名稱為:三相電機(jī)定子及電機(jī)
申請(qǐng)?zhí)枮椋?016104453480
申請(qǐng)日為:2016.06.17
的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域,具體涉及用于電動(dòng)車輛的三相電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù):
文獻(xiàn)號(hào)為CN103534902A的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子,結(jié)合該文獻(xiàn)中的圖3-圖8所示,,構(gòu)成定子繞組40的各導(dǎo)線50由具有多個(gè)插槽收納部51和多個(gè)回轉(zhuǎn)部52的一根連續(xù)導(dǎo)線構(gòu)成,一根的長(zhǎng)度約為3m,其中,多個(gè)插槽收納部51相互平行地呈直線狀延伸并且沿導(dǎo)線的長(zhǎng)度方向以規(guī)定間隔排列,多個(gè)回轉(zhuǎn)部52將相鄰的插槽收納部51彼此在插槽收納部51的一端側(cè)與另一端側(cè)交替地連接。由此,如圖5所示,定子繞組40具有:由多個(gè)導(dǎo)線50的插槽收納部51在軸向中央部沿定子鐵芯30的徑向?qū)盈B而成的插槽收納部層疊部46、和在軸向兩側(cè)從定子鐵芯30的軸向兩端面朝向軸向外側(cè)分別突出的多個(gè)導(dǎo)線50的回轉(zhuǎn)部52沿定子鐵芯30的徑向?qū)盈B而成的第一以及第二線圈端部47、48。
另外,導(dǎo)線50的回轉(zhuǎn)部52具有一對(duì)扇形件56,它們與定子鐵芯30的軸向的端面30A大致平行地延伸并且與被該回轉(zhuǎn)部52連接的一對(duì)插槽收納部51分別相鄰。由此,回轉(zhuǎn)部52從定子鐵芯30的端面30A突出的高度h1降低。其結(jié)果,第一以及第二線圈端部47、48的高度H1降低。
該專利通過(guò)上述方案有效降低了定子在軸向上的高度,使得電機(jī)的整體高度能夠做得較小,當(dāng)該電機(jī)用于電動(dòng)車輛上時(shí),能夠有效減小電機(jī)的安裝空間。
由于上述定子繞組40具有多個(gè)連為一體的插槽收納部51和多個(gè)回轉(zhuǎn)部52,這樣,在定子繞組定型之后,不可能將之安裝到一個(gè)整體式的定子鐵芯上。為了克服上述問(wèn)題,該文獻(xiàn)中(如圖3以及圖4所示),通過(guò)將多個(gè)鐵芯扇形件32以在周向上相互相鄰的方式連接而形成定子鐵芯30。另外,定子鐵芯30具有多個(gè)插槽31,該插槽31形成于定子鐵芯30的徑向內(nèi)周面并沿周向以規(guī)定間隔而配置。然而,沿周向分塊式的扇形件的加工、裝配都較為麻煩,且難以保證多個(gè)扇形件裝配后的整體穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,提供一種工藝較為簡(jiǎn)單,裝配方便且能保證定子軸向具有較小高度的三相電機(jī)定子以及采用該定子的電機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的,采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種三相電機(jī)定子,包括有環(huán)形的定子鐵芯以及安裝在定子鐵芯上的定子線圈;
所述定子鐵芯內(nèi)壁具有多個(gè)沿定子鐵芯周向等距排列的用以容納所述定子線圈的插槽,各個(gè)插槽的開口朝向定子鐵芯的中心;
所述定子鐵芯由沿著定子鐵芯軸向堆疊的多個(gè)磁鋼片構(gòu)成;
所述定子線圈包括有多個(gè)線圈單元,每個(gè)線圈單元由一根漆包線卷繞成沿定子鐵芯徑向?qū)盈B的2匝-8匝;
卷繞成型后的線圈單元的整體形狀為:具有兩個(gè)相互平行的插槽容納部,以及位于兩個(gè)插槽容納部之間的兩個(gè)形狀對(duì)稱的轉(zhuǎn)彎部;
所述轉(zhuǎn)彎部具有兩個(gè)斜邊部,線圈單元的兩端分別為第一接線端和第二接線端,所述第一接線端從兩個(gè)斜邊部中間位置沿著與插槽容納部平行的方向向外伸出,第二接線端沿著插槽容納部長(zhǎng)度方向向外伸出;
兩個(gè)以上的所述線圈單元串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)相繞組,位于定子鐵芯上同一周向位置的兩個(gè)線圈單元之間通過(guò)第一接線端直接電連接,位于定子鐵芯上周向位置相錯(cuò)開的兩個(gè)線圈單元的第二接線端之間通過(guò)與定子鐵芯端面平行的連接線相連接。
為了使定子的整體高度較小,且避免采用背景技術(shù)中由扇形件拼接而成的定子鐵芯,本發(fā)明采用折中的方案,通過(guò)改變定子線圈的構(gòu)造和連接方式,在定子軸向高度沒(méi)有明顯增加的前提下,適應(yīng)整體式(在周向上為整體)的定子鐵芯,避免過(guò)高的工藝難度使制造成本增加。
具體地,本發(fā)明的每個(gè)線圈單元具有多匝,經(jīng)過(guò)較小次數(shù)的串聯(lián)之后形成一個(gè)相繞組,這樣每個(gè)線圈單元能夠省力地安裝到定子鐵芯上的對(duì)應(yīng)位置,在所有線圈單元安裝完畢之后,將各個(gè)線圈單元通過(guò)直接連接配合連接線連接的方式,形成最終的定子線圈。
其中,對(duì)于無(wú)法直接焊接的兩個(gè)線圈單元之間,采用與定子鐵芯端面平行的連接線相連,這樣相比于背景技術(shù)的方案,定子在軸向上增加了的高度約為所述連接線的厚度,但避免了使用分體式的定子鐵芯,省去了制造、拼裝、固定定子鐵芯這個(gè)較復(fù)雜的工藝流程,且能保證定子的整體穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。
作為優(yōu)選方案:所述線圈單元根據(jù)其相對(duì)定子鐵芯徑向的內(nèi)外位置分為靠近定子鐵芯徑向外側(cè)的外線圈單元,以及靠近定子鐵芯徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)線圈單元;所述外線圈單元、內(nèi)線圈單元分別沿著定子鐵芯周向依次安裝在各個(gè)插槽中。
安裝于每個(gè)插槽的線圈單元分為兩個(gè)部分之后厚度較薄,便于安裝。
作為優(yōu)選方案:位于定子鐵芯上同一周向位置的所述外線圈單元的第一接線端和內(nèi)線圈單元的第一接線端之間直接電連接。
所述第一接線端端部為縱向焊接部,即第一接線端端部的焊接面與定子鐵芯端面平行。
作為優(yōu)選方案:所述的連接線包括有U形的第一連接線,以及第二連接線;
位于定子鐵芯上周向位置相錯(cuò)開的兩個(gè)內(nèi)線圈單元的第二接線端之間通過(guò)與定子鐵芯端面平行的第一連接線相連接;
位于定子鐵芯上周向位置相錯(cuò)開的一個(gè)內(nèi)線圈單元的第二接線端和一個(gè)外線圈單元的第二接線端之間通過(guò)與定子鐵芯端面平行的第二連接線相連接。
作為優(yōu)選方案:沿定子鐵芯周向的相鄰兩個(gè)所述第一連接線相對(duì)定子鐵芯軸線方向的位置相互錯(cuò)開,第一連接線與第二連接線相對(duì)定子鐵芯軸線方向的位置也相互錯(cuò)開。
第一連接線、第二連接線分層設(shè)置,這樣在焊接時(shí)也是分開進(jìn)行,降低焊接難度,且每層的焊點(diǎn)都是均勻分布,能避免接線出錯(cuò)。
作為優(yōu)選方案:所述第二連接線相對(duì)第一連接線遠(yuǎn)離定子鐵芯端面。
第二連接線相比第一連接線數(shù)量多,且第二連接線從定子線圈的最外周延伸到定子線圈的最內(nèi)周,這樣大部分的焊接處在最外側(cè),焊接最為方便,也使得連接后的定子線圈整體外形平整美觀。
作為優(yōu)選方案:連接在同一相位的所述線圈單元至少包括有兩個(gè)所述外線圈單元,且兩個(gè)所述外線圈單元具有相對(duì)定子鐵芯軸向位置相互錯(cuò)開的第二接線端;
其中一個(gè)外線圈單元的第二接線端連接一個(gè)相線,另一個(gè)外線圈單元的第二接線端連接中性線;
連接不同相線的所述外線圈單元具有相對(duì)定子鐵芯軸向位置相互錯(cuò)開的第二接線端。
作為優(yōu)選方案:所述相線和中性線位于外線圈單元的外周,所述相線和中性線整體呈與定子鐵芯同圓心的圓弧形。
作為優(yōu)選方案:連接在同一相位的所述線圈單元包括有兩個(gè)以上通過(guò)第一連接線串聯(lián)的繞組單元,每個(gè)繞組單元包括有兩個(gè)所述外線圈單元和兩個(gè)所述內(nèi)線圈單元,其中一個(gè)外線圈單元和一個(gè)內(nèi)線圈單元安裝在定子鐵芯上同周向位置的一對(duì)插槽中,另外一個(gè)外線圈單元和另外一個(gè)內(nèi)線圈單元安裝在定子鐵芯上同周向位置的另一對(duì)插槽中,兩對(duì)所述插槽沿定子鐵芯周向相鄰。
作為優(yōu)選方案:所述外線圈單元的第二接線端端部成型有與定子鐵芯端面平行的橫向焊接部。
橫向焊接部便于相線、中性線的定位,同時(shí)便于第二連接線的定位和連接。
作為優(yōu)選方案:U形的所述第一連接線的中間部分呈與定子鐵芯同圓形的圓弧形,第一連接線所處平面與定子鐵芯端面平行,且所述第一連接線的兩端部成型有與定子鐵芯端面相垂直的縱向焊接部。
作為優(yōu)選方案:所述第二連接線具有與定子鐵芯同圓心的第一弧形部和第二弧形部,且第二弧形部的半徑大于第一弧形部的半徑,第一弧形部和第二弧形部之間形成用于避讓相鄰位置第二連接線的第一弧形部、第二弧形部的避讓折彎部;第一弧形部的外端成型有與定子鐵芯端面相垂直的縱向焊接部,第二弧形部的外端成型有與定子鐵芯端面平行的橫向焊接部。
采用避讓折彎部使得相鄰位置的第二連接線的第一弧形部、第二弧形部不會(huì)產(chǎn)生干涉,且利于兩端焊接部的成型。
作為優(yōu)選方案:所述線圈單元的轉(zhuǎn)彎部相對(duì)定子鐵芯端面的投影形狀為:與定子鐵芯同圓心的弧形部a和弧形部b,所述弧形部b的半徑大于弧形部a的半徑;所述弧形部a和弧形部b之間形成一個(gè)轉(zhuǎn)折部,所述轉(zhuǎn)折部相對(duì)定子鐵芯徑向的有效長(zhǎng)度等于線圈單元的匝數(shù)N乘以漆包線的厚度,所述匝數(shù)N定義為:只要當(dāng)漆包線繞過(guò)的匝數(shù)超過(guò)N-1圈,均記為N匝。
作為優(yōu)選方案:每個(gè)所述線圈單元的兩個(gè)插槽容納部裝配于第M和第M+6個(gè)插槽中。
作為優(yōu)選方案:所述線圈單元轉(zhuǎn)彎部的兩個(gè)斜邊部之間形成105°~110°的夾角。
作為優(yōu)選方案:每個(gè)線圈單元由一根漆包線卷繞成沿定子鐵芯徑向?qū)盈B的2又3/4匝。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明電機(jī)定子的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是裝配外線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是裝配內(nèi)線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明各外線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是外線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是外線圈單元的端部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明各內(nèi)線圈單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是第一連接線的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是第二連接線的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10、圖12是連續(xù)排列的多個(gè)線圈單元的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是圖10的A部結(jié)構(gòu)放大圖。
圖13是圖12的B部結(jié)構(gòu)放大圖。
圖14是串聯(lián)的兩個(gè)繞組單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15是8個(gè)繞組單元的排列結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是本發(fā)明的繞組連接圖。
1、定子鐵芯;11、插槽;2、中性線;3、相線;4、外線圈單元;41、外線圈a;42、外線圈b;43、外線圈c;44、外線圈d;45、外線圈e;401、插槽容納部;402、轉(zhuǎn)彎部;403、轉(zhuǎn)折部;404、第一接線端;405、第二接線端;5、內(nèi)線圈單元;51、第一內(nèi)線圈;52、第二內(nèi)線圈;53、第三內(nèi)線圈;6、第一連接線;7、第二連接線;71、第一弧形部、72、避讓折彎部;73、第二弧形部。
具體實(shí)施方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做一個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。
實(shí)施例1
結(jié)合圖1至圖16所示,本實(shí)施例的三相電機(jī)定子包括有環(huán)形的定子鐵芯1以及安裝在定子鐵芯上的定子線圈。
所述定子鐵芯內(nèi)壁具有多個(gè)沿定子鐵芯周向等距排列的用以容納所述定子線圈的插槽11,各個(gè)插槽的開口朝向定子鐵芯的中心。
所述定子鐵芯由沿著定子鐵芯軸向堆疊的多個(gè)磁鋼片構(gòu)成。
結(jié)合圖5所示,所述定子線圈包括有多個(gè)線圈單元,每個(gè)線圈單元由一根漆包線卷繞成沿定子鐵芯徑向?qū)盈B的2+3/4匝。
卷繞成型后的線圈單元的整體形狀為:具有兩個(gè)相互平行的插槽容納部401,以及位于兩個(gè)插槽容納部之間的兩個(gè)形狀對(duì)稱的轉(zhuǎn)彎部402。
以兩個(gè)插槽容納部所處平面為投影參考面,所述轉(zhuǎn)彎部402具有處于一個(gè)等腰三角形的兩個(gè)對(duì)稱斜邊上的兩個(gè)斜邊部,線圈單元的兩端分別為第一接線端404和第二接線端405,所述第一接線端從兩個(gè)斜邊部中間位置沿著與插槽容納部平行的方向向外伸出,第二接線端沿著插槽容納部長(zhǎng)度方向向外伸出。
所述線圈單元的轉(zhuǎn)彎部相對(duì)定子鐵芯端面的投影形狀為:與定子鐵芯同圓心的弧形部a4001和弧形部b4002,所述弧形部b的半徑大于弧形部a的半徑;所述弧形部a和弧形部b之間形成一個(gè)轉(zhuǎn)折部403,所述轉(zhuǎn)折部相對(duì)定子鐵芯徑向的有效長(zhǎng)度等于線圈單元的匝數(shù)N乘以漆包線的厚度,所述匝數(shù)N定義為:只要當(dāng)漆包線繞過(guò)的匝數(shù)超過(guò)N-1圈,均記為N匝。本實(shí)施例中線圈單元為2+3/4匝,則記為3匝。
所述線圈單元轉(zhuǎn)彎部的兩個(gè)斜邊部之間形成105°~110°的夾角。
每個(gè)所述線圈單元的兩個(gè)插槽容納部裝配于第M和第M+6個(gè)插槽中。
結(jié)合圖2和圖3所示,所述線圈單元根據(jù)其相對(duì)定子鐵芯徑向的內(nèi)外位置分為靠近定子鐵芯徑向外側(cè)的外線圈單元4,以及靠近定子鐵芯徑向內(nèi)側(cè)的內(nèi)線圈單元5;所述外線圈單元、內(nèi)線圈單元分別沿著定子鐵芯周向依次安裝在各個(gè)插槽中。
所述外線圈單元的第二接線端端部成型有與定子鐵芯端面平行的橫向焊接部。橫向焊接部便于相線、中性線的定位,同時(shí)便于第二連接線的定位和連接。
所述外線圈單元包括外線圈a、外線圈b、外線圈c、外線圈d和外線圈e,以上各種外線圈單元除了第二接線端長(zhǎng)度不同之外,其它部分結(jié)構(gòu)均相同,按照第二接線端的長(zhǎng)度從大到小依次為:外線圈a>外線圈e>外線圈d>外線圈c>外線圈b。
外線圈單元首先安裝到定子鐵芯上,定子鐵芯上的插槽共48個(gè),安裝時(shí)按照以下順序沿順時(shí)針?lè)较驅(qū)⒏鱾€(gè)外線圈單元裝入:外線圈a~外線圈b~外線圈e~外線圈a~外線圈b~外線圈a~外線圈d~外線圈a~外線圈b~外線圈a~外線圈c~外線圈a~外線圈b~外線圈a~外線圈e……,依次循環(huán)至填滿整個(gè)定子鐵芯的所有插槽,在裝入最后5個(gè)外線圈單元時(shí),需要將最前端的5個(gè)外線圈單元左側(cè)的插槽容納部掀起,在裝入所有外線圈單元后用工裝壓平。
所述內(nèi)線圈單元包括有第一內(nèi)線圈51、第二內(nèi)線圈52和第三內(nèi)線圈53,以上各種外線圈單元除了第二接線端長(zhǎng)度不同之外,其它部分結(jié)構(gòu)均相同,按照第二接線端的長(zhǎng)度從大到小依次為:第一內(nèi)線圈51>第二內(nèi)線圈52>第三內(nèi)線圈53。
接著安裝內(nèi)線圈單元,安裝時(shí)按照以下順序沿順時(shí)針?lè)较驅(qū)⒏鱾€(gè)內(nèi)線圈單元裝入:第一內(nèi)線圈~第二內(nèi)線圈~第一內(nèi)線圈~第二內(nèi)線圈~第一內(nèi)線圈~第三內(nèi)線圈~第一內(nèi)線圈~第三內(nèi)線圈~第一內(nèi)線圈~第二內(nèi)線圈……依次循環(huán)至填滿整個(gè)定子鐵芯的所有插槽。
接著使用第一連接線將對(duì)應(yīng)的內(nèi)線圈單元進(jìn)行連接。
結(jié)合圖14所示,為兩個(gè)串聯(lián)的相繞組,位于右側(cè)的四個(gè)線圈單元構(gòu)成一個(gè)相繞組,位于左側(cè)的四個(gè)線圈單元構(gòu)成另一個(gè)相繞組,右側(cè)的相繞組端部與一個(gè)相線相連,左側(cè)的相繞組與中性線相連,兩個(gè)相繞組之間通過(guò)一個(gè)第一連接線6相連。在右側(cè)的相繞組中,一個(gè)內(nèi)線圈單元的第二接線端與相鄰位置的一個(gè)外線圈單元的第二接線端通過(guò)第二連接線7相連。
結(jié)合圖15和圖16所示,與同一相線連接的相繞組包括有8個(gè),每相鄰的兩個(gè)串聯(lián)為一組,沿定子鐵芯軸線共4組。其它兩個(gè)相位的線圈單元也按照同樣的布局沿定子鐵芯的周向布置。
U形的所述第一連接線的中間部分呈與定子鐵芯同圓形的圓弧形,第一連接線所處平面與定子鐵芯端面平行,且所述第一連接線的兩端部成型有與定子鐵芯端面相垂直的縱向焊接部。
所述第二連接線具有與定子鐵芯同圓心的第一弧形部和第二弧形部,且第二弧形部的半徑大于第一弧形部的半徑,第一弧形部和第二弧形部之間形成用于避讓相鄰位置第二連接線的第一弧形部、第二弧形部的避讓折彎部;第一弧形部的外端成型有與定子鐵芯端面相垂直的縱向焊接部,第二弧形部的外端成型有與定子鐵芯端面平行的橫向焊接部。采用避讓折彎部使得相鄰位置的第二連接線的第一弧形部、第二弧形部不會(huì)產(chǎn)生干涉,且利于兩端焊接部的成型。
沿定子鐵芯周向的相鄰兩個(gè)所述第一連接線相對(duì)定子鐵芯軸線方向的位置相互錯(cuò)開,第一連接線與第二連接線相對(duì)定子鐵芯軸線方向的位置也相互錯(cuò)開;且所述第二連接線相對(duì)第一連接線遠(yuǎn)離定子鐵芯端面。
所述線圈單元的轉(zhuǎn)折部403相對(duì)定子鐵芯端面的距離為25mm,所述第一接線端距離定子鐵芯端面的距離為30mm。
第一連接線、第二連接線分層設(shè)置,這樣在焊接時(shí)也是分開進(jìn)行,降低焊接難度,且每層的焊點(diǎn)都是均勻分布,能避免接線出錯(cuò)。第二連接線相比第一連接線數(shù)量多,且第二連接線從定子線圈的最外周延伸到定子線圈的最內(nèi)周,這樣大部分的焊接處在最外側(cè),焊接最為方便,也使得連接后的定子線圈整體外形平整美觀。
結(jié)合圖10至圖13所示,將各個(gè)線圈單元進(jìn)行連接時(shí),首先將對(duì)應(yīng)位置的第三內(nèi)線圈53使用第一連接線連接,接著將對(duì)應(yīng)位置的第二內(nèi)線圈52使用第一連接線6進(jìn)行連接,接著將對(duì)應(yīng)位置的第一內(nèi)線圈51與對(duì)應(yīng)位置的外線圈a使用第二連接線7進(jìn)行連接。
第一連接線與第一接線端之間的距離、第二連接線與上層的第一連接線、相鄰兩層第一連接線之間的距離均為2-4mm。
結(jié)合圖1至圖3所示,所述相線和中性線位于外線圈單元的外周,所述相線和中性線整體呈與定子鐵芯同圓心的圓弧形。外線圈b的第二接線端連接中性線2,外線圈c、外線圈d、外線圈e分別連接三根相線3。
中性線與定子鐵芯端面的距離為10mm,最靠近中性線的相線與中性線之間,以及相鄰兩個(gè)中性線之間的距離為4-6mm。
本發(fā)明為了使定子的整體高度較小,且避免采用背景技術(shù)中由扇形件拼接而成的定子鐵芯,本發(fā)明采用折中的方案,通過(guò)改變定子線圈的構(gòu)造和連接方式,在定子軸向高度沒(méi)有明顯增加的前提下,適應(yīng)整體式(在周向上為整體)的定子鐵芯,避免過(guò)高的工藝難度使制造成本增加。
具體地,本發(fā)明的每個(gè)線圈單元具有多匝,經(jīng)過(guò)較小次數(shù)的串聯(lián)之后形成一個(gè)相繞組,這樣每個(gè)線圈單元能夠省力地安裝到定子鐵芯上的對(duì)應(yīng)位置,在所有線圈單元安裝完畢之后,將各個(gè)線圈單元通過(guò)直接連接配合連接線連接的方式,形成最終的定子線圈。
其中,對(duì)于無(wú)法直接焊接的兩個(gè)線圈單元之間,采用與定子鐵芯端面平行的連接線相連,這樣相比于背景技術(shù)的方案,定子在軸向上增加了的高度約為所述連接線的厚度,但避免了使用分體式的定子鐵芯,省去了制造、拼裝、固定定子鐵芯這個(gè)較復(fù)雜的工藝流程,且能保證定子的整體穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。
實(shí)施例2
本實(shí)施例為一種三相電機(jī),包括實(shí)施例1所述的定子以及位于所述定子內(nèi)周且與定子同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子。