一种扁线定子绕组及扁线电机的制作方法

本发明属于电机，具体涉及一种扁线定子绕组及扁线电机。

背景技术：

1、随着新能源汽车技术的快速发展，驱动电机作为电动汽车的关键执行部件之一，其性能要求越来越高。目前，高速化、轻量化、高效率已经成为驱动电机的发展趋势，对电机的功率密度、高效区、散热能力有着更高的要求。

2、定子绕组可分为圆线和扁线，扁线电机与圆线电机的区别在于铜线的成形方式，扁线有利于电机槽满率的提升，一般圆线电机的槽满率为50％左右，而扁线电机的槽满率能达到70％以上。槽满率的提升意味着在空间不变的前提下，可以填充更多的铜，电机的电阻减小，相同电流下，铜损耗减小。对比圆线电机，扁线电机槽内的铜导体之间接触面积大，散热效果更好。

3、电机高速运行时，电机交流铜耗显著增加。为降低铜耗，一般会增加定子每槽导体层数，如4层、6层、8层等。由于各个并联支路的导体分布于定子槽的不同位置，若各支路不对称，将会导致反电势、电阻、电感存在较大差异，从而形成环流，附加损耗增大和效率降低，同时引起电机绕组局部过温，降低电机使用寿命。

4、随着扁线绕组槽数和极对数的不同，绕组结构的布线方式也不相同，例如54槽6极多为3支路。目前绕组结构的三相绕组通常设有多个并联支路，由于其绕组设计结构的限制，其无法实现不同并联支路的灵活转换，由此，现有电机的定子绕组的设计方式不够灵活，适应性差，不能根据需要随意调整并联支路。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有结构紧凑、制作简单、支路对称、排列整齐的扁线定子绕组及扁线电机。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种扁线定子绕组，包括三相相绕组，各所述相绕组包括多组并联的绕组支路，每组绕组支路至少包括两个并联的支路，所述支路包括多个在定子铁芯的周向铁芯槽上依次布置且相互串联的线圈，且每组绕组支路中的两个所述支路之间的线圈布置在相邻铁芯槽内；每组绕组支路中的其中一个支路由铁芯槽的槽口最内层向槽底最外层进行绕制，每组绕组支路中的另一个支路由铁芯槽的槽底最外层向槽口最内层进行绕制，以实现支路对称；各所述支路中均包括跨距为y的线圈和单根线圈，且跨距为y的线圈的上层边与下层边分别位于相邻层的铁芯槽内，各所述支路均以单根线圈作为绕制起始线和中性点引出线。

4、作为本发明的进一步改进，每组绕组支路包括两个并联的支路，两个并联支路中均包括一个跨距为y-1的线圈和一个跨距为y+1的线圈，且各支路中跨距为y-1的线圈均位于槽底最外层，以实现支路在槽底最外层进行同层换向，各支路中跨距为y+1的线圈均位于槽口最内层，以实现支路在槽口最内层进行同层换向。

5、作为本发明的进一步改进，每组绕组支路包括六个并联的支路，且其中三个支路由铁芯槽的槽口最内层向槽底最外层进行绕制，并在槽底最外层以单根线圈作为中性点引出线，另外三个支路由铁芯槽的槽底最外层向槽口最内层进行绕制，并在槽口最内层以单根线圈作为中性点引出线。

6、作为本发明的进一步改进，所述跨距为y-1的线圈包括第一线圈，所述第一线圈在槽底最外层进行同层换向，所述第一线圈包括第一线圈主体和第一弯折部，所述第一线圈主体包括两根相互平行布置的第一支杆和连接两根第一支杆一端的第一头部，两根第一支杆的另一端设有第一弯折部以形成焊接端，所述第一弯折部沿所述第一线圈主体的宽度方向的一侧弯折。

7、作为本发明的进一步改进，所述跨距为y+1的线圈包括第三线圈，所述第三线圈在槽口最内层进行同层换向，所述第三线圈包括第三线圈主体和第三弯折部，所述第三线圈主体包括两根相互平行布置的第三支杆和连接两根第三支杆一端的第三头部，两根第三支杆的另一端设有第三弯折部以形成焊接端，所述第三弯折部沿所述第三线圈主体的宽度方向的一侧弯折；所述第三弯折部的弯折方向与第一弯折部的弯折方向相反。

8、作为本发明的进一步改进，所述跨距为y的线圈包括第二线圈，所述第二线圈由槽底次内层向槽口次外层进行绕制，所述第二线圈包括第二线圈主体和第二弯折部，所述第二线圈主体包括两根相互平行布置的第二支杆和连接两根第二支杆一端的第二头部，两根第二支杆的另一端设有第二弯折部以形成焊接端，所述第二弯折部沿所述第二线圈主体的宽度方向，且远离第二线圈主体的方向弯折。

9、作为本发明的进一步改进，所述单根线圈包括第四线圈，所述第四线圈作为起始引出线，所述第四线圈包括第四线圈主体和第四弯折部，所述第四线圈主体包括第四支杆，所述第四支杆两端分别设有第四头部和第四弯折部，所述第四弯折部形成焊接端；第四头部的弯折方向与第四弯折部的弯折方向相同。

10、作为本发明的进一步改进，所述单根线圈还包括第五线圈，所述第五线圈作为中性点引出线，所述第五线圈包括第五线圈主体和第五弯折部，所述第五线圈主体包括第五支杆，所述第五支杆两端分别设有第五头部和第五弯折部，所述第五弯折部形成焊接端；第五头部的弯折方向与第五弯折部的弯折方向相反。

11、作为本发明的进一步改进，每组绕组支路中的各个支路之间的并联形式为星形连接或三角形连接。

12、作为本发明的进一步改进，所述相绕组包括一组绕组支路，绕组支路中的第一个支路包括单根线圈a0、线圈a1-a2、a3-a4、a5-a6、a7-a8、a9-a10、a11-a12、a13-a14、a15-a16、a17-a18、a19-a20、a21-a22、a23-a24、a25-a26、a27-a28、a29-a30、a31-a32、……、a51-a52、单根线圈a53；第二个支路包括单根线圈b0、线圈b1-b2、b3-b4、b5-b6、b7-b8、b9-b10、b11-b12、b13-b14、b15-b16、b17-b18、b19-b20、b21-b22、b23-b24、b25-b26、b27-b28、b29-b30、b31-b32、……、b51-b52、单根线圈b53；

13、单根线圈a0位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第1层，单根线圈a53位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第6层；单根线圈b0位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第6层，单根线圈b53位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第1层；

14、a1-a2、a3-a4、a37-a38、a39-a40、b19-b20和b21-b22的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第2层，下层边位于铁芯槽的第1层；

15、a5-a6、a41-a42和b23-b24的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第2层，下层边位于铁芯槽的第3层；

16、a7-a8、a9-a10、a43-a44、a45-a46、b25-b26和b27-b28的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第4层，下层边位于铁芯槽的第3层；

17、a11-a12、a47-a48和b29-b30的跨距为y，其上层边位于铁芯槽的第4层，下层边位于铁芯槽的第5层；

18、a13-a14、a15-a16、a49-a50、a51-a52、b31-b32和b33-b34的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第6层，下层边位于铁芯槽的第5层；

19、a17-a18和b35-b36的跨距为y+1，其上层边和下层边均位于铁芯槽的第6层；

20、a19-a20、a21-a22、b1-b2、b3-b4、b37-b38和b39-b40的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第5层，下层边位于铁芯槽的第6层；

21、a23-a24、b5-b6和b41-b42的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第5层，下层边位于铁芯槽的第4层；

22、a25-a26、a27-a28、b7-b8、b9-b10、b43-b44和b45-b46的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第3层，下层边位于铁芯槽的第4层；

23、a29-a30、b11-b12和b47-b48的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第3层，下层边位于铁芯槽的第2层；

24、a31-a32、a33-a34、b13-b14、b15-b16、b49-b50和b51-b52的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第1层，下层边位于铁芯槽的第2层；

25、a35-a36和b17-b18的跨距为y-1，其上层边和下层边均位于铁芯槽的第1层；

26、在第一支路中，线圈a0与线圈a1-a2通过扭头焊接相连，线圈a1-a2与线圈a3-a4通过扭头焊接相连，线圈a3-a4与线圈a5-a6通过扭头焊接相连，a5-a6线圈与a7-a8线圈通过扭头焊接相连，以此类推；线圈顺序从第1层到第2层、第2层到第3层、第3层到第4层，第4层到第5层，在第6层走完同层再返回第5层，4层再到第3层再到第2层、第1层，如此循环往复，以完成第一支路的绕制，第二支路的绕制依次类推；通过槽口最内层及槽底最外层同层线圈对绕组进行换位，以实现三相绕组对称。

27、作为本发明的进一步改进，所述相绕组包括一组绕组支路，绕组支路中的第一支路包括单根线圈a0、线圈a1-a2、a3-a4、a5-a6、a7-a8、a9-a10、a11-a12、a13-a14、a15-a16、单根线圈a17；第二支路包括单根线圈b0、线圈b1-b2、b3-b4、b5-b6、b7-b8、b9-b10、b11-b12、b13-b14、b15-b16、单根线圈b17；第三支路包括单根线圈c0、线圈c1-c2、c3-c4、c5-c6、c7-c8、c9-c10、c11-c12、c13-c14、c15-c16、单根线圈c17；第四支路包括单根线圈d0、线圈d1-d2、d3-d4、d5-d6、d7-d8、d9-d10、d11-d12、d13-d14、d15-d16、单根线圈d17；第五支路包括单根线圈e0、线圈e1-e2、e3-e4、e5-e6、e7-e8、e9-e10、e11-e12、e13-e14、e15-e16、单根线圈e17；第六支路包括单根线圈f0、线圈f1-f2、f3-f4、f5-f6、f7-f8、f9-f10、f11-f12、f13-f14、f15-f16、单根线圈f17；

28、第一支路、第二支路和第三支路具有相同的绕制方式，单根线圈a0、单根线圈b0和单根线圈c0均位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第1层，作为绕制起始；单根线圈a17、单根线圈b17和单根线圈c17均位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第6层，作为中性点引出线；

29、第四支路、第五支路和第六支路具有相同的绕制方式，单根线圈d0、单根线圈e0和单根线圈f0均位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第6层，作为绕制起始；单根线圈d17、单根线圈e17和单根线圈f17均位于铁芯槽内槽口沿槽底方向上的第1层，作为中性点引出线；

30、a1-a2、a3-a4、b1-b2、b3-b4、c1-c2、c3-c4的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第2层，下层边位于铁芯槽的第1层；

31、a5-a6、b5-b6、c5-c6的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第2层，下层边位于铁芯槽的第3层；

32、a7-a8、a9-a10、b7-b8、b9-b10、c7-c8、c9-c10的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第4层，下层边位于铁芯槽的第3层；

33、a11-a12、b11-b12、c11-c12的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第4层，下层边位于铁芯槽的第5层；

34、a13-a14、a15-a16、b13-b14、b15-b16、c13-c14、c15-c16的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第6层，下层边位于铁芯槽的第5层；

35、d1-d2、d3-d4、e1-e2、e3-e4、f1-f2、f3-f4的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第5层，下层边位于铁芯槽的第6层；

36、d5-d6、e5-e6、f5-f6的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第5层，下层边位于铁芯槽的第4层；

37、d7-d8、d9-d10、e7-e8、e9-e10、f7-f8、f9-f10的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第3层，下层边位于铁芯槽的第4层；

38、d11-d12、e11-e12、f11-f12的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第3层，下层边位于铁芯槽的第2层；

39、d13-d14、d15-d16、e13-e14、e15-e16、f13-f14、f15-f16的跨距均为y，其上层边位于铁芯槽的第1层，下层边位于铁芯槽的第2层；

40、在第一支路中，线圈a0与线圈a1-a2通过扭头焊接相连，线圈a1-a2与线圈a3-a4通过扭头焊接相连，线圈a3-a4与线圈a5-a6通过扭头焊接相连，a5-a6线圈与a7-a8线圈通过扭头焊接相连，以此类推；线圈顺序从第1层到第2层、第2层到第3层、第3层到第4层，第4层到第5层，在第6层走完同层再返回第5层，4层再到第3层再到第2层、第1层，如此循环往复，以完成第一支路的绕制，第二支路至第六支路的绕制依次类推；通过槽口最内层及槽底最外层同层线圈对绕组进行换位，以实现三相绕组对称。

41、作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种扁线电机，包括上述的扁线定子绕组。

42、与现有技术相比，本发明的优点在于：

43、1、本发明的扁线定子绕组，在每组绕组支路中采用不同跨距、不同种类的线圈相结合的绕组排布方式，减少了线型、无异型线，便于装配和批量生产；在每组绕组支路的首端和中性点均采用单根线圈作为引出线，中性点通过busbar进行连接，每组绕组支路中的其中一个支路由铁芯槽的槽口最内层向槽底最外层进行绕制，每组绕组支路中的另一个支路由铁芯槽的槽底最外层向槽口最内层进行绕制，以实现支路对称；通过单根线替代相绕组的其中某一层的几根线圈，焊接端保持一致，即实现了不同支路的联线方案，可根据需要实现不同并联支路数的灵活转换，同时减少线型、降低制作工艺复杂程度，便于生产，且消除各支路不对称引起的一系列问题，保证了每条支路在槽上以及层上均能对称，即各个并联支路在铁芯槽内呈环形对称结构分布，进而实现了各相绕组均匀对称分布，得各支路电势平衡、无环流、抵消谐波，实现了产品的最大程度兼容，使大大提高了电机的性能。本发明既解决了由于各支路不对称引起的一系列问题，又有效降低了电机由于相数增加所导致的扁线绕线工艺难度大、制造成本高的问题，有效降低了车辆的制作成本。

44、2、本发明的定子绕组及扁线电机，在焊接端不变情况下，实现了不同支路方案兼容的绕组，可根据需要实现不同并联支路数的灵活转换，同时降低了制造难度；采用不同跨距的线圈组成换序绕组，进行换位，使得各支路完全对称，避免了产生环流，降低了电机温升；定子绕组中的同一铁芯槽内的扁线导体为同一相，槽内导体之间不需要相间绝缘，降低了制造难度和电机绝缘成本。