CN112865378B - 一种三相电机绕组结构和电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相电机绕组结构和电机，涉及电机技术领域，解决了现有技术中三相电机绕组的结构使得电机转速受限、散热效果不佳、使用寿命不长以及电机制作过程的错误率较高的技术问题。本发明的三相电机绕组结构包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组分别包括三相线绕制而成的线圈绕组，并且第一绕组和第二绕组的极数为非倍极，第一绕组和第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组。本发明的三相电机绕组结构包括两套绕组，可实现大调速比电机嵌线；电机的散热效果提高、机械强度增强，进而可提高电机的使用寿命；制作难度大大下降，制作过程也不容易出错。

Description

一种三相电机绕组结构和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种三相电机绕组结构和电机。

背景技术

三相异步电动机不仅结构简单、价格低廉、制造使用方便，而且它还具有极高的效率，因此被广泛应用于各个领域。现有的双档位三相异步电动机多采用单套绕组，进而通过绕组抽头的形式来实现调速。

然而，申请人发现，现有电机通过绕组抽头来实现调速，至少存在如下缺陷：(1)高低档调速比越大，低档的性能(如温升、效率和噪音等)会非常差，若调速比超过0.4，则低档的性能无法保证。因此，对于通过绕组抽头的形式来实现调速，仅能在高低档转速调速比<0.4的电机性能下方可发挥绕组的最大作用。可见，单套绕组的接线方式调速比小，使得电机转速受限，使用环境受限。(2)由于低档的性能较差，其与高档性能相比均相差很远，导致电机散热效果不佳，使用寿命不长。(3)电机定子制作时，同相绕组的四根引线接线时不容易区分，容易造成相相间引线混乱，定子制作过程的错误率较高。

因此，急需对现有技术中三相电机的绕组结构进行改进。

发明内容

本发明的其中一个目的是提出一种三相电机绕组结构和电机，解决了现有技术中三相电机绕组的结构使得电机转速受限、散热效果不佳、使用寿命不长以及电机制作过程的错误率较高的技术问题。本发明优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明的三相电机绕组结构，包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别包括三相线绕制而成的线圈绕组，并且所述第一绕组和所述第二绕组的极数为非倍极，所述第一绕组和所述第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组。

根据一个优选实施方式，所述第一绕组的第一相进线圈线头和所述第二绕组的第一相进线圈线头间隔6～18槽。

根据一个优选实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组采用三角形接法或星形接法的方式接线。

根据一个优选实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组分别为48槽8极和48槽12极。

根据一个优选实施方式，48槽8极绕组的三相分别由8个线圈8个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为5槽；48槽12极绕组的三相分别由8个线圈和12个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为4槽。

根据一个优选实施方式，48槽8极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔4槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽；48槽12极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔10槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔5槽。

根据一个优选实施方式，所述第一绕组和所述第二绕组分别为36槽6极和36槽10极。

根据一个优选实施方式，36槽6极绕组的三相分别由6个线圈和6个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为5槽；36槽10极绕组的三相分别由12个线圈和10个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为3槽。

根据一个优选实施方式，36槽6极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔4槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽；36槽10极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔2槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽。

本发明的电机，包括定子和转子，其中，所述定子包括本发明任一技术方案所述的三相电机绕组结构。

本发明提供的三相电机绕组结构和电机至少具有如下有益技术效果：

本发明的三相电机绕组结构，包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组分别包括三相线绕制而成的线圈绕组，并且第一绕组和第二绕组的极数为非倍极，第一绕组和第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组，本发明的三相电机绕组结构包括两套绕组，使得电机的高档和低档可分开工作，不存在低档的性能与高档相比相差较大的问题；另一方面，本发明第一绕组和第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组，与同心式绕组相比，本发明中第一绕组和第二绕组线圈形状、大小完全相同，在嵌完线后端部整齐，有利于电机的散热。可见，应用本发明三相电机绕组结构的电机，可实现大调速比电机嵌线；电机的散热效果提高、机械强度增强，进而可提高电机的使用寿命；制作难度大大下降，制作过程也不容易出错。即本发明的三相电机绕组结构，解决了现有技术中三相电机绕组的结构使得电机转速受限、散热效果不佳、使用寿命不长以及电机制作过程的错误率较高的技术问题。

此外，本发明优选技术方案还可以产生如下技术效果：

本发明优选技术方案的48槽8极绕组的每个线圈绕组的节距为5槽，48槽12极绕组的每个线圈绕组的节距为4槽，可以有效抑制高次谐波的产生和改善反向电动势、磁动势的波形，使反电动势波形更接近正弦波。

本发明优选技术方案的36槽6极绕组的每个线圈绕组的节距为5槽，36槽10极绕组的每个线圈绕组的节距为3槽，可以有效抑制高次谐波的产生和改善反向电动势、磁动势的波形，使反电动势波形更接近正弦波。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明48槽8极绕组结构一个优选实施方式的示意图；

图2是本发明48槽12极绕组结构一个优选实施方式的示意图；

图3是本发明36槽6极绕组结构一个优选实施方式的示意图；

图4是本发明36槽10极绕组结构一个优选实施方式的示意图。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合说明书附图1～4以及实施例1和2对本发明的三相电机绕组结构和电机进行详细说明。

实施例1

本实施例对本发明的三相电机绕组结构进行详细说明。

本实施例的三相电机绕组结构，包括第一绕组和第二绕组，第一绕组和第二绕组分别包括三相线绕制而成的线圈绕组，并且第一绕组和第二绕组的极数为非倍极，第一绕组和第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组。本实施例第一绕组和第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组，是指线圈绕组由形状、大小相同的线圈，分别以每槽嵌装1个或者2个线圈边，并在槽外端部逐个相叠均匀分布的形式。

本实施例的三相电机绕组结构包括两套绕组，使得电机的高档和低档可分开工作，不存在低档的性能与高档相比相差较大的问题；另一方面，本实施例第一绕组和第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组，与同心式绕组相比，本实施例中第一绕组和第二绕组线圈形状、大小完全相同，在嵌完线后端部整齐，有利于电机的散热。可见，应用本实施例三相电机绕组结构的电机，可实现大调速比电机嵌线；电机的散热效果提高、机械强度增强，进而可提高电机的使用寿命；制作难度大大下降，制作过程也不容易出错。即本实施例的三相电机绕组结构，解决了现有技术中三相电机绕组的结构使得电机转速受限、散热效果不佳、使用寿命不长以及电机制作过程的错误率较高的技术问题。

根据一个优选实施方式，第一绕组的第一相进线圈线头和第二绕组的第一相进线圈线头间隔6～18槽。优选的，第一绕组的第一相进线圈线头位于第m槽，则第二绕组的第一相进线圈线头位于沿定子逆时针方向数的第(m+6)～(m+18)槽。例如，第一绕组的第一相进线圈线头位于第1槽，则第二绕组的第一相进线圈线头位于沿定子逆时针方向数的第7～19槽。本实施例优选技术方案第一绕组的第一相进线圈线头和第二绕组的第一相进线圈线头间隔6～18槽，可使绕组各相的引出线分布更为合理，有利于后续工序的操作。

根据一个优选实施方式，第一绕组和第二绕组采用三角形接法或星形接法的方式接线。本实施例优选技术方案的第一绕组和第二绕组可基于电机所需性能选择三角形接法或星形接法。

根据一个优选实施方式，第一绕组和第二绕组分别为48槽8极和48槽12极。优选的，48槽8极绕组的三相分别由8个线圈8个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为5槽；48槽12极绕组的三相分别由8个线圈和12个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为4槽。更优选的，48槽8极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔4槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽；48槽12极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔10槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔5槽。本实施例优选技术方案的48槽8极绕组的每个线圈绕组的节距为5槽，48槽12极绕组的每个线圈绕组的节距为4槽，可以有效抑制高次谐波的产生和改善反向电动势、磁动势的波形，使反电动势波形更接近正弦波。

图1示出了48槽8极三相电机绕组结构一个优选实施方式的嵌线方式，图1中，U、V、W分别为48槽8极三相电机绕组结构的三相。U、V、W三相分别由8个线圈8个极相组成。如图1所示，48槽8极三相电机绕组结构三相的绕线顺序分别为：

W相：第1槽进线第6槽出线，第12槽进线第7槽出线，第13槽进线第18槽出线，第24槽进线第19槽出线，第25槽进线第30槽出线，第36槽进线第31槽出线，第37槽进线第42槽出线，第48槽进线第43槽出线。

V相：第5槽进线第10槽出线，第16槽进线第11槽出线，第17槽进线第22槽出线，第28槽进线第23槽出线，第29槽进线第34槽出线，第40槽进线第35槽出线，第41槽进线第46槽出线，第4槽进线第47槽出线。

U相：第8槽进线第3槽出线，第9槽进线第14槽出线，第20槽进线第15槽出线，第21槽进线第26槽出线，第32槽进线第27槽出线，第33槽进线第38槽出线，第44槽进线第39槽出线，第45槽进线第2槽出线。

需要说明的是，本实施例优选技术方案所说的“进线”与“出线”均代表某一圈绕组线圈的下线顺序。例如，W相的第一圈绕组线圈为第1槽进线第6槽出线表示W相的第一圈绕组线圈先在第1槽下线，然后该线圈另一侧在第5槽下线。以下描述的“进线”与“出线”也是代表某一圈绕组线圈的下线顺序。

可知的，第1槽不限于图1所示位置，其可为铁芯组件中的任一槽，铁芯组件成圆后，其也可为与铁芯组件中的任意位置。

图2示出了48槽12极三相电机绕组结构一个优选实施方式的嵌线方式，图1中，X、Y、Z分别为48槽12极三相电机绕组结构的三相。X、Y、Z三相分别由8个线圈12个极相组成。如图2所示，48槽12极三相电机绕组结构三相的绕线顺序分别为：

Z相：第1槽进线第5槽出线，第10槽进线第14槽出线，第17槽进线第21槽出线，第18槽进线第22槽出线，第25槽进线第29槽出线，第34槽进线第38槽出线，第41槽进线第45槽出线，第42槽进线第46槽出线。

X相：第11槽进线第15槽出线，第19槽进线第23槽出线，第26槽进线第30槽出线，第27槽进线第31槽出线，第35槽进线第39槽出线，第43槽进线第47槽出线，第2槽进线第6槽出线，第3槽进线第7槽出线。

Y相：第16槽进线第20槽出线，第24槽进线第28槽出线，第32槽进线第36槽出线，第33槽进线第37槽出线，第40槽进线第44槽出线，第48槽进线第4槽出线，第8槽进线第12槽出线，第9槽进线第13槽出线。

图1和图2中，本实施例优选技术方案通过U、V、W、U＇、V＇、W＇与X、Y、Z、X＇、Y＇、Z＇均为三相绕组线圈的引线，通过定义不同的引线为尾线或三相引出线，可以实现所需要的电机转向。例如，将U、V、W定义为48槽8极三相电机绕组结构三相的引出线，U＇、V＇、W＇定义为48槽8极三相电机绕组结构三相的尾线；X、Y、Z定义为48槽12极三相电机绕组结构三相的引出线，X＇、Y＇、Z＇定义为48槽12极三相电机绕组结构三相的尾线。

根据一个优选实施方式，第一绕组和第二绕组分别为36槽6极和36槽10极。优选的，36槽6极绕组的三相分别由6个线圈和6个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为5槽；36槽10极绕组的三相分别由12个线圈和10个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为3槽。更优选的，36槽6极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔4槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽；36槽10极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔2槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽。本实施例优选技术方案的36槽6极绕组的每个线圈绕组的节距为5槽，36槽10极绕组的每个线圈绕组的节距为3槽，可以有效抑制高次谐波的产生和改善反向电动势、磁动势的波形，使反电动势波形更接近正弦波。

图3示出了36槽6极三相电机绕组结构一个优选实施方式的嵌线方式，图3中，U1、V1、W1分别为36槽6极三相电机绕组结构的三相。U1、V1、W1三相分别由6个线圈6个极相组成。如图3所示，36槽6极三相电机绕组结构三相的绕线顺序分别为：

W1相：第1槽进线第6槽出线，第36槽进线第31槽出线，第25槽进线第30槽出线，第24槽进线第19槽出线，第13槽进线第18槽出线，第12槽进线第7槽出线。

V1相：第5槽进线第10槽出线，第4槽进线第35槽出线，第29槽进线第34槽出线，第28槽进线第23槽出线，第17槽进线第22槽出线，第16槽进线第11槽出线。

U1相：第8槽进线第3槽出线，第33槽进线第2槽出线，第32槽进线第27槽出线，第21槽进线第26槽出线，第20槽进线第15槽出线，第9槽进线第14槽出线。

图4示出了36槽10极三相电机绕组结构一个优选实施方式的嵌线方式，图4中，X1、Y1、Z1分别为36槽10极三相电机绕组结构的三相。X1、Y1、Z1三相分别由12个线圈10个极相组成。如图4所示，36槽10极三相电机绕组结构三相的绕线顺序分别为：

Z1相：第1槽进线第34槽出线，第30槽进线第33槽出线，第30槽进线第27槽出线，第29槽进线第26槽出线，第23槽进线第26槽出线，第22槽进线第19槽出线，第16槽进线第19槽出线，第15槽进线第12槽出线，第8槽进线第11槽出线，第9槽进线第12槽出线，第8槽进线第5槽出线，第1槽进线第4槽出线；

Y1相：第3槽进线第36槽出线，第32槽进线第35槽出线，第33槽进线第36槽出线，第32槽进线第29槽出线，第25槽进线第28槽出线，第25槽进线第22槽出线，第18槽进线槽第21出线，第18槽进线第15槽出线，第17槽进线第14槽出线，第11槽进线第14槽出线，第10槽进线第7槽出线，第4槽进线第7槽出线；

X1相：第6槽进线第3槽出线，第5槽进线第2槽出线，第35槽进线第2槽出线，第34槽进线第31槽出线，第28槽进线第31槽出线，第27槽进线第24槽出线，第20槽进线第23槽出线，第21槽进线第24槽出线，第20槽进线第17槽出线，第13槽进线第16槽出线，第13槽进线第10槽出线，第6槽进线第9槽出线。

图3和图4中，本实施例优选技术方案通过U1、V1、W1、U1＇、V1＇、W1＇与X1、Y1、Z1、X1＇、Y1＇、Z1＇均为三相绕组线圈的引线，通过定义不同的引线为尾线或三相引出线，可以实现所需要的电机转向。例如，将U1、V1、W1定义为36槽6极三相电机绕组结构三相的引出线，U1＇、V1＇、W1＇定义为36槽6极三相电机绕组结构三相的尾线；X1、Y1、Z1定义为36槽10极三相电机绕组结构三相的引出线，X1＇、Y1＇、Z1＇定义为36槽10极三相电机绕组结构三相的尾线。

本实施例的三相电机绕组结构，涉及非倍极双绕组结构三相电机，首先采用此种绕组结构，可以选择最有利的节距，同时采用分布式绕组，可用来改善电动势和磁动势的波形；其次在此种绕组结构中，所有的线圈都具有同样的形状和尺寸，便于生产制造，而且在嵌线完成后，端部形状排列整齐，有利于散热和增大机械强度，进而提高电机的寿命；另外，本实施例的三相电机绕组结构使用的绕组线圈与抽头调速使用的绕组线圈相比较而言，制作难度大大下降，制作过程也不容易出错。

实施例2

本实施例对本发明的电机进行详细说明。

本实施例的电机，包括定子和转子，其中，定子包括实施例1中任一技术方案的三相电机绕组结构。本实施例的电机，其定子包括实施例1中任一技术方案的三相电机绕组结构，可使电机的高档和低档可分开工作，不存在低档的性能与高档相比相差较大的问题。即本实施例的电机可实现大调速比电机嵌线；电机的散热效果提高、机械强度增强，进而可提高电机的使用寿命；制作难度大大下降，制作过程也不容易出错。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种三相电机绕组结构，其特征在于，包括第一绕组和第二绕组，所述第一绕组和所述第二绕组分别包括三相线绕制而成的线圈绕组，并且所述第一绕组和所述第二绕组的极数为非倍极，所述第一绕组和所述第二绕组的线圈绕组均为分布式叠式绕组；

所述第一绕组和所述第二绕组分别为48槽8极和48槽12极；其中，48槽8极绕组的三相分别由8个线圈8个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为5槽；48槽12极绕组的三相分别由8个线圈和12个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为4槽；48槽8极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔4槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽；48槽12极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔10槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔5槽；

或者

所述第一绕组和所述第二绕组分别为36槽6极和36槽10极；其中，36槽6极绕组的三相分别由6个线圈和6个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为5槽；36槽10极绕组的三相分别由12个线圈和10个极相组成，并且每个线圈绕组的节距为3槽；36槽6极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔4槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽；36槽10极绕组中，第二相进线圈线头和第一相进线圈线头间隔2槽，第三相进线圈线头和第二相进线圈线头间隔3槽。

2.根据权利要求1所述的三相电机绕组结构，其特征在于，所述第一绕组的第一相进线圈线头和所述第二绕组的第一相进线圈线头间隔6～18槽。

3.根据权利要求1所述的三相电机绕组结构，其特征在于，所述第一绕组和所述第二绕组采用三角形接法或星形接法的方式接线。

4.一种电机，其特征在于，包括定子和转子，其中，所述定子包括权利要求1至3中任一项所述的三相电机绕组结构。

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