CN112994283B - 定子及包括其的电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子及包括其的电机，定子绕组包括多个缠绕在定子齿上的绕组线圈，任一绕组线圈在其所缠绕的定子齿的径向方向上还设置有至少一另一绕组线圈；对于在定子齿的同一径向方向上的多个绕组线圈；自定子齿的径向内侧朝向定子齿的径向外侧的方向，绕组线圈的线圈直径逐渐增大和/或线圈并绕根数逐渐增大；和/或；自靠近定子铁芯朝向远离定子铁芯的方向，多个绕组线圈的电阻率逐渐减小和/或绝缘性逐渐减小和/或线圈匝数逐渐减少。本发明通过增大绕组线圈的线圈直径和/或线圈并绕根数来提高槽满率，并通过降低绕组线圈的电阻率和/或绝缘性和/或线圈匝数来降低绕组线圈的导体损耗，从而能够减少电机的发热损耗，提高电机的可靠性。

Description

定子及包括其的电机

技术领域

本发明涉及电机领域，特别涉及一种定子及包括其的电机。

背景技术

目前电机中的定子绕组都是由多个定子线圈组成，定子线圈常采用良导体预成型，再整体嵌套放置于定子铁芯的定子槽内。当外力带动电机的转子转动时，转子上布置的励磁部件形成的磁场穿过气隙与定子线圈形成匝链，进而在定子线圈中感应出电能，实现能量转换。通常情况下，电机包含多相绕组，多相绕组引出发电机后再与匹配的多相变流器相连，实现特定的控制及电能转换需求。电机的某相绕组由多个定子线圈通过一定的串、并联关系电气连接而成，单个定子线圈则由多匝一定尺寸规格的导体绕制形成，并通过合适的并绕根数匹配机组的电气、工艺要求。导体的材料特性、规格直接决定了线圈的电阻以及对应的损耗，进而影响机组的冷却、效率等特性。

在现有的各类电机绕组设计中，一个定子线圈由完全相同尺寸、材质的导体以一定的并绕根数绕制一定匝数而成，定子线圈缠绕在定子齿上，单个定子线圈的两条有效线圈边即直线导体部分位于定子槽内。一般情况下，一个定子齿上只缠绕一个完整的定子线圈，但是由于目前的电机常采用的是平行齿结构，即定子槽形呈现为扇形。以外转子电机为例，若定子线圈采用同一规格的导体，直径较大处的定子槽的空间利用率较低，电机定子绕组的槽满率较低，从而电机的绕组电阻增大，损耗增大，使得电机发热严重，效率较低。另一方面，电机气隙中的谐波形成的漏磁场常会通过定子槽口与定子齿、转子形成回路，距离定子槽口越近的导体会形成匝链越多的电机漏磁场，进而感应出更多的谐波电流，使得导体的交流损耗增加。因此，若定子线圈采用同一规格的导体，定子槽内不同位置处的导体的损耗分布不均，槽口处的导体损耗较大，发热严重，电磁振动明显，直接损害电机的性能及可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中定子绕组槽满率较低以及同一径向方向上的定子线圈损耗分布不均而导致电机发热严重的缺陷，提供一种定子及包括其的电机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种定子，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括多个定子齿，相邻的两所述定子齿之间形成定子槽，所述定子绕组包括多个绕组线圈，多个所述绕组线圈缠绕在所述定子齿上且所述绕组线圈的有效边容纳在所述定子槽内，任一所述绕组线圈在其所缠绕的所述定子齿的径向方向上还设置有至少一另一所述绕组线圈；对于在所述定子齿的同一径向方向上缠绕的多个所述绕组线圈，其中，

自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大和/或所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；

和/或；

自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小和/或多个所述绕组线圈的绝缘性逐渐减小和/或多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少。

在本方案中，由于定子基本为圆形结构，因此越靠近定子齿的径向外侧的周向尺寸越大，即在定子齿的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离越大。本方案通过改变绕组线圈的绕组直径和线圈并绕根数来改变绕组线圈沿定子齿的周向方向的宽度，从而改变在定子齿的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，越靠近定子齿的径向外侧的绕组线圈的线圈直径越大和/或线圈并绕根数越多，越能够缩短在定子齿的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，从而提高槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。本方案还通过改变绕组线圈的电阻率和/或绝缘性和/或线圈匝数来改变绕组线圈的导体损耗，绕组线圈的电阻率越低和/或绝缘性越低和/或线圈匝数越少，越能够降低绕组线圈的导体损耗，从而降低位于定子齿径向外侧的绕组线圈的导体损耗，使得在定子齿同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀，降低电磁振动，减少电机的发热损耗，提高电机的可靠性。

较佳地，任一所述定子齿沿所述定子的径向方向包括多个定子齿段，所述定子齿段的数量和所述定子齿上缠绕的多个所述绕组线圈的数量相同，任一所述定子齿段上缠绕一所述绕组线圈。

在本方案中，上述设置方便绕组线圈的快速定位以及快速确认对应定子齿段上的绕组线圈的匝数。

较佳地，所述定子铁芯还包括定子轭，多个所述定子齿与所述定子轭连接并环绕所述定子轭设置，自靠近所述定子轭朝向远离所述定子轭的方向，位于同一所述定子齿的所述定子齿段沿所述定子的周向方向的宽度逐渐变小。

在本方案中，定子齿沿定子的周向方向宽度越小，绕组线圈的导体损耗越低，上述设置能够减少靠近转子一侧的绕组线圈的导体损耗，使绕组线圈的损耗更加均匀，缓减电机的发热损耗。

较佳地，所述定子齿的形状为阶梯形。

在本方案中，提供一种定子齿的具体形状，方便不同绕组线圈的快速定位和确定绕组线圈的匝数。

较佳地，任一所述绕组线圈包括至少两接线端；

对于在同一所述定子齿上缠绕的第一绕组线圈和第二绕组线圈，所述第一绕组线圈设于所述第二绕组线圈的径向内侧，其中，所述第二绕组线圈的第一接线端用于与电能转换装置连接，所述第二绕组线圈的第二接线端与所述第一绕组线圈的第一接线端连接；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第一绕组线圈构成一个N相第一绕组单元，所述N相第一绕组单元的各所述第一绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

在本方案中，接线端用于实现多个绕组线圈之间以及绕组线圈与电能转换装置之间的连接。

较佳地，任一所述绕组线圈包括至少两接线端；

缠绕在同一所述定子齿上的多个所述绕组线圈分别用于与多个所述电能转换装置一一对应连接；

第i绕组线圈的第一接线端与第i电能转换装置连接，其中i为大于等于1的正整数；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第i绕组线圈构成一个N相第i绕组单元，所述N相第i绕组单元的各所述第i绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

在本方案中，上述设置能够使得在其中一个电能转化装置发生故障时，另一个电能转换装置也能够正常运行，形成分布均匀的电磁场，提高电机运行的可靠性。

较佳地，若在所述定子的同一径向方向上的多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小，则多个所述绕组线圈的导体材料的电阻率逐渐减小。

在本方案中，通过改变线圈绕组所用的导体的材料来改变绕组线圈的电阻率，对于电阻率要求越高的区域，采用具有越高电阻率的导体材料。

较佳地，若在所述定子的同一径向方向上的多个所述绕组线圈的绝缘性逐渐减小，则包裹在所述绕组线圈的导体外侧的绝缘体材料的绝缘性逐渐减小和/或绝缘体厚度逐渐减小。

在本方案中，通过改变包括在绕组线圈的导体外侧的绝缘体的材料和厚度来改变绕组线圈的绝缘性。对于绝缘性要求越高的区域，采用具有越高绝缘性的绝缘材料和/或增大绝缘体的厚度。对于绝缘性要求越低的区域，采用具有越低绝缘性的绝缘体材料和/或减小绝缘体的厚度。

一种风力发电系统，包括电机和电能转换装置，所述电机包括如上所述的定子，所述电能转换装置与所述定子绕组连接。

在本方案中，电能转换装置用于使定子绕组通电，进而使定子绕组能够在转子上的励磁部件的作用下感应出电能，实现机械能到电能的转换。

较佳地，所述电能转换装置的数量为一个；

对于在同一所述定子齿上缠绕的第一绕组线圈和第二绕组线圈，所述第一绕组线圈设于所述第二绕组线圈的径向内侧，其中，所述第二绕组线圈的第一接线端与所述电能转换装置连接，所述第二绕组线圈的第二接线端与所述第一绕组线圈的第一接线端连接；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第一绕组线圈构成一个N相第一绕组单元，所述N相第一绕组单元的各所述第一绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

在本方案中，多个绕组线圈连接一个电能转换装置，能够减少电能转换装置的数量，减少电能转换装置总的占用空间。

较佳地，所述电能转换装置的数量和缠绕在同一所述定子齿上的所述绕组线圈的数量均为M，M为大于等于2的整数；

其中，缠绕在同一所述定子齿上的M个所述绕组线圈和M个所述电能转换装置一一对应连接；

第i绕组线圈的第一接线端与第i电能转换装置连接，其中i为大于等于1小于等于M的正整数；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第i绕组线圈构成一个N相第i绕组单元，所述N相第i绕组单元的各所述第i绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

在本方案中，上述设置能够使得在其中一个电能转化装置发生故障时，另一个电能转换装置也能够正常运行，形成分布均匀的电磁场，提高电机运行的可靠性。

本发明的积极进步效果在于：由于定子基本为圆形结构，因此越靠近定子齿的径向外侧的周向尺寸越大，即在定子齿的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离越大。本发明通过改变绕组线圈的绕组直径和线圈并绕根数来改变绕组线圈沿定子齿的周向方向的宽度，从而改变在定子齿的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，越靠近定子齿的径向外侧的绕组线圈的线圈直径越大和/或线圈并绕根数越多，越能够缩短在定子齿的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，从而提高槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。本发明还通过改变绕组线圈的电阻率和/或绝缘性和/或线圈匝数来改变绕组线圈的导体损耗，绕组线圈的电阻率越低和/或绝缘性越低和/或线圈匝数越少，越能够降低绕组线圈的导体损耗，从而降低位于定子齿径向外侧的绕组线圈的导体损耗，使得在定子齿同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀，降低电磁振动，减少电机的发热损耗，提高电机的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例1的电机的局部剖面结构示意图。

图2为本发明实施例1的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图3为本发明实施例1的定子绕组与电能转换装置连接结构示意图。

图4为本发明实施例2的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图5为本发明实施例3的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图6为本发明实施例4的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图7为本发明实施例5的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图8为本发明实施例6的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图9为本发明实施例6的定子齿的剖面结构示意图。

图10为本发明实施例7的在定子同一径向方向上的绕组线圈的剖面结构示意图。

图11为本发明实施例8的定子绕组与电能转换装置连接结构示意图。

附图标记说明：

转子1

气隙2

定子铁芯3

定子轭31

定子齿32

第一定子齿段321

第二定子齿段322

定子槽33

第一绕组线圈41

第二绕组线圈42

第三绕组线圈43

电能转换装置5，5’

第一绕组线圈的第一接线端51

第一绕组线圈的第二接线端52

第二绕组线圈的第一接线端61

第二绕组线圈的第二接线端62

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供了一种电机，包括定子和转子，定子和转子之间形成有气隙。如图1所示，本实施例中以采用内定子和外转子结构的电机为例，转子1设置在定子的径向外侧。在其他可替代的实施方式中，以下的定子结构也适用于采用外定子和内转子的电机，该种情况下，转子1设置在定子的径向内侧。

如图1-2所示，定子包括定子铁芯3和定子绕组。定子铁芯3由多个齿状的硅钢片沿定子的轴向方向堆叠形成，定子铁芯3包括定子轭31和多个环绕定子轭31设置的定子齿32，多个定子齿32的一端与定子轭31连接，多个定子齿32的另一端沿定子的径向方向朝向转子1一侧延伸。多个定子齿32沿定子的周向方向均匀设置，相邻的两个定子齿32之间形成定子槽33，定子绕组缠绕在定子齿32上，定子绕组的有效边容纳在定子槽33内。其中，定子绕组的有效边是指用于形成旋转磁场的部分定子绕组，转子1旋转过程中，转子1的励磁部件切割由定子绕组的有效边形成的旋转磁场以感应电势，实现将机械能转换成电能。

定子绕组包括多个绕组线圈，绕组线圈包括能够导电的导体和包裹在导体外侧的绝缘体，绝缘体用于保证绕组线圈缠绕过程中相邻的导体之间以及导体与定子铁芯3之间相互绝缘。每个绕组线圈均沿定子的轴向方向缠绕在定子齿32上，以实现线圈绕组与定子铁芯3的连接。绕组线圈的有效边容纳在定子槽33中，上述中的定子绕组的有效边为多个绕组线圈的有效边的总和，绕组线圈的有效边的作用和上述定子绕组的有效边的作用相同，均是用于形成旋转磁场。

如图1所示，本实施例中的多个绕组线圈分为多个相同规格的第一绕组线圈41和多个规格相同的第二绕组线圈42，每个定子齿32上均缠绕一个第一绕组线圈41和一个第二绕组线圈42，位于定子径向内侧的线圈绕组为第一绕组线圈41，位于定子径向外侧的绕组线圈为第二绕组线圈42，即第一绕组线圈41和第二绕组线圈42在定子的同一径向方向上。如图2所示，第二绕组线圈42的线圈直径大于第一绕组线圈41的线圈直径。

由于定子为圆形结构，且定子齿32为沿其周向方向的两条边相互平行的平行齿结构，因此越靠近定子齿32的径向外侧，定子齿32的周向尺寸越大，相邻的两个定子齿32沿定子齿32的周向方向的距离也越大。如果在其他条件相同的情况下，一个定子齿32上只安装线圈直径相同的绕组线圈，那么越靠近定子齿32的径向外侧，在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离会越大，从而导致槽满率较低、电机使用时发热较为严重。本实施例在线圈绕组其他规格不变的情况下，通过增大靠近定子齿32的径向外侧的绕组线圈的线圈直径来增大绕组线圈沿定子齿32的周向方向的宽度，缩短在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，从而提高定子的槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。

在其他可替代的实施方式中，也可以选用没有定子齿32的定子结构，该种结构也没有定子槽33，绕组线圈设置在定子铁芯3朝向转子1的侧面上，绕组线圈相对于定子铁芯3的固定方式属于本领域的现有技术，在此不做赘述。该种结构下，通过缩短在定子的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离也能够起到上述中提高槽满率同样的效果。

在其他可替代的实施方式中，一个定子齿32上不局限于仅缠绕两个绕组线圈，可以缠绕更多个绕组线圈，但至少保证任一绕组线圈的定子的同一径向方向上还设置有至少一另一绕组线圈。由于越靠近定子齿32的径向外侧，相邻的两个定子齿32沿定子齿32的周向方向的距离也越大，因此对于在定子的同一径向方向上的多个绕组线圈，自定子的径向内侧朝向定子的径向外侧的方向，绕组线圈的线圈直径优选逐渐增大。

如图3所示，多个绕组线圈与电能转换装置5连接，电能转换装置5用于对电机输出的电能进行转换。任一绕组线圈包括两个接线端(图中未示出)，接线端用于实现多个绕组线圈之间以及绕组线圈与电能转换装置5之间的连接。

本实施中的电能转换装置5的数量为一个，位于同一个定子齿上的第一绕组线圈41和第二绕组线圈42串联并与电能转换装置5连接。本实施例中，以绕组线圈构成三相绕组线圈为例。具体的，如图3所示，三个定子齿32上缠绕的三个第一绕组线圈41构成一个三相第一绕组线圈单元，三个定子齿32上缠绕的三个第二绕组线圈42构成一个三相第二绕组线圈单元。对于缠绕在同一个定子齿32上的两个绕组线圈而言，第一绕组线圈的第一接线端51与第二绕组线圈的第二接线端62直接连接。即，第一相的第一绕组线圈的第一接线端51与第一相的第二绕组线圈的第二接线端62直接连接；第二相的第一绕组线圈的第一接线端51与第二相的第二绕组线圈的第二接线端62直接连接；第三相的第一绕组线圈的第一接线端51与第三相的第二绕组线圈的第二接线端62直接连接。对于缠绕在不同的定子齿32上绕组线圈而言，不同的定子齿32上的第一绕组线圈41的第二接线端52相互连接，第二绕组线圈42的第一接线端61都和电能转换装置5连接。即，三相第一绕组线圈的第二接线端52彼此相互连接，三相第二绕组线圈的第一接线端61都和电能转换装置5连接。多个绕组线圈连接一个电能转换装置5，能够减少电能转换装置5的数量，减少电能转换装置5总的占用空间。

在其他可替代的实施方式中，多个线圈绕组可以构成N相绕组线圈，N个定子齿32上缠绕的N个第一绕组线圈41构成一个N相第一绕组单元，N个定子齿32上缠绕的N个第二绕组线圈42构成一个N相第二绕组单元，其中N为大于等于2的正整数。此状态下，每个定子齿32上的绕组线圈均为一相绕组线圈，N相第一绕组单元的各个第一绕组线圈的第二接线端52相互连接。

此外，在定子铁芯的定子齿32的数量较多的情况下，还可以多个定子齿32上相互连接的第一绕组线圈41组成一相第一绕组线圈单元，多个定子齿32上相互连接的第二绕组线圈41组成一相第二绕组线圈单元。

在其他可替代的实施方式中，绕组线圈的接线端可以为更多个，绕组线圈之间既可以串联，也可以并联。

实施例2

本实施例中的电机的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于，第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的区别不同。

如图4所示，本实施例中的第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的线圈直径相同，但是第一绕组线圈41的线圈并绕根数小于第二绕组线圈42的线圈并绕根数，其中，线圈并绕根数是指绕组线圈缠绕过程中，同时缠绕的导体的根数，即绕组线圈在定子的周向方向上的导体的数量。具体的，在本实施例中，第一绕组线圈41的线圈并绕根数为2根，第二绕组线圈42的线圈并绕根数为3根。在其他可替代的实施方式中，第一绕组线圈41的线圈并绕根数和第二绕组线圈42的线圈并绕根数不固定，可以根据实际情况进行调整。

如上，越靠近定子齿32的径向外侧，相邻的两个定子齿32沿定子齿32的周向方向的距离也越大，如果在其他条件相同的情况下，一个定子齿32上安装线圈并绕根数相同的绕组线圈，那么越靠近定子齿32的径向外侧，在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离会越大，从而导致槽满率较低、电机使用时发热较为严重。本实施例在绕组线圈其他规格不变的情况下，通过增大靠近定子径向外侧的绕组线圈的线圈并绕根数来增大绕组线圈沿定子齿32的周向方向的宽度，缩短在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，从而提高定子的槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。

在其他可替代的实施方式中，如果一个定子齿32上缠绕有更多个线圈并绕根数不同的绕组线圈，由于越靠近定子齿32的径向外侧，相邻的两个定子齿32沿定子的周向方向的距离也越大，因此对于在定子齿32的同一径向方向上的多个绕组线圈，自定子齿32的径向内侧朝向定子齿32的径向外侧的方向，绕组线圈的线圈并绕根数优选逐渐增大。

优选地，在其他可替代的实施方式中，为了进一步提高槽满率，还可以同时增大位于定子齿32的径向外侧的绕组线圈的线圈直径。

实施例3

本实施例中的电机的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于，第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的区别不同。

如图5所示，本实施例中的第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的线圈直径相同，但是第一绕组线圈41的电阻率大于第二绕组线圈42的电阻率。

由于气隙2中的谐波形成的漏磁场会与定子和转子1形成回路，因此更靠近气隙2的第二绕组线圈42容易被感应出更多的谐波电流，从而造成第二绕组线圈42的导体损耗较多，进而造成第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的导体损耗不均。本实施例通过降低第二绕组线圈42的电阻率来降低导体损耗，电阻率越低，绕组线圈的导体损耗越低，因此即使第二绕组线圈42因为漏磁场而增加导体损耗，但由于第二绕组线圈42的电阻率比第一绕组线圈41的电阻率低，第二绕组线圈42相对于第一绕组线圈41的其他杂散的导体损耗减少，因此能够保证第一绕组线圈41和第二绕组线圈42导体损耗基本保持平衡，使得在定子同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀，降低电磁振动，缓解电机的发热情况，提高电机的可靠性。

本实施例是通过改变线圈绕组所用的导体的材料来改变绕组线圈的电阻率，对于电阻率要求越高的区域，采用具有越高电阻率的导体材料，即第一绕组线圈41采用电阻率较高的导体材料，第二绕组线圈42采用电阻率较低的导体材料。例如，第一绕组线圈41可以采用铝作为导体，第二绕组线圈42可以采用铜作为导体。

在其他可替代的实施方式中，如果一个定子齿32上缠绕有更多个线圈并绕根数不同的绕组线圈，由于越靠近气隙2，绕组线圈因为漏磁场造成的导体损耗越大，因此自靠近定子铁芯3朝向远离定子铁芯3的方向，绕组线圈的电阻率优选逐渐减小，多个绕组线圈的导体材料的电阻率优选逐渐减小。

优选地，在其他可替代的实施方式中，还可以通过改变绕组线圈的绝缘性来使得在定子同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀。具体的，由于绕组线圈的绝缘性越高，导体损耗越大，因此自靠近定子铁芯3朝向远离定子铁芯3的方向，绕组线圈的绝缘性优选逐渐减小。

绕组线圈的绝缘性可以通过改变绝缘体材料的绝缘性和/或绝缘体厚度来实现改变，绝缘体材料的绝缘性越大，绕组线圈的绝缘性越大，绝缘体厚度越厚，绕组线圈的绝缘性越大。对于绝缘性要求越高的区域，采用具有越高绝缘性的绝缘材料和/或增大绝缘体的厚度。对于绝缘性要求越低的区域，采用具有越低绝缘性的绝缘体材料和/或减小绝缘体的厚度。

为了进一步减少第二绕组线圈42的损耗，可以同时降低第二绕组线圈42的电阻率以及降低第二绕组线圈42的绝缘性。

实施例4

本实施例中的电机的结构与实施例3基本相同，其不同之处在于，第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的区别不同。

如图6所示，本实施例中的第一绕组线圈41和第二绕组线圈42的线圈直径相同，但是第一绕组线圈41的线圈匝数大于第二绕组线圈42的线圈匝数。其中，线圈匝数是指每个绕组线圈绕定子齿32缠绕的圈数。具体的，在本实施例中，第一绕组线圈41的线圈匝数为10，第二绕组线圈42的线圈匝数为4。在其他可替代的实施方式中，第一绕组线圈41的线圈匝数和第二绕组线圈42的线圈匝数不固定，可以根据实际情况进行调整。

如上，由于越靠近气隙2，绕组线圈因为漏磁场造成的导体损耗越大。本实施例通过减小第二绕组线圈42的线圈匝数，以减小第二绕组线圈42的的电阻，从而降低第二绕组线圈42的导体损耗，即使第二绕组线圈42因为漏磁场而增加导体损耗，但由于第二绕组线圈42的电阻率比第一绕组线圈41的电阻率低，第二绕组线圈42相对于第一绕组线圈41的其他杂散的导体损耗减少，因此能够保证第一绕组线圈41和第二绕组线圈42导体损耗基本保持平衡，使得在定子齿32的同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀，降低电磁振动，缓解电机的发热情况，提高电机的可靠性。

在其他可替代的实施方式中，如果一个定子齿32上缠绕有更多个线圈并绕根数不同的绕组线圈，由于越靠近气隙2，绕组线圈因为漏磁场造成的导体损耗越大，因此自靠近定子铁芯3朝向远离定子铁芯3的方向，绕组线圈的线圈匝数优选逐渐减少。

实施例5

本实施例中的定子绕组的特征为实施例2和实施例3中定子绕组的特征的结合。

具体的，如图7所示，在本实施例中，第一绕组线圈41的线圈并绕根数小于第二绕组线圈42的线圈并绕根数，第一绕组线圈41的电阻率大于第二绕组线圈42的电阻率。

第一绕组线圈41的线圈并绕根数小于第二绕组线圈42的线圈并绕根数用于提高定子的槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。第一绕组线圈41的电阻率大于第二绕组线圈42的电阻率用于保证第一绕组线圈41和第二绕组线圈42导体损耗基本保持平衡，使得在定子同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀，降低电磁振动，缓解电机的发热情况，提高电机的可靠性。

实施例6

本实施例中的电机的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于，定子齿32的结构不同。

如图8和图9所示，本实施例中的定子齿32的形状为阶梯形，任一定子齿32沿定子的径向方向包括两个定子齿32段，分别为第一定子齿段321和第二定子齿段322，第一定子齿段321沿定子齿32的周向方向的宽度大于第二定子齿段322沿定子的周向方向的宽度。第一绕组线圈41缠绕在第一定子齿段321上，第二绕组线圈42缠绕在第二定子齿段322上。不同绕组线圈缠绕在不同定子齿32段上方便绕组线圈的快速定位以及快速确认对应定子齿32段上的绕组线圈的线圈匝数。

定子齿32沿定子的周向方向宽度越小，定子齿32的电阻越小，绕组线圈的导体损耗越低。即使第二绕组线圈42因为漏磁场而增加导体损耗，但由于第一定子齿段321沿定子齿32的周向方向的宽度大于第二定子齿段322沿定子齿32的周向方向的宽度，因此第二绕组线圈42相对于第一绕组线圈41的其他杂散的导体损耗减少，从而保证第一绕组线圈41和第二绕组线圈42导体损耗基本保持平衡，使得在定子齿32的同一径向方向上的绕组线圈的导体损耗分布均匀，降低电磁振动，缓解电机的发热情况，提高电机的可靠性。

由于靠近定子齿32的径向外侧的定子齿32的宽度变小，因此如果在其他条件相同的情况下，一个定子齿32上安装线圈并绕根数相同的绕组线圈，那么越靠近定子齿32的径向外侧，在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离会变得更大，从而降低定子的槽满率。本实施例在绕组线圈其他规格不变的情况下，通过增大靠近定子齿32的径向外侧的绕组线圈的线圈并绕根数来增大绕组线圈沿定子齿32的周向方向的宽度，缩短在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，从而提高定子的槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。

在其他可替代的实施方式中，定子齿32段的数量可以为更多个，定子齿32段的数量和对应定子齿32上缠绕的绕组线圈的数量相同，任一定子齿32段上缠绕一个绕组线圈。自靠近定子轭31朝向远离定子轭31的方向，位于同一定子齿32的定子齿32段沿定子的周向方向的宽度逐渐变小。

在其他可替代的实施方式中，也可以通过增大第二绕组线圈42的直径来提高槽满率。

实施例7

本实施例中的电机的结构与实施例2基本相同，其不同之处在于，多个绕组线圈分为3种不同规格的绕组线圈。

具体的，如图10所示，本实施例中的多个绕组线圈分为多个相同规格的第一绕组线圈41、多个规格相同的第二绕组线圈42和多个规格相同的第三绕组线圈43，每个定子齿32上均缠绕一个第一绕组线圈41、一个第二绕组线圈42和一个第三绕组线圈43，位于定子齿32径向最内侧的线圈绕组为第一绕组线圈41，位于定子齿32径向最外侧的绕组线圈为第三绕组线圈43，位于第一绕组线圈41和第三绕组线圈43之间的为第二绕组线圈42。

自定子齿32的径向内侧朝向定子齿32的径向外侧的方向，第二绕组线圈42的线圈直径大于第一绕组线圈41的线圈直径，第三绕组线圈43的线圈并绕根数大于第一绕组线圈41的线圈并绕根数以及第二绕组线圈42的线圈并绕根数。第三绕组线圈43沿定子的周向方向的宽度大于第二绕组线圈42沿定子的周向方向的宽度，第二绕组线圈42沿定子的周向方向的宽度大于第一绕组线圈41沿定子的周向方向的宽度。

本实施例通过缩短在定子齿32的周向方向上相邻的两个绕组线圈之间的距离，从而提高定子的槽满率，减小定子绕组的总电阻，减少绕组线圈的导体损耗，减少电机的发热损耗，提高电机效率。

实施例8

本实施例中的电机的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于，电能转换装置5的数量不同。

如图11所示，本实施例中电能转换装置的数量为两个，第一绕组线圈41与电能转换装置5连接，第二绕组线圈42与电能转换装置5’连接。本实施仍以三相绕组线圈为例。三个定子齿32上缠绕的三个第一绕组线圈41构成一个三相第一绕组线圈单元，三个定子齿32上缠绕的三个第二绕组线圈42构成一个三相第二绕组线圈单元。

具体的，三相的第一绕组线圈的第一接线端51均与电能转换装置5’连接，第一绕组线圈的第二接线端52相互连接。三相的第二绕组线圈的第二接线端62均与电能转换装置5连接，第二绕组线圈的第一接线端61相互连接。

缠绕在同一定子齿32上的多个绕组线圈分别和多个电能转换装置一一对应连接，从而在其中一个电能转换装置发生故障时，另一个电能转换装置也能够正常运行，形成分布均匀的电磁场，提高电机运行的可靠性。

在其他可替代的实施方式中，电能转换装置的数量可以为M个，M为大于2的整数，缠绕在同一定子齿32上的绕组线圈的数量和电能转换装置的数量相同，也为M。第i绕组线圈的第一接线端与第i电能转换装置连接，不同相的第i绕组线圈的第二接线端相互连接，其中i为大于等于1小于等于M的正整数。多个线圈绕组可以构成N相绕组线圈，N个定子齿32上缠绕的N个第i绕组线圈构成一个N相第i绕组线圈单元，其中N为大于等于2的正整数。此状态下，每个定子齿32上的绕组线圈均为一相绕组线圈。在定子铁芯的定子齿32的数量较多的情况下，还可以多个定子齿32上相互连接的第i绕组线圈组成一相第i绕组线圈单元。

在其他可替代的实施方式中，绕组线圈的接线端可以为更多个，绕组线圈之间既可以串联，也可以并联。绕组线圈的相数不固定，具体根据实际情况进行调整，也可能出现一相绕组线圈的情况，该种情况下，绕组线圈的两个接线端均与电能转换装置5连接。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种定子，包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括多个定子齿，相邻的两所述定子齿之间形成定子槽，所述定子绕组包括多个绕组线圈，多个所述绕组线圈缠绕在所述定子齿上且所述绕组线圈的有效边容纳在所述定子槽内，其特征在于，任一所述绕组线圈在其所缠绕的所述定子齿的径向方向上还设置有至少一另一所述绕组线圈；对于在所述定子齿的同一径向方向上缠绕的多个所述绕组线圈，其中，

自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的绝缘性逐渐减小。

2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大；

或者，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；

或者，自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小；

或者，自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少。

3.如权利要求1所述的定子，其特征在于，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大和所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；

或者，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大，自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小或多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少；

或者，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大，自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小或多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少；

或者，自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小和多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少。

4.如权利要求1所述的定子，其特征在于，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大和所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小；

或者，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大和所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少；

或者，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大；自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小和多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少；

或者，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小和多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少。

5.如权利要求1所述的定子，其特征在于，自所述定子齿的径向内侧朝向所述定子齿的径向外侧的方向，所述绕组线圈的线圈直径逐渐增大和所述绕组线圈的线圈并绕根数逐渐增大；自靠近所述定子铁芯朝向远离所述定子铁芯的方向，多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小和多个所述绕组线圈的线圈匝数逐渐减少。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的定子，其特征在于，任一所述定子齿沿所述定子的径向方向包括多个定子齿段，所述定子齿段的数量和所述定子齿上缠绕的多个所述绕组线圈的数量相同，任一所述定子齿段上缠绕一所述绕组线圈。

7.如权利要求6所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯还包括定子轭，多个所述定子齿与所述定子轭连接并环绕所述定子轭设置，自靠近所述定子轭朝向远离所述定子轭的方向，位于同一所述定子齿的所述定子齿段沿所述定子的周向方向的宽度逐渐变小。

8.如权利要求7所述的定子，其特征在于，所述定子齿的形状为阶梯形。

9.如权利要求1-5中任意一项所述的定子，其特征在于，任一所述绕组线圈包括至少两接线端；

对于在同一所述定子齿上缠绕的第一绕组线圈和第二绕组线圈，所述第一绕组线圈设于所述第二绕组线圈的径向内侧，其中，所述第二绕组线圈的第一接线端用于与电能转换装置连接，所述第二绕组线圈的第二接线端与所述第一绕组线圈的第一接线端连接；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第一绕组线圈构成一个N相第一绕组单元，所述N相第一绕组单元的各所述第一绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

10.如权利要求1-5中任意一项所述的定子，其特征在于，任一所述绕组线圈包括至少两接线端；

缠绕在同一所述定子齿上的多个所述绕组线圈分别用于与多个电能转换装置一一对应连接；

第i绕组线圈的第一接线端与第i电能转换装置连接，其中i为大于等于1的正整数；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第i绕组线圈构成一个N相第i绕组单元，所述N相第i绕组单元的各所述第i绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

11.如权利要求2-5中任意一项所述的定子，其特征在于，若在所述定子的同一径向方向上的多个所述绕组线圈的电阻率逐渐减小，则多个所述绕组线圈的导体材料的电阻率逐渐减小。

12.如权利要求1-5中任意一项所述的定子，其特征在于，若在所述定子的同一径向方向上的多个所述绕组线圈的绝缘性逐渐减小，则包裹在所述绕组线圈的导体外侧的绝缘体材料的绝缘性逐渐减小和/或绝缘体厚度逐渐减小。

13.一种风力发电系统，包括电机和电能转换装置，其特征在于，所述电机包括如权利要求1-12中任意一项所述的定子，所述电能转换装置与所述定子绕组连接。

14.如权利要求13所述的风力发电系统，其特征在于，所述电能转换装置的数量为一个；

对于在同一所述定子齿上缠绕的第一绕组线圈和第二绕组线圈，所述第一绕组线圈设于所述第二绕组线圈的径向内侧，其中，所述第二绕组线圈的第一接线端与所述电能转换装置连接，所述第二绕组线圈的第二接线端与所述第一绕组线圈的第一接线端连接；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第一绕组线圈构成一个N相第一绕组单元，所述N相第一绕组单元的各所述第一绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

15.如权利要求13所述的风力发电系统，其特征在于，所述电能转换装置的数量和缠绕在同一所述定子齿上的所述绕组线圈的数量均为M，M为大于等于2的整数；

其中，缠绕在同一所述定子齿上的M个所述绕组线圈和M个所述电能转换装置一一对应连接；

第i绕组线圈的第一接线端与第i电能转换装置连接，其中i为大于等于1小于等于M的正整数；

N个所述定子齿上缠绕的N个所述第i绕组线圈构成一个N相第i绕组单元，所述N相第i绕组单元的各所述第i绕组线圈的第二接线端相互连接，其中N为大于等于2的正整数。

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