发明实施例一中u相对应的线圈绕组中一支路的布线图。
31.图13为本发明实施例一中u相对应的线圈绕组中一支路的布线图。
32.图14为本发明实施例一中u相对应的线圈绕组中一支路的布线图。
33.图15为本发明实施例二中u相对应的线圈绕组中一支路的展开图。
34.图16为本发明实施例二中u相对应的线圈绕组中一支路的展开图。
35.图17为本发明实施例二中u相对应的线圈绕组中一支路的展开图。
36.图18为本发明实施例二中u相对应的线圈绕组中一支路的布线图。
37.图19为本发明实施例二中u相对应的线圈绕组中一支路的布线图
38.图20为本发明实施例二中u相对应的线圈绕组中一支路的布线图。
39.附图标记说明
40.a-定子铁芯，a1-定子槽，b-线圈绕组，c-有效边，d-发卡部，e-槽外部。1-内部线圈组，2-中部线圈组，3-外部线圈组，4-第一类线圈，41-第一部分，5-第二类线圈，6-第三类线圈，61-第二部分。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
42.本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
43.实施例一
44.如图1所示，本实施例提供一种用于电机的定子组件，包括定子铁芯a和线圈绕组b，其中图示上侧为发卡侧，图示下侧为焊接侧，定子铁芯a为中空圆柱状，且其内侧沿周向间隔设有多个沿轴向贯穿其的定子槽a1。线圈的一部分位于定子槽a1中，一部分则分别从定子槽a1的不同端部伸出。
45.承上述，线圈绕组b内的所有线圈均为扁线线圈，线圈的位于定子槽a1中的部位被称之为有效边c，线圈的伸出于定子槽a1的部分为线圈的端部，单个线圈包括两个相互平行的有效边c。单个线圈从定子槽a1的一端伸出的部分呈开口朝向该线圈有效边c的v型，线圈的该端被称之为发卡部d，发卡部d位于发卡侧；发卡部d分别与该线圈的两有效边c相连；同时，该线圈从定子槽a1的另一端伸出的部分被称之为槽外部e，槽外部e位于焊接侧；该线圈除两个有效边c外还包括两个槽外部e，两个槽外部e分别与该线圈的两个有效边c连为一体，且彼此之间相互间隔设置。
46.本实施例中的线圈绕组b包括三个线圈组，即如图2到图4分别展示的内部线圈组1、中部线圈组2和外部线圈组3，其中从属于内部线圈组1的线圈具有如图5所示的第一类线圈4的形态；从属于中部线圈组2的线圈具有如图6所示的第二类线圈5的形态；如图7所示，从属于外部线圈组3的一部分线圈具有第二类线圈5的形态，一部分线圈具有第三类线圈6的形态。
47.请继续参阅图5～图7，第一类线圈4的两槽外部e之间相互平行，第三类线圈6的两槽外部e之间相互平行，第二类线圈5的两个槽外部e则分别具有自有效边c的端部起互为异向延伸的部分，这两个部分在第二类线圈5的一端形成相互交叉的姿态。更进一步地，当内部线圈组1、中部线圈组2和外部线圈组3在定子铁芯a上全数成型完毕后，在对应的线圈绕组b的展开图中(如图9)，第一类线圈4的槽外部e具有沿第一方向延伸的第一部分41，第三类线圈6的槽外部e具有沿第二方向延伸的第二部分61，第一方向与第二方向互为异向。
48.本实施例中，从属于内部线圈组1的有效边c、从属于中部线圈组2的有效边c和从属于外部线圈组3的有效边c在同一定子槽a1内依次层叠设置；其中，一部分第一类线圈4的节距大于定子组件的极距，一部分第一类线圈4的节距小于定子组件的极距，第一类线圈4的两有效边c用于分别位于不同定子槽a1内的同一层上；第二类线圈5和第三类线圈6的节距等于定子组件的极距，第二类线圈5和第三类线圈6各自的两个有效边c用于分别位于不同定子槽a1内的相邻层；第二类线圈5为叠绕形式，第一类线圈4和第三类线圈6为波绕形式；如此，由于通常情况下线圈之间采用叠绕形式引起的定子槽a1内不同层数间导体的电
势差，相对于线圈之间采用波绕形式时定子槽a1内不同层数间导体的电势差来说较低，因此本实施例的定子组件采用的波绕形式与叠绕形式的组合，能降低层间电势差，降低层间击穿引起的绝缘损坏或短路，提高电机寿命。需要说明的是，本实施例中的节距均指从发卡侧算，某一线圈的一有效边c与另一有效边c跨越的槽距。
49.基于上述设置原则，本实施例还提供一种包括上述定子组件的54槽6极三相电机，其极距为9，且其上每个定子槽a1内设有n层有效边c，n为≥3的奇数，同时每相对应的线圈绕组b包含三条并联支路。
50.如图8所示，当n＝7，且内部线圈组1中有节距为10的第一类线圈4和节距为7的第一类线圈4时，定子组件中的一相具有如图9～图11所示的线圈绕组b的展开图，以及如图12～图14所示的线圈接线示意图；以同一定子槽a1中位于图示较左的有效边c为第1层有效边c，为便于理解，以下将简述上述设置原则在该定子组件上的体现：
51.在该相对应的线圈绕组b中，内部线圈组1具有10、10、7的节距组合。对此更为详细的描述是，一第一类线圈4的一有效边c位于第38槽的第7层，另一有效边c位于第48槽的第7层，即该第一类线圈4的节距为10且其两个有效边c均位于不同定子槽a1内的同一层；同时，这两个有效边c各自相连的槽外部e均包括向第一方向(即图示右下方)延伸的第一部分41；这两个有效边c分别与位于第47槽第6层的第二类线圈5(从属于中间线圈组)和位于第3槽第6层的第二类线圈5(从属于中间线圈组)相连。
52.类似地，一第一类线圈4的一有效边c位于第1槽的第7层，另一有效边c位于第11槽的第7层，即该第一类线圈4的节距为10且其两个有效边c均位于不同定子槽a1内的同一层；同时，这两个有效边c各自相连的槽外部e均向图示右下方延伸。
53.同理，一第一类线圈4的一有效边c位于第21槽的第7层，另一有效边c位于第28槽的第7层，即该第一类线圈4的节距为7且其两个有效边c均位于不同定子槽a1内的同一层；同时，这两个有效边c各自相连的槽外部e均向图示右下方延伸。
54.需要说明的是，内部线圈组1的具有对应节距参数的线圈之间无特定设置顺序，也即从第1槽到第54槽，内部线圈组1中各第一类线圈4的节距可以依次以10、7、10的顺序出现，例如图9中的x1a2支路，也可以依次以7、10、10的顺序出现，例如图10中所示的x2a2支路。
55.承上述，在该相对应的线圈绕组b中，一从属于外部线圈组3的第三类线圈6的一有效边c位于第38槽的第1层，另一有效边c位于第47槽的第2层，即该第三类线圈6的节距为9且其两个有效边c分别位于不同定子槽a1内的相邻层中，同时这两个有效边c各自相连的槽外部e有向第二方向(即图示左下方)延伸的第二部分61。一从属于外部线圈组3的第二类线圈5的一有效边c位于第11槽的第1层，另一有效边c位于第20槽的第2层，即该第二类线圈5的节距为9且其两个有效边c分别位于不同定子槽a1内的相邻层中，同时，这两个有效边c各自相连的槽外部e之一向图示左下方延伸，另一向图示右下方延伸，并形成了相互交叉的姿态。
56.类似地，一从属于外部线圈组3的第三类线圈6的一有效边c位于第20槽的第1层，另一有效边c位于第29槽的第2层；一从属于外部线圈组3的第二类线圈5的一有效边c位于第10槽的第1层，另一有效边c位于第19槽的第2层。该第二类线圈5的位于第10槽第1层的有效边c，与该第三类线圈6的位于第20槽第1层的有效边c相连；该第二类线圈5的位于第19槽
第2层的有效边c，与位于第10槽第3层的一第二类线圈5相连，位于第10槽第3层的第二类线圈5，则会再与19槽第6层的第二类线圈5(从属于中部线圈组2)相连。
57.由上可知，组成第20槽的第1层导体与第2层导体的有效边c均从属于外部线圈组3；基于此需要说明的是，从第20槽的第3层到第20槽的第6层，用于形成这四层导体的有效边c分别从属于不同的第二类线圈5，这些第二类线圈5中距离内部线圈组1最近的那一个(即第20槽的第6层对应的第一类线圈4)需被设置为从属于中部线圈组2，而由于中部线圈组2和外部线圈组3都包括第二类线圈5，因此其余三个第二类线圈5既可以被视作从属于中部线圈组2，也可以被视作从属于外部线圈组3。
58.如此，视该电机的三相分别为u、v、w三相，基于图9～图14即可完成u相的布置，其余两相布置按电机原理错槽阵列设置即可。
59.可选地，将外部线圈组3设置在定子槽a1的槽底部，将内部线圈组1设置在靠近定子槽a1的开口处的位置，并将外部线圈组3中的线圈作为定子组件的电路引出位置，能够简化线圈绕组的引出作业，防止引出线与电机的其他部位(例如定子组件中的其他线圈)干涉。
60.实施例二
61.实施例二也提供一种定子组件及具有其的电机，本实施例与实施例一的区别之处在于，在定子组件中，内部线圈组1中有节距为11的第一类线圈4和节距为8的第一类线圈4时，定子组件中的一相具有如图15～图17所示的绕组展开图，以及如图18～图20所示的线圈接线示意图。在该相对应的线圈绕组b中，内部线圈组1具有11、8、8的节距组合，该组合中具有对应节距参数的线圈之间不存在特定的设置顺序。
62.综上所述，通过采用波绕形式与叠绕形式组合的方式，本发明提供的定子组件具有层间电势差较低，能降低层间击穿引起的绝缘损坏或短路，提高电机寿命的优点；进一步地，本发明由于降低了同相不同支路间的电势差，对磁路进行了合理布置，因此本发明还能规避环流，降低损耗，提高电机效率；更进一步地，当定子槽a1内的导体层数被设置为奇数时，本发明提供的定子组件还有利于设计需具有特定功率和扭矩的电机。
63.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。