一种54槽6极发夹式扁线绕组及电机

技术领域

本发明涉及扁线电机结构设计技术领域，具体涉及一种54槽6极发夹式扁线绕组及电机。

背景技术

由于扁线电机能显著提高电机的槽满率和电机效率，越来越多的扁线电机应用于新能源汽车驱动系统,现有的使用发夹式扁线绕组的电机大多为整距波绕绕组（极距=跨距的波绕绕组），但是，这种绕线方式反电势谐波较大，容易引起振动噪音以及附加谐波损耗等问题，因此有必要提供一种新的发夹式扁线绕组。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种54槽6极发夹式扁线绕组，以解决现有技术中整距波绕绕组反电势谐波较大，容易引起振动噪音和附加谐波损耗的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种54槽6极发夹式扁线绕组，其多个发夹线圈采用三相并联的方式绕设于内侧具有54个定子槽的环状定子上，每槽导体数为2m，m为不小于3的正整数，所述三相为U相、V相和W相，每一相绕组具有3个支路；

从电流的初始流入点开始，每三个发夹线圈在定子上串联构成一个电流环，每一相的每一支路具有2m个电流环，第n电流环的发夹线圈位于第2n-1层和第2n层，n∈[1，2m]；

当n∈[1，m]时，第n电流环上的电流从第2n-1层流入并从第2n层流出，发夹线圈沿第一方向绕设，其当n∈[m+1，2m]时，第n电流环的电流从第2n层流入并从第2n-1层流出，其发夹线圈沿第一方向绕设；

在U相绕组中，第一支路上每个电流环的三个发夹线圈的跨距依次为10、10、7个定子槽；第二支路上每个电流环的三个发夹线圈的跨距依次10、7、10个定子槽；第三支路上每个电流环的三个发夹线圈的跨距依次7、10、10个定子槽；

V相绕组相对U相绕组顺着槽位增大方向旋转3个槽位得到；

W相绕组相对U相绕组顺着槽位增大方向旋转6个槽位得到。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

54槽6极发夹式扁线绕组，其极距为9槽，本申请采用10槽和7槽两种不同跨距组合的方式，削弱反电势谐波，进而改善谐波引起的振动噪音和谐波损耗问题，该绕组的三条支路电势平衡，能够避免产生环流而增加的附加损耗，改善电机效率，另外，该绕组结构简单紧凑，工艺制造性好，适合批量化应用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，每一发夹线圈具有一个王冠端和两个剥漆段，发夹线圈包括第一类结构和第二类结构，其中第一类结构的发夹线圈的两个剥漆端分别向两侧延伸，第二类结构的发夹线圈的两个剥漆端向同一侧延伸，在任一支路中，除第m+1电流环的第一发夹线圈为第二类结构外，其他发夹线圈均为第一类结构。

进一步的，在任一支路中，除第m电流环的第三发夹线圈和第m+1电流环的第一发夹线圈之间间隔11个定子槽外，其他沿电流方向连接的两个相邻的发夹线圈之间间隔9个定子槽。

进一步的，当2m=8时，沿第一方向将定子槽沿周向展开后按照1-54的顺序编号，沿定子槽槽底至槽口的方向对层数按照a-h编号，定义xy为第x定子槽的第y层，x∈[1，54]，y∈[a，h]，U1+为U相上第一支路电流的初始流入点，U1-为U相上第一支路电流的最终流出点，U向第一支路U1+至U1-的绕组连接线路为：

19h→29g→38h→48g→3h→10g→19f→29e→38f→48e→3f→10e→19d→29c→38d→48c→3d→10c→19b→29a→38b→48a→3b→10a→21a→11b→2a→46b→37a→30b→21c→11d→2c→46d→37c→30d→21e→11f→2e→46f→37e→30f→21g→11h→2g→46h→37g→30h；U2+和U3+依次为20h和21h。

进一步的，沿电流流向上两个相邻的发夹线圈的剥漆端焊接固定。

本申请还提供了一种电机，其包括转子和如上所述的54槽6极发夹式扁线绕组，所述转子可相对于所述54槽6极发夹式扁线绕组在所述定子的环形内部旋转。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种54槽6极发夹式扁线绕组的槽内导体分布图示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种54槽6极发夹式扁线绕组的U相第一支路绕组示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种54槽6极发夹式扁线绕组的U相第二支路绕组示意图；

图4为本发明实施例一提供的一种54槽6极发夹式扁线绕组的U相第三支路绕组示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种54槽6极发夹式扁线绕组的U相绕组示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90°或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

实施例一

本申请实施例提供了一种54槽6极发夹式扁线绕组，根据极距计算公式可知，对于54槽6极绕组，其极距为54÷6=9。

本申请中，所述三相为U相、V相和W相，每一相绕组具有3个支路。

该扁线绕组由多个发夹线圈采用三相并联的方式绕设于内侧具有54个定子槽的环状定子上，在本申请中，每个定子槽内导体层数为偶数，故可以设定每槽导体数为2m，m为不小于3的正整数，即当m=3时，每槽导体数2m=6，当m=4时，每槽导体数2m=8。

在本实施例中，m=4，即每槽导体数为八个，构成8层结构。

为了便于叙述，沿第一方向将定子槽沿周向展开后按照1-54的顺序编号，沿定子槽槽底至槽口的方向对层数按照a-h编号，如图1所示，定义xy为第x定子槽的第y层，x∈[1，54]，y∈[a，h]，第1层至第8层依次对应h层至a层。

从电流的初始流入点开始，每三个发夹线圈在定子上串联构成一个电流环，每一相的每一支路具有8个电流环，每个电流环的发夹线圈都是跨层设置，具体为第n电流环的发夹线圈位于第2n-1层和第2n层，n∈[1，8]。

可以理解的是，电流环是本申请中为了表述发夹线圈跨层连方式所定义的一个术语。

即第一电流环的发夹线圈位于h层和g层，第2电流环的发夹线圈位于第f层和第e层，并依次类推至第八电流环。

其中当n∈[1，4]时，满足第n电流环上的电流从第2n-1层流入并从第2n层流出，发夹线圈沿第一方向（图中从左向右的方向）绕设。

即第一电流环上的电流从h层流入，从g层流出；第二电流环上的电流从第f层流入，从e层流出，依次递推至第四电流环。

而当n∈[1，4]时，满足电流环的电流从第2n层流入并从第2n-1层流出，其发夹线圈沿与第一方向相反的第二方向（图中从右向左的方向）绕设；

即第5电流环上的电流从a层流入，b层流出；第6电流环上的电流从c层流入，d层流出，依次递推至第八电流环。

具体绕制方式为，在U相绕组中，第一支路上每个电流环的三个发夹线圈的跨距依次为10、10、7个定子槽；

V相绕组相对U相绕组顺着槽位增大方向旋转3个槽位得到；

W相绕组相对U相绕组顺着槽位增大方向旋转6个槽位得到。

每一发夹线圈具有一个王冠端和两个剥漆段，该类型的绕组中，王冠端和剥漆端分别位于定子的两侧，在本申请实施例的扁线绕组中，发夹线圈包含两类结构，其中第一类结构的发夹线圈的两个剥漆端分别向两侧延伸，第二类结构的发夹线圈的两个剥漆端向同一侧延伸，在任一支路中，除第5电流环的第一发夹线圈为第二类结构外，其他发夹线圈均为第一类结构。

下面对本申请实施例中发夹的具体排布方式加以说明；沿第一方向将定子槽沿周向展开后按照1-54的顺序编号，位于图中第一行位置，沿定子槽槽底至槽口的方向对层数按照a-h编号，位于图中第一列位置。

定义xy为第x定子槽的第y层，x∈[1，54]，y∈[a，h]，U1+为U相上第一支路电流的初始流入点，U1-为U相上第一支路电流的最终流出点，

如图1所示，AA表示U向第一支路，图中数字1-48表示电流流过槽内的先后顺序，即AA1为U向第一支路开始流入的位置也就是U1+，AA48为该支路电流最后流出的位置也就是U1-，也是中性线引出端。

当U1+为19h时，U向第一支路U1+至U1-的绕组连接线路为：

19h→29g→38h→48g→3h→10g→19f→29e→38f→48e→3f→10e→19d→29c→38d→48c→3d→10c→19b→29a→38b→48a→3b→10a→21a→11b→2a→46b→37a→30b→21c→11d→2c→46d→37c→30d→21e→11f→2e→46f→37e→30f→21g→11h→2g→46h→37g→30h。

即电流从第一个发夹（AA1、AA2箭头线）从h层19号槽流入，从g层29号槽流出，跨距为10个槽，第一个发夹右端（AA2端）和第二个发夹（AA3、AA4箭头线）左端（AA3端）通过剥漆端扭型后焊接在一起，即第一个发夹在g层29号槽向右扭型，第二个发夹左端在h层38号槽向左扭型，然后焊接。

同理，第二个发夹(AA3、AA4连接线)从h层38号槽流入，从g层48号槽流出，跨距为10个槽，第二个发夹右端（AA4端）和第三个发卡（AA5、AA6箭头线）左端（AA5端）同样通过剥漆端扭型后焊接在一起，即第二个发夹在g层48号槽向右扭型，第三个发夹左端在h层3号槽向左扭型，然后焊接。

第三个发夹(AA5、AA6连接线)从h层3号槽流入，从g层10号槽流出，跨距为7个槽，第三个发夹在g层10号槽向右扭型，第四个发夹左端在f层19号槽向左扭型，然后焊接，第一至第三个发夹依次串联构成一个环形，即形成第一电流环，该电流环位于h、g层，依次类推，每三个发夹构成一个电流环。

从第一电流环到第四电流环的电流流向为h、g层→f、e层→d、c层→b，a层，前一发夹的右端和后一发夹的左端焊接。

从第五电流环到第八电流环的电流流向为a、b层→c、d层→e、f层→g、h层；前一发夹的左端和后一发夹的右端焊接。

由于焊接方式的改变，必然存在一个反向转折点，在本申请中，即为第五电流环的第一个发夹，即第十三个发夹（AA25、AA26连接线）的右端（AA25端）在21号槽a层向左扭型和第十二个发夹（AA23、AA24连接线）右端（AA24端）焊接，然后实现发夹线圈的绕制反向，

在第十二个发夹和第十三个发夹之间，第十三个发夹右端反扭（即21号槽a层AA25端向左扭型)和第十二个发夹右端焊接在一起(即AA24和AA25通过焊接连接)，后续第n个发夹左端焊接第n+1个发夹右端的形式，回路从a、b层回到g、h层，并最终从30h流出。

按照上面的叙述可以实现U相第一支路的绕制，对于其他两相的绕制，首先根据U向第二支路的电流流入点U2+为20h，以及第二支路上每个电流环的三个发夹线圈的跨距依次10、7、10个定子槽，可以得到U向第二支路从20h流入，最后从28h流出的绕组连接线路，如图3所示，除构成每个电流环的发夹线圈的跨距不同外，其绕制原理与前面U相第一支路相同，在此不做赘述。

同样的，根据上面叙述可以得出U向第三支路从21h流入，最后从29h流出的绕组连接线路，如图4所示，在此不做赘述。

至此，即完成了三相中U相三个支路的绕组连接，综合如图5所示。

另外，由于V相绕组的绕线方法为U相绕组顺着槽号增大方向旋转3个槽位得到，即V相第一支路从22号槽第h层流入，最后从33号槽的第h层流出，第二支路从23号槽的第h层流入，最后从31号槽的第h层流出，第三支路从24号槽的第h层流入，最后从32号槽的第h层流出，其详细连接路线不再赘述。

W相绕组的绕线方法为U相绕组顺着槽号增大方向旋转6个槽位得到，即第一支路从25号槽第h层流入，最后从36号槽的第h层流出，第二支路从26号槽的第h层流入，最后从34号槽的第h层流出，第三支路从27号槽的第h层流入，最后从35号槽的第h层流出，其详细连接路线不再赘述。

至此即完成了整个54槽6极发夹式扁线绕组的绕制。

可以理解的是，由于定子槽的排布为环形，本实施例中规定的电流流出点所在槽位在不同的展开方式下存在不同的槽数标记，本领域技术人员根据本申请实施例所给出的绕制方式，从不同槽数接入电流或者在每个槽内叠加不同层数导体均可能得到不同的绕组连接线路组合，因此，本申请所公开的实际为电流从任一定子槽的a层流入时开始绕制的绕组连接线路，对于仅仅改变定子槽的电流流入点或者改变每槽导体数而得到不同绕制线路，均为本申请的保护范围。

本申请提供的54槽6极发夹式扁线绕组采用10槽和7槽两种不同跨距组合的方式，削弱反电势谐波，进而改善谐波引起的振动噪音和谐波损耗问题，该绕组的三条支路电势平衡，能够避免产生环流而增加的附加损耗，改善电机效率，该绕组结构简单紧凑，工艺制造性好，适合批量化应用。

实施例二

本申请实施例还提供了一种电机，其包括转子和如实施例所述的54槽6极发夹式扁线绕组，其中，转子可转动的连接于该扁线绕组的定子环形内部。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。