开云优惠体育网页版入口

专利名称：扁线连续波绕组结构、具有其的定子、电机和车辆

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111603213.X

专利申请（专利权）人：株洲中车时代电气股份有限公司
权利人地址：湖南省株洲市石峰区时代路169号

专利发明（设计）人：陈致初,史俊旭,胡勇峰,胡明,罗晓祎,江昕,郑钦,石鸿佼,吴辉忠,杨轶

专利摘要：本发明公开了一种连续波绕组结构，包括三相连续波绕组，每相连续波绕组包括进线端、出线端和位于进线端和出线端之间的连续波绕线圈；每相连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，每相支路绕组绕线的定子槽数为nm，定子槽的总槽数为3nm，n为电机极数，m为每个支路绕组所包含的线圈条数；定子槽的绕线层数为2M层，且线圈在各层的跨距均为3m；每相连续波绕组的进线端和出线端均位于定子槽的槽底或槽口位置；n、m和M均为正整数。本发明具有结构紧凑、各支路电势平衡、无环流等优点，通过采用布相同跨距、多条线圈相结合的绕组排布方式，减少了交叠，且排列整齐，降低了制作工艺复杂程度，并且可消除由于各支路不对称引起的一系列问题。

主权利要求：
1.一种扁线连续波绕组结构，其特征在于，包括三相连续波绕组，每相所述连续波绕组包括进线端、出线端和位于进线端和出线端之间的连续波绕线圈；
每相所述连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，每相支路绕组绕线的定子槽数为nm，所述定子槽的总槽数为3nm，n为电机极数，m为每个支路绕组所包含的线圈条数；所述定子槽的绕线层数为2M层，且线圈在各层的跨距均为3m；当线圈的导线在每个绕线层按照跨距3m绕制n/2个定子槽后，跨越至下一个绕线层进行绕制，依次绕满2M层；每相所述连续波绕组的进线端和出线端均位于定子槽的槽底或槽口位置；n、m和M均为正整数；
所述线圈包括两根弯折部(101)和依次叠加的多层线圈主体(111)，每层所述线圈主体(111)包括：多根相互平行布置的支杆(102)和连接相邻两根支杆(102)一端的头部(103)，位于线圈首端和尾端的两根支杆(102)呈斜对角平行布置，两根所述弯折部(101)分别位于两根支杆(102)的另一端以形成连接端，两根所述弯折部(101)均沿所述线圈主体(111)的宽度方向的一侧弯折，且两根弯折部(101)相互靠近。
2.根据权利要求1所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为3条，各条线圈在各层的跨距均为9时；任意一相所述连续波绕组的第一支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：其中，X2M为第X槽的第2M层，X2M?1为第X槽的第2M?1层，且X小于8。
3.根据权利要求2所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为3条，各条线圈在各层的跨距均为9时；任意一相所述连续波绕组的第二支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：
4.根据权利要求3所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，所述第一支路绕组的第二条线圈和第三条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈，将第二条线圈整体平移一个定子槽得到第三条线圈；且第[X+9×(n?1)]槽的2M层内第一条线圈的尾端与第[X+1]槽的第1层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接，第[X+1+9×(n?1)]槽的第2M层内第二条线圈的尾端与第[X+2]槽的第1层内第三条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。
5.根据权利要求4所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，所述第二支路绕组的第二条线圈和第三条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈，将第二条线圈整体平移一个定子槽得到第三条线圈；且第槽的第1层内第一条线圈的尾端与第 槽的第2M层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接，第 槽的第1层内第二条线圈的尾端与第 槽的第2M层内第三条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。
6.根据权利要求5所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，所述第一支路绕组的引出线为第X槽的第1层内第一条线圈的首端，第一支路绕组的中性点为第[X+2+9×(n?1)]槽的第2M层内第三条线圈的尾端；所述第二支路绕组的引出线为第 槽的第
2M层内第一条线圈的首端，第二支路绕组的中性点为第 槽的第1层内第三条线圈的尾端；所述第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布。
7.根据权利要求1所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为2条，各条线圈在各层的跨距均为6时；任意一相所述连续波绕组的第一支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：其中，X2M为第X槽的第2M层，X2M?1为第X槽的第2M?1层，且X小于6。
8.根据权利要求7所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为2条，各条线圈在各层的跨距均为6时；任意一相所述连续波绕组的第二支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：
9.根据权利要求8所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，所述第一支路绕组的第二条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈；且第[X+6×(n?1)]槽的第2M层内第一条线圈的尾端与第[X+1]槽的第1层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。
10.根据权利要求9所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，所述第二支路绕组的第二条线圈绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第 二条线圈 ；且第 槽的第1 层内第一 条线圈的 尾端与第槽的第2M层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。
11.根据权利要求10所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，所述第一支路绕组的引出线为第X槽的第1层内第一条线圈的首端，第一支路绕组的中性点为第[X+1+6×(n?1)]槽的第2M层内第二条线圈的尾端；所述第二支路绕组的引出线为第 槽的第2M层内第一条线圈的首端，第二支路绕组的中性点为第 槽的第1层内第二条线圈的尾端；所述第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的扁线连续波绕组结构，其特征在于，第一支路绕组端部和第二支路绕组端部的并联形式为星形连接或三角形连接。
13.一种定子，其特征在于，包括定子铁芯(2)和如权利要求1～12中任意一项所述的扁线连续波绕组结构，所述定子铁芯(2)的内壁周向上设置有多个定子槽，所述扁线连续波绕组结构中的连续波绕组的部分绕设在所述定子槽内，所述连续波绕组的部分位于定子槽外，每个所述定子槽内具有2M层且同相的连续波绕组，且各个定子槽内的连续波绕组的层数相同。
14.一种电机，其特征在于，包括如权利要求13所述的定子。
15.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求14所述的电机。 说明书 : 扁线连续波绕组结构、具有其的定子、电机和车辆技术领域[0001] 本发明属于电机技术领域，具体涉及一种扁线连续波绕组结构、具有其的定子、电机和车辆。背景技术[0002] 随着新能源汽车技术的快速发展，驱动电机作为电动汽车的关键执行部件之一，其性能要求越来越高。目前，高速化、轻量化、高效率已经成为驱动电机发展趋势，对电机的功率密度、高效区、散热能力有着更高的要求。[0003] 定子绕组可分为圆线和扁线，与圆线绕组相比，扁线绕组可以有效的提高电机槽满率，降低电机铜耗从而提高电机效率，同时还可以减小电机绕组端部高度，从而减小电机体积，提高功率/转矩密度。而目前市场上的主流扁线为Harpin线，需要在端部的一端进行焊接，焊接数量较多，且每一个焊接点的质量都将影响电机的寿命。同时，设计的灵活性较差，当并联支路数增加时，电机的异形线也将增加，使得电机的线型较多，工具模具数量较多，处理的工艺复杂化，并且成本较高。因此提出了扁线波绕电机，波绕扁线不需要焊接，没有焊点，同时设计灵活性高，减少扁线电机的处理工序，工艺简单，成本降低。[0004] 但是，波绕组电机的绕组排布及连接方式是该种电机设计的难点之一，现有技术的线圈排布方式主要存在以下几个问题：[0005] 1)存在绕组支路不对称的问题，这将会导致反电势、电阻、电感等存在差异，导致电机性能下降，导致绕组环流，增加电机附加损耗，引起电机局部过热。[0006] 2)波绕组排布困难，容易有交叠，较难塞进定子槽。[0007] 3)当波绕组跨距不同时，制作过程复杂，模具投入成本高，生产难度大。发明内容[0008] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有结构紧凑、制作简单、支路对称、排列整齐的扁线连续波绕组结构、具有其的定子、电机和车辆。[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：[0010] 一种连续波绕组，包括三相连续波绕组，每相所述连续波绕组包括进线端、出线端和位于进线端和出线端之间的连续波绕线圈；[0011] 每相所述连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，每相支路绕组绕线的定子槽数为nm，所述定子槽的总槽数为3nm，所述n为电机极数，所述m为每个支路绕组所包含的线圈条数；所述定子槽的绕线层数为2M层，且线圈在各层的跨距均为3m；当线圈的导线在每个绕线层按照跨距3m绕制n/2个定子槽后，跨越至下一个绕线层进行绕制，依次绕满2M层；每相所述连续波绕组的进线端和出线端均位于定子槽的槽底或槽口位置；所述n、m和M均为正整数。[0012] 作为本发明的进一步改进，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为3条、各条线圈在各层的跨距均为9时；任意一相所述连续波绕组的第一支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0013][0014] ……[0015][0016] 其中，n为电机极数，X2M为第X槽的第2M层，X2M?1为第X槽的第2M?1层，所述X为定子槽中的第X槽，且所述X小于8。[0017] 作为本发明的进一步改进，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为3条、各条线圈在各层的跨距均为9时；任意一相所述连续波绕组的第二支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0018][0019] ……[0020][0021] 作为本发明的进一步改进，所述第一支路绕组的第二条线圈和第三条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈，将第二条线圈整体平移一个定子槽得到第三条线圈；且第[X+9×(n?1)]槽的2M层内第一条线圈的尾端与第[X+1]槽的第1层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接，第[X+1+9×(n?1)]槽的第2M层内第二条线圈的尾端与第[X+2]槽的第1层内第三条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。[0022] 作为本发明的进一步改进，所述第二支路绕组的第二条线圈和第三条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈，将第二条线圈整体平移一个定子槽得到第三条线圈；且第 槽的第1层内第一条线圈的尾端与第 槽的第2M层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接，第 槽的第1层内第二条线圈的尾端与第槽的第2M层内第三条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。[0023] 作为本发明的进一步改进，所述第一支路绕组的引出线为第X槽的第1层内第一条线圈的首端，第一支路绕组的中性点为第[X+2+9×(n?1)]槽的第2M层内第三条线圈的尾端；所述第二支路绕组的引出线为第 槽的第2M层内第一条线圈的首端，第二支路绕组的中性点为第 槽的第1层内第三条线圈的尾端；所述第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布。[0024] 作为本发明的进一步改进，所述线圈包括两根弯折部和依次叠加的多层线圈主体，每层所述线圈主体包括：多根相互平行布置的支杆和连接相邻两根支杆一端的头部，位于线圈首端和尾端的两根支杆呈斜对角平行布置，两根所述弯折部分别位于两根支杆的另一端以形成连接端，两根所述弯折部均沿所述线圈主体的宽度方向的一侧弯折，且两根弯折部相互靠近。[0025] 作为本发明的进一步改进，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为2条、各条线圈在各层的跨距均为6时；任意一相所述连续波绕组的第一支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0026][0027] ……[0028][0029] 其中，n为电机极数，X2M为第X槽的第2M层，X2M?1为第X槽的第2M?1层，所述X为定子槽中的第X槽，且所述X小于6。[0030] 作为本发明的进一步改进，当每相所述连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为2条、各条线圈在各层的跨距均为6时；任意一相所述连续波绕组的第二支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0031][0032] ……[0033][0034] 作为本发明的进一步改进，所述第一支路绕组的第二条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈；且第[X+6×(n?1)]槽的第2M层内第一条线圈的尾端与第[X+1]槽的第1层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。[0035] 作为本发明的进一步改进，所述第二支路绕组的第二条线圈绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈；且第槽的第1层内第一条线圈的尾端与第 槽的第2M层内第二条线圈的首端通过Bus?bar进行换位连接。[0036] 作为本发明的进一步改进，所述第一支路绕组的引出线为第X槽的第1层内第一条线圈的首端，第一支路绕组的中性点为第[X+1+6×(n?1)]槽的第2M层内第二条线圈的尾端；所述第二支路绕组的引出线为第 槽的第2M层内第一条线圈的首端，第二支路绕组的中性点为第 槽的第1层内第二条线圈的尾端；所述第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布。[0037] 作为本发明的进一步改进，所述第一支路绕组和第二支路绕组的并联形式为星形连接或三角形连接。[0038] 作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种定子，包括定子铁芯和上述的扁线连续波绕组结构，所述定子铁芯的内壁周向上设置有多个定子槽，[0039] 所述扁线连续波绕组结构中的连续波绕组的部分绕设在所述定子槽内，所述连续波绕组的部分位于定子槽外，[0040] 每个所述定子槽内具有2M层且同相的连续波绕组，且各个定子槽内的连续波绕组的层数相同，所述M为正整数。[0041] 作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种电机，包括上述的定子。[0042] 作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种车辆，包括上述的电机。[0043] 与现有技术相比，本发明的优点在于：[0044] 本发明通过包括上述电机，且电机中在定子的每个定子槽内绕制偶数层且同相的连续波绕组，使得同一定子槽内的各层连续波绕组为同相的，由于同相的各层连续波绕组之间不需要设置绝缘纸进行隔开，因此，同一定子槽内各层连续波绕组之间避免设置绝缘纸，使得定子槽内可用空间增大，从而使得定子槽内可容纳的连续波绕组的截面积增大，进而有助于提高槽满率，使得定子槽内的连续波绕组上通过的电流量增大，有利于提高电机的输出转矩，使得电机能够适用在转矩需求不同的多种车辆上。与此同时，每个定子槽内避免设置绝缘纸，大大降低了电机的制造成本。此外，每相连续波绕组在同一定子槽内的所有层中均存在导线，每相连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，且两个支路绕组均是通过相邻线圈首尾连接、并进行换位连接得到，消除了不同支路之间的相位差，使得每条支路完全对称，即第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布，进而实现了各相连续波绕组均匀对称分布，使得各支路电势平衡、无环流、抵消谐波，大大提高了电机的性能。进一步地，组成各支路绕组的多条串联线圈之间不采用焊接连接，避免了因焊接点质量而影响电机的使用寿命，有效提高了电机的运行质量。另外，同一定子槽内的各层连续波绕组均为同相的，即每相连续波绕组采用了相同跨距的波绕组线圈组成，排布简单，且每条线圈的线圈主体之间没有交叠、排列整齐，大大降低了制作工艺的复杂程度低，便于批量生产。本发明既解决了由于各支路不对称引起的一系列问题，又有效降低了电机由于相数增加所导致的扁线绕线工艺难度大、制造成本高的问题，有效降低了车辆的制作成本。附图说明[0045] 图1为本发明实施例1中单条线圈的结构原理示意图。[0046] 图2为本发明实施例1中单个支路绕组的结构原理示意图。[0047] 图3为本发明实施例1中两个支路绕组的结构原理示意图。[0048] 图4为本发明实施例1中三相连续波绕组的结构原理示意图。[0049] 图5为本发明实施例1中任意一相连续波绕组的连线示意图。[0050] 图6为本发明实施例1中任意一相连续波绕组的排布示意图。[0051] 图7为本发明实施例1中定子的结构原理示意图。[0052] 图8为本发明实施例2中任意一相连续波绕组的连线示意图。[0053] 图9为本发明实施例2中任意一相连续波绕组的排布示意图。[0054] 图例说明：1、连续波绕组；10、第一支路绕组；20、第二支路绕组；11、第一线圈；111、线圈主体；12、第二线圈；13、第三线圈；101、折弯部；102、支杆；103、头部；2、定子铁芯。具体实施方式[0055] 以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。[0056] 实施例1[0057] 本发明的扁线连续波绕组结构，包括三相连续波绕组，每相连续波绕组包括进线端、出线端和位于进线端和出线端之间的连续波绕线圈。可以理解，本实施例的扁线连续波绕组结构可以是U、V、W三相绕组的形式。[0058] 每相连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，每相支路绕组绕线的定子槽数为nm，定子槽的总槽数为3nm，n为电机极数，m为每个支路绕组所包含的线圈条数；定子槽的绕线层数为2M层，且线圈在各层的跨距均为3m；每相连续波绕组的进线端和出线端均位于定子槽的槽底或槽口位置；n、m和M均为正整数。[0059] 进一步地，当线圈的导线在每个绕线层按照跨距3m绕制n/2个定子槽后，跨越至下一个绕线层进行绕制，且跨层的跨距同样是3m，依次绕满2M层。即本实施例中无需设置跳线，各线圈之间不进行焊接。[0060] 本实施例中，当电机极数为6极、每相连续波绕组的第一支路绕组10和第二支路绕组20所包含的线圈条数均为3条、各条线圈在各层的跨距均为9时；任意一相连续波绕组的第一支路绕组10的第一条线圈的绕线方式为：[0061] X1?[X+9×1]1?[X+9×2]1?[X+9×3]2?[X+9×4]2?[X+9×5]2?X3?[X+9×1]3?[X+9×2]3?[X+9×3]4?[X+9×4]4?[X+9×5]4—[0062] ……[0063] X2M?1?[X+9×1]2M?1?[X+9×2]2M?1–[X+9×3]2M?[X+9×4]2M?[X+9×5]2M[0064] 其中，X2M为第X槽的第2M层，X2M?1为第X槽的第2M?1层，X为定子槽中的第X槽，且X小于8。[0065] 本实施例中，第一支路绕组的第二条线圈和第三条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈，将第二条线圈整体平移一个定子槽得到第三条线圈。[0066] 进一步地，当电机极数为6极、每相连续波绕组的第一支路绕组10和第二支路绕组20所包含的线圈条数均为3条、各条线圈在各层的跨距均为9时；任意一相连续波绕组的第二支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0067] [X+9×2]2M?[X+9×1]2M?X2M?[X+9×5]2M?1?[X+9×4]2M?1?[X+9×3]2M?1—[0068] ……[0069] [X+9×2]4?[X+9×1]4–X4?[X+9×5]3?[X+9×4]3?[X+9×3]3–[X+9×2]2?[X+9×1]2–X2?[X+9×5]1?[X+9×4]1?[X+9×3]1。[0070] 本实施例中，第二支路绕组的第二条线圈和第三条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈，将第二条线圈整体平移一个定子槽得到第三条线圈。[0071] 本实施例中，M的取值为3，即定子槽的绕线层数为6层，每相支路绕组绕线的定子槽数为18，定子槽的总槽数为54，X取值为1，即本实施例采用54槽6极支路数为2的电机、从槽底到槽口线圈层数依次增加为例。为了便于说明，将组成第一支路绕组10的3条线圈标记为：第一线圈11、A?a，第二线圈12、B?b，第三线圈13、C?c；将组成第二支路绕组20的3条线圈标记为：第四线圈、D?d，第五线圈、E?e，第六线圈、F?f。各线圈在同一层绕制时跨距相同，均为9，线圈在跨层绕制时的跨距亦为9。绕组连线图和排布方式如图5和图6所示。[0072] 如图5所示，A1?a2跨距为9、a2?A3的跨距为9、A3?a4为跨层绕制，跨距亦为9。第一线圈11的A1、a2、A3均位于第一层，a4、A5、a6均位于第二层，A7、a8、A9均位于第三层，a10、A11、a12均位于第四层，A13、a14、A15均位于第五层，a16、A17、a18均位于第六层。第一线圈11每绕制三个槽换到下一层，依次往下排列，第一线圈11按顺序从第1层绕制到第6层。以此类推第二线圈12和第三线圈13。采用上述的绕制方式，使得每个线圈相互叠压，绕制完成后可直接压入定子槽内，减少了工艺程序，且每条线圈内的导线均为完整的一根导线。[0073] 第四线圈的D1、d2、D3均位于第六层，d4、D5、d6均位于第五层，D7、d8、D9均位于第四层，d10、D11、d12均位于第三层，D13、d14、D15均位于第二层，d16、D17、d18均位于第一层。第四线圈每绕制三个槽换到下一层，依次往下排列，第四线圈按顺序从第6层绕制到第1层。以此类推第五线圈和第六线圈，每条线圈内的导线均为完整的一根导线。[0074] 可以理解，本实施例中，第一支路绕组10和第二支路绕组20在同一定子槽内交替排布。具体地，定子槽的第1层可以为第一支路绕组10，定子槽的第2层可以为第二支路绕组20，定子槽的第3层可以为第一支路绕组10，定子槽的第4层可以为第二支路绕组20，定子槽的第5层可以为第一支路绕组10，定子槽的第6层可以为第二支路绕组20，即同一定子槽内的相邻两层为同相连续波绕组的两个不同的支路绕组。[0075] 本实施例中，每条支路绕组由三条相邻的线圈组成，其中第一支路绕组10的分布形状如图2所示，第一支路绕组10和第二支路绕组20的分布形状如图3所示，绕制完成的三相连续波绕组1的分布形状如图4所示。[0076] 本实施例中，每相连续波绕组共由六条线圈组成。将第46槽的6层内第一线圈11的尾端a18与第2槽的第1层内第二线圈12的首端B1通过Bus?bar(汇流排)进行换位连接，第47槽的第6层内第二线圈12的尾端b18与第3槽的第1层内第三线圈13的首端C1通过Bus?bar进行换位连接。即第一线圈11、第二线圈12和第三线圈13这三条线圈首尾相连形成第一支路绕组10，且第一支路绕组10的引出线为第1槽的第1层内第一线圈11的首端A1，第一支路绕组的中性点为第48槽的第6层内第三线圈13的尾端c18。将第28槽的第1层内第四线圈的尾端d18与第20槽的第6层内第五线圈的首端E1通过Bus?bar进行换位连接，第29槽的第1层内第五线圈的尾端e18与第21槽的第6层内第六线圈的首端F1通过Bus?bar进行换位连接。即第四线圈、第五线圈和第六线圈这三条线圈首尾相连形成第二支路绕组20，且第二支路绕组的引出线为第19槽的第6层内第四线圈的首端D1，第二支路绕组的中性点为第30槽的第1层内第六线圈的尾端f18。通过上述连接方法消除不同支路绕组之间的相位差，使得第一支路绕组10和第二支路绕组20连接成图3所示的环形对称结构，即两个支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布，且各支路绕组的出线端可以位于定子外圆区域。如图6所示，绕制完成的相绕组中，保留了Y1、Y2两个进口和X1、X2两个出口。在其他实施例中，各支路绕组也可以采用同心绕制的形式。[0077] 本实施例中，第一线圈11、第二线圈12、第三线圈13、第四线圈、第五线圈和第六线圈在定子中的分布形状均相同。如图1所示，以第一线圈11为例，第一线圈11包括两根弯折部101和依次叠加的三层线圈主体111。每层线圈主体111包括：六根相互平行布置的支杆102和连接相邻两根支杆102一端的头部103，位于线圈首端和尾端的两根支杆102呈斜对角平行布置，两根弯折部101分别位于两根支杆102的另一端以形成连接端，两根弯折部101均沿线圈主体111的宽度方向的一侧弯折，且两根弯折部101相互靠近，以提高第一线圈11的紧凑度，并且便于第一线圈11与第二线圈12串联连接。本实施例中，头部103呈V型结构。在其他实施例中，头部103也可以呈U型结构。[0078] 本实施例中，第一支路绕组10和第二支路绕组20的并联形式为星形连接或三角形连接。[0079] 如图7所示，本实施例还提供了一种定子，该定子包括定子铁芯2和上述的扁线连续波绕组结构，定子铁芯2的内壁周向上设置有54个定子槽，扁线连续波绕组结构中的连续波绕组的部分绕设在定子槽内，连续波绕组的部分位于定子槽外。且每个定子槽内具有6层且同相的连续波绕组，且各个定子槽内的连续波绕组的层数相同。可以理解，在实际应用中，各支路绕组的出线端也可以位于定子内圆区域，每个定子槽的绕制层数包括但不限于为6层，还可以为2层或4层或8层等，其绕制方式可以参考上述6层的绕制方式。[0080] 本实施例还提供了一种包括上述定子的电机，该电机可以应用到电动车/电动汽车(EV)、纯电动汽车(PEV/BEV)、混合动力汽车(HEV)、增程式电动汽车(REEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、新能源汽车(NewEnergyVehicle)等车辆中。本实施例的扁线波绕电机中，波绕扁线不需要焊接，没有焊点，同时设计灵活性高，减少了扁线波绕电机的处理工序，工艺简单，成本降低。[0081] 本实施例还提供了一种包括上述电机的车辆，该车辆可以为电动车/电动汽车(EV)、纯电动汽车(PEV/BEV)、混合动力汽车(HEV)、增程式电动汽车(REEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、新能源汽车(NewEnergyVehicle)等。[0082] 本实施例中，通过采用布相同跨距、多条线圈相结合的绕组排布方式，减少交叠、排列整齐，降低制作工艺复杂程度，便于生产，并且可消除各支路不对称引起的一系列问题，同时采用环形汇流排结构，结构紧凑。[0083] 实施例2[0084] 本发明的扁线连续波绕组结构，包括三相连续波绕组，每相连续波绕组包括进线端、出线端和位于进线端和出线端之间的连续波绕线圈。可以理解，本实施例的扁线连续波绕组结构可以是U、V、W三相绕组的形式。[0085] 每相连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，每相支路绕组绕线的定子槽数为nm，定子槽的总槽数为3nm，n为电机极数，m为每个支路绕组所包含的线圈条数；定子槽的绕线层数为2M层，且线圈在各层的跨距均为3m；每相连续波绕组的进线端和出线端均位于定子槽的槽底或槽口位置；n、m和M均为正整数。[0086] 当线圈的导线在每个绕线层按照跨距3m绕制n/2个定子槽后，跨越至下一个绕线层进行绕制，且跨层的跨距同样是3m，依次绕满2M层。即本实施例中无需设置跳线，各线圈之间不进行焊接。[0087] 当电机极数为10极、每相连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为2条、各条线圈在各层的跨距均为6时；任意一相连续波绕组的第一支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0088] X1?[X+6×1]1?[X+6×2]1?[X+6×3]1?[X+6×4]1?[X+6×5]2?[X+6×6]2?[X+6×7]2?[X+6×8]2?[X+6×9]2?X3?[X+6×1]3?[X+6×2]3?[X+6×3]3?[X+6×4]3?[X+6×5]4?[X+6×6]4?[X+6×7]4?[X+6×8]4?[X+6×9]4—[0089] ……[0090] X2M?1?[X+6×1]2M?1?[X+6×2]2M?1?[X+6×3]2M?1?[X+6×4]2M?1?[X+6×5]2M?[X+6×6]2M?[X+6×7]2M?[X+6×8]2M?[X+6×9]2M[0091] 其中，X2M为第X槽的第2M层，X2M?1为第X槽的第2M?1层，X为定子槽中的第X槽，且X小于6。[0092] 本实施例中，第一支路绕组的第二条线圈的绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈。[0093] 当电机极数为10极、每相连续波绕组的第一支路绕组和第二支路绕组所包含的线圈条数均为2条、各条线圈在各层的跨距均为6时；任意一相连续波绕组的第二支路绕组的第一条线圈的绕线方式为：[0094] [X+6×4]2M?[X+6×3]2M?[X+6×2]2M?[X+6×1]2M?X2M?[X+6×9]2M?1?[X+6×8]2M?1?[X+6×7]2M?1?[X+6×6]2M?1?[X+6×5]2M?1—[0095] ……[0096] [X+6×4]4?[X+6×3]4?[X+6×2]4?[X+6×1]4?X4?[X+6×9]3?[X+6×8]3?[X+6×7]3?[X+6×6]3?[X+6×5]3?[X+6×4]2?[X+6×3]2?[X+6×2]2?[X+6×1]2?X2?[X+6×9]1?[X+6×8]1?[X+6×7]1?[X+6×6]1?[X+6×5]1。[0097] 本实施例中，第二支路绕组的第二条线圈绕线方式与第一条线圈的绕线方式保持一致，将第一条线圈整体平移一个定子槽得到第二条线圈。[0098] 本实施例中，M的取值为3，即定子槽的绕线层数为6层，每相支路绕组绕线的定子槽数为30，定子槽的总槽数为60，X取值为1，即本实施例采用60槽10极支路数为2的电机、从槽底到槽口线圈层数依次增加为例。为了便于说明，将组成第一支路绕组的两条线圈标记为：第一线圈、A?a，第二线圈、B?b；将组成第二支路绕组的两条线圈标记为：第三线圈、C?c，第4线圈、D?d。各线圈在同一层绕制时跨距相同，均为6，各线圈在跨层绕制时的跨距亦为6。绕组连线图和排布方式如图8和图9所示。[0099] 在第一支路绕组中，A1?a2和B1?b2的跨距为6；a2?A3和b2?B3的跨距为6；A3?a4和B3?b4跨距为6；A4?a5和B4?b5跨距为6；a5?A6和b5?B6为跨层绕制，跨距亦为6。第一线圈的A1、a2、A3、a4、A5均位于第一层，a6、A7、a8、A9、a10均位于第二层，A11、a12、A13、a14、A15均位于第三层，a16、A17、a18、A19、a20均位于第四层，A21、a22、A23、a24、A25均位于第五层，A26、a27、A28、a29均位于第六层。第一线圈每绕制五个槽换一层，依次往下排列，第一线圈按顺序从第1层绕制到第6层。以此类推第二线圈。采用上述的绕制方式，使得每个线圈相互叠压，绕制完成后可直接压入定子槽内，减少了工艺程序，且每条线圈内的导线均为完整的一根导线。[0100] 在第一支路绕组中，C1?c2和D1?d2的跨距为6；c2?C3和d2?D3的跨距为6；C3?c4和D3?d4跨距为6；C4?c5和D4?d5跨距为6；c5?C6和d5?D6为跨层绕制，跨距亦为6，所有跨距均为6。其中，第三线圈的C1、c2、C3、c4、C5均位于第六层，c6、C7、c8、C9、c10均位于第五层，C11、c12、C13、c14、C15均位于第四层，c16、C17、c18、C19、c20均位于第三层，C21、c22、C23、c24、C25均位于第二层，C26、c27、C28、c29均位于第一层。第三线圈每绕制五个槽换一层，依次往下排列，第三线圈按顺序从第1层绕制到第6层。以此类推第四线圈。每条线圈内的导线均为完整的一根导线。[0101] 可以理解，本实施例中，第一支路绕组10和第二支路绕组20在同一定子槽内交替排布。具体地，定子槽的第1层可以为第一支路绕组10，定子槽的第2层可以为第二支路绕组20，定子槽的第3层可以为第一支路绕组10，定子槽的第4层可以为第二支路绕组20，定子槽的第5层可以为第一支路绕组10，定子槽的第6层可以为第二支路绕组20，即同一定子槽内的相邻两层为同相连续波绕组的两个不同的支路绕组。[0102] 本实施例中，每条支路绕组由两条相邻的线圈组成，每相连续波绕组共由四条线圈组成。将第55槽的第6层内第一线圈的尾端a30与第2槽的第1层内第二线圈的首端B1通过Bus?bar进行换位连接，即第一线圈和第二线圈首尾相连形成第一支路绕组，且第一支路绕组的引出线为第1槽的第1层内第一线圈的首端A1，第一支路绕组的中性点为第56槽的第6层内第二线圈的尾端b30。将第31槽的第1层内第三线圈的尾端c30与第26槽的第6层内第四线圈的首端D1通过Bus?bar进行换位连接，即第三线圈和第四线圈首尾相连形成第二支路绕组，且第二支路绕组的引出线为第25槽的第6层内第三线圈的首端C1，第二支路绕组的中性点为第32槽的第1层内第四线圈的尾端d30。通过上述连接方法消除不同支路绕组之间的相位差，使得第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布，且各支路绕组的出线端可以位于定子外圆区域。如图9所示。绕制完成的相绕组中，保留了Y1、Y2两个进口和X1、X2两个出口。[0103] 在其他实施例中，各支路绕组也可以采用同心绕制的形式。[0104] 本实施例中，第一支路绕组和第二支路绕组的并联形式为星形连接或三角形连接。[0105] 本实施例还提供了一种定子，该定子包括定子铁芯和上述的扁线连续波绕组结构，定子铁芯的内壁周向上设置有60个定子槽，扁线连续波绕组结构中的连续波绕组的部分绕设在定子槽内，连续波绕组的部分位于定子槽外。且每个定子槽内具有6层且同相的连续波绕组，且各个定子槽内的连续波绕组的层数相同。可以理解，在实际应用中，各支路绕组的出线端也可以位于定子内圆区域，每个定子槽的绕制层数包括但不限于为6层，还可以为2层或4层或8层等，其绕制方式可以参考上述6层的绕制方式。[0106] 本实施例还提供了一种包括上述定子的电机，该电机可以应用到电动车/电动汽车(EV)、纯电动汽车(PEV/BEV)、混合动力汽车(HEV)、增程式电动汽车(REEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、新能源汽车(NewEnergyVehicle)等车辆中。[0107] 本实施例还提供了一种包括上述电机的车辆，该车辆可以为电动车/电动汽车(EV)、纯电动汽车(PEV/BEV)、混合动力汽车(HEV)、增程式电动汽车(REEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、新能源汽车(NewEnergyVehicle)等。[0108] 本实施例通过包括上述电机，且电机中在定子的每个定子槽内绕制6层同相的连续波绕组，使得同一定子槽内的各层连续波绕组为同相的，由于同相的各层连续波绕组之间不需要设置绝缘纸进行隔开，因此，同一定子槽内各层连续波绕组之间避免设置绝缘纸，使得定子槽内可用空间增大，从而使得定子槽内可容纳的连续波绕组的截面积增大，进而有助于提高槽满率，使得定子槽内的连续波绕组上通过的电流量增大，有利于提高电机的输出转矩，使得电机能够适用在转矩需求不同的多种车辆上。与此同时，每个定子槽内避免设置绝缘纸，大大降低了电机的制造成本。此外，每相连续波绕组在同一定子槽内的所有层中均存在导线，每相连续波绕组包括并联的第一支路绕组和第二支路绕组，且两个支路绕组均是通过相邻线圈首尾连接、并进行换位连接得到，消除了不同支路之间的相位差，使得每条支路完全对称，即第一支路绕组与第二支路绕组在定子槽内呈环形对称结构分布，进而实现了各相连续波绕组均匀对称分布，使得各支路电势平衡、无环流、抵消谐波，大大提高了电机的性能。进一步地，组成各支路绕组的多条串联线圈之间不采用焊接连接，避免了因焊接点质量而影响电机的使用寿命，有效提高了电机的运行质量。另外，同一定子槽内的各层连续波绕组均为同相的，即每相连续波绕组采用了相同跨距的波绕组线圈组成，排布简单，且每条线圈的线圈主体之间没有交叠、排列整齐，大大降低了制作工艺的复杂程度低，便于批量生产。本发明既解决了由于各支路不对称引起的一系列问题，又有效降低了电机由于相数增加所导致的扁线绕线工艺难度大、制造成本高的问题，有效降低了车辆的制作成本。[0109] 虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

专利地区：湖南

专利申请日期：2021-12-24

专利公开日期：2024-11-19

专利公告号：CN114465390B