一种背绕式定子、背绕式定子组件和电机的制作方法

本发明涉及电机，具体涉及一种背绕式定子、背绕式定子组件和电机。

背景技术：

1、高速永磁发电机具有功率密度大、传动效率高、无励磁损耗和效率高等优点，目前正成为国际电工领域的研究热点之一。由于高速永磁发电机的转速很高，极对数较少，节距大，导致线包高度大，端部线包散热能力差，容易出现局部高温现象，降低电机使用寿命。

2、为解决端部散热问题，现高速电机多数采用背绕式电机绕组形式，该结构能够显著降低电机端部绕组的线包高度，减少端部绕组的发热量。背绕式结构由于绕组嵌线时需要跨内外槽连接，绕组与铁芯的绝缘距离短，且存在下线期间铁芯的锋利锐边磨破漆皮的问题，使得背绕式定子容易产生短路烧毁的事故。

3、专利cn115118027a采用原有技术图1、图2的绝缘结构来解决上述问题：在端面新增绝缘板，绝缘板靠4个支腿夹在定子内外齿底部，定子下线时内外槽跨接部分搭在绝缘板上，增加了绕组与铁芯之间的绝缘、同时避免铜线被铁芯划伤。

4、由于现有技术中的上述背绕式电机的绝缘板4个支腿若设计得较粗，则会占用槽内空间，导致铁芯两端槽满率高、下线与嵌槽楔困难；若设计得较细，则其强度不足、存在容易折断等技术问题，因此本发明研究设计出一种背绕式定子、背绕式定子组件和电机。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的背绕式电机存在由于绝缘板支腿占用槽内空间，而导致铁芯两端槽满率高、下线与嵌槽楔困难的缺陷，从而提供一种背绕式定子、背绕式定子组件和电机。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种背绕式定子，其包括：

3、轭部、定子外齿、定子内齿、定子外槽和定子内槽，所述轭部呈环状结构，所述定子外齿连接于所述轭部的径向外周并朝径向外侧伸出，所述定子内齿连接于所述轭部的径向内周并朝径向内侧伸出，所述定子外齿为多个，且多个所述定子外齿沿周向方向依次间隔布置，相邻两个定子外齿之间形成所述定子外槽，所述定子内齿为多个，且多个所述定子内齿沿周向方向依次间隔布置，相邻两个定子内齿之间形成所述定子内槽，所述定子外齿与所述定子内齿沿径向方向一一相对，所述定子外槽与所述定子内槽也沿径向方向一一相对，且所述轭部的外周与所述定子外槽相接处通过凹陷形成有第一装配槽，所述轭部的内周与所述定子内槽相接处通过凹陷形成有第二装配槽，所述第一装配槽能与绝缘部的其中一个支腿插接配合，所述第二装配槽能与绝缘部的其中一个支腿插接配合。

4、在一些实施方式中，

5、所述第一装配槽为从所述轭部的圆环外周面朝径向内侧凹陷形成的槽，所述第一装配槽与所述定子外槽连通，所述第二装配槽为从所述轭部的圆环内周面朝径向外侧凹陷形成的槽，所述第二装配槽与所述定子内槽连通。

6、在一些实施方式中，

7、所述第一装配槽为至少两个，其中一个第一装配槽位于所述定子外槽的周向一端且与周向一端的所述定子外齿相接的位置，其中一个第一装配槽位于所述定子外槽的周向另一端且与周向另一端的所述定子外齿相接的位置；

8、所述第二装配槽为至少两个，其中一个第二装配槽位于所述定子内槽的周向一端且与周向一端的所述定子内齿相接的位置，其中一个第二装配槽位于所述定子内槽的周向另一端且与周向另一端的所述定子内齿相接的位置。

9、在一些实施方式中，

10、所述定子外齿与所述定子内齿组成一组定子齿，所述定子外槽与所述定子内槽组成一组定子槽，两个所述第一装配槽与两个所述第二装配槽组成一组装配槽，且所述定子齿为多个，多个所述定子齿沿所述轭部的周向方向间隔排布设置，所述定子齿也为多个，多个所述定子槽也沿所述轭部的周向方向间隔排布设置，所述定子槽与所述定子齿的数量相等，所述装配槽也为多个，所述装配槽与所述定子槽的数量相等且与所述定子槽一一对应设置。

11、本发明还提供一种背绕式定子组件，其包括前述的背绕式定子，还包括绝缘部和绕组，所述绝缘部包括支腿，其中一个支腿与所述第一装配槽插接配合，其中一个支腿与所述第二装配槽插接配合，所述绕组经由所述绝缘部的表面在所述定子内槽与所述定子外槽之间进行绕设。

12、在一些实施方式中，

13、当所述第一装配槽为至少两个，其中一个第一装配槽位于所述定子外槽的周向一端且与周向一端的所述定子外齿相接的位置，其中一个第一装配槽位于所述定子外槽的周向另一端且与周向另一端的所述定子外齿相接的位置；

14、所述第二装配槽为至少两个，其中一个第二装配槽位于所述定子内槽的周向一端且与周向一端的所述定子内齿相接的位置，其中一个第二装配槽位于所述定子内槽的周向另一端且与周向另一端的所述定子内齿相接的位置时：

15、所述绝缘部的支腿为至少4个，其中一个支腿与位于所述定子外槽周向一端且与所述定子外齿相接的第一装配槽插接配合，其中一个支腿与位于所述定子外槽周向另一端且与所述定子外齿相接的第一装配槽插接配合，其中一个支腿与位于所述定子内槽周向一端且与所述定子内齿相接的第二装配槽插接配合，其中一个支腿与位于所述定子内槽周向另一端且与所述定子内齿相接的第二装配槽插接配合。

16、在一些实施方式中，

17、所述绝缘部包括相间绝缘板和多联绝缘板，所述相间绝缘板与所述多联绝缘板沿周向方向交替设置，所述相间绝缘板通过其绝缘支腿设置于所述第一装配槽和所述第二装配槽上，以对不同相间的绕组进行绝缘，在同一相的定子齿和定子槽的区域设置一个所述多联绝缘板，所述多联绝缘板具有多个绝缘支腿，且其多个绝缘支腿与该同一相的区域内的所述第一装配槽和所述第二装配槽分别对应插接，以对该同一相的区域内的铁芯与绕组之间进行绝缘。

18、在一些实施方式中，

19、在相间的区域内，所述相间绝缘板的多个绝缘支腿的个数与该区域内的所述第一装配槽和所述第二装配槽的总数相等，所述相间绝缘板的多个绝缘支腿分别与所述第一装配槽和所述第二装配槽一一相对且形成插接配合；

20、在同一相的定子齿和定子槽的区域内，所述多联绝缘板的多个绝缘支腿的个数与该区域内的所述第一装配槽和所述第二装配槽的总数相等，所述多联绝缘板的多个绝缘支腿分别与所述第一装配槽和所述第二装配槽一一相对且形成插接配合。

21、在一些实施方式中，

22、所述相间绝缘板包括相间板、相间绝缘件和相间支腿，所述相间绝缘件设置于所述相间板的一侧板面上，所述相间支腿设置于所述相间板的另一侧板面上，所述相间支腿分别与所述第一装配槽和所述第二装配槽插接配合，以固定于所述背绕式定子上，所述相间绝缘件朝背离所述相间板的方向凸出而对不同相间的绕组进行绝缘。

23、在一些实施方式中，

24、所述相间板包括第一扇形部和第一条状部，所述第一扇形部连接于所述第一条状部的两端之间的位置，所述第一扇形部与所述轭部相对且能贴合相接，所述定子内齿加上所述定子外齿的整体部分与所述第一条状部相对且能贴合相接；所述相间支腿均设置于所述第一扇形部上。

25、在一些实施方式中，

26、所述相间支腿为4个，其中两个位于径向外侧的相间支腿与定子外齿周向两侧的第一装配槽插接配合，即其中一个位于径向外侧的相间支腿与位于相间的定子外齿周向一侧的第一装配槽插接配合，其中另一个位于径向外侧的相间支腿与该定子外齿周向另一侧的第一装配槽插接配合，其中两个位于径向内侧的相间支腿与定子内齿周向两侧的第二装配槽插接配合，即其中一个位于径向内侧的相间支腿与位于相间的定子内齿周向一侧的第二装配槽插接配合，其中另一个位于径向内侧的相间支腿与该定子内齿周向另一侧的第二装配槽插接配合；所述相间绝缘件分别与该定子外齿和该定子内齿沿轴向相对。

27、在一些实施方式中，

28、所述多联绝缘板包括多联板和多联支腿，所述多联支腿设置于所述多联板的一侧板面上并朝所述定子的方向凸出，所述多联支腿分别与所述第一装配槽和所述第二装配槽插接配合，以固定于所述背绕式定子上。

29、在一些实施方式中，

30、所述多联板包括第二扇形部和第二条状部，所述第二扇形部连接于所述第二条状部的两端之间的位置，所述第二条状部为至少2个，至少两个第二条状部沿周向间隔分布，所述第二扇形部分别连接于每个第二条状部的两端之间，以将2个以上的第二条状部连接为一体，所述第二扇形部与所述轭部相对且能贴合相接，所述定子内齿加上所述定子外齿的整体部分与所述第二条状部相对且能贴合相接；所述多联支腿均设置于所述第二扇形部上。

31、在一些实施方式中，

32、所述多联支腿为12个，其中两个位于径向外侧的多联支腿与第一个的定子外齿周向两侧的第一装配槽插接配合，其中两个位于径向外侧的多联支腿与第二个的定子外齿周向两侧的第一装配槽插接配合，其中两个位于径向外侧的多联支腿与第三个的定子外齿周向两侧的第一装配槽插接配合，其中两个位于径向内侧的多联支腿与第一个的定子内齿周向两侧的第二装配槽插接配合，其中两个位于径向内侧的多联支腿与第二个的定子内齿周向两侧的第二装配槽插接配合，其中两个位于径向内侧的多联支腿与第三个的定子内齿周向两侧的第二装配槽插接配合。

33、在一些实施方式中，

34、多联绝缘板的跨槽数n为z/(m*2p)-1，其中跨槽数n为覆盖多少个定子槽数，z为定子槽数，其中1个定子外槽加1个定子内槽为1个定子槽，m为定子相数，p为极对数；多联绝缘板具有4×n个多联支腿。

35、在一些实施方式中，

36、所述相间绝缘板与其相邻的多联绝缘板在轴向上存在重叠部分，所述相间绝缘板在该重叠部分且朝向所述多联绝缘板的面上设置有第一台阶结构，所述多联绝缘板在该重叠部分且朝向所述相间绝缘板的面上设置有第二台阶结构，所述第一台阶结构与所述第二台阶结构能形成卡接配合，以对所述相间绝缘板与所述多联绝缘板之间形成周向限位。

37、在一些实施方式中，

38、当所述相间绝缘板包括相间板、相间绝缘件和相间支腿，且所述相间板包括第一扇形部和第一条状部时：所述第一台阶结构设置于所述相间绝缘板的所述第一扇形部的朝向所述相间绝缘件的一侧端面且与所述第一扇形部周向端部相接的位置，所述第一台阶结构包括相对靠近所述第一扇形部周向端部的第一平面、和相对靠近所述相间绝缘件的第二平面、以及连接于所述第一平面和所述第二平面之间的第一连接面，所述第一平面与所述第二平面之间具有高度差而在所述第一连接面处形成台阶；

39、当所述多联绝缘板包括多联板和多联支腿，且所述多联板包括第二扇形部和第二条状部时：所述第二台阶结构设置于所述多联绝缘板的所述第二扇形部的朝向所述多联支腿的一侧端面且与所述第二扇形部周向端部相接的位置，所述第二台阶结构包括相对靠近所述第二扇形部周向端部的第三平面、和相对靠近所述多联支腿的第四平面、以及连接于所述第三平面和所述第四平面之间的第二连接面，所述第三平面与所述第四平面之间具有高度差而在所述第二连接面处形成台阶；

40、所述第三平面与所述第一平面贴合相接，所述第一连接面与所述第二扇形部的周向端部相对，所述第二连接面与所述第一扇形部的周向端部相对。

41、本发明还提供一种电机，其包括前述的背绕式定子组件。

42、本发明提供的一种背绕式定子、背绕式定子组件和电机具有如下有益效果：

43、1.本发明通过在轭部的外周与所述定子外槽相接处通过凹陷形成有第一装配槽，所述轭部的内周与所述定子内槽相接处通过凹陷形成有第二装配槽，所述第一装配槽能与绝缘部的其中一个支腿插接配合，所述第二装配槽能与绝缘部的其中一个支腿插接配合，由于在定子槽底(即在轭部的位置)预留了绝缘板支腿的装配槽，因此使得绝缘板支腿不会占用原有定子槽的槽内空间，而不改变定子两端的槽满率，避免由于铁芯两端槽满率高、下线与嵌槽楔困难的情况发生，同时允许绝缘板支腿设计得更粗以提高其结构强度。

44、2.本发明还通过所述绝缘部包括相间绝缘板和多联绝缘板，所述相间绝缘板与所述多联绝缘板沿周向方向交替设置，绝缘板分成2种进行加工，一种位于两组线圈之间，同时设有径向的绝缘板，用以隔绝相邻的两组线圈，起相间绝缘作用；另一种则覆盖了一组线圈内所有槽的端面范围，两种绝缘板减少了需要装配的绝缘板总数，同时保留了一定的加工精度，使绝缘板更为容易地装配到定子上，解决现有技术中由于绝缘板数量过多而导致装配后下线过程中容易因定子移动、手/肘部擦碰导致掉落的问题，也解决了现有技术中若做成覆盖整个端面的环，一方面因尺寸原因导致加工难度翻倍、另一方面加工精度也难以保证每个支腿可装配到位的问题。

45、3.本发明还通过所述相间绝缘板与其相邻的多联绝缘板在轴向上存在重叠部分，所述相间绝缘板在该重叠部分且朝向所述多联绝缘板的面上设置有第一台阶结构，所述多联绝缘板在该重叠部分且朝向所述相间绝缘板的面上设置有第二台阶结构，所述第一台阶结构与所述第二台阶结构能形成卡接配合，以对所述相间绝缘板与所述多联绝缘板之间形成周向限位，使得两种绝缘板之间的边缘部分形成上下层交错结构，各层在周向上均留有一定间隙，防止公差累积造成的互相干涉，同时能避免出现轴向绝缘漏缝影响绝缘性能，解决了现有技术中多件绝缘板沿周向拼接后，累积的公差会导致最后装配的若干件绝缘板相互干涉的问题。