一种新型短距绕组的定子及电机
文献发布时间:2023-06-19 10:51:07
技术领域
本发明涉及定子绕组技术领域,特别涉及一种新型短距绕组的定子及新 型电机。
背景技术
扁铜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40%左右,而扁铜线电机的槽满率 能达到60%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 多的铜线,产生更强的磁场强度,提升功率密度。
随着低碳、节能、减排成为汽车的核心竞争力,新能源电动汽车不断大 力发展,电动汽车的驱动电机的功率密度也越来越高,扁铜线绕组在新能源 汽车纯电驱动电机和混合动力驱动电机的应用越来越多,对于扁铜线电机的 需求越来越强烈。扁铜线电机发热降低,体积减小,槽满率高,电机绕组成 型好,使得电机转矩电流比提升,扁铜线电机因其功率密度高、成本低、温 度性能好等优势,正在成为新能源驱动电机领域发展的风口。
但随之而来是扁铜线设计柔性差,不能像传统圆线散嵌绕组那样随意改 变线数和并联支路数,虽然中国专利(公开号为CN206164230U)公开了一 种电机定子和电机,大大地提升了电机的效率与功率密度,同时因扁线各层 导体的紧密结合使扁线电机的散热水平高于圆线电机;但是,由于扁铜线绕 组本身结构受限,再做多支路布线时,容易产生绕组支路间的不平衡以及支 路间的环流,也无法采用短距布线,使电机运行时磁场含有大量谐波。
发明内容
为解决上述现有技术中绕组支路间的不平衡以及支路间的环流,不能采 用短距布线使电机运行时磁场含有大量谐波的不足,本发明提供的一种新型 短距绕组的定子及新型电机,可以实现4路并联,并能等效成短距,有效减 小电机运行时的谐波。
本发明提供的一种新型短距绕组的定子,包括8极定子本体和三相绕组, 所述定子本体上开设有48个定子槽,每相绕组包括四条并联支路,每条支路 包括若干层设于所述定子槽内的扁线导体及若干绕组连接线;不同所述定子 槽的扁线导体通过所述绕组连接线间隔相连接。
进一步地,每相绕组在每极下对应三个相邻的所述定子槽;三个相邻所 述定子槽包括中间定子槽、相对位于所述中间定子槽左边的第一定子槽及相 对位于所述中间定子槽右边的第二定子槽;其中一相在所述中间定子槽的绕 组连接线设有8根,在所述第一定子槽和所述第二定子槽的绕组连接线设有4 根。
进一步地,所述扁线导体为扁铜线,所述绕组连接线为扁铜线或焊接连 接线。
进一步地,每个所述定子槽内设有沿径向依次远离所述定子本体圆心的 a、b、c、d、e、f、g、h共8层所述扁线导体;
远离定子本体圆心的单数层扁线导体与间隔5个定子槽的远离定子本体 圆心的双数层扁线导体相连接;远离定子本体圆心的双数层扁线导体与间隔7 个定子槽的远离定子本体圆心的单数层扁线导体相连接,其中,a、c、e、g 层为单数层扁线导体,b、d、f、h层为双数层扁线导体;
依次远离所述定子本体圆心的相邻两层所述扁线导体为一组,每组所述 扁线导体通过绕组连接线依次按顺序相连接。
进一步地,每条支路包括四组通过绕组连接线相连接的扁线导体,第一 组扁线导体始端与每条支路输入端相连接,第四组扁线导体的末端与每条支 路的输出端相连接;第一组扁线导体包括a和b层扁线导体,第四组扁线导 体包括g和h层扁线导体。
进一步地,第一组扁线导体包括依次通过绕组连接线相连接的第2个所 述定子槽的a层扁线导体、第7个所述定子槽的b层扁线导体、第14个所述 定子槽的a层扁线导体、第19个定子槽的b层扁线导体、第26个所述定子 槽的a层扁线导体、第31个所述定子槽的b层扁线导体、第38个所述定子 槽的a层扁线导体、第43个所述定子槽的b层扁线导体;
第2个所述定子槽的a层扁线导体与其中一条支路的输入端相连接,第 43个所述定子槽的b层扁线导体通过绕组连接线与第二组扁线导体相连接。
进一步地,第二组扁线导体依次通过绕组连接线相连接的第2个所述定 子槽的c层扁线导体、第7个所述定子槽的d层扁线导体、第14个所述定子 槽的c层扁线导体、第19个定子槽的d层扁线导体、第26个所述定子槽的c 层扁线导体、第31个所述定子槽的d层扁线导体、第38个所述定子槽的c 层扁线导体、第43个所述定子槽的d层扁线导体;
第2个所述定子槽的c层扁线导体通过绕组连接线与第43个所述定子槽 的b层扁线导体相连接,第43个所述定子槽的d层扁线导体与第三组扁线导 体相连接。
进一步地,第三组扁线导体依次通过绕组连接线相连接的第2个所述定 子槽的e层扁线导体、第7个所述定子槽的f层扁线导体、第14个所述定子 槽的e层扁线导体、第19个定子槽的f层扁线导体、第26个所述定子槽的e 层扁线导体、第31个所述定子槽的f层扁线导体、第38个所述定子槽的e 层扁线导体、第43个所述定子槽的f层扁线导体;
第2个所述定子槽的e层扁线导体通过绕组连接线与第43个所述定子槽 的d层扁线导体相连接,第43个所述定子槽的f层扁线导体与第四组扁线导 体相连接。
进一步地,第四组扁线导体依次通过绕组连接线相连接的第2个所述定 子槽的g层扁线导体、第7个所述定子槽的h层扁线导体、第14个所述定子 槽的g层扁线导体、第19个定子槽的h层扁线导体、第26个所述定子槽的g 层扁线导体、第31个所述定子槽的h层扁线导体、第38个所述定子槽的g 层扁线导体、第43个所述定子槽的h层扁线导体;
第2个所述定子槽的g层扁线导体通过绕组连接线与第43个所述定子槽 的f层扁线导体相连接,第43个所述定子槽的h层扁线导体与其中一条支路 的输出端相连接。
本发明还提供一种新型短距绕组的电机,包括定子及与所述定子对应的 转子,所述转子为8极转子,所述定子采用如上任一项所述的一种新型短距 绕组的定子。
与现有技术相比,本发明提供的一种新型短距绕组的定子及新型电机, 通过在8极定子上开设48个定子槽,三相绕组每相绕组包括四条并联支路, 每条支路包括若干层设于定子槽内的扁线导体,不同定子槽内的扁线导体通 过绕组连接线间隔连接,每相四条之路并联且布线可形成短距型式,每相内 四条之路均分分布且电流平衡,避免了支路间的环流,还能有效减小电机运 行时的谐波。
附图说明
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。
图1为本发明提供的定子本体的结构示意图;
图2为本发明提供的定子槽的结构示意图;
图3为本发明提供的其中一相绕组展开图;
图4为发明提供的图3中的局部放大图;
附图标记:
10 定子本体 11 定子槽 12 扁线导体
具体实施方式
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、完整地描述, 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作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。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、 “下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于 描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定 的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外, 术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要 性。
如图1至图4所示,本发明提供的一种新型短距绕组的定子,包括8极 定子本体10和三相绕组,所述定子本体10上开设有48个定子槽11,每相绕 组包括四条并联支路,每条支路包括若干层设于所述定子槽11内的扁线导体12及若干绕组连接线;不同所述定子槽11的扁线导体12通过所述绕组连接 线间隔相连接。
具体实施时,如图1至图4所示,本实施例中,定子本体10为8极定子, 定子本体10上开设有48个定子槽11,三相绕组每相绕组包括四条并联支路, 每条支路包括若干层设于定子槽11内的扁线导体12及若干绕组连接线,不 同定子槽11的扁线导体通过绕组连接线间隔相连接;
具体地,每相绕组在每极对应三个相邻的定子槽11,三个相邻的定子槽 11包括中间定子槽、相对位于相对位于中间定子槽左边的第一定子槽及相对 位于中间定子槽右边的第二定子槽;其中一相在中间定子槽的绕组连接线设 有8根,在第一定子槽和第二定子槽的绕组连接线设有4根。
如图3、图4所示,本实施例中,第1个定子槽为中间定子槽,第1个定 子槽的绕组连接线设有8根,相对位于第1个定子槽左边的第48个定子槽和 相对位于第1个定子槽右边的第2个定子槽的绕组连接线均设有4根。
表1为本发明提供的其中一条支路的布线图,较佳地,如表1所示,本 实施例中,扁线导体12为扁铜线,绕组连接线为扁铜线或焊接连接线;绕组 连接线包括虚线部分和实线部分,其中,虚线部分为焊接连接线,实线部分 为扁线导体12的跨线连接,即实线部分为扁线导体12直接连接未进行焊接。
表1
如图2至图4所示,每个定子槽11内设有沿径向依次远离所述定子本体10圆心的a、b、c、d、e、f、g、h共8层所述扁线导体12,依次远离所述定子本体10圆心的相邻两层所述扁线导体12为一组,每组所述扁线导体12通过绕组连接线依次按顺序相连接。
具体地,每条支路包括四组通过绕组连接线相连接的扁线导体12,第一组扁线导体始端与每条支路输入端相连接,第四组扁线导体的末端与每条支路的输出端相连接;第一组扁线导体包括a和b层扁线导体,第二组扁线导体包括c和d层扁线导体,第三组扁线导体保留e和f层扁线导体,第四组扁线导体包括g和h层扁线导体。
第一组扁线导体始端与每条支路输入端相连接,第四组扁线导体的末端与每条支路的输出端相连接;第二组扁线导体分别与第一组扁线导体和第三组扁线导体相连接,第三组扁线导体分别与第二组扁线导体和第四组扁线导体相连接。
每组扁线导体中,依次远离定子本体圆心的单数层扁线导体,与间隔5个定子槽的远离定子本体圆心的双数层扁线导体相连接;远离定子本体圆心的双数层扁线导体与间隔7个定子槽的远离定子本体圆心的单数层扁线导体相连接。
具体地,本实施例中,三相绕组包括U、V、W三相,每相的四条支路相并联,U相绕组的四条支路输入端包括U1+、U2+、U3+和U4+,输出端包括U1-、U2-、U3-和U4-;V相绕组的四条支路输入端包括V1+、V2+、V3+和V4+,输出端包括V1-、V2-、V3-和V4-;W相绕组的四条支路输入端包括W1+、W2+、W3+和W4+,输出端分别为W1-、W2-、W3-和W4-。
如图3至图4所示,以U相绕组的其中一条支路U1为例,第2个所述定子槽的a层扁线导体与U1支路的输入端U1+相连接,通过绕组连接线第2个所述定子槽的a层扁线导体、第7个所述定子槽的b层扁线导体、第14个所述定子槽的a层扁线导体、第19个定子槽的b层扁线导体、第26个所述定子槽的a层扁线导体、第31个所述定子槽的b层扁线导体、第38个所述定子槽的a层扁线导体、第43个所述定子槽的b层扁线导体依次相连接;
第43个所述定子槽的b层扁线导体通过绕组连接线与第二组扁线导体相连接,具体地,第43个所述定子槽的b层扁线导体通过绕组连接线与第2个所述定子槽的c层扁线导体相连接,通过绕组连接线第2个所述定子槽的c层扁线导体、第7个所述定子槽的d层扁线导体、第14个所述定子槽的c层扁线导体、第19个定子槽的d层扁线导体、第26个所述定子槽的c层扁线导体、第31个所述定子槽的d层扁线导体、第38个所述定子槽的c层扁线导体、第43个所述定子槽的d层扁线导体依次相连接;
第43个所述定子槽的d层扁线导体与第三组扁线导体相连接,具体地,第43个所述定子槽的d层扁线导体通过绕组连接线与第2个所述定子槽的e层扁线导体相连接,通过绕组连接线第2个所述定子槽的e层扁线导体、第7个所述定子槽的f层扁线导体、第14个所述定子槽的e层扁线导体、第19个定子槽的f层扁线导体、第26个所述定子槽的e层扁线导体、第31个所述定子槽的f层扁线导体、第38个所述定子槽的e层扁线导体、第43个所述定子槽的f层扁线导体依次相连接;
第43个所述定子槽的f层扁线导体与第四组扁线导体相连接,第43个所述定子槽的f层扁线导体通过绕组连接线与第2个所述定子槽的g层扁线导体相连接,通过绕组连接线,第2个所述定子槽的g层扁线导体、第7个所述定子槽的h层扁线导体、第14个所述定子槽的g层扁线导体、第19个定子槽的h层扁线导体、第26个所述定子槽的g层扁线导体、第31个所述定子槽的h层扁线导体、第38个所述定子槽的g层扁线导体、第43个所述定子槽的h层扁线导体依次相连接,第43个所述定子槽的h层扁线导体与U1支路的输出端U1-相连接。
U相其余支路、V相四条支路和W相四条支路与U相中支路U1连接布线方式逻辑相同,在此不再赘述。
本发明提供的一种新型短距绕组的定子,在实际进行短距绕组连接时,以U相绕组的支路U1为例,第2个所述定子槽的a层扁线导体与U1支路的输入端U1+相连接,通过绕组连接线第2个所述定子槽的a层扁线导体、第7个所述定子槽的b层扁线导体、第14个所述定子槽的a层扁线导体、第19个定子槽的b层扁线导体、第26个所述定子槽的a层扁线导体、第31个所述定子槽的b层扁线导体、第38个所述定子槽的a层扁线导体、第43个所述定子槽的b层扁线导体依次相连接;
第43个所述定子槽的b层扁线导体通过绕组连接线与第二组扁线导体相连接,具体地,第43个所述定子槽的b层扁线导体通过绕组连接线与第2个所述定子槽的c层扁线导体相连接,通过绕组连接线第2个所述定子槽的c层扁线导体、第7个所述定子槽的d层扁线导体、第14个所述定子槽的c层扁线导体、第19个定子槽的d层扁线导体、第26个所述定子槽的c层扁线导体、第31个所述定子槽的d层扁线导体、第38个所述定子槽的c层扁线导体、第43个所述定子槽的d层扁线导体依次相连接;
第43个所述定子槽的d层扁线导体与第三组扁线导体相连接,具体地,第43个所述定子槽的d层扁线导体通过绕组连接线与第2个所述定子槽的e层扁线导体相连接,通过绕组连接线第2个所述定子槽的e层扁线导体、第7个所述定子槽的f层扁线导体、第14个所述定子槽的e层扁线导体、第19个定子槽的f层扁线导体、第26个所述定子槽的e层扁线导体、第31个所述定子槽的f层扁线导体、第38个所述定子槽的e层扁线导体、第43个所述定子槽的f层扁线导体依次相连接;
第43个所述定子槽的f层扁线导体与第四组扁线导体相连接,第43个所述定子槽的f层扁线导体通过绕组连接线与第2个所述定子槽的g层扁线导体相连接,通过绕组连接线,第2个所述定子槽的g层扁线导体、第7个所述定子槽的h层扁线导体、第14个所述定子槽的g层扁线导体、第19个定子槽的h层扁线导体、第26个所述定子槽的g层扁线导体、第31个所述定子槽的h层扁线导体、第38个所述定子槽的g层扁线导体、第43个所述定子槽的h层扁线导体依次相连接,第43个所述定子槽的h层扁线导体与U1支路的输出端U1-相连接。
U相其余支路、V相四条支路和W相四条支路与U相中支路U1连接布线方式逻辑相同,在此不再赘述。
与现有技术相比,本发明提供的一种新型短距绕组的定子通过在8极定子上开设48个定子槽,三相绕组每相绕组包括四条并联支路,每条支路包括若干层设于定子槽内的扁线导体,不同定子槽内的扁线导体通过绕组连接线间隔连接,每相四条之路并联且布线可形成短距型式,每相内四条之路均分分布且电流平衡,避免了支路间的环流,还有效减小电机运行时的谐波。
本发明还提供一种新型短距绕组的电机,包括定子及与所述定子对应的转子,所述转子为8极转子,所述定子采用如上任一项所述的一种新型短距绕组的定子。
与现有技术相比,本发明提供的一种新型短距绕组的定子及新型电机,通过在8极定子上开设48个定子槽,三相绕组每相绕组包括四条并联支路,每条支路包括若干层设于定子槽内的扁线导体,不同定子槽内的扁线导体通过绕组连接线间隔连接,每相四条之路并联且布线可形成短距型式,每相内四条之路均分分布且电流平衡,避免了支路间的环流,还有效减小电机运行时的谐波。
尽管本文中较多的使用了诸如定子本体、定子槽和扁线导体等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各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,或者对其中部分或者全部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范围。
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