CN101373909A - 绕线骨架、电机及电机定子的绕线方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绕线骨架、电机及电机定子的绕线方法，该绕线骨架套装在具有多相磁极组的定子铁芯上，包括架体，架体一端设有由圈板及凸台构成的过线槽，其中，每一凸台具有凸柱及设置凸柱两侧的进线平面与出线平面，且各相磁极组凸台的进线平面之间具有高度差，各相磁极组凸台的出线平面之间也具有高度差。绕线方法包括绕制各磁极组的线圈，其中连接各线圈主体的过线部分相互分离地布置在过线槽内。本发明能避免定子线圈的过线部分相互接触，防止定子线圈之间的相间短路，提高电机运行的可靠性。

Description

绕线骨架、电机及电机定子的绕线方法

技术领域

本发明涉及一种电机绕组的部件，尤其是涉及一种套装在电机定子的定子铁芯上的绕线骨架，以及使用这种绕线骨架的电机、应用这种绕线骨架的电机定子绕线方法。

背景技术

随着国民经济的发展，电机已经广泛应用到各种设备中，如带动风扇叶片转动的电动机、由风力或水力带动的发电机等，这些都是常见的电机。

现有一种电机的结构如图1所示，包括前端盖1、后端盖2以及壳体3，壳体3为一环形柱体，其内部设有电机定子4，电机定子4内置有转子5，转子5的转轴6可旋转地支承在前端盖1和后端盖2上。

现有的电机定子4包括一个定子铁芯，定子铁芯大多由多层硅钢片材料叠压制成，且具有三相磁极组，分别是U、V、W三相磁极组，并且每一相磁极组包括多个磁极，三相磁极交替布置，例如相邻两个U相磁极之间依次有一个V相磁极以及一个W相磁极。同时，每一磁极上绕有线圈，线圈包括线圈主体及过线部分，其中，线圈主体具有主体部分，主体部分的两端连接有进线部分以及出线部分，且过线部分的一端连接于线圈主体的出线部分，另一端连接于绕着与前一线圈同相的相邻磁极上线圈主体的进线部分。线圈通电后将产生交变的磁场，以此推动转子转动，从而带动转轴转动。

由于现有部分电机中，线圈直接绕在涂覆有绝缘漆的定子铁芯上，线圈与定子铁芯通过绝缘漆绝缘，存在线圈与定子铁芯直接接触的隐患，对电机的运行造成影响。因此，现有部分电机的定子铁芯上套装有一绕线骨架，电机定子的线圈缠绕在绕线骨架上，避免线圈与定子铁芯直接接触。现有的一种绕线骨架如图2所示。

由图2可见，现有的绕线骨架7包括一环形的架体71，架体71由第一部分61以及第二部分62扣合组成，并且第一部分61与第二部分62均由绝缘的耐高温材料，如绝缘树脂等做成。在架体71上设有多个绕线板架76，绕线板架76的数量与定子铁芯磁极的数量相等，且每一绕线板架76与一个磁极对应。装配电机定子时，第一部分61与第二部分62扣合，使每一绕线板架76套装在对应的定子铁芯磁极上，然后将线圈缠绕在绕线板架76上，以避免线圈与定子铁芯直接接触。

在架体71一端的外缘一周上设有一环形的圈板72，圈板72沿架体71轴向外伸。在圈板72内设有多个沿周向分布的凸柱73、74，凸柱73、74沿架体71轴向外伸。凸柱73沿周向长度较短，凸柱74沿周向长度较长，且两者交替设置。凸柱73与凸柱74的数量相等，并与定子铁芯磁极的数量一致。

在圈板72与凸柱73、74之间形成一环形的过线槽75，线圈的过线部分布置在过线槽75内。

参见图3，现有绕线骨架7自左向右分别设有凸柱731、741、732、742、733以及743，其中凸柱731与凸柱741之间形成U相磁极的进线槽771，凸柱741与凸柱732之间形成U相磁极的出线槽781。绕在U相磁极对应的一个绕线板架761上的线圈主体的进线部分绕过凸柱741并穿过进线槽771，而线圈主体的出线部分穿过出线槽781并绕过凸柱741与U相的过线部分连接。

相同的，凸柱732与凸柱742之间形成V相磁极的进线槽772，凸柱742与凸柱733之间形成V相磁极的出线槽782，绕在V相磁极对应的绕线板架762上的线圈主体的进线部分绕过凸柱742并穿过进线槽772，而线圈主体的出线部分穿过出线槽782并绕过凸柱742与V相的过线部分连接。而凸柱742与凸柱743之间也形成W相磁极的进线槽773，绕在W相磁极对应的绕线板架763上的线圈主体的进线部分绕过凸柱743并穿过进线槽773。并且，U相线圈的过线部分、V相线圈的过线部分以及W相线圈的过线部分均布置在过线槽75内。

参见图4，是图3中沿A-A方向的局部剖视放大图，图4中线圈主体10缠绕在U相磁极对应的绕线板架761上。并且，U相线圈的过线部分151、V相线圈的过线部分152以及W相线圈的过线部分153布置在过线槽75内。

装配电机定子时，首先将绕线骨架7套装在定子铁芯上，然后将三相磁极组对应的线圈分别缠绕在绕线骨架7上。例如，绕制U相线圈时，首先将漆包线一端穿过一U相磁极对应绕线板架761，并将预定圈数漆包线缠绕在绕线板架761上。漆包线的另一端穿过出线槽781，绕过凸台741并通过过线槽75后，经过一个W相磁极与一个V相磁极后，穿过相邻的另一U相磁极的进线槽771，并缠绕在该磁极对应的绕线板架761上，绕制新的线圈主体，直至U相的所有磁极均绕制线圈主体。由此可见，缠绕在U相磁极组的多个磁极上的线圈主体由一根漆包线绕制而成，且连接相邻两个U相磁极的线圈主体之间漆包线布置在过线槽75内，布置在过线槽75内的部分即为U相线圈的过线部分。

相同的，V相线圈与W相线圈的绕制方法与U相线圈的绕制方法相同，不再赘述。

回看图3，由于U相磁极、V相磁极以及W相磁极的进线槽771、772、773深度相同，且三相磁极的出线槽深度也相同，也就是架体71上所有进线槽与出线槽的底面在同一平面上。因此，如图4所示布置在过线槽75内三相线圈的过线部分151、152以及153不可避免地相互接触。一旦过线部分上的漆皮刮破或老化等导致过线部分局部出现裸铜，相互接触将导致电机相间短路，甚至对电网的运行造成影响。

并且，由于同一磁极对应的进线槽与出线槽深度也相同，例如U相进线槽771与出线槽781底面也在同一平面上，缠绕在U相磁极上的线圈主体的进线部分与出线部分也在同一平面上，且会相互接触。一旦U相线圈的进线部分与出线部分出现裸铜，相互接触进线部分与出线部分会导致电机相内短路，甚至造成电机烧毁，影响电机运行的可靠性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种有效避免电机相间短路的绕线骨架；

本发明的另一目的是提供一种有效避免电机相内短路的绕线骨架；

本发明的再一目的是提供一种应用上述绕线骨架的电机；

本发明的又一目的是提供一种应用上述绕线骨架的电机定子绕线方法。

为实现上述的主要目的，本发明提供的绕线骨架套装在电机定子的定子铁芯上，该定子铁芯设有多相磁极组，该绕线骨架包括环形架体，架体一端外缘一周设有由沿架体轴向外延伸圈板与多个凸台构成的过线槽，架体上还设有与定子铁芯的磁极对应且数量相等的多个绕线板架，其中，各相磁极组对应凸台的进线平面之间具有高度差，且各相磁极组对应凸台的出线平面之间也具有高度差。

由上述方案可见，绕在每一磁极对应绕线板架上的线圈主体的进线部分绕过凸柱，搁置在进线平面后并连接至线圈主体部分，线圈主体的出线部分经出线平面绕过凸柱与该相的过线部分连接。由于不同相磁极组对应的凸台的进线平面之间具有高度差，且出线平面之间也具有高度差，即不同相磁极组对应的进线平面不在同一平面上，且不同磁极组对应的出线平面也不在同一平面上。这样，布置在过线槽内的不同相线圈的过线部分也就不在同一平面上，有效避免了不同相线圈的过线部分之间的相互接触，即使过线部分出现裸铜，也不会导致电机的相间短路。

一个优选的方案是，定子铁芯的每相磁极组包括多个磁极，同一磁极组的多个磁极对应凸台的进线平面与出线平面的高度对应相等，即同一磁极组的多个磁极对应凸台的进线平面均在同一平面上，且同一磁极组的多个磁极对应凸台的出线平面也在同一平面上。

由此可见，同一磁极组对应的所有凸台进线平面等高，而出线平面也等高，这样，各相磁极组对应的过线部分相互间平行设置。并且，由于不同磁极组对应的进线平面与出线平面高度不同，不同相线圈的过线部分也就存在距离，确保不相同线圈的过线部分不会相互接触，有效避免电机相间短路。

为实现上述的另一目的，本发明提供的绕线骨架每一凸台的进线平面与出线平面之间也具有高度差，即同一磁极对应的进线平面与出线平面也不在同一平面上。这样，可避免同一线圈主体的进线部分与出线部分相互接触的问题，即使同一线圈主体的进线部分与出线部分上出现裸铜，也能有效防止因进线部分与出线部分间短路而导致电机相内短路。

为实现上述的再一目的，本发明提供的电机包括壳体，壳体内设有电机定子及转子，电机定子包括具有多相磁极组的定子铁芯以及套装在定子铁芯上的绕线骨架，该绕线骨架包括环形架体，架体一端外缘一周上设有由沿架体轴向外延伸的圈板以及凸台构成的过线槽，架体上还设有与定子铁芯的磁极对应且数量相等的多个绕线板架，其中，每一凸台具有一凸柱位于凸柱两侧的进线平面与出线平面，并且各相磁极组对应凸台的进线平面之间具有高度差，且各相磁极组对应的出线平面之间也具有高度差。

由此可见，线圈主体的进线部分可绕过每一进线平面与线圈的主体部分连接，出线部分绕过凸台的出线平面与过线部分连接。由于不同相磁极组对应的凸台的进线平面之间具有高度差，且出线平面之间也具有高度差，布置在过线槽内的不同相线圈的过线部分便不会在同一平面上，避免不同相过线部分之间的相互接触，有效避免电机相间短路。

为实现上述的又一目的，本发明提供的电机定子的绕线方法应用上述的绕线骨架，该方法包括绕制各磁极组的线圈，其中连接各线圈主体的过线部分相互分离地布置在过线槽内。

由上述方案可见，由于不同相线圈的过线部分相互分离，即相互间具有高度差，不同相线圈的过线部分不在同一平面上，可有效避免不同相过线部分相互接触，即使过线部分出现裸铜，也可有效防止电机相间短路。

附图说明

图1是现有电机的结构分解图；

图2是现有绕线骨架的结构图；

图3是现有绕线骨架另一视角的局部放大图；

图4是图3中沿A-A方向的局部剖视放大图，图中绕线骨架绕有线圈；

图5是本发明绕线骨架实施例的主视图，图中绕线骨架上绕有各相线圈；

图6是本发明绕线骨架实施例的局部放大图；

图7是本发明绕线骨架实施例的部分展开示意图，图中绕线骨架上绕有各相线圈的进线、出线以及过线部分。

以下结合附图及各实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

绕线骨架实施例:

参见图5，是本发明绕线骨架实施例的主视图，图中绕线骨架上绕有各相线圈。本实施例中，绕线骨架8具有一个由绝缘材料制成的环形柱状架体，架体一端的外缘一周上设有沿架体轴向向外延伸的圈板82，圈板82内设有沿周向分布的多个凸台831、832、833等，凸台沿架体轴向向外延伸，并且凸台的数量与定子铁芯的磁极数量相等，且每一凸台均与一磁极对应。例如，本实施例中，凸台831与U相磁极对应，凸台832与V相磁极对应，而凸台833与W相磁极对应。并且，圈板82与凸台之间的一周形成一环形的间隙，该间隙形成本实施例的过线槽85，各相过线部分可布置在过线槽85内。

本实施例中，架体上还设有多个绕线板架，每一绕线板架均与一个磁极对应，例如，绕线板架861与U相磁极对应，绕线板架862与V相磁极对应，而绕线板架863与W相磁极对应，也就是绕线板架的数量与磁极数量相等。定子的线圈缠绕在绕线骨架上，其中，每一相线圈包括线圈主体以及过线部分，线圈主体缠绕在每一磁极对应的绕线板架上，其具有主体部分，主体部分的两端连接有进线部分以及出线部分。过线部分的一端与一线圈主体的出线部分连接，另一端连接于与前述线圈主体同相的相邻线圈主体的出线部分，因此，过线部分将绕在同一磁极组多个磁极上的线圈主体串联连接。

参见图6，是本发明绕线骨架实施例的局部放大图。由图6可见，每一凸台上设有自凸台上表面向上延伸的凸柱。例如，U相磁极对应的凸台831的上表面上有一凸柱841，凸柱841也是沿架体轴向向外延伸。在凸柱841的两侧形成有U相磁极线圈的进线平面871以及出线平面881，其中出线平面881形成于凸台831的上表面。

类似的，V相磁极对应的凸台832的上表面上也设有自凸台832上表面向外延伸的凸柱842，凸柱842将凸台832的上表面划分为V相磁极线圈的进线平面872以及出线平面882。而W相磁极对应的凸台833上表面上也设有自凸台833上表面向外延伸的凸柱843，且凸柱843也将凸台833的上表面划分为W相磁极线圈的进线平面873以及出线平面883。

回看图5，每一磁极对应的绕线板架上均缠绕有线圈主体，例如U相磁极对应的绕线板架861上缠绕有U相线圈的线圈主体，线圈主体包括主体部分211以及与主体部分211连接的进线部分221、出线部分231。本实施例中，进线部分221绕过凸柱831以及进线平面871与主体部分211连接，而出线部分231从主体部分211伸出后，绕过出线平面881以及凸柱841与U相的过线部分251连接。

相同的，V相磁极对应的绕线板架862以及W相磁极对应的绕线板架863上也缠绕有线圈主体，线圈主体的缠绕方式、进线部分与出线部分的连接方式等与U相相同，在此不再赘述。

参见图6与图7，图7是本发明绕线骨架实施例的部分展开示意图，图中绕线骨架上绕有各相线圈的进线部分、出线部分以及过线部分。本实施例中，凸台831、凸台832以及凸台833的上表面之间具有高度差，即三个凸台上表面不在同一平面上。并且，同一相的磁极组中多个磁极所对应的多个凸台的进线平面与出线平面的高度对应相等，例如图7中，相邻两个U相磁极对应的凸台831的进线平面871高度相等，相邻的U相磁极对应凸台831的出线平面881高度也是相等。这样，由于绕在U相、V相以及W相磁极上的进线部分与出线部分分别绕过该相对应凸台的进线平面与出线平面，高度不同的凸台进线平面与出线平面使不同相的过线部分之间相互平行，且具有一定的高度差。

由图7可见，U相过线部分251、V相过线部分252以及W相过线部分253之间相互平行，均沿与凸台进线平面形成一倾斜角度的平面延伸，且三相过线部分所在平面并不重合，这样，三相过线部分之间具有一定距离，避免过线部分之间相互接触。即使过线部分上出现裸铜，也可以有效防止因过线部分之间相互接触而导致电机相间短路，从而避免对电网的运行造成损害。

并且，本实施例中，每一凸柱两侧的进线平面与出现平面也不是等高的，而是具有高度差。图7中，U相磁极对应的进线平面871与出线平面881之间具有高度差，这样，绕在进线平面的U相线圈的进线部分221与绕在出线平面881上的出线部分231也就具有高度差，可避免U相线圈上进线部分221与出线部分231相互接触。即使线圈的进线部分221与出线部分231上出现裸铜，也可以有效避免U相线圈的短路，从而提高电机运行的可靠性。

相同的，V相磁极对应的凸台832上，进线平面872与出线平面882也具有高度差，V相线圈的进线部分222与出线部分232之间便具有一定的距离，避免进线部分222与出线部分232相互接触。W相磁极对应凸台833的进线平面873与出线平面883之间也具有高度差，也避免W相线圈进线部分223与出线部分233相互接触。

当然，本实施例中，同一磁极组的多个磁极对应的凸台的进线平面与出线平面等高，各相过线部分沿与凸台进线平面形成一倾斜角度的平面延伸，实际应用时，还可以将同一磁极组的多个磁极对应的凸台进线平面与出线平面对应的设置成不同的高度。例如，将U相磁极对应的凸台设置成不同的高度，并且在凸台上表面设置出线平面与进线平面，且出线平面与相邻的U相磁极对应的凸台进线平面高度相等，这样，连接绕在这两磁极上的线圈主体间的过线部分便以平行于凸台上表面的方向延伸。相同的，V相过线部分、W相过线部分也沿平行于凸台进线平面的方向延伸，且不同相过线部分之间具有高度差，这样，也可避免不同相过线部分之间的相互接触，从而有效防止电机的相间短路，提高电机运行的可靠性。

电机实施例:

本发明的电机具有环形柱体的壳体，在壳体的两端设有前端盖以及后端盖，并在壳体内设有转子，在壳体与转子之间设有电机定子，电机定子包括定子铁芯以及套装在定子铁芯上的绕线骨架，定子铁芯上设有U、V、W三相磁极组，每一磁极组上设有4个磁极，三相磁极组的各个磁极是交替相间设置，即相邻两个U相磁极之间依次设有一个V相磁极与一个W相磁极，这些与现有的电机相同，不再赘述。本例电机的绕线骨架具有以上绕线骨架实施例的结构。

电机定子绕线方法实施例:

装配电机定子时，首先将绕线骨架套装在定子铁芯上，然后在绕线骨架上绕上各相的线圈。绕制U相线圈时，首先将漆包线的一端绕在一个U相磁极对应的绕线板架861上，并在绕线板架上缠绕预定圈数的漆包线。漆包线的另一端搁置在出线平面881上，然后绕过凸柱841进入过线槽85，漆包线在过线槽85内经过一个W相磁极与一个V相磁极后，绕过相邻的另一U相磁极对应的凸柱841与进线平面871，并缠绕在该磁极对应的绕线板架861上，绕制新的线圈主体。如此反复操作直至绕制完成U相的线圈。

绕制U相线圈时，布置在过线槽85内的一段漆包线即为U相线圈的过线部分。相同的，绕制V相线圈与W相线圈时，V相线圈的过线部分与W相线圈的过线部分也是布置在过线槽85内。由于绕线骨架上，不同相磁极所对应的凸台的进线平面之间具有高度差，且不同相磁极所对应的凸台的出线平面也具有高度差，这样，绕制各相线圈时，不同相线圈的过线部分之间相互平行，且相互分离的布置在过线槽85内，避免不同相过线部分之间相互接触而导致相间短路。

并且，本发明的绕线骨架上，由于同一凸台的进线平面与出线平面之间也具有高度差，因此，绕制线圈主体时，绕过进线平面的线圈进线部分与绕过出线平面的线圈出线部分是相互分离地绕过凸柱。这样，可有效避免同一线圈的进线部分与出线部分相互接触，防止线圈短路，提高电机运行的可靠性。

上述各实施例中，绕线骨架的架体与凸台是一体成型，实际应用时，架体与凸台也可以是分体成型，即分别加工形成架体与凸台后，使用焊接、螺纹连接等方式将凸台固定在架体上，也可以实现本发明的目的。

当然，本发明实际应用过程中还可以有更多的改变，例如，上述实施例中，凸台的进线平面低于出线平面，实际应用时，也可以就进线平面设置成高于出线平面；或者在凸台上设置多个凸柱，形成更多的高度不同的平面，以便绕线时有更多选择等，这些改变并不影响本发明的实施。

并且，本发明中，同一磁极组的多个磁极对应的凸台的进线平面与出线平面的高度采用有部分不对应相等或者全部不相等，这些也可以实现本发明的目的。

并且，本发明中，设置在凸柱两侧的进线平面与出线平面也可以是带有一定弧度的曲面，或者为不规则的曲面，只要不同相的进线平面之间具有高度差即可。同时，进线平面与出线平面还可以使用一通孔来代替，这些也可以实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如磁极组与磁极数量的改变、凸台高度的改变、凸台与凸柱形状的改变等微小的变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.绕线骨架，用于套装在电机的定子铁芯上，该定子铁芯设有多相磁极组，该绕线骨架包括

环形架体，架体一端外缘一周设有由沿架体轴向外伸的圈板与多个凸台构成的过线槽；

所述架体上设有与定子铁芯的磁极对应且数量相等的多个绕线板架；

所述每一凸台具有一凸柱及位于凸柱两侧的进线平面与出线平面；

其特征在于:

各相磁极组凸台的进线平面之间具有高度差；

各相磁极组凸台的出线平面之间具有高度差。

2.根据权利要求1所述的绕线骨架，其特征在于:

所述定子铁芯的每相磁极组包括多个磁极，同一磁极组的多个磁极对应凸台的进线平面与出线平面的高度对应相等。

3.根据权利要求1或2所述的绕线骨架，其特征在于:

所述每一凸台的进线平面与出线平面之间具有高度差。

4.电机，包括

壳体；

设置在壳体内电机定子及转子；

所述电机定子包括具有多相磁极组的定子铁芯以及套装在定子铁芯上的绕线骨架；

所述绕线骨架包括

环形架体，架体一端外缘一周设有由沿架体轴向外延的圈板与多个凸台构成的过线槽；

所述架体上设有与定子铁芯的磁极对应且数量相等的多个绕线板架；

所述每一凸台具有一凸柱及位于凸柱两侧的进线平面与出线平面；

其特征在于:

各相磁极组凸台的进线平面之间具有高度差；

各相磁极组凸台的出线平面之间具有高度差。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于:

所述定子铁芯的每相磁极组包括多个磁极，同一磁极组的多个磁极对应的凸台的进线平面与出线平面的高度对应相等。

6.根据权利要求4或5所述的电机，其特征在于:

所述每一凸台的进线平面与出线平面之间具有高度差。

7.应用如权利要求1所述绕线骨架的电机定子绕线方法，包括

绕制各磁极组的线圈，其中连接各线圈主体的过线部分相互分离地布置在过线槽内。

8.根据权利要求7所述的绕线方法，其特征在于:

所述每一凸台的进线平面与出线平面之间具有高度差；

线圈主体的进线部分与出线部分相互分离的缠绕在凸柱上。

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