CN105790479A - 一种船舶推进电机及其定子线圈的绕制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶推进电机，包括转子、定子以及通过螺栓与定子装配在一起的端盖，端盖上固定有轴承，所述的定子由机座和电枢组成，电枢上连接有电缆，所述的电枢由铁芯、第一定子线圈和第二定子线圈组成，所述的第一定子线圈为单层的纯同心式平头线圈结构，所述的第二定子线圈为单层的马鞍形同心式平头线圈结构，第一定子线圈和第二定子线圈均含有一个或N个子线圈（N≥2），所述的N个子线圈之间串联；还公开了其定子线圈的绕制方法；同采用传统线圈结构的电机相比，本发明在缩短轴向长度及降低线圈端部温升等方面均有较大程度的创新，适合在高场强及高热负荷的电机中运用。
Description
技术领域
本发明属于电机领域，涉及一种适于高场强高热负荷的新型绕组电机，具体涉及一种功率大、转速低、功率密度高、结构紧凑的船舶推进电机，以及其定子线圈的绕制方法。
背景技术
常规电机定子电枢绕组型式主要有梭形线圈与同心式线圈两种型式。
梭形线圈由于其端部较长，影响电机总体轴向长度；同心式线圈端部较短，在一定程度上缩短了电机轴向长度，降低了电机总体体积，提高电机功率密度。此外，对于梭形线圈与同心式线圈两种型式线圈，一般含有两个引线接头，这样将导致极间连接线和相间连接线数量均较多，工艺复杂，不利于线圈端部散热，其端部温升较高。
船舶推进电机相较常规电机需要更大的功率、更低的转速、更高的功率密度，目前常规的电机已不能满足需求。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，提供一种从线圈结构型式入手，优化线圈结构，能满足高场强、高热负荷的新型船舶推进电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶推进电机，包括转子、定子以及通过螺栓与定子装配在一起的端盖，端盖上固定有轴承，所述的定子由机座和电枢组成，电枢上连接有电缆，所述的电枢由铁芯、第一定子线圈和第二定子线圈组成，所述的第一定子线圈为单层的纯同心式平头线圈结构，所述的第二定子线圈为单层的马鞍形同心式平头线圈结构，第一定子线圈和第二定子线圈均含有一个或N个子线圈（N≥2），所述的N个子线圈之间串联。
所述的一种船舶推进电机，其第一定子线圈和第二定子线圈采用空冷、浸泡式油冷或液体内冷的冷却方式。
所述的一种船舶推进电机，其转子采用常规鼠笼转子、永磁转子或超导转子。
所述的一种船舶推进电机，其定子线圈的N个子线圈分别放置于电枢的N个齿槽内，或者同时放置于电枢的一个齿槽内。
所述的一种船舶推进电机，其第一定子线圈和第二定子线圈采用液体内冷的冷却方式，分别通过第一定子线圈水电接头装置和第二定子线圈水电接头装置连接冷却介质。
所述的一种船舶推进电机，其第一定子线圈含有第一子线圈、第二子线圈和第三子线圈，均使用的空心铜导线，或均使用空心铜导线与实心铜导线结合的线束。
本发明的目的之一在于提供上述船舶推进电机定子线圈的绕制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶推进电机的定子线圈的绕制方法，定子线圈含三个子线圈，先将一定根数的铜线并联换位成一匝，然后绕制第一个同心式平头子线圈，待第一个子线圈绕制完成后，将换位导线由第一个子线圈端部沿直线段方向错位一定位移，随后绕制第二个同心式平头子线圈，待第二个子线圈绕制完成后，将换位导线由第二个子线圈端部沿直线段方向错位一定位移，然后绕制第三个同心式平头子线圈，待第三个子线圈绕制完成后，将三个子线圈一起整型成为一个同心式平头线圈。
所述的定子线圈的绕制方法，其铜导线为一束实心铜导线或一束空心铜导线或实心铜导线与空心铜导线组成的线束。
所述的定子线圈的绕制方法，所述的第一个子线圈为从上往下绕制的多匝线圈，所述的第二个子线圈为从下往上绕制的多匝线圈，所述的第三个子线圈为从上往下绕制的多匝线圈。
本发明的有益效果是：因采用同心式平头线圈结构，缩短了线圈端部长度，进而缩短了电机轴向长度，同时由于线圈N个子线圈由一定根数的铜导线并联换位成一匝后一次绕制而成，减少了子线圈组间连接线数量，缩短了平均端接长度，改善了线圈端部散热，降低了线圈端部温升，提高了电机功率密度，此外，将成型线圈N个子线圈同时放置于一个齿槽内，可以最大限度地利用气隙空间，提高电机功率密度；此外，线圈采用的换位导线，可大大减小绕组环流及涡流损耗；线圈N个子线圈同时放置于一个齿槽内，可以最大限度地利用气隙空间，提高电机功率密度；同采用传统线圈结构的电机相比，本发明在缩短轴向长度及降低线圈端部温升等方面均有较大程度的创新，适合在高场强及高热负荷的电机中运用。
附图说明
图1为本发明电机的结构示意图；
图2为本发明液体内冷电枢的结构示意图；
图3为本发明液体内冷定子线圈的绕制工艺示意图；
图4为本发明第一定子线圈的结构型式立体图；
图5为本发明第二定子线圈的结构型式立体图；
图6为图3中线圈使用空心铜导线时的A—A剖视图；
图7为图3中线圈使用空心铜导线和实心铜导线时的A—A剖视图；
图8为本发明非液体内冷方式的电枢结构示意图；
图9和图10为本发明非液体内冷方式的定子线圈结构示意图。
各附图标记为：1—转子，2—轴承，3—端盖，4—机座，5—电枢，6—电缆，7—定子，51—第一定子线圈，52—第二定子线圈，53—铁芯，511—第一子线圈，512—第二子线圈，513—第三子线圈，514—子线圈绕制端部，515—第一定子线圈水电接头装置，525—第二定子线圈水电接头装置，54—第一非液体内冷定子线圈，55—第二非液体内冷定子线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参照图1至图7所示，是本发明的一个基本实施例，包括转子1、定子7以及通过螺栓与定子7装配在一起的端盖3，端盖3上固定有轴承2，所述的定子7由机座5和电枢5组成，电枢5与机座4之间为过盈配合，电枢5上连接有电缆6，用于与电网连接，所述的电枢5由硅钢片组成的铁芯53、不同规格的第一定子线圈51和第二定子线圈52组成，所述的第一定子线圈51为单层的纯同心式平头线圈结构，所述的第二定子线圈52为单层的马鞍形同心式平头线圈结构，两种规格的线圈均含有一个或N个子线圈（N≥2），所述的N个子线圈之间串联，即第一定子线圈51和第二定子线圈52均由一定根数的铜导线并联换位成一匝后一次绕制而成，其中第一定子线圈51和第二定子线圈52采用液体内冷的冷却方式，所述的转子1采用常规鼠笼转子、永磁转子或超导转子。
其中，所述的第一定子线圈51和第二定子线圈52采用液体内冷的冷却方式，分别通过第一定子线圈水电接头装置515和第二定子线圈水电接头装置525连接冷却介质，三个子线圈均使用空心铜导线与实心铜导线结合的线束。
本发明定子线圈为改进型同心式线圈，与常规同心式线圈不同的是，该线圈由N个子线圈(N≥1)组成，且N个子线圈之间串联起来，即线圈由一定根数的铜导线并联换位成一匝后一次绕制而成，N个子线圈之间没有焊接。这样在缩短线圈端部长度的同时，又减少了线圈连接线焊接数量，进而改善端部散热，同时提高电机功率密度，来满足电机高场强高热负荷、结构紧凑、功率密度高等要求。
实施例2是进一步的实施例。
与实施例1不同的是：第一子线圈511、第二子线圈512和第三子线圈513放置于同一个齿槽内。
实施例3是又一个进一步的实施例。
与实施例1不同的是：当第一定子线圈51和第二定子线圈52采用浸泡式油冷或空冷的冷却方式时，第一非液体内冷定子线圈54和第二非液体内冷定子线圈55在铁芯53上的结构如图8所示，定子线圈结构示意图如图9和图10所示，且第一子线圈511、第二子线圈512和第三子线圈513分别放置于电枢5的三个齿槽内，均使用的空心铜导线。
实施例4
与实施例3不同的是：三个子线圈放置于同一个齿槽内。
实施例5
与实施例1不同的是：定子线圈含有两个子线圈，子线圈放置于两个齿槽内。
实施例6
与实施例5不同的是：子线圈放置于同一个齿槽内。
实施例7是一种船舶推进电机的定子线圈的绕制方法（以线圈含三个子线圈为例），步骤为：
先将一定根数的实心铜导线并联换位成一匝，或是先将一定根数的空心铜导线并联换位成一匝，或是先将一定根数的空心铜导线与实心铜导线的组合结构并联换位成一匝，然后绕制第一个同心式平头子线圈（即第一子线圈511，多匝，从上往下绕制），待第一个子线圈绕制完成后，将换位导线由其子线圈绕制端部514沿直线段方向错位一定位移，随后绕制第二个同心式平头子线圈（即第二子线圈512，多匝，从下往上绕制），待第二个子线圈绕制完成后，将换位导线由其子线圈绕制端部514沿直线段方向错位一定位移，然后绕制第三个同心式平头子线圈（即第三子线圈513），待第三个子线圈绕制完成后，将第一子线圈511、第二子线圈512和第三子线圈513一起整型成为一个同心式平头线圈，即为第一定子线圈51和第二定子线圈52两种成型线圈。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种船舶推进电机，其特征在于：包括转子（1）、定子（7）以及通过螺栓与定子（7）装配在一起的端盖（3），端盖（3）上固定有轴承（2），所述的定子（7）由机座（5）和电枢（5）组成，电枢（5）上连接有电缆（6），所述的电枢（5）由铁芯（53）、第一定子线圈（51）和第二定子线圈（52）组成，所述的第一定子线圈（51）为单层的纯同心式平头线圈结构，所述的第二定子线圈（52）为单层的马鞍形同心式平头线圈结构，第一定子线圈（51）和第二定子线圈（52）均含有一个或N个子线圈（N≥2），所述的N个子线圈之间串联。
2.根据权利要求1所述的一种船舶推进电机，其特征在于，所述的第一定子线圈（51）和第二定子线圈（52）采用空冷、浸泡式油冷或液体内冷的冷却方式。
3.根据权利要求1所述的一种船舶推进电机，其特征在于，所述的转子（1）采用常规鼠笼转子、永磁转子或超导转子。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种船舶推进电机，其特征在于，所述的定子线圈的N个子线圈分别放置于电枢（5）的N个齿槽内，或者同时放置于电枢（5）的一个齿槽内。
5.根据权利要求4所述的一种船舶推进电机，其特征在于，所述的第一定子线圈（51）和第二定子线圈（52）采用液体内冷的冷却方式，分别通过第一定子线圈水电接头装置（515）和第二定子线圈水电接头装置（525）连接冷却介质。
6.根据权利要求4所述的一种船舶推进电机，其特征在于，所述的第一定子线圈（51）含有第一子线圈（511）、第二子线圈（512）和第三子线圈（513），均使用空心铜导线，或均使用空心铜导线与实心铜导线结合的线束。
7.一种如权利要求1所述船舶推进电机的定子线圈的绕制方法，其特征在于，定子线圈含三个子线圈，步骤为：先将一定根数的铜线并联换位成一匝，然后绕制第一个同心式平头子线圈，待第一个子线圈绕制完成后，将换位导线由第一个子线圈端部沿直线段方向错位一定位移，随后绕制第二个同心式平头子线圈，待第二个子线圈绕制完成后，将换位导线由第二个子线圈端部沿直线段方向错位一定位移，然后绕制第三个同心式平头子线圈，待第三个子线圈绕制完成后，将三个子线圈一起整型成为一个同心式平头线圈。
8.根据权利要求7所述的定子线圈的绕制方法，其特征在于，所述的铜导线为一束实心铜导线或一束空心铜导线或实心铜导线与空心铜导线组成的线束。
9.根据权利要求8所述的定子线圈的绕制方法，其特征在于，所述的第一个子线圈为从上往下绕制的多匝线圈，所述的第二个子线圈为从下往上绕制的多匝线圈，所述的第三个子线圈为从上往下绕制的多匝线圈。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |