CN108512331B - 一种双层绕组的线圈端部结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层绕组的线圈端部结构，包括定子元件；定子元件包括定子铁心；定子铁心包括多个齿槽；所述齿槽围绕定子铁心的径向，在定子铁心的外周均匀分布；齿槽的边缘固定有多个线圈；线圈的端部包括线圈出槽段、线圈过渡段和线圈圆弧段；线圈出槽段的截面为横向矩形；线圈圆弧段的截面为纵向矩形；线圈过渡段一端的截面连接线圈出槽段并与线圈出槽段的截面形状相同，线圈过渡段另一端的截面连接线圈圆弧段并与线圈圆弧段的截面形状相同。本发明提供了线圈端部更加紧凑结构，可以减少定子元件的总轴向长度，因此，可以减少有效材料用量，缩短定子轴向长度。

Description

一种双层绕组的线圈端部结构

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是大型电机分瓣定子组件双层绕组的嵌放，具体涉及一种双层绕组的线圈端部结构。

背景技术

旋转电机一般包括定子和转子，对于大功率直驱型电机，随着单机功率的增加，电机的尺寸和重量都有所增加，这样给定子浸漆或电机的运输造成一定的难度。目前一种行之有效的解决措施是将定子制作成分瓣结构，其优点是一方面便于定子的浸漆，另一方面便于运输和现场装配。

对于传统形式的大型电机，定子通常使用双层绕组结构，每个槽中嵌放两支线圈的各一个有效边(一个槽内有两支不同线圈的有效边叠放在一起)，其中应用较多的线圈结构为上下层结构，即线圈的一个有效边嵌放在槽的上半部分，另一个有效边嵌放在相距一个节距的槽的下半部分。为了便于生产，一般所有的定子线圈结构相同。对于分瓣形式的大型电机，由于双层绕组需要连接两瓣铁心，导致每瓣铁心无法独立生产。

若将两瓣铁心拼接处的线圈设计成双上层边结构，即一支线圈的两个有效边均嵌放在槽的上半部分，同时每瓣铁心中与上述双上层边线圈配对的线圈设计成双下层边结构(一支线圈的两个有效边均嵌放在槽的下半部分)，从而实现定子双层绕组在拼接位置处线圈的连续嵌放，可以有效避免最后几支线圈嵌放时的翻槽工序。对于双上层边和双下层边线圈来说，关键在于端部的排布结构，因此，需要设计一种双上层边和双下层边线圈的端部结构形式，一方面避免分瓣定子拼接处的双上层边和双下层边线圈端部不干涉，同时能够保证线圈端部尺寸较短。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种双层绕组的线圈端部结构。

本发明的技术方案如下：

一种双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，包括定子元件；定子元件包括定子铁心；定子铁心包括多个齿槽；所述齿槽围绕定子铁心的径向，在定子铁心的外周均匀分布；

齿槽的边缘固定有多个线圈；线圈的端部包括线圈出槽段、线圈过渡段和线圈圆弧段；线圈出槽段的截面为横向矩形；线圈圆弧段的截面为纵向矩形；线圈过渡段一端的截面连接线圈出槽段并与线圈出槽段的截面形状相同，线圈过渡段另一端的截面连接线圈圆弧段并与线圈圆弧段的截面形状相同；

多个线圈分为两组：双上层边线圈和双下层边线圈；双上层边线圈和双下层边线圈均分别包括外层线圈、中层线圈和内层线圈。

其进一步的技术方案为，所述线圈出槽段的截面与槽内线圈的形状尺寸相同；线圈过渡段的一端连接在线圈出槽段之上；从与线圈出槽段的连接之处开始，线圈过渡段的截面在高度方向逐渐变小、宽度方向逐渐变大，各个位置的截面积相同，且均等于所述线圈出槽段的截面积；线圈圆弧段连接在线圈过渡段的另一端之上。

其进一步的技术方案为，外层线圈、中层线圈和内层线圈在径向方向上的位置分为三层，各层之间间隔一定的距离。

其进一步的技术方案为，在所述外层线圈中，线圈过渡段和线圈圆弧段的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向对齐；在所述内层线圈中，线圈过渡段和线圈圆弧段的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向对齐；在所述中层线圈中，线圈过渡段和线圈圆弧段的位置在所述外层线圈和所述内层线圈之间。

其进一步的技术方案为，在所述外层线圈中，线圈过渡段和线圈圆弧段的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向，且位置超过定子外径；在所述内层线圈中，线圈过渡段和线圈圆弧段的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向，且位置超过定子内径；在所述中层线圈中，线圈过渡段和线圈圆弧段的位置在所述外层线圈和所述内层线圈之间。

其进一步的技术方案为，外层线圈、中层线圈和内层线圈在定子铁心的径向方向上互不重叠。

其进一步的技术方案为，多个线圈为等长或者不等长线圈。

其进一步的技术方案为，多个线圈的有效边长的长度相同。

本发明的有益技术效果是：

本发明提供了线圈端部更加紧凑结构，可以减少定子元件的总轴向长度，因此，可以减少有效材料用量，缩短定子轴向长度。

附图说明

图1为本发明的定子元件。

图2为双上层边和双下层边线圈端部示意图。

图3为外层线圈侧视图。

图4为中层线圈侧视图。

图5为内层线圈侧视图。

其中：1为定子元件，2为定子铁心，3为齿槽，4为线圈，5为外层线圈，6为中层线圈，7为内层线圈，8为线圈出槽段，9为线圈过渡段，10为线圈圆弧段。

具体实施方式

本发明的结构适用于外转子结构形式发电机，同样适用于内转子结构。为了简述，本文选取外转子结构形式电机进行技术方案介绍。

本发明针对的是双层绕组结构的定子。

图1为本发明的定子元件。如图1所示，本发明中的双层绕组的线圈端部结构包括定子元件1。定子元件1包括定子铁心2。每瓣定子铁心2包括多个沿圆周间隔开的齿槽3。齿槽3围绕定子铁心2的圆周外侧，并在定子铁心2的径向圆周上均匀分布。

每个齿槽3中嵌放两支线圈，线圈由一匝或多匝组成。为了叙述方便起见，定义一个有效边在槽的上半部分、另一个有效边在槽的下半部分的线圈称为上下层边线圈，两个有效边均在槽的下半部分的线圈称为双下层边线圈，两个有效边均在槽的上半部分的线圈称为双上层边线圈。

利用双上层边线圈和双下层边线圈的配对应用，可以实现定子双层绕组在拼接位置处线圈的连续嵌放。但是如果拼接处相邻的双上层边线圈或双下层边线圈端部结构相同，嵌放时一支线圈端部将至少部分地与另一支线圈端部发生干涉，造成无法顺利嵌线。为了解决一个节距内相关的双上层边线圈或双下层边线圈在嵌放时端部干涉问题，本发明提出一种双上层边和双下层边线圈的端部结构。

如图2～图5所示，齿槽3的边缘固定有多个线圈4。线圈的4端部包括线圈出槽段8、线圈过渡段9和线圈圆弧段10。线圈出槽段8的截面为横向矩形。线圈圆弧段10的截面为纵向矩形。线圈过渡段9一端的截面连接线圈出槽段8并与线圈出槽段8的截面形状相同，线圈过渡段9另一端的截面连接线圈圆弧段10并与线圈圆弧段10的截面形状相同。也就是说，通过线圈过渡段9，线圈圆弧段10的截面由线圈出槽段8的横向矩形过渡为纵向矩形。

具体的，线圈出槽段8与槽内线圈有效边的形状尺寸相同。线圈过渡段9的一端连接在线圈出槽段8之上。线圈过渡段9的特点是，从与线圈出槽段8的连接之处开始，线圈过渡段9的截面在高度方向逐渐变小、宽度方向逐渐变大，各个位置的截面积相同，且等于线圈出槽段8的截面积。线圈圆弧段10连接在线圈过渡段9的另一端之上。线圈圆弧段10特点是线圈截面在高度方向最小、宽度方向最大，各个位置的截面形状可以相同也可以不同，目的是实现一个节距内相关线圈的端部在空间排布。

如图2所示，多个线圈分为两组：双上层边线圈和双下层边线圈。双上层边线圈包括外层线圈5、中层线圈6和内层线圈7，此三支双上层边线圈的有效边长度相同。双下层边线圈也包括外层线圈、中层线圈和内层线圈，此三支双下层边线圈的有效边长度均相同。

双上层边线圈和双下层边线圈均可以用等长或者不等长的线圈实现。

以分瓣定子拼接处的三支双上层边线圈为例，如图3所示，通过过渡段后圆弧段靠近定子外径的线圈称为外层线圈；如图5所示，通过过渡段后圆弧段靠近定子内径的线圈称为内层线圈；如图4所示，位于外层线圈和内层线圈之间的线圈为中层线圈。

外层线圈、中层线圈和内层线圈在径向方向上的位置分为三层，各层之间间隔一定的距离。

对于分瓣结构的外转子电机，线圈端部的径向调整空间更大，双上层边外层线圈的圆弧段可以水平铺展也可径向向外倾斜铺展，即可以超过铁心外径，双上层边中层线圈的圆弧段水平铺展，双上层边内层线圈的圆弧段根据空间大小可以水平铺展也可径向向内倾斜铺展。

具体的，在一个实施例中，在外层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向对齐；在内层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向对齐；在中层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的位置在外层线圈和内层线圈之间。

如图3所示，在外层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向对齐。

如图5所示，在内层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向对齐。

如图4所示，在中层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的位置在外层线圈和内层线圈之间。

在另一种实施例中，外层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向，且位置超过定子外径；在内层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向，且位置超过定子内径；在中层线圈中，线圈过渡段9和线圈圆弧段10的位置在外层线圈和内层线圈之间。

如图2所示，由于双上层边线圈和双下层边线圈均包括外层线圈、中层线圈和内层线圈，在双上层边线圈和双下层边线圈各自的结构中，外层线圈、中层线圈和内层线圈的结构是相同的。

嵌线时，需要先嵌放双上层边内层线圈，然后嵌放双上层边中层线圈，最后嵌放双上层边外层线圈。双下层边线圈原理相同。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，包括定子元件（1）；定子元件（1）包括定子铁心（2）；定子铁心（2）包括多个齿槽（3）；所述齿槽（3）围绕定子铁心（2）的径向，在定子铁心（2）的外周均匀分布；

齿槽（3）的边缘固定有多个线圈；线圈的端部包括线圈出槽段（8）、线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）；线圈出槽段（8）的截面为横向矩形，所述线圈出槽段（8）的截面与槽内线圈的形状尺寸相同；线圈圆弧段（10）的截面为纵向矩形；线圈过渡段（9）一端的截面连接线圈出槽段（8）并与线圈出槽段（8）的截面形状相同，线圈过渡段（9）另一端的截面连接线圈圆弧段（10）并与线圈圆弧段（10）的截面形状相同；从与所述线圈出槽段（8）的连接之处开始，所述线圈过渡段（9）的截面在高度方向逐渐变小、宽度方向逐渐变大，各个位置的截面积相同，且均等于所述线圈出槽段（8）的截面积；

多个线圈分为两组：双上层边线圈和双下层边线圈；双上层边线圈和双下层边线圈均分别包括外层线圈、中层线圈和内层线圈，外层线圈、中层线圈和内层线圈在径向方向上的位置分为三层，各层之间间隔有距离。

2.如权利要求1所述的双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，在所述外层线圈中，线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向对齐；在所述内层线圈中，线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向对齐；在所述中层线圈中，线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）的位置在所述外层线圈和所述内层线圈之间。

3.如权利要求1所述的双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，在所述外层线圈中，线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）的外侧边缘朝向靠近定子外径的方向，且位置超过定子外径；在所述内层线圈中，线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）的外侧边缘朝向靠近定子内侧的方向，且位置超过定子内径；在所述中层线圈中，线圈过渡段（9）和线圈圆弧段（10）的位置在所述外层线圈和所述内层线圈之间。

4.如权利要求1所述的双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，外层线圈、中层线圈和内层线圈在定子铁心（2）的径向方向上互不重叠。

5.如权利要求1所述的双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，多个线圈为等长或者不等长线圈。

6.如权利要求1所述的双层绕组的线圈端部结构，其特征在于，多个线圈的有效边长的长度相同。