一种扁线电机定子的制作方法

本发明涉及电机绕组，特别涉及一种扁线电机定子。

背景技术：

扁线绕组是新能源汽车驱动电机的一个发展方向，但随着电机转速越来越高，扁线化的缺点更加明显。目前，市场上应用的发卡扁线电机的扁线绕组导体尺寸一般较大，不利于驱动电机的进一步高速化。若进一步减小导体尺寸，能够减小高速趋肤效应的影响，但会降低铜槽满率，并增加绕组制造的工艺难度，甚至难以实现扁线绕组焊接端的端部扭头。

技术实现要素：

本发明目的是：提供一种扁线电机定子，减小发卡扁线电机的导体尺寸的同时，能避免增加绕组焊接端的端部扭头难度，使发卡绕组的制造具有可行性。

本发明的技术方案是：

一种扁线电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组的最小单元为单个发卡线圈，发卡线圈两侧穿过定子铁芯的定子槽，定子绕组的两端分别为发卡端和焊接端，定子绕组的三相引出线和星点线在焊接端侧。

优选的，所述定子绕组的单相绕组由n条支路组成，n条支路命名为a1、a2、a3…an，n为2ⁿ，n自然数，每条支路包括输入端“+”和输出端“-”；通过改变引出线的串并联方式，定子绕组的单相绕组可以衍变为2^m条支路，m为小于n的自然数。

优选的，所述定子铁芯的每个定子槽内导体沿径向朝圆心方向依次命名为l1、l2…l2n-1、l2n；定子槽内的第3层、第4层、第7层、第8层…第2n-1层和第2n层导体沿同一个方向弯折，其余层的导体沿相反方向弯折。

优选的，所述定子绕组的焊接端通过焊接的方式实现绕组的电气连接，定子绕组的焊接规律为定子槽内的第2层和第3层、第4层和第5层、第6层和第7层…第2n-1层和第2n-2层导体分别焊接在一起；第1层和第2n层导体作为单根引出线。

优选的，所述第1层和第2n层导体的单根引出线，部分通过连接线焊接在一起，部分作为定子绕组的各相引出线和星点线。

优选的，所述发卡线圈采用扁线绕制，相邻两个发卡线圈中：一个发卡线圈的两个端部向左弯折，另一个发卡线圈两个端部向右弯折，向左弯折的一个端部与向右弯折的一个端部相交，构成一个线圈重复单元，按照线圈重复单元的型式依次规律地排列在一起形成定子绕组。

优选的，所述发卡线圈的中部为三角形，三角形的顶部设置成与发卡线圈的立面垂直的s型。

本发明的优点是：

本发明设计了一种多层扁线电机定子绕组的绕线方案。该绕组方案主要是为了能够进一步减小导体尺寸，以降低电机高速化所带来的趋肤效应影响。同时，该绕组方案能够避免定子绕组焊接端因导体层数过多而难以实现端部扭头的问题，或者说该绕组方案能够减小定子绕组焊接端的端部扭头难度。

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为扁线电机定子三维模型；

图2为扁线电机定子三维模型；

图3为三相定子绕组的一相绕组展开图；

图4为定子绕组焊接端扭头示意图；

图5为定子绕组焊接端焊接点示意图；

图6为定子绕组线圈重复单元三维模型；

图7为定子绕组线圈重复单元二维示意图；

图8为定子绕组展开图的一条支路的示意图；

图9为定子绕组一条支路的连接方式示意图；

图10为定子绕组一条支路的局部连接方式示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，为扁线电机定子三维模型，包括定子铁芯1和定子绕组，定子绕组分为发卡端2和焊接端3。定子绕组的最小单元为单个发卡线圈，绕组的三相引出线和星点线在焊接端侧。实施案例的定子绕组为三相绕组，定子槽数为48槽，每槽导体数为16根。

图3为扁线电机定子绕组某一相的绕组展开图，实施案例定子绕组的单相绕组由八条支路组成，八条支路命名为a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7、a8，其中“+”表示每条支路的输入端，“-”表示每条支路的输出端。通过改变引出线的串并联方式，定子绕组的单相绕组也可以衍变为一条支路、二条支路和四条支路。

图4为扁线电机定子绕组焊接端的扭头说明。实施案例定子的每槽导体沿径向朝圆心方向依次命名为l1、l2、……l15、l16。定子槽内的第3层、第4层、第7层、第8层、第11层、第12层、第15层和第16层导体沿同一个方向弯折，其余层的导体沿相反方向弯折，如图3所示。正是基于绕组的这个结构特点，定子绕组焊接端的弯折可以被简化，即两层导体可以当作一层导体进行弯折。

图5为扁线电机定子绕组焊接端的焊接说明。定子绕组焊接端需要通过焊接的方式实现绕组的电气连接，实施案例定子绕组的焊接规律为定子槽内的第2层和第3层、第4层和第5层、第6层和第7层、第8层和第9层、第10层和第11层、第12层和第13层、第14层和第15层导体分别焊接在一起。第1层和第16层导体作为单根引出线，部分单根引出线需要通过连接线焊接在一起，部分引出线作为定子绕组的三相引出线和星点线。

图6和图7为扁线电机定子绕组的线圈重复单元，定子绕组的形成是按照线圈重复单元的型式依次有规律地排列在一起。所述发卡线圈采用扁线绕制，所述发卡线圈的中部为三角形，三角形的顶部设置成与发卡线圈的立面垂直的s型，相邻两个发卡线圈中：一个发卡线圈的两个端部向左弯折，另一个发卡线圈两个端部向右弯折，向左弯折的一个端部与向右弯折的一个端部相交，构成一个线圈重复单元，按照线圈重复单元的型式依次规律地排列在一起形成定子绕组。

图8-图10为扁线电机定子绕组的连接方式。其中，图8是某一相定子绕组一条支路的绕线展开图，图9详细描述了绕组线圈如何实现一条支路的连接。其中，l1、l2、…….、l15、l16分别表示槽内导体所在的层数，实线和虚线分别表示绕组槽内直导体部分在定子铁芯两端的跨线连接。根据图8的绕组展开图可知，定子第43槽的第16层导体需要连接到定子第2槽的第1层导体，以形成一条完整的支路，但该跨线连接并未在图9中进行描述。一条完整的支路是由图9中的粗线和细线共同组成。根据图9可知，一条支路的起始位置在定子第1槽的第1层l1处，按照粗实线和粗虚线路径依次跨接到定子第43槽的第16层l16处，然后从定子第43槽的第16层l16处直接跨接到定子第2槽的第1层l1处，最后按照细实线和细虚线路径依次跨接到定子第44槽的第16层l16处，完成一条支路的线圈连接。图10为定子绕组一条支路的局部连接示意图。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种扁线电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，其特征在于，所述定子绕组的最小单元为单个发卡线圈，发卡线圈两侧穿过定子铁芯的定子槽，定子绕组的两端分别为发卡端和焊接端，定子绕组的三相引出线和星点线在焊接端侧。

2.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述定子绕组的单相绕组由n条支路组成，n条支路命名为a1、a2、a3…an，n为2ⁿ，n自然数，每条支路包括输入端“+”和输出端“-”；通过改变引出线的串并联方式，定子绕组的单相绕组可以衍变为2^m条支路，m为小于n的自然数。

3.根据权利要求2所述的扁线电机定子，其特征在于，所述定子铁芯的每个定子槽内导体沿径向朝圆心方向依次命名为l1、l2…l2n-1、l2n；定子槽内的第3层、第4层、第7层、第8层…第2n-1层和第2n层导体沿同一个方向弯折，其余层的导体沿相反方向弯折。

4.根据权利要求3所述的扁线电机定子，其特征在于，所述定子绕组的焊接端通过焊接的方式实现绕组的电气连接，定子绕组的焊接规律为定子槽内的第2层和第3层、第4层和第5层、第6层和第7层…第2n-1层和第2n-2层导体分别焊接在一起；第1层和第2n层导体作为单根引出线。

5.根据权利要求4所述的扁线电机定子，其特征在于，所述第1层和第2n层导体的单根引出线，部分通过连接线焊接在一起，部分作为定子绕组的各相引出线和星点线。

6.根据权利要求1所述的扁线电机定子，其特征在于，所述发卡线圈采用扁线绕制，相邻两个发卡线圈中：一个发卡线圈的两个端部向左弯折，另一个发卡线圈两个端部向右弯折，向左弯折的一个端部与向右弯折的一个端部相交，构成一个线圈重复单元，按照线圈重复单元的型式依次规律地排列在一起形成定子绕组。

7.根据权利要求6所述的扁线电机定子，其特征在于，所述发卡线圈的中部为三角形，三角形的顶部设置成与发卡线圈的立面垂直的s型。

技术总结
本发明公开了一种扁线电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组的最小单元为单个发卡线圈，发卡线圈两侧穿过定子铁芯的定子槽，定子绕组的两端分别为发卡端和焊接端，定子绕组的三相引出线和星点线在焊接端侧。本发明绕组方案主要是为了能够进一步减小导体尺寸，以降低电机高速化所带来的趋肤效应影响。同时，该绕组方案能够避免定子绕组焊接端因导体层数过多而难以实现端部扭头的问题，或者说该绕组方案能够减小定子绕组焊接端的端部扭头难度，使发卡绕组的制造具有可行性。扁线绕组通过特殊的绕线方案，使发卡绕组焊接端每相邻两层导体的端部扭头方向保持一致，从而达到减小端部扭头工艺难度的目的。

技术研发人员：刘蕾;朱标龙;田旭;张茨;孙纯哲
受保护的技术使用者：合肥巨一动力系统有限公司
技术研发日：2019.09.16
技术公布日：2019.12.13