CN109428421B - 具有双绕组的定子及电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有双绕组的定子和一种电机，所述具有双绕组组的定子包括定子铁芯、第一绕组及第二绕组。定子铁芯内侧设有复数定子槽。第一绕组具有两个第一绕组半部。第二绕组具有两个第二绕组半部，所述第一绕组和所述第二绕组配置于同一所述定子槽内，且所述第一绕组半部和所述第二绕组半部交替设置。本发明的具有双绕组的定子可提升电机的启动性能和过载能力。

Description

具有双绕组的定子及电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及定子绕组结构和具有该绕组结构的电机。
背景技术
大型循环水泵电机在运行中，循环水量因季节的不同而不同，为了根据运行工况对电机的运行工况进行转速调节，从而提高设备运行效率，节约电能，通常电机选用双绕组双速三相异步电机。所述电机包括两套独立的绕组，两套独立的绕组嵌入同一定子槽中，每套绕组的引出线相互独立，一套定子绕组用于高速，另一套定子绕组用于低速。工作时只使用其中一套绕组，另一套绕组处于开路状态。
图1为现有的一种定子绕组结构的立体示意图；图2为图1所示的定子绕组结构的平面示意图。请参见图1和图2，定子绕组结构10包括两套独立的绕组，所述两套独立的绕组分别为第一绕组11和第二绕组12，第一绕组11具有两个第一绕组半部111，第二绕组12具有两个第二绕组半部121。两个第一绕组半部111相邻设置，两个第二绕组半部121相邻设置，且第二绕组半部121靠近定子槽的槽口。
当第一绕组11和第二绕组12中的其中一套绕组工作时，另一套绕组也处于工作绕组所形成的旋转磁场中，此时，定子如同变压器，工作绕组为原边，非工作绕组为副边，组成副边绕组的线圈中会产生感应电势。为了防止环流的产生，绕组的线圈需要特殊分布。同时，由于高压电机为了保证足够的电气可靠性，成型绕组的主绝缘均比较厚，而且每个定子槽内的两套绕组，四层线圈之间均要可靠的层间绝缘，造成其中一套绕组的槽口高比较深。如图2所示，第一绕组11的槽口高h1的数值较大，第一绕组11的定子槽漏抗也随之变大，这样将大大降低第一绕组11工作时电机的启动性能和过载能力。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种具有双绕组的定子及一种电机，所述具有双绕组的定子可提升电机的启动性能和过载能力。
本发明提供一种具有双绕组组的定子，其包括定子铁芯、第一绕组及第二绕组。定子铁芯内侧设有复数定子槽。第一绕组具有两个第一绕组半部。第二绕组具有两个第二绕组半部，所述第一绕组和所述第二绕组配置于同一所述定子槽内，且所述第一绕组半部和所述第二绕组半部交替设置。
在具有双绕组的定子的一种示意性实施例中，所述两个第一绕组半部的其中之一位于所述定子槽的槽底，所述两个第二绕组半部的其中之一靠近所述定子槽的槽口。
在具有双绕组的定子的一种示意性实施例中，所述具有双绕组的定子还包括槽楔，所述槽楔镶嵌于所述定子槽内，且靠近所述定子槽的槽口位置，以将所述第一绕组和所述第二绕组固定于所述定子槽内。
在具有双绕组的定子的一种示意性实施例中，所述具有双绕组的定子还包括槽底垫条和槽口垫条，槽底垫条位于所述定子槽的底部，且与所述第一绕组和所述第二绕组的其中之一相邻。所述槽口垫条位于所述槽楔和所述第一绕组或所述第二绕组之间。
在具有双绕组的定子的一种示意性实施例中，所述具有双绕组的定子还包括复数组间绝缘层，每一组间绝缘层设置于相邻的所述第一绕组半部和所述第二绕组半部之间。
在具有双绕组的定子的一种示意性实施例中，每一第一绕组半部包括复数第一铜线组、第一匝间绝缘层及第一对地绝缘层，所述第一匝间绝缘层设置于相邻的所述第一铜线组之间。所述第一对地绝缘层包覆于所述第一铜线组上。
在具有双绕组的定子的一种示意性实施例中，每一第二绕组半部包括复数第二铜线组、第二匝间绝缘层及第二对地绝缘层，所述第二匝间绝缘层设置于相邻的所述第二铜线组之间，所述第二对地绝缘层包覆于所述第二铜线组上。
本发明还提供一种电机，所述电机包括上述任意一种具有双绕组的定子。
在电机的一种示意性实施例中，所述电机为双绕组双速三相异步电机。
在电机的一种示意性实施例中，所述电机还包括转子，所述转子位于所述具有双绕组的定子的内侧，且所述定子槽的槽口朝向所述转子。
在本发明的具有双绕组的定子及电机中，第一绕组的第一绕组半部和第二绕组的第二绕组半部在定子槽内交替设置，第一绕组的槽口高和第二绕组的槽口高均较小，可避免其中一套绕组因槽口高较大而造成电机启动性能和过载能力差的问题。启动性能的改善可使得电机功率因数和效率指标均得到显著的提高，从而提高电机的品质。同时，在保证电机各项性能的基础上，可提高电机的功率密度等级，降低电机的制造成本。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为现有的一种定子绕组结构的立体示意图。
图2为图1所示的定子绕组结构的平面示意图。
图3为本发明一实施例的电机的转子和定子的立体示意图。
图4为本发明一实施例的具有双绕组的定子的绕组结构的立体示意图。
图5为图4所示的具有双绕组的定子的绕组结构的平面示意图。
在上述附图中，所采用的附图标记如下：
现有技术
10 定子绕组结构
11 第一绕组
111 第一绕组半部
12 第二绕组
121 第二绕组半部
h1 第一绕组的槽口高
本发明
200 具有双绕组的定子
20 定子铁芯
201 定子槽
202 定子槽槽口端部
21 第一绕组
211 第一绕组半部
212 组间绝缘层
213 第一铜线组
214 第一匝间绝缘层
215 第一对地绝缘层
22 第二绕组
221 第二绕组半部
223 第二铜线组
224 第二匝间绝缘层
225 第二对地绝缘层
23 槽楔
24 槽底垫条
25 槽口垫条
h1 第一绕组的槽口高
h2 第二绕组的槽口高
T1 第一绕组半部的厚度
T2 第二绕组半部的厚度
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
图3为本发明一实施例的电机的转子和定子的立体示意图，图4为本发明一实施例的具有双绕组的定子的绕组结构的立体示意图，请参见图3和图4，本实施例的电机包括具有双绕组的定子200和转子30，需要说明的是，图3省略绘示绕组结构，具有双绕组的定子200包括定子铁芯20、第一绕组21和第二绕组22，定子铁芯20内侧设有复数定子槽201。第一绕组21具有两个第一绕组半部211。第二绕组22具有两个第二绕组半部221，第一绕组21和第二绕组22配置于同一定子槽201内，且第一绕组半部211和第二绕组半部221交替设置。
更具体地，定子铁芯20大致为中空的圆柱体，其内侧的定子槽201用于容纳第一绕组21和第二绕组22。定子槽201为长条状，且沿着平行于定子铁芯20轴线的方向延伸。定子槽201的槽口朝向转子30。
具有双绕组的定子200还包括复数组间绝缘层212，每一组间绝缘层212设置于相邻的第一绕组半部211和第二绕组半部221之间。
第一绕组21和第二绕组22相互独立，互不干扰。两个第一绕组半部211电连接，两个第二绕组半部221电连接。第一绕组21例如为18极工作绕组，第二绕组22例如为16极工作绕组，但本发明不以此为限，绕组的极数可依实际需求任意设定。两个第一绕组半部211的其中之一位于定子槽201的槽底，两个第二绕组半部221的其中之一靠近定子槽201的槽口。
每一第一绕组半部211还包括复数第一铜线组213、第一匝间绝缘层214和第一对地绝缘层215。第一匝间绝缘层214设置于相邻的第一铜线组213之间。第一对地绝缘层215包覆于第一铜线组213上。
每一第二绕组半部221还包括复数第二铜线组223、第二匝间绝缘层224及第二对地绝缘层225。第二匝间绝缘层224设置于相邻的第二铜线组223之间。第二对地绝缘层225包覆于第二铜线组223上。
具有双绕组的定子200还包括槽楔23，槽楔23镶嵌于定子槽201内，且靠近定子槽201的槽口位置，以将第一绕组21和第二绕组22固定于定子槽201内。
具有双绕组的定子200还包括槽底垫条24和槽口垫条25，槽底垫条24位于定子槽201的底部，且与第一绕组21和第二绕组22的其中之一相邻。槽口垫条25位于槽楔23和第一绕组21或第二绕组22之间。第一绕组半部211和第二绕组半部221在定子槽201内交替设置，在本实施例中，第二绕组半部221靠近定子槽201的槽口，因此，槽口垫片25位于槽楔23和第二绕组半部221之间，但不以此为限，在其他实施例中，若第一绕组半部211靠近定子槽210的槽口，则槽口垫片25位于槽楔23和第一绕组半部211之间。
本发明还提供一种电机，所述电机包括上述的具有双绕组的定子200。所述电机为双绕组双速三相异步电机，其可为用于大型循环水泵的电机。所述电机还包括上述的转子30，所述转子位于所述具有双绕组的定子的内侧，且所述定子槽的槽口朝向所述转子。
由于所述电机包括两套独立的绕组，所述电机可双速输出，第一绕组21为高速绕组，可在电机高速状态下使用，第一绕组21工作时，第二绕组22处于开路状态，不工作；第二绕组22为低速绕组，可在电机低速状态下使用，第二绕组22工作时，第一绕组21处于开路状态，不工作。需要说明的是，在其他实施例中，第一绕组21可为低速绕组，第二绕组22可为高速绕组。
图5为图4所示的具有双绕组的定子的绕组结构的平面示意图。请一并参见图5，第一绕组半部211的厚度为T1，第二绕组半部221的厚度为T2。在本实施例中，第一绕组21为高速绕组，第二绕组22为低速绕组。
第一绕组21的槽口高为h1，槽口高h1为靠近定子槽201槽口的第一绕组半部211的端部与定子槽201槽口端部202间的距离。第二绕组22的槽口高为h2，槽口高h2为靠近定子槽201槽口的第二绕组半部221端部与定子槽201槽口端部202间的距离。当所述电机需要高速输出时，两个第一绕组半部211工作，两个第二绕组半部221处于开路状态，由于第一绕组半部211和第二绕组半部221交替设置，相对于第一绕组半部和第二绕组半非交替设置的情形，第一绕组21的槽口高h1减小，第一绕组21的定子槽漏抗也随之变小，如此可以提升第一绕组21工作时电机的启动性能和过载能力。当所述电机需要低速输出时，两个第二绕组半部221工作，两个第一绕组半部211处于开路状态，由于第二绕组22的槽口高h2较小，第二绕组22的定子槽漏抗也较小，因此，第二绕组22工作时，电机仍具有较佳的启动性能和过载能力。
本发明的具有双绕组的定子及电机至少具有以下的优点：
1.在本发明的具有双绕组的定子及电机中，第一绕组的第一绕组半部和第二绕组的第二绕组半部在定子槽内交替设置，第一绕组的槽口高和第二绕组的槽口高均较小，可避免其中一套绕组因槽口高较大而造成电机启动性能和过载能力差的问题。启动性能的改善可使得电机功率因数和效率指标均得到显著的提高，从而提高电机的品质。同时，在保证电机各项性能的基础上，可提高电机的功率密度等级，降低电机的制造成本。
2.在本发明的具有双绕组的定子及电机的一实施例中，由于双绕组的设置，可根据实际工况的需求，选用适合的绕组工作，所述电机用于带动循环水泵时，双绕组的可供选择，可节约能源，降低运行成本。
3.在本发明的具有双绕组的定子及电机的一实施例中，第一绕组半部和第二绕组半部之间设有组间绝缘层，每一绕组半部还包括匝间绝缘层和对地绝缘层，绝缘层的设置可保证电机的电气可靠性。
4.在本发明的具有双绕组的定子及电机的一实施例中，具有双绕组的定子包括槽楔，槽楔镶嵌于定子槽内，且靠近定子槽的槽口位置，可将第一绕组和第二绕组固定于定子槽内，有利于简化对绕组的安装。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.具有双绕组的定子(200)，其特征在于，包括：
定子铁芯(20)，内侧设有复数定子槽(201)；
第一绕组(21)，具有两个第一绕组半部(211)；
第二绕组(22)，具有两个第二绕组半部(221)，所述第一绕组(21)和所述第二绕组(22)配置于同一所述定子槽(201)内，且所述第一绕组半部(211)和所述第二绕组半部(221)交替设置；
其中，所述第一绕组(21)和所述第二绕组(22)相互独立，当所述第一绕组(21)和所述第二绕组(22)中的一套绕组工作时，另一套绕组处于开路状态，所述两个第一绕组半部(211)电连接，所述两个第二绕组半部(221)电连接；所述两个第一绕组半部(211)的其中之一位于所述定子槽(201)的槽底，所述两个第二绕组半部(221)的其中之一靠近所述定子槽(201)的槽口。
2.如权利要求1所述的具有双绕组的定子(200)，其特征在于，还包括：
槽楔(23)，镶嵌于所述定子槽(201)内，且靠近所述定子槽(201)的槽口位置，以将所述第一绕组(21)和所述第二绕组(22)固定于所述定子槽(201)内。
3.如权利要求2所述的具有双绕组的定子(200)，其特征在于，还包括：
槽底垫条(24)，位于所述定子槽(201)的底部，且与所述第一绕组(21)和所述第二绕组(22)的其中之一相邻；以及
槽口垫条(25)，位于所述槽楔(23)和所述第一绕组(21)或所述第二绕组(22)之间。
4.如权利要求1所述的具有双绕组的定子(200)，其特征在于，所述具有双绕组的定子(200)还包括：
复数组间绝缘层(212)，每一组间绝缘层(212)设置于相邻的所述第一绕组半部(211)和所述第二绕组半部(221)之间。
5.如权利要求1所述的具有双绕组的定子(200)，其特征在于，每一第一绕组半部(211)包括：
复数第一铜线组(213)；
第一匝间绝缘层(214)，设置于相邻的所述第一铜线组(213)之间；以及
第一对地绝缘层(215)，包覆于所述第一铜线组(213)上。
6.如权利要求1所述的具有双绕组的定子(200)，其特征在于，每一第二绕组半部(221)包括：
复数第二铜线组(223)；
第二匝间绝缘层(224)，设置于相邻的所述第二铜线组(223)之间；以及
第二对地绝缘层(225)，包覆于所述第二铜线组(223)上。
7.电机，其特征在于，包括如权利要求1至6任意一项所述的具有双绕组的定子(200)。
8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述电机为双绕组双速三相异步电机。
9.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述电机还包括转子(30)，所述转子(30)位于所述具有双绕组的定子(200)的内侧，且所述定子槽(201)的槽口朝向所述转子(30)。
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