【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高速电机，具体涉及一种高速电机三相单层u型绕组定子、电机及定子加工方法。
技术介绍
1、高速电机因其体积小、质量轻、耗材少、功率密度大、动态响应快等诸多优点，广泛应用在航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域，例如目前技术较为成熟的磁悬浮高速电机、气悬浮高速电机、新能源汽车电机等。
2、高速电机由于功率密度大、体积小、转速高，相应的就会带来两个问题：转子动力学问题与散热困难问题。定子部件作为电机主要部件之一，其尺寸尤其是轴向高度尺寸会极大影响到电机临界转速的高低与体积的大小；同时，定子铁耗与绕组铜耗在总损耗中占比非常大，其散热效率也关系到电机的稳定可靠运行。对于高速电机而言，由于转速高，因此电机极数较小，一般为2或4极，同时采用分布式绕组来降低运行过程中的谐波含量，但随之而来会带来定子绕组端部高度过大的问题，而过高的绕组端部会造成转子的悬臂段过长，轴向长度增加，进而导致电机临界转速的降低与体积的增加。因此，在高速电机定子绕组设计过程中，常常通过优化绕组结构来降低端部绕组的高度，通过优化冷却流道和改变冷却方式来解决定子部分的散热问题。
3、为了降低绕组端部高度、提高临界转速，缩小电机体积、提高功率密度，与此同时兼顾到电机的冷却散热，众多电机设计人员做出许多尝试和努力，其中比较成功的为下图1所示的散嵌环形绕组（背绕式绕组）和下图2所示的成型发卡绕组。环形绕组的优势在于端部高度低，因此采用该绕组的电机临界转速高、体积小，缺点是目前只能手工绕制、绕线工序复杂，难以实现自动化与批量生产；另外，由
技术实现思路
1、技术目的：针对上述现有电机定子绕组存在的不足，本专利技术公开了一种能够实现线圈自动化绕制，降低绕组端部高度，提高电机临界转速的高速电机三相单层u型绕组定子、电机及定子加工方法。
2、技术方案：为实现上述技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种高速电机三相单层u型绕组定子，包括定子铁芯、嵌设在定子铁芯上的u型成型线圈，所述定子铁芯内表面和外表面分别沿轴线方向对应开设有内槽和外槽，内槽和外槽相互对应，每组内槽和外槽内嵌设一组u型成型线圈，同相的u型成型线圈依次首尾连接。
4、优选地，本专利技术的内槽和外槽沿定子铁芯的圆周方向均匀分布，并且数量为6的倍数，将定子铁芯沿圆周方向划分为a相绕组区、b相绕组区和c相绕组区，三相绕组区互相间隔120°设置，每个对应的绕组区均包括绕组进线区以及在定子上与绕组进线区相对设置的绕组出线区。
5、优选地，本专利技术的内槽和外槽的槽深大于u型成型线圈的嵌入深度，在u型成型线圈的内侧和外侧分别对应形成内冷却流道和外冷却流道。
6、本专利技术还公开一种电机，包括定子、转子和电机壳体，转子同心设置在定子内，所述定子使用上述的定子。
7、本专利技术公开一种根据上述的高速电机三相单层u型绕组定子的加工方法，包括步骤：
8、s01、在定子铁芯上开设内槽和外槽，并进行u型成型线圈绕制，形成数量与内槽数量相匹配的u型成型线圈；
9、s02、将u型成型线圈从定子铁芯的背面插入，u型成型线圈的端部沿对应的内槽或外槽方向延伸至定子铁芯正面，并且端部突出定子铁芯端面；
10、s03、按照定子的绕组次序进行u型成型线圈的连接。
11、优选地，本专利技术在步骤s03中，按照定子的绕组次序进行u型成型线圈连接的过程包括：将定子的内槽按照1-6n进行编号，1-n作为a相绕组进线区，2n+1-3n作为b相绕组进线区，4n+1-5n作为c相绕组进线区，相应在在定子上与进线区相对的为对应绕组的出线区，即：3n+1-4n作为a相绕组出线区，5n+1-6n作为b相绕组出线区，n+1-2n作为c相绕组出线区；在a相绕组进线区，以1号槽对应的u型成型线圈的线圈头作为a相绕组进线端，并按照内槽的编号顺序依次将a相绕组进线区内其余的外槽内的线圈头与下一内槽的线圈头连接，在a相绕组出线区，以3n+1编号内槽的u型成型线圈的线圈头作为a相绕组的出线端，并按照编号顺序，依次将外槽内的线圈头与下一内槽的线圈头连接，编号为n内槽对应的外槽内的线圈头与编号4n内槽对应的外槽内的线圈头焊接，完成a相绕组的连接；b相绕组和c相绕组与a相绕组的连接方式相同。
12、有益效果：本专利技术所提供的一种高速电机三相单层u型绕组定子、电机及定子加工方法具有如下有益效果：
13、1、本专利技术通过将绕制成型的u型成型线圈嵌设在定子铁芯内，可以实现自动化绕线，能够快速进行定子加工和组装，相较于散嵌环形绕组，本专利技术能够实现自动化与批量生产。
14、2、本专利技术将u型成型线圈嵌入定子铁芯内，并将u型成型线圈的线圈头连接形成绕组，可以降低定子端部高度，从而减小所需的转子悬臂，提高电机的临界转速。
15、3、本专利技术定子铁芯的内槽和外槽槽深大于u型成型线圈嵌入深度，在u型成型线圈内侧和外侧均能够形成冷却流道，使电机运行时，定子能够快速进行散热。
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1.一种高速电机三相单层U型绕组定子，其特征在于，包括定子铁芯（1）、嵌设在定子铁芯（1）上的U型成型线圈（2），所述定子铁芯（1）内表面和外表面分别沿轴线方向对应开设有内槽（3）和外槽（4），内槽（3）和外槽（4）相互对应，每组内槽（3）和外槽（4）内嵌设一组U型成型线圈（2），同相的U型成型线圈（2）依次首尾连接。
2.根据权利要求1所述的高速电机三相单层U型绕组定子，其特征在于，所述内槽（3）和外槽（4）沿定子铁芯（1）的圆周方向均匀分布，并且数量为6的倍数，将定子铁芯（1）沿圆周方向划分为A相绕组区、B相绕组区和C相绕组区，三相绕组区互相间隔120°设置，每个对应的绕组区均包括绕组进线区以及在定子上与绕组进线区相对设置的绕组出线区。
3.根据权利要求1所述的高速电机三相单层U型绕组定子，其特征在于，所述内槽（3）和外槽（4）的槽深大于U型成型线圈（2）的嵌入深度，在U型成型线圈（2）的内侧和外侧分别对应形成内冷却流道（5）和外冷却流道（6）。
4.一种电机，包括定子、转子和电机壳体，转子同心设置在定子内，其特征在于，所述定子使用权利要求
5.一种根据权利要求1-3任一所述的高速电机三相单层U型绕组定子的加工方法，其特征在于，包括步骤：
6.根据权利要求5所述的一种高速电机三相单层U型绕组定子加工方法，其特征在于，在步骤S03中，按照定子的绕组次序进行U型成型线圈连接的过程包括：将定子的内槽按照1-6n进行编号，1-n作为A相绕组进线区，2n+1-3n作为B相绕组进线区，4n+1-5n作为C相绕组进线区，相应在在定子上与进线区相对的为对应绕组的出线区，即：3n+1-4n作为A相绕组出线区，5n+1-6n作为B相绕组出线区，n+1-2n作为C相绕组出线区；在A相绕组进线区，以1号槽对应的U型成型线圈的线圈头作为A相绕组进线端，并按照内槽的编号顺序依次将A相绕组进线区内其余的外槽内的线圈头与下一内槽的线圈头连接，在A相绕组出线区，以3n+1编号内槽的U型成型线圈的线圈头作为A相绕组的出线端，并按照编号顺序，依次将外槽内的线圈头与下一内槽的线圈头连接，编号为n内槽对应的外槽内的线圈头与编号4n内槽对应的外槽内的线圈头焊接，完成A相绕组的连接；B相绕组和C相绕组与A相绕组的连接方式相同。
...【技术特征摘要】
1.一种高速电机三相单层u型绕组定子，其特征在于，包括定子铁芯（1）、嵌设在定子铁芯（1）上的u型成型线圈（2），所述定子铁芯（1）内表面和外表面分别沿轴线方向对应开设有内槽（3）和外槽（4），内槽（3）和外槽（4）相互对应，每组内槽（3）和外槽（4）内嵌设一组u型成型线圈（2），同相的u型成型线圈（2）依次首尾连接。
2.根据权利要求1所述的高速电机三相单层u型绕组定子，其特征在于，所述内槽（3）和外槽（4）沿定子铁芯（1）的圆周方向均匀分布，并且数量为6的倍数，将定子铁芯（1）沿圆周方向划分为a相绕组区、b相绕组区和c相绕组区，三相绕组区互相间隔120°设置，每个对应的绕组区均包括绕组进线区以及在定子上与绕组进线区相对设置的绕组出线区。
3.根据权利要求1所述的高速电机三相单层u型绕组定子，其特征在于，所述内槽（3）和外槽（4）的槽深大于u型成型线圈（2）的嵌入深度，在u型成型线圈（2）的内侧和外侧分别对应形成内冷却流道（5）和外冷却流道（6）。
4.一种电机，包括定子、转子和电机壳体，转子同心设置在定子内，其特征在于，所述定子使用权利要求1-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯歌，张涛，张冰冰，
申请(专利权)人：南京磁谷科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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