一种鼠笼式定子及电机的制作方法

本技术涉及一种电机，尤其涉及一种鼠笼式定子及电机。

背景技术：

1、电机在社会各行各业应用广泛，工业设备、农业机械、汽车、家电等都需要电机驱动，对电机要求高效化、轻量化、小型化、低成本。在各类电机中，电机的绕组导线有圆形线和扁形线两种，现有的圆线电机绕线流程为：定子齿槽内绕线—定子进行手工理线—定子进行手工绑线，三个复杂繁琐的程序耗费大量的人工成本。扁形线电机相较于圆形线电机体积小、效率高、导热强、温升低、噪音小。

2、体积小：在相同功率下，相比于传统圆线电机，扁线电机的体积更小，用材更少，成本更低，或者相同体积，槽满率提升，功率密度提升。

3、温度性能好：扁线电机的内部更紧凑、空隙更少，扁线与扁线之间的接触面积也就更大，散热和热传导更好；同时绕组和铁心槽之间接触更好，热传导更好。

4、噪音小：扁线电机能使电枢具备更好的刚度，对电枢噪音具有抑制作用。此外，还可以取相对较小的槽口尺寸，有效降低齿槽力矩，进一步降低电机电磁噪音。

5、扁线电机虽然具有以上优点，但是还没有被广泛应用，主要原因是因为扁线电机目前的制造工艺复杂、加工精度要求高、难度大，制造设备投资大，设计产品系列化困难，只适用于性能要求高、单一品种规格批量大、自动化程度高的电机生产。其中u形扁线电机技术是被广泛采用的主流技术。

6、目前，扁线电机定子组件的绕组加工工艺流程为：插槽纸—制造发卡—插发卡线—端线整形—绝缘涂敷—焊星相线—端线焊接。

7、扁线插入铁芯后，需要使用专用的设备和工装模具将扁线的所有头端整体扭曲整形，使对应的线头相互接触平整对齐。这个工序对设备工装模具的精度要求很高。

8、焊接线头焊点比较多，一般都是使用激光自动焊接设备。

9、扁线由于工序复杂、精度要求高，通过人工制造基本不可能实现大规模量产，必须依赖专业的高端设备，这是大规模应用的前提，也是制约其国产化的一个重要原因，而国外加工价格高昂。

10、扁线电机由于上述几点原因，其系列化设计非常难，其中柔性设计又是“难上加难”，非常考验电机设计师的能力，生产不同规格的产品会牵扯大量的设备工装模具的更换。这样小批量多规格电机的生产无法应用扁线电机的提高电机性能，降低材料消耗，降低产品成本的等优点。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种鼠笼式定子及电机，取消了扁线扭曲整形的工序，减少了相应的复杂的设备工装模具投入。

2、本实用新型的技术方案是：一种鼠笼式定子包括具有x×3个线槽的铁芯、u形导线、及分设在铁芯两端的预制线路板顶板和预制线路板底板；a、b、c三相各占用x个线槽；所述预制线路板顶板上设有对应u形导线焊接端的焊孔，每相邻的两个线槽中插入y根u形导线，其中，y为偶数，y根u形导线中，一半在铁芯上自下往上插并穿过预制线路板顶板上对应的焊孔，另一半在铁芯上自上往下插并穿过预制线路板底板上对应的焊孔，焊孔之间设有按照定子绕组电磁方案设计的电路线路，u形导线的焊接端在焊孔处焊接后与电路线路连接形成绕组回路。

3、上述方案中，通过在预制线路板顶板和预制线路板底板上设置焊孔，焊孔之间按照定子绕组电磁方案设计，使焊孔处的u形导线形成绕组回路，取消了扁线扭曲整形的工序，减少了相应的复杂的设备工装模具。

4、优选的，所述预制线路板顶板和预制线路板底板均包括a相层、b相层、c相层和中间层，所述预制线路板顶板和预制线路板底板均上设有与x×3个线槽对应的焊孔组，a相层、b相层、c相层各设有与x个线槽对应的焊孔组，中间层设有x×3个焊孔组，所述焊孔组内设有多个所述焊孔；a相层、b相层、c相层的中性点在中间层相互连通。

5、优选的，a相层上的x个焊孔组中，每个焊孔组均设有z个焊孔，其中z为偶数；所述焊孔组中的焊孔沿径向排布，在每组焊孔组中，位于奇数位的焊孔与位于偶数位的焊孔错开设置；a相层、b相层和c相层的焊孔布置结构相同。

6、优选的，所述预制线路板顶板中的a相层上的z个焊孔中，靠近圆心的为1，相邻的两组中的1号焊孔布线连接形成x/2个第一连线，偶数位的焊孔与相邻奇数位的焊孔两两布线连接分别形成第二连线，并在两个焊孔之间插装u形导线；x个焊孔组中，其中两组的z号焊孔不设连线，其余的相邻两组中的z号焊孔布线连接形成x/2个第三连线；不设连线的其中一个z号焊孔插装条形导线，且该条形导线与中间层的对应焊孔连接，在与该z号焊孔同组的z-1号焊孔插装条形导线，且该条形导线与预制线路板底板中的a相层上对应的焊孔连接；不设连线的另一个z号焊孔和在该z号焊孔同组的z-1号焊孔中插装同一个u形导线；所述预制线路板底板各焊孔布线结构与预制线路板顶板相同；各u形导线分别与对应的第一连线、第二连线和连通第三连线连通形成绕组回路。

7、优选的，所述条形导线的两端各设有两个插脚，所述插脚插入对应的焊孔中。

8、优选的，两个插脚之间的距离大于条形导线中部的横截面尺寸。

9、优选的，所述鼠笼式定子还包括在线槽内设置的包裹u形导线的绝缘纸。

10、本实用新型还提供一种电机，包括上述的鼠笼式定子。

11、与相关技术相比，本实用新型的有益效果为：

12、一、通过在预制线路板顶板和预制线路板底板上设置焊孔，焊孔之间按照定子绕组电磁方案设计，使焊在焊孔处的u形导线形成绕组回路，取消了扁线扭曲整形的工序，减少了相应的复杂的设备工装模具；

13、二、u形导线和条形导线的焊接使用锡焊设备即可，多层预制电路板上的焊点可以一次全部焊好，效率高，设备造价相对比较低；

14、三、本实用新型在定子的线槽内的线束通过线路板布线连接，产生绕组电流实现电机功能。

技术特征：

1.一种鼠笼式定子，包括具有x×3个线槽(11)的铁芯(1)，其特征在于，还包括u形导线(4)、及分设在铁芯(1)两端的预制线路板顶板(2)和预制线路板底板(3)；a、b、c三相各占用x个线槽(11)；所述预制线路板顶板(2)上设有对应u形导线(4)焊接端的焊孔，每相邻的两个线槽(11)中插入y根u形导线(4)，其中，y为偶数，y根u形导线(4)中，一半在铁芯(1)上自下往上插并穿过预制线路板顶板(2)上对应的焊孔(6)，另一半在铁芯(1)上自上往下插并穿过预制线路板底板(3)上对应的焊孔(6)，焊孔(6)之间设有按照定子绕组电磁方案设计的电路线路，u形导线(4)的焊接端在焊孔(6)处焊接后与电路线路连接形成绕组回路。

2.根据权利要求1所述的鼠笼式定子，其特征在于，所述预制线路板顶板(2)和预制线路板底板(3)均包括a相层、b相层、c相层和中间层，所述预制线路板顶板(2)和预制线路板底板(3)均上设有与x×3个线槽(11)对应的焊孔组，a相层、b相层、c相层各设有与x个线槽(11)对应的焊孔组，中间层设有x×3个焊孔组，所述焊孔组内设有多个所述焊孔(6)；a相层、b相层、c相层的中性点在中间层相互连通。

3.根据权利要求2所述的鼠笼式定子，其特征在于，a相层上的x个焊孔组中，每个焊孔组均设有z个焊孔，其中z为偶数；所述焊孔组中的焊孔(6)沿径向排布，在每组焊孔组中，位于奇数位的焊孔(6)与位于偶数位的焊孔(6)错开设置；a相层、b相层和c相层的焊孔布置结构相同。

4.根据权利要求2所述的鼠笼式定子，其特征在于，所述预制线路板顶板(2)中的a相层上的z个焊孔中，靠近圆心的为1，相邻的两组中的1号焊孔布线连接形成x/2个第一连线(7)，偶数位的焊孔与相邻奇数位的焊孔两两布线连接分别形成第二连线(8)，并在两个焊孔(6)之间插装u形导线(4)；x个焊孔组中，其中两组的z号焊孔不设连线，其余的相邻两组中的z号焊孔布线连接形成x/2个第三连线(9)；不设连线的其中一个z号焊孔插装条形导线(5)，且该条形导线(5)与中间层的对应焊孔(6)连接，在与该z号焊孔同组的z-1号焊孔插装条形导线(5)，且该条形导线(5)与预制线路板底板(3)中的a相层上对应的焊孔(6)连接；不设连线的另一个z号焊孔和在该z号焊孔同组的z-1号焊孔中插装同一个u形导线(4)；所述预制线路板底板(3)各焊孔(6)布线结构与预制线路板顶板(2)相同；各u形导线(4)分别与对应的第一连线(7)、第二连线(8)和连通第三连线(9)连通形成绕组回路。

5.根据权利要求4所述的鼠笼式定子，其特征在于，所述条形导线(5)的两端各设有两个插脚(51)，所述插脚(51)插入对应的焊孔(6)中。

6.根据权利要求5所述的鼠笼式定子，其特征在于，两个插脚(51)之间的距离大于条形导线(5)中部的横截面尺寸。

7.根据权利要求1所述的鼠笼式定子，其特征在于，还包括在线槽(11)内设置的包裹u形导线(4)的绝缘纸(10)。

8.一种电机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的鼠笼式定子。

技术总结
本技术提供一种鼠笼式定子及电机。所述鼠笼式定子包括具有X×3个线槽的铁芯、U形导线、及分设在铁芯两端的预制线路板顶板和预制线路板底板；A、B、C三相各占用X个线槽；所述预制线路板顶板上设有对应U形导线焊接端的焊孔，每相邻的两个线槽中插入Y根U形导线，其中，Y为偶数，Y根U形导线中，一半在铁芯上自下往上插并穿过预制线路板顶板上对应的焊孔，另一半在铁芯上自上往下插并穿过预制线路板底板上对应的焊孔，焊孔之间设有按照定子绕组电磁方案设计的电路线路，U形导线的焊接端在焊孔处焊接后与电路线路连接形成绕组回路。本技术取消了扁线扭曲整形的工序，减少了相应的复杂的设备工装模具。

技术研发人员：于波,黄亚农
受保护的技术使用者：湖南洪祥科技有限责任公司
技术研发日：20230529
技术公布日：2024/1/15