CN205791833U - 一种采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子 - Google Patents

Abstract

一种采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上有等宽齿结构的电机定子开口嵌线槽；所述电机定子开口嵌线槽为上宽下窄的梯形开口嵌线槽，且通过电机定子开口嵌线槽在电机定子上所形成的定子嵌线齿为等宽齿；定子绕组为整嵌线圈绕组，整嵌线圈绕组套在定子铁芯的等宽齿上，使得整嵌线圈绕组正好嵌入在电机定子开口嵌线槽中。本实用新型采用整嵌线圈整体直接嵌在开口槽中，绕组可以依次由内到外进行绕制，绕组排列整齐，此时绕组端部尺寸较短，且没有交叉、干涉的问题；槽满率可以达到90%以上；且整嵌线圈的机械强度要高于散嵌线圈，使本结构工艺简单、结构合理，提高了电机运行可靠性。

Description

一种采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子

技术领域

本实用新型涉及到一种电机的部件，尤其是涉及一种采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，主要用于制作牵引电机定子，也可用于其它电机定子；属于电机制造技术领域。

背景技术：

电机是由定子与转子组合形成的，其中电机定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座或芯轴三部分组成。电机定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生（输出）电流。

电机定子的定子绕组根据线圈绕制的形状与嵌装布线方式不同，可分为集中式和分布式两类。其中，集中式绕组一般仅有一个或几个矩形框线圈组成。绕制后用纱带包扎定型，再经浸漆烘干处理后嵌装在凸磁极的铁芯上。直流电动机、通用电动机的激磁线圈，以及单相罩极电动机的主极绕组都采用这种绕组。而分布式绕组的电动机定子没有凸性的极掌，每个磁极都是由一个或几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组。根据嵌装布线排列的形式不同，分布式绕组又可分为同心式、迭式两类。

(1)同心式绕组：同心式绕组是同一线圈组的几个大小不同矩形线圈，按同一中心的位置逐个嵌装排列成回字形的型式。同心式绕组又分单层与多层。一般单项电动机和部分小功率三相异步电动机的定子绕组采用这种型式。

(2)迭式绕组：迭式绕组是所有线圈的形状大小完全相同(单双圈例外)，分别以每槽嵌装一个线圈边，并在槽外端部逐个相迭均匀分布的型式。迭式绕组又分单层迭式和双层迭式两种。在每槽里只嵌一个线圈边的为单层迭式绕组，或称单迭绕组，每槽嵌两个属不同线圈组的线圈边(分上下层)为双层迭式绕组，或称双迭绕组。迭式绕组由于嵌装布线方式的变化不同，又有单双圈交叉布线排列与单双层混合布线排列之分;此外，从绕组端部的嵌装形状称为链形绕组、篮形绕组，实际上均属迭式绕组。一般三相异步电动机的定子绕组较多采用迭式绕组。

目前在大型电机上，尤其是大型牵引电机，电机绕组一般为双层结构，绕组分层方式多为上下分层，这种嵌装布线方式在绕组节距为1的条件下，这种分层方式会使绕组端部长度较长，增加电机的轴向尺寸，尤其在牵引电机设计中，电机空间受到转向架的限制，电机需在有限空间尺寸中发挥最大转矩，缩短线圈端部长度可有效缩短电机体积，减轻电机重量；同时对于节距为1的双层绕组，电机每个绕组只缠绕一个齿，若采用上下分层方式，则会有相邻绕组在端部产生交集干涉的问题。此外，目前定子的嵌线槽的开口多为半开口槽，槽型为开口处狭窄，里面较宽的T字形齿结构，这种嵌线槽无法将整嵌线圈嵌套在T字形齿铁芯上。绕组只能是一根一根的放入开口槽中的。这种散嵌绕组不仅在定子组装时费时费力，还使得各个绕组之间的排布较松散，槽满率不是很高。因此现有的上下分层的嵌装布线还是存在一些不足：需要进一步加以改进。

通过专利检索没发现有与本实用新型相同技术的专利文献报道，与本实用新型有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201510016652.9， 名称为“一种双绕组电机定子”的发明专利，该专利公开了一种双绕组电机定子，包括定子本体、绕组A、绕组B和绝缘层，所述定子本体为集中式绕组结构，所述定子本体的槽数为偶数槽；所述定子本体的每个齿部上均缠绕绕组A和绕组B，且相邻的两个齿部上的绕组A和绕组B内外层交替缠绕，所述各个槽中的绕组A和绕组B之间均用绝缘层隔开。此发明槽内层间用聚酰亚胺薄膜隔开，端部用556胶带缠绕，实现双绕组的完全隔离，两套绕组内外层交替绕制，保证了两套绕组用铜量的一致性，将所绕制的绕组A、绕组B套之间槽内部分和端部部分完全隔离，能够保证两套绕组完全独立，而且电阻差别很小，在0.27％以内，满足双绕组电阻对称要求。

2、专利号为CN201310203804.7， 名称为“一种双绕组电机结构”的发明专利，该专利公开了一种双绕组电机结构，包括定子、转子、第一组绕组、第二组绕组，定子为集中式绕组结构，定子槽数为12的倍数，定子槽数与转子极数之比为3比2或6比5；当定子槽数与转子极数之比为3比2时，两组绕组间的相位差为0度，当定子槽数与转子极数之比为6比5时，两组绕组间的相位差为30度；第一组绕组和第二组绕组在定子的各齿部上沿同一方向按照U相、W相、V相绕组线圈的顺序进行缠绕，且两组绕组线圈各在齿部上逐一交替缠绕；两组绕组的各对应相的绕组线圈相邻。此发明旨在针对现有技术存在的不足，提供一种绕组间的磁路独立，实现磁路解耦，有利于控制的实现，提高了系统效率的双绕组电机结构。

3、专利号为CN201310071514.1， 名称为“一种单绕组多速电机的绕组绕嵌方法”的发明专利，该专利公开了一种单绕组多速电机的绕组绕嵌方法，将原来绕线形式为：1个线圈组单独为1组的共15组、2个线圈组合绕为1组的共6组、3个线圈组合绕为1组的共3组改为：原1个线圈组+原2个合绕线圈组连绕成1+2线圈组共6组、3个原单独1个线圈组一起连绕成1+1+1线圈组共3组，原3个合绕的线圈组不变；调整先后嵌线顺序，减少来回穿线难度，保证嵌线后绕组分布系数不变；此发明方案的单绕组多速电机的绕组绕嵌方法,多速电机绕线时装卸绕线模次数少、排线时焊接头少、质量稳定可靠、嵌线效率高。

上述这些专利虽说都涉及到了电机绕组的绕嵌方法或结构，并也对此提出了一些改进，但仔细分析可以发现这些专利并没有正真解决上面电机定子绕组绕嵌中所存在的问题，因此仍将出现前面所述的一些问题，仍有待进一步加以改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有电机定子绕组绕嵌中所存在的电机绕组的槽满率不是很高，且上下分层的绕组结构的端部较长，相互之间会有干涉等问题，提出一种新的电机定子，该电机定子既具有线圈整体嵌线，又可提高嵌线的槽满率，而且还可以大大缩短绕组结构的端部尺寸，提高电机的整体性能。

为了达到这一目的，本实用新型提供了一种采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上有等宽齿结构的电机定子开口嵌线槽；所述电机定子开口嵌线槽为上宽下窄的梯形开口嵌线槽，且通过电机定子开口嵌线槽在电机定子上所形成的定子嵌线齿为等宽齿；定子绕组为整嵌线圈绕组，整嵌线圈绕组套在定子铁芯的等宽齿上，使得整嵌线圈绕组正好嵌入在电机定子开口嵌线槽中。

进一步地，所述的整嵌线圈绕组为通过模具绕制成节距为1的集中结构，每一个整嵌线圈绕组套在一个定子铁芯的等宽齿上，每一个整嵌线圈绕组在电机定子开口嵌线槽中占一半的面积，且相邻的两个整嵌线圈绕组在电机定子开口嵌线槽中左右分层设置。

进一步地，所述的整嵌线圈绕组外圈所形成的外边与内圈所形成的内边是相互斜向布置的，使得两个整嵌线圈绕组以左右分层整嵌在电机定子开口嵌线槽内时，组合所形成的截面为与电机定子开口嵌线槽相配的梯形，从而使得嵌线槽满率达到90%以上。

进一步地，所述的两个整嵌线圈绕组以左右分层整嵌在电机定子开口嵌线槽内时，左右分层之间设有层间绝缘体，层间绝缘体将所述左右分层的两个整嵌线圈绕组隔离开，形成相互绝缘结构。

进一步地，所述的等宽齿的顶部开有槽楔安装槽；槽楔安装槽内安装有防止整嵌线圈绕组脱落的槽楔。

进一步地，所述的整嵌线圈绕组为自粘性漆包线绕制成的环形整嵌线圈。

进一步地，所述的整嵌线圈绕组为烧结薄膜铜扁线绕制成的环形整嵌线圈。

本实用新型的优点在于：本实用新型采用整嵌成型绕组整体直接嵌在开口槽中，由于采用等宽齿的齿形结构且采用左右分层设置整嵌成型绕组，可以有效避免绕组之间的交叉、干涉的问题，且绕组端部尺寸较短，大大简化了嵌线工艺；同时，由于是先行在定子铁芯外绕制好绕组，并通过模具进行固定、成型，使绕组成为整嵌成型绕组，使得绕组线与线之间能够紧密贴在一起，且绕组排列整齐，整嵌成型绕组内侧与等宽齿配合，直接嵌在开口槽中，可以有效提高槽满率，槽满率可以达到90%以上，而一般散嵌线圈槽满率为78%～80%，且整嵌成型绕组的结构合理，机械强度要高于散嵌线圈，使本结构提高了电机运行可靠性。

附图说明：

图1为本实用新型一个实施例的局部结构立体示意图；

图2为本实用新型的局部横向剖视示意图；

图3为图1中未装槽楔时的电机定子立体示意图；

图4为图3中未装绕组时的电机定子立体示意图；

图5为图4的俯视方向示意图；

图6为另一个实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例一

如附图1-6所示，一种左右分层整体嵌线的电机定子，为电机内定子，包括定子铁芯1和绕组2，其特点在于，所述的定子铁芯1的嵌线槽3为开口槽，且嵌线齿4为等宽齿；所述的绕组2为整嵌成型绕组；每一个整嵌成型绕组整体套在一个定子铁芯的嵌线齿上，且整嵌成型绕组在定子铁芯的嵌线槽内为左右分层设置，在左右分层的整嵌成型绕组之间隔有绝缘材料5；在定子铁芯的等宽齿的顶部，位于嵌线槽的侧面端口部位开有槽楔安装槽6，槽楔安装槽内插有槽楔7，通过槽楔7阻挡左右分层设置的环形整嵌成型绕组掉出；所述的整嵌成型绕组采用自粘性漆包线，通过模具初步绕制成型，经过模具固定、整形后，再将绕组进行烘焙固化，制成整嵌成型绕组。

电机定子制作方式是先用漆包线绕制绕组，制成单个绕组，并通过模具对绕组进行固定、成型，使绕组成为与电机定子开口嵌线槽相配的整嵌成型绕组，再直接整体嵌在电机定子开口嵌线槽中。具体嵌线方法如下：

1、制作电机定子开口嵌线槽：在电机定子铁芯1上，制作出电机定子开口嵌线槽3，电机定子开口嵌线槽3为具有等宽齿结构的电机定子开口嵌线槽；电机定子开口嵌线槽3为槽口d2宽，槽底d1窄的梯形开口嵌线槽，使得在电机定子上所形成的定子嵌线齿4为等宽齿；并在等宽齿的顶部开出槽楔安装槽6；

2、绕制绕组：先用自粘性漆包线或烧结薄膜铜扁线在定子外面绕包成整嵌成型绕组2，在绕制的同时还对整嵌成型绕组的形状用模具进行整形，使得绕制的整嵌成型绕组紧密贴合在一起，从而减小各根自粘性漆包线之间的空隙，提高槽满率；用模具进行整形时，按照电机定子开口嵌线槽的一半截面形状进行固定、成型，制作出整嵌成型绕组，且整嵌成型绕组的截面形状为电机定子开口嵌线槽的一半截面形状，整嵌成型绕组外形为环形，环形内侧面的宽度与等宽齿的宽度等宽，漆包线端部留有线头；

3、定型：将成型好的整嵌成型绕组用绝缘带对绕组进行绑扎，从而对整嵌成型绕组的形状进行固定，保证整嵌成型绕组的截面形状为电机定子开口嵌线槽的一半截面；所述的整嵌成型绕组外圈所形成的外边与内圈所形成的内边是相互斜向布置的，使得两个整嵌成型绕组以左右分层整嵌在电机定子开口嵌线槽内时，组合所形成的截面为与电机定子开口嵌线槽相配的梯形；

4、烘焙排胶：当采用自粘性漆包线时，将绕包好的单个整嵌成型绕组，送入烘箱进行烘焙，使整嵌成型绕组自身排胶，排出的胶将导线间的间隙完全填充，使绕组内的各个导线成为一个整体，不会散开；整嵌成型绕组中的自粘性导线在烘焙排胶后，漆包线外的绝缘体融合在一起，既使各根漆包线形成了一个牢固的整体，又使得各根漆包线之间被融合后的绝缘体隔开；

5、嵌线：将整嵌成型绕组的整嵌成型绕组按照左右分层结构直接套在等宽齿上，且一个绕组是套在一个等宽的嵌线齿4上，并使得每个电机定子开口嵌线槽中都左右分层嵌有两层整嵌成型绕组；其中一个绕组2ˊ在左边，另一个绕组2〞在右边；

6、层间绝缘：对电机定子开口嵌线槽中的两个整嵌成型绕组之间的间隙采用层间绝缘体进行隔开，增强相邻绕组之间的绝缘性能；

7、槽楔固定：在等宽齿的顶部的槽楔安装槽内嵌入槽楔，通过槽楔阻挡左右分层设置的环形整嵌成型绕组掉出。其中，槽楔安装槽为矩形槽，槽楔为具有与弹性的弹簧片制作，侧面为圆角状，通过弹性卡在槽楔安装槽内。

所述的步骤2）中自粘性导线通过模具绕制成单个绕组时，在绕制的同时还对导线的形状进行整形，使得绕制的绕组紧密贴合在一起，从而减小各根导线之间的空隙，提高槽满率。

所述的步骤4）中绕组中的自粘性导线在烘焙排胶后，导线外的绝缘体融合在一起，既使各根导线形成了一个牢固的整体，又使得各根导线之间被融合后的绝缘体隔开。

实施例二

实施例二与实施例一的基本原理一样，为一种电机双层整体嵌线定子，为环形内定子，包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上有等宽齿结构的电机定子开口嵌线槽；所述电机定子开口嵌线槽为出上槽口部与下槽底部一样宽的矩形开口嵌线槽，且通过电机定子开口嵌线槽在电机定子上所形成的定子嵌线齿为等宽齿；定子绕组为整嵌线圈绕组，整嵌线圈绕组套在定子铁芯的等宽齿上，使得整嵌线圈绕组正好嵌入在电机定子开口嵌线槽中。

只是整嵌线圈绕组采用烧结薄膜铜扁线制作，先用烧结薄膜铜扁线将定子线圈在定子外面绕包成整嵌线圈，再将整嵌线圈采取整体嵌入的方式嵌入电机定子开口嵌线槽中。

所述的电机定子整体嵌线包括以下步骤：

1、制作电机定子开口嵌线槽：在电机定子铁芯上，制作出电机定子开口嵌线槽，电机定子开口嵌线槽为具有等宽齿结构的电机定子开口嵌线槽；电机定子开口嵌线槽为出上口部宽下底部窄的梯形开口嵌线槽，使得在电机定子上所形成的定子嵌线齿为等宽齿；并在等宽齿的顶部开出槽楔安装槽；

2、绕制绕组：先用烧结薄膜铜扁线在定子外面绕包成整嵌线圈绕组，在绕制的同时还对整嵌线圈绕组的形状用模具进行整形，使得绕制的整嵌线圈绕组紧密贴合在一起，从而减小各根自粘性漆包线之间的空隙，提高槽满率；用模具进行整形时，按照电机定子开口嵌线槽的一半截面形状进行固定、成型，制作出整嵌线圈绕组，且整嵌线圈绕组的截面形状为电机定子开口嵌线槽的一半截面形状，整嵌线圈绕组外形为环形，环形内侧面的宽度与等宽齿的宽度等宽，漆包线端部留有线头；

3、定型：将成型好的整嵌线圈绕组用绝缘带对绕组进行绑扎，从而对整嵌线圈绕组的形状进行固定，保证整嵌线圈绕组的截面形状为电机定子开口嵌线槽的一半截面；所述的整嵌线圈绕组外圈所形成的外边与内圈所形成的内边是相互斜向布置的，使得两个整嵌线圈绕组以左右分层整嵌在电机定子开口嵌线槽内时，组合所形成的截面为与电机定子开口嵌线槽相配的梯形；

4、嵌线：将整嵌线圈的整嵌线圈绕组按照左右分层结构直接套在等宽齿上，且一个绕组是套在一个等宽齿上，并使得每个电机定子开口嵌线槽中都左右分层嵌有两层整嵌线圈绕组；

5、层间绝缘：对电机定子开口嵌线槽中的两个整嵌线圈绕组之间的间隙采用层间绝缘体进行隔开，增强相邻绕组之间的绝缘性能；

6、槽楔固定：在等宽齿的顶部的槽楔安装槽内嵌入槽楔，通过槽楔阻挡左右分层设置的环形整嵌线圈绕组掉出。

上述所列实施例，只是结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述；显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的优点在于：

本实用新型采用整嵌成型绕组整体直接嵌在开口槽中，由于采用等宽齿的齿形结构且采用左右分层设置整嵌成型绕组，可以有效避免绕组之间的交叉、干涉的问题，且绕组端部尺寸较短，大大简化了嵌线工艺；同时，由于是先行在定子铁芯外绕制好绕组，并通过模具进行固定、成型，使绕组成为整嵌成型绕组，使得绕组线与线之间能够紧密贴在一起，且绕组排列整齐，整嵌成型绕组内侧与等宽齿配合，直接嵌在开口槽中，可以有效提高槽满率，槽满率可以达到90%以上，而一般散嵌线圈槽满率为78%～80%，且整嵌成型绕组的结构合理，机械强度要高于散嵌线圈，使本结构提高了电机运行可靠性。具有以下一些特点：

1、本发明的嵌线齿为等宽平行齿，采用该结构时，可以使绕组使用模具绕制、成型，使绕组结构简单，且绕组端部尺寸较短，同时由于绕组为成型结构，提高了嵌线圈槽满率，以及绕组运行可靠性。

2、本发明采用左右分置的双层结构或单层结构，可以有效避免绕组之间的交叉、干涉的问题，同时可以进一步缩短绕组端部尺寸，提高定子的空间利用率。

3、本发明采用整嵌成型绕组嵌线结构时，集中绕组为成型结构，绕组可以整体嵌线，不仅可以使嵌线简单，还避免了嵌线过程中对绕组产生损伤，提高了电机运行可靠性。

4、电机定子铁芯槽为开口槽，线圈在嵌线过程中，可直接嵌入槽中，不需要整形，结构简单，操作容易，同时由于线圈经过固化成型，一体性好，提高了运行可靠性。

Claims (7)

1.一种采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，包括定子铁芯和定子绕组，其特征在于，定子铁芯上有等宽齿结构的电机定子开口嵌线槽；所述电机定子开口嵌线槽为上宽下窄的梯形开口嵌线槽，且通过电机定子开口嵌线槽在电机定子上所形成的定子嵌线齿为等宽齿；定子绕组为整嵌线圈绕组，整嵌线圈绕组套在定子铁芯的等宽齿上，使得整嵌线圈绕组正好嵌入在电机定子开口嵌线槽中。

2.如权利要求1所述的采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，其特征在于， 所述的整嵌线圈绕组为通过模具绕制成节距为1的集中结构，每一个整嵌线圈绕组套在一个定子铁芯的等宽齿上，每一个整嵌线圈绕组在电机定子开口嵌线槽中占一半的面积，且相邻的两个整嵌线圈绕组在电机定子开口嵌线槽中左右分层设置。

3.如权利要求2所述的采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，其特征在于，所述的整嵌线圈绕组外圈所形成的外边与内圈所形成的内边是相互斜向布置的，使得两个整嵌线圈绕组以左右分层整嵌在电机定子开口嵌线槽内时，组合所形成的截面为与电机定子开口嵌线槽相配的梯形，从而使得嵌线槽满率达到90%以上。

4.如权利要求3所述的采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，其特征在于，所述的两个整嵌线圈绕组以左右分层整嵌在电机定子开口嵌线槽内时，左右分层之间设有层间绝缘体，层间绝缘体将所述左右分层的两个整嵌线圈绕组隔离开，形成相互绝缘结构。

5.如权利要求3所述的采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，其特征在于，所述的等宽齿的顶部开有槽楔安装槽；槽楔安装槽内安装有防止整嵌线圈绕组脱落的槽楔。

6.如权利要求3所述的采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，其特征在于，所述的整嵌线圈绕组为自粘性漆包线绕制成的环形整嵌线圈。

7.如权利要求3所述的采用双层整体嵌线绕组制作的电机定子，其特征在于，所述的整嵌线圈绕组为烧结薄膜铜扁线绕制成的环形整嵌线圈。