CN111200328A - 一种四路并联式扁线电机绕组结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种四路并联式扁线电机绕组结构，包括定子铁芯，定子铁芯的齿部上开设有线槽；扁铜线根据三相绕组分配方法嵌入对应线槽中，设置有48个线槽；在每个线槽中均包括8根扁线的线层，扁铜线沿着定子铁芯的径向依次层叠嵌入形成绕组，线层沿着远离圆心方向升序式排序；绕组的每一相中均包括不同的并联支路；每条支路均有输出端和输入端；每条并联支路从输入端开始顺次从不同线槽之间的相邻线层进出：以输入端所嵌位置为序列1，输出端所嵌位置为序列32，每经过一个嵌入位置顺序标号。该结构不会产生循环电流，拓宽了电机方案设计阶段绕组匝数和并联支路数的选择空间，有利于优化电机设计方案，以更好地满足电机性能和温升要求。

Description

一种四路并联式扁线电机绕组结构
技术领域
本发明涉及电机结构领域,特别是一种四路并联式扁线电机绕组结构。
背景技术
扁线电机绕组一般由若干方形导体以焊接方式连接而成。汽车用电机定子铁芯槽内方形导体数一般为2根、4根、6根或8根，绕组并联支路数则一般为1路或2路。因此，绕组匝数和并联支路数设计灵活性差，不利于优化电机设计方案。
现有技术中的扁线绕组并联支路数一般为1路或2路，1路并联和2路并联的绕线方式容易消除循环电流且绕组工艺相对简单，但却存在其他不利影响。例如，在电机直流母线电压一定的条件下，并联支路数少将导致定子铁芯每槽导体根数少或定子铁芯叠厚变短。定子铁芯每槽导体根数少意味着导体的尺寸更大，高转速下导体集肤效应明显，绕组铜损耗显著增加，电机温升性能难以满足要求。定子铁芯厚度变短意味着电机体积变小，在电机散热能力没有得到有效提升的情况下，电机温升性能同样难以满足要求。
发明内容
本发明目的是：在不引入附加循环电流损耗的前提下，拓宽扁线绕组并联支路数的选择空间，进而优化高转速电机的输出性能和温升性能。
本发明的技术方案是：一种四路并联式扁线电机绕组结构，包括定子铁芯，定子铁芯的齿部上开设有线槽；扁铜线根据三相绕组分配方法嵌入对应线槽中，设置有48个线槽；在每个线槽中均包括8根扁线的线层，扁铜线沿着定子铁芯的径向依次层叠嵌入形成绕组，线层沿着远离圆心方向升序式排序；所述绕组的每一相中均包括不同的并联支路；每条支路均有输出端和输入端；每条并联支路从输入端开始顺次从不同线槽之间的相邻线层进出：以输入端所嵌位置为序列1，输出端所嵌位置为序列32，每经过一个嵌入位置顺序标号。
优选的是，48个线槽均匀划分至三个相； U相的不同并联支路用A/a、B/b、C/c、D/d分别表示；W相的不同并联支路用AA/aa、BB/bb、CC/cc、DD/dd分别表示；V相的不同并联支路用AAA/aaa、BBB/bbb、CCC/ccc、DDD/ddd分别表示。
优选的是，所述绕组包括常规线圈、换层线圈、换位线圈。
优选的是，第一线层并第二线层构成所述常规线圈；第三线层并第四线层构成所述常规线圈；第五线层并第六线层构成所述常规线圈；第七线层并第八线层构成所述常规线圈。
优选的是，第二线层并第三线层构成所述换层线圈；第四线层并第五线层构成所述换层线圈；第六线层并第七线层构成所述换层线圈。
优选的是，每一相中的并联支路之间通过连接导体进行连接；连接导体之间保持绝缘关系。
本发明的优点是：
1、在一定直流母线电压平台下，通过增加定子铁芯每槽导体数来减小导体高速集肤效应，改善扁线电机高速工况的温升性能。
2、该绕组结构不存在并联支路间和相间循环电流，不会引入不必要的绕组损耗。
3、四路并联支路的设计，拓宽了电机方案设计阶段绕组匝数和并联支路数的选择空间，有利于优化电机设计方案，以更好地满足电机性能和温升要求。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明的电机定子的三相绕组绕线连接图；
图2是定子槽和槽中导体结构图；
图3是定子三维模型图；
图4是另一视角的定子三维模型图；
图5是换位线圈的结构图；
图6是常规线圈的结构图
图7是换层线圈的结构图
图8是绕组端部出线连接线图
图9是U相、V相、W相并联支路的连接导体结构图；
图10是常规线圈和换位线圈的安装示意图；
图11是换层线圈的安装示意图；
其中：1、定子铁芯；21、绕组焊接端；22、绕组出线端；23、常规线圈；24、换层线圈；25、换位线圈。
具体实施方式
实施例：
如附图1-6所示，一种四路并联式扁线电机绕组结构，包括定子铁芯，定子铁芯的齿部上开设有线槽。扁铜线根据三相绕组分配方法嵌入对应线槽中，定子铁芯的内圈上设置有48个线槽。图1为电机定子的三相绕组绕线连接图。其中，S1、S2……S47、S48表示定子铁芯槽号。
在每个线槽中均包括8根扁线的线层，扁铜线沿着定子铁芯的径向依次层叠嵌入形成绕组，线层沿着远离圆心方向升序式排序。如图1所示，L1、L2……L7、L8表示每个线槽内的层数，且线层沿径向方向依次远离圆心。
绕组的每一相中均包括不同的并联支路；每条支路均有输出端和输入端。每条并联支路从输入端开始顺次从不同线槽之间的相邻线层进出：以输入端所嵌位置为序列1，输出端所嵌位置为序列32，每经过一个嵌入位置顺序标号。其中，48个线槽均匀划分至三个相。U相的不同并联支路用A/a、B/b、C/c、D/d分别表示；A1、B1、C1、D1分别表示U相绕组的并联支路输入端，a32、b32、c32、d32分别表示U相绕组的并联支路输出端。
W相的不同并联支路用AA/aa、BB/bb、CC/cc、DD/dd分别表示；AA1、BB1、CC1、DD1分别表示W相绕组的并联支路输入端，aa32、bb32、cc32、dd32分别表示W相绕组的并联支路输出端
V相的不同并联支路用AAA/aaa、BBB/bbb、CCC/ccc、DDD/ddd分别表示；AAA1、BBB1、CCC1、DDD1分别表示V相绕组的并联支路输入端，aaa32、bbb32、ccc32、ddd32分别表示V相绕组的并联支路输出端。
图3为有绕组铁芯定子三维模型，定子绕组是通过焊接的方式将成型好的发卡线圈或单根线圈连接而成。其中，扁线嵌绕在定子铁芯1上，定子铁芯上侧露出的扁线为绕组焊接端21，定子铁芯下侧露出的扁线为绕组出线端22。
其中根据三相划分：Uabcd是由并联支路A/a、B/b、C/c、D/d组成的U相，Vabcd是由并联支路AAA/aaa、BBB/bbb、CCC/ccc、DDD/ddd组成的V相、Uabcd是由并联支路AA/aa、BB/bb、CC/cc、DD/dd组成的W相。
因此，在本绕组结构中，绕组包括常规线圈23、换层线圈24、换位线圈25。
第一线层并第二线层构成常规线圈L1L2；第三线层并第四线层构成常规线圈L3L4；第五线层并第六线层构成常规线圈L5L6；第七线层并第八线层构成常规线圈L7L8。
第二线层并第三线层构成换层线圈L2L3；第四线层并第五线层构成换层线圈L4L5；第六线层并第七线层构成换层线圈L6L7。
换位线圈25有4种，其中部分定子铁芯槽的第一线层构成换位线圈。换位线圈除了实现绕组的电气连接之外，还起着消除并联之路间循环电流的作用。
由于定子绕组的每相并联支路较分散，因此需要通过连接导体23进行连接，如图5所示。其中，U23、V23、W23分别表示U相、V相、W相并联支路的连接导体，连接导体之间彼此绝缘，连接点通过焊接形成。
综上所述，该绕组结构在工艺上具有可行性。扁线绕组4路并联的实现，可以使定子铁芯每槽导体数量增加，减小高转速下导体集肤效应，同时保证定子铁芯厚度不至于减小太多，从而在满足电机性能要求的前提下改善电机温升性能。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明的。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明的所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种四路并联式扁线电机绕组结构，包括定子铁芯，定子铁芯的齿部上开设有线槽；扁铜线根据三相绕组分配方法嵌入对应线槽中，其特征在于：设置有48个线槽；在每个线槽中均包括8根扁线的线层，扁铜线沿着定子铁芯的径向依次层叠嵌入形成绕组，线层沿着远离圆心方向升序式排序；所述绕组的每一相中均包括不同的并联支路；每条支路均有输出端和输入端；每条并联支路从输入端开始顺次从不同线槽之间的相邻线层进出：以输入端所嵌位置为序列1，输出端所嵌位置为序列32，每经过一个嵌入位置顺序标号。
2.根据权利要求1所述的一种四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于：48个线槽均匀划分至三个相；U相的不同并联支路用A/a、B/b、C/c、D/d分别表示；W相的不同并联支路用AA/aa、BB/bb、CC/cc、DD/dd分别表示；V相的不同并联支路用AAA/aaa、BBB/bbb、CCC/ccc、DDD/ddd分别表示。
3.根据权利要求1或2所述的一种四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于：所述绕组包括常规线圈、换层线圈、换位线圈。
4.根据权利要求3所述的一种四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于：第一线层并第二线层构成所述常规线圈；第三线层并第四线层构成所述常规线圈；第五线层并第六线层构成所述常规线圈；第七线层并第八线层构成所述常规线圈。
5.根据要求4所述的一种四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于：第二线层并第三线层构成所述换层线圈；第四线层并第五线层构成所述换层线圈；第六线层并第七线层构成所述换层线圈。
6.根据要求1或5所述的一种四路并联式扁线电机绕组结构，其特征在于：每一相中的并联支路之间通过连接导体进行连接；连接导体之间保持绝缘关系。
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