CN206149057U - 永磁电机定子绕组及发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种永磁电机定子绕组及发电机，属于电机制造领域。该永磁电机定子绕组包括定子铁心和定子线圈，定子线圈嵌设于定子铁心中。定子线圈包括第一线圈和第二线圈，第一线圈包括第一引出线，第二线圈包括第二引出线。第一线圈和第二线圈均为多组且交叉嵌设于定子铁心中，使第一引出线位于定子铁心的第一端，第二引出线位于定子铁心的第二端。发电机包括转子和定子，转子设置于定子内，定子包括机座和上述永磁电机定子绕组，永磁电机定子绕组设置在机座内。该定子绕组每端的引出线和/或引出电缆数量减半，有效解决了绕组端部散热问题。

Description

永磁电机定子绕组及发电机

技术领域

本实用新型涉及电机制造领域，具体而言，涉及一种永磁电机定子绕组及发电机。

背景技术

在电机的设计中，绕组温度是考核电机性能的重要指标，然而，目前由于绕组端部引出线或者引出电缆的缘故，导致定子绕组的端部布线密集，绕组温度很难散走。

尤其对于永磁风力发电机，由于大功率变流器成本巨大，通常会采用双三相绕组，由两台小功率变流器分别进行控制，以达到控制成本的问题。然而，双三相绕组的使用，会使得电机绕组端部绕组引线数量增加一倍，布线更加紧密，散热效果较差。

综上所述，如何改善电机绕组端部的散热效果，是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种永磁电机定子绕组，该永磁电机定子绕组为两端出线的结构，第一线圈的第一引出线位于定子线圈的第一端，第二线圈的第二引出线位于定子线圈的第二端，采用双端出线的结构使得绕组端部引线及并联环的数量较少一半，布线简洁，利于绕组端部散热。

本实用新型的目的还在于提供了一种发电机，该发电机包括了上述的永磁电机定子绕组，即该发电机采用了双端出线的定子绕组，可以较好的解决绕组端部散热较差的问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

基于上述目的，本实用新型的实施例提供一种永磁电机定子绕组，包括定子铁心和定子线圈，定子线圈嵌设于定子铁心中；定子线圈包括第一线圈和第二线圈，第一线圈包括第一引出线，第二线圈包括第二引出线；第一线圈和第二线圈均为多组且交叉嵌设于定子铁心中，使第一引出线位于定子铁心的第一端，第二引出线位于定子铁心的第二端。

在本实用新型的实施例中，将第一引出线和第二引出线分别布置在电机绕组的两个端部，使得该绕组每端的引出线和/或引出电缆数量减半，从而有效的解决电机绕组端部散热问题。

另外，根据本实用新型的实施例提供的永磁电机定子绕组，还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的可选实施例中，定子线圈为圈式线圈，永磁电机定子绕组采用双三相绕组，其中一个三相绕组从定子铁心的第一端出线；另一个三相绕组从定子铁心的第二端出线。

在本实用新型的可选实施例中，第一引出线和第二引出线均包括两个引线头。

在本实用新型的可选实施例中，第一引出线的其中一个引线头用于与第一并联环焊接，另一个引线头用于与引出电缆焊接；第二引出线的其中一个引线头用于与第二并联环焊接，另一个引线头用于与引出电缆焊接。

在本实用新型的可选实施例中，第一线圈和第二线圈均还包括线圈本体，线圈本体包括第一嵌入部和第二嵌入部，第一嵌入部的中心轴线和第二嵌入部的中心轴线平行；定子铁心包括多个均匀分布的铁心槽，铁心槽包括第一部和第二部，第一嵌入部嵌设于第一部，第二嵌入部嵌设于第二部。

在本实用新型的可选实施例中，铁心槽的槽底轴向设置有绝缘垫片，绝缘垫片将第一嵌入部与定子铁心隔离；设置于同一个铁心槽内的第一嵌入部与第二嵌入部之间轴向设置有绝缘垫片，绝缘垫片将同一个铁心槽内的第一嵌入部与第二嵌入部隔离。

在本实用新型的可选实施例中，定子铁心包括铁心本体和铁心齿部，铁心槽均匀设置在铁心齿部，铁心齿部的远离铁心本体的一端开设限位槽，限位槽从定子铁心的第一端贯穿到第二端。

在本实用新型的可选实施例中，永磁电机定子绕组还设置有槽楔，槽楔嵌设于限位槽处用于将定子线圈固定；槽楔与第二嵌入部之间轴向设置有绝缘垫片。

在本实用新型的可选实施例中，槽楔为板状，槽楔包括槽楔本体和对称分布在槽楔本体两侧的楔紧部，楔紧部的形状与限位槽相匹配。

本实用新型的实施例还提供了一种发电机，包括转子和定子，转子设置于定子内，定子包括机座和上述永磁电机定子绕组，永磁电机定子绕组设置在机座内。

本实用新型实施例的有益效果是：该发电机包括了上述的双端出线的永磁电机定子绕组，该定子绕组端部的线圈引出线及并联环数量较现有的数量减少一半，从而实现布线简洁、相对分散，有利于定子绕组的端部散热问题。

综上，本实用新型实施例提供的永磁电机定子绕组及发电机，在采用双三相绕组时，特别对于永磁风力发电机而言，第一线圈的第一引出线位于定子线圈的第一端，第二线圈的第二引出线位于定子线圈的第二端，能够使绕组端部引线及并联环的数量较少一半，布线简洁，有效解决了绕组端部散热的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的永磁电机定子绕组的一个视角的示意图；

图2为图1中的第一线圈的示意图；

图3为图1中定子铁心只嵌设一个定子线圈时的示意图；

图4为图1中的第二线圈的示意图；

图5为图1中定子铁心的一个视角的示意图；

图6为图1中定子铁心的另一视角的示意图；

图7为图6中Ⅶ的局部放大图；

图8为图1中槽楔的示意图；

图9为本实用新型实施例1提供的永磁电机定子绕组星形接法的示意图。

图标：100-永磁电机定子绕组；10-定子线圈；12-第一线圈；121-第一引出线；13-线圈本体；131-第一嵌入部；133-第二嵌入部；15-第二线圈；151-第二引出线；50-定子铁心；51-硅钢片；53-通风槽片；55-齿压板；56-压圈；58-拉筋；60-铁心本体；62-铁心齿部；63-铁心槽；632-第一部；634-第二部；65-限位槽；70-槽楔；73-槽楔本体；75-楔紧部；77-第一并联环；79-第二并联环；80-引出电缆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

其中图1—图9对应本实用新型的实施例1，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行详细描述。

实施例1

如图1所示，本实用新型实施例1提供的永磁电机定子绕组100，包括定子线圈10和定子铁心50，定子线圈10嵌设于该定子铁心50中。

下面对该永磁电机定子绕组100的各个部件的具体结构和相互之间的对应关系进行详细说明。

首先，详细说明定子线圈10的结构。请参照图1和图2所示，本实用新型提供的永磁电机定子绕组100的定子线圈10包括第一线圈12和第二线圈15，第一线圈12和第二线圈15均包括线圈本体13，第一线圈12和第二线圈15均为多组且交叉嵌设于定子铁心50中。

请参照图2所示，其中，第一线圈12还包括第一引出线121，第一引出线121设置于线圈本体13的一端，线圈本体13包括第一嵌入部131和第二嵌入部133，第一嵌入部131的中心轴线与第二嵌入部133的中心轴线平行。

第一引出线121包括两个引线头，该两个引线头位于线圈本体13的同一侧，该线圈本体13上包覆有用于绝缘的云母带，在本实用新型的实施例1中，该定子线圈10为圈式线圈，该圈式线圈的端部为弧形。

请参照图3所示，同一个定子线圈10嵌入到定子铁心50的铁心槽63中时，该线圈本体13的第一嵌入部131位于上述铁心槽63的第一部632，该线圈本体13的第二嵌入部133位于上述铁心槽63的第二部634。

请参照图4所示，第二线圈15与第一线圈12形状基本相同，第二线圈15包括第二引出线151，第二线圈15和第一线圈12的区别在于，第一线圈12和第二线圈15按照顺时针或者逆时针方向依次嵌设于定子铁心50中后，使得第一引出线121位于定子铁心50的第一端，第二引出线151位于定子铁心50的第二端，即第二线圈15的第二引出线151与第一线圈12的第一引出线121相对于线圈本体13的位置正好相反。

该第二引出线151也包括两个引线头，该两个引线头位于线圈本体13的同一侧，在双三相绕组中，多组该第一线圈12和多组第二线圈15交叉设置于定子铁心50中，使得第一线圈12的第一引出线121位于定子铁心50的第一端，第二线圈15的第二引出线151位于定子铁心50的第二端。

其次，详细介绍定子铁心50的结构，请参照图5所示。

定子铁心50包括硅钢片51、通风槽片53、齿压板55、压圈56及拉筋58等组成。

为了减小铁损，定子铁心50中使用电阻率较大、磁滞回线面积较小的薄板材料硅钢片51，同时，为了减少铁心的涡流损耗，铁心冲片彼此绝缘，来提高电机的效率、降低电机的温升、增强电机的抗腐蚀和防锈性能。该硅钢片51经冲制、绝缘处理后叠压形成定子铁心50。

该硅钢片51包括冲片本体和齿部，齿部位于冲片本体的内侧，该冲片本体包括内圆和外圆，且该内圆与外圆同心。由于硅钢片51上的毛刺存在以下几个方面的缺点：第一、硅钢片51上的毛刺会引起定子铁心50的片间短路，增大铁损和温升；第二、由于毛刺的存在，会使冲片数目减少，从而引起励磁电流增加和效率降低；第三、槽内的毛刺会刺伤绕组绝缘，引起齿部外胀；故，该定子铁心50的硅钢片51的毛刺应小于0.05mm。且为了保证定子铁心50的压装质量，在定子铁心50叠片时要避免硅钢片51叠反。

为了提高散热效果，在定子铁心50的硅钢片51中均匀的设置有通风槽片53。该通风槽片53包括工字钢和硅钢槽片，硅钢槽片包括多个均匀分布的齿，每个齿上点焊一根或者两根上述工字钢。

齿压板55设置于叠压后的硅钢片51的两端，用于将叠压后的硅钢片51和通风槽片53压紧。

压圈56设置于齿压板55的远离硅钢片51的一侧，用于将叠压后的硅钢片51、通风槽片53、以及齿压板55进一步压紧。

拉筋58设置于定子铁心50的外圆周上，通过点焊将两端的压圈56、齿压板55及叠压后的硅钢片51固定，使定子铁心50结构稳定，不易松动。

请参照图6所示，由多个硅钢片51叠压形成的定子铁心50包括铁心本体60和铁心齿部62，铁心齿部62还均匀设置有铁心槽63，该铁心槽63从定子铁心50的第一端贯穿到第二端。

请参照图7所示，该铁心槽63包括第一部632和第二部634，铁心槽63内可以同时容纳第一嵌入部131和第二嵌入部133，使得第一嵌入部131位于第一部632中，第二嵌入部133位于第二部634中。

在铁心齿部62的远离铁心本体60的一端还开设有限位槽65，如图7所示，该限位槽65也是从定子铁心50的第一端贯穿到第二端，且该限位槽65对称设置于铁心齿部62的两侧，与固定定子线圈10的槽楔70相匹配。

该定子绕组在装配时，还包括绝缘垫片和槽楔70。下面对绝缘垫片和槽楔70进行详细说明。

在定子绕组装配时，为了保证定子线圈10相互之间的电气绝缘、以及定子线圈10与定子铁心50之间的电气绝缘，同时预防在装配时，定子铁心50的毛刺对定子线圈10造成一定损伤，在定子铁心50的铁心槽63底轴向设置有绝缘垫片，同一个铁心槽63内的第一嵌入部131与第二嵌入部133之间也轴向设置有绝缘垫片，以及固定定子线圈10的槽楔70与第二嵌入部133之间轴向设置有绝缘垫片。

该绝缘垫片分别将第一嵌入部131和定子铁心50隔离、同一个铁心槽63内的第一嵌入部131和第二嵌入部133隔离、以及槽楔70与第二嵌入部133之间隔离。一方面可以避免铁心的毛刺对定子线圈10造成损伤，另一方面也保证了定子线圈10相互之间的电气绝缘。

该绝缘垫片可以为3240绝缘垫片、云母垫片或者电木垫片等的任意一种，其中3240绝缘垫片包括环氧板、酚醛环氧玻璃布板、环氧玻璃布层压板、层压玻璃布板以及3240环氧板等。

请参考图8所示，槽楔70为板状，包括槽楔本体73和楔紧部75，槽楔本体73为薄片状的长方体，槽楔本体73在宽度方向的两侧对称设置有楔紧部75，楔紧部75的结构形状与铁心齿部62的限位槽65相匹配，用于将铁心槽63内的线圈本体13固定。

该槽楔70的材料可以为高强度环氧玻璃层压板材料、酚醛环氧玻璃布板或者3240环氧板等中的任意一种。

在装配使用时，该槽楔70表面应清洁干净，无油污、灰尘等赃物，无过热变色、龟裂、黄粉等现象，由于槽楔70松动脱落可能会划坏转子绝缘和/或定子绝缘，造成定子铁心50多点短路，使定子温度上升破坏定子线圈10主绝缘，增加了定子短路的几率，因此，该槽楔70过盈设置于限位槽65内。

本实用新型实施例1提供的永磁电机定子绕组100在装配时，定子线圈10为两种结构：分别为第一线圈12和第二线圈15，根据不同机组的布线方式，将第一线圈12和第二线圈15分别分为多组，多组第一线圈12和多组第二线圈15交叉设置在之前装配好的定子铁心50内，装配后的第一线圈12的第一引出线121位于该定子铁心50的第一端，第二线圈15的第二引出线151位于该定子铁心50的第二端。

本实用新型的实施例1提供的永磁电机定子绕组100为双端出线，请参照图9所示，当接线方式为星形接法时，定子铁心50的第一端的第一引出线121的两个引线头，其中一个引线头与第一并联环77焊接，另一个引线头与引出电缆80焊接形成第一线圈12的端部；

定子铁心50的第二端的第二引出线151的两个引线头，其中一个引线头与第二并联环79焊接，另一个引线头与引出电缆80焊接形成第二线圈15的端部。该双端出线的结构会使得端部引线和并联环的数量减半，散热较好。

以常见的双三相六极电机Y形接绕组为例：该电机绕组的极相组为18个，即共需引出18根引出线；同时需要两个并联环将其余引出线连接，现有的，所有端部引线均需布置在线圈端部的位置，导致布线密集、散热效果较差，并且引出电缆80布线难度较高。采用本实用新型实施例1提供的双端出线的永磁电机定子绕组100，会使得定子绕组端部的线圈引线及并联环数量减少一半，从而，布线简洁、相对分散，并且利于定子绕组的端部散热。

其工作原理和效果以双三相绕组为例进行说明：

目前双三相绕组的结构，会使得电机端部的绕组引出线的数量增加一倍，导致机组布线更加紧密，散热效果较差；另一方面，由于在有限的电机空间内增加了走线的难度，进一步增大了危险系数。

本实用新型是实施例1提供的永磁电机定子绕组100，是将双三相绕组的引出线分别布置在电机绕组的两个端部，即其中一个三相绕组从定子铁心50的第一端出线，另一个三相绕组从定子铁心50的第二端出线。使得该绕组每端的引出线和/或引出电缆80数量减半，从而有效的解决电机绕组端部散热问题，进一步也解决了电机端部布线难度增大的问题。

另外，本实用新型实施例1提供的永磁电机定子绕组100，还具有以下的有益效果：

1.采用双三相绕组的电机绕组，可以使用两组小功率变流器实现控制，降低整机制造成本；同时可以实现两套绕组独立工作，实现低风速时，降功率运行。

2.焊接及布线空间更大，利于操作，也可以使布线更简洁，更安全。

3.可以实现生产上的两端绕组同时嵌线及焊接，提高生产效率。

综上，该永磁电机定子绕组100能够有效的解决电机绕组端部散热问题，对于水轮发电机定子绕组、气轮发电机定子绕组以及风力发电机定子绕组均适用，尤其对于永磁风力发电机，散热效果更好，布线更加简洁。

实施例2

本实用新型的实施例2提供了一种发电机，该发电机包括转子和定子，转子设置于定子内，定子包括机座和上述的永磁电机定子绕组100，永磁电机定子绕组100设置在机座内。

本实用新型的实施例2提供的发电机，特别是针对永磁风力发电机，能够较好的解决双三相绕组的绕组端部散热问题，同时，也使绕组端部的布线简洁、操作空间增大、提高生产效率。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁电机定子绕组，其特征在于，包括定子铁心和定子线圈，所述定子线圈嵌设于所述定子铁心中；

所述定子线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈包括第一引出线，所述第二线圈包括第二引出线；

所述第一线圈和所述第二线圈均为多组且交叉嵌设于所述定子铁心中，使所述第一引出线位于所述定子铁心的第一端，所述第二引出线位于所述定子铁心的第二端。

2.根据权利要求1所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述定子线圈为圈式线圈，所述永磁电机定子绕组采用双三相绕组，其中一个三相绕组从所述定子铁心的第一端出线；另一个三相绕组从所述定子铁心的第二端出线。

3.根据权利要求1所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述第一引出线和所述第二引出线均包括两个引线头。

4.根据权利要求3所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述第一引出线的其中一个所述引线头用于与第一并联环焊接，另一个所述引线头用于与引出电缆焊接；

所述第二引出线的其中一个所述引线头用于与第二并联环焊接，另一个所述引线头用于与引出电缆焊接。

5.根据权利要求1所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈均还包括线圈本体，所述线圈本体包括第一嵌入部和第二嵌入部，所述第一嵌入部的中心轴线和所述第二嵌入部的中心轴线平行；

所述定子铁心包括多个均匀分布的铁心槽，所述铁心槽包括第一部和第二部，所述第一嵌入部嵌设于所述第一部，所述第二嵌入部嵌设于所述第二部。

6.根据权利要求5所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述铁心槽的槽底轴向设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片将所述第一嵌入部与所述定子铁心隔离；

设置于同一个所述铁心槽内的所述第一嵌入部与所述第二嵌入部之间轴向设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片将同一个所述铁心槽内的所述第一嵌入部与所述第二嵌入部隔离。

7.根据权利要求5所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述定子铁心包括铁心本体和铁心齿部，所述铁心槽均匀设置在所述铁心齿部，所述铁心齿部的远离铁心本体的一端开设限位槽，所述限位槽从所述定子铁心的第一端贯穿到第二端。

8.根据权利要求7所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述永磁电机定子绕组还设置有槽楔，所述槽楔嵌设于所述限位槽处用于将所述定子线圈固定；

所述槽楔与所述第二嵌入部之间轴向设置有绝缘垫片。

9.根据权利要求8所述的永磁电机定子绕组，其特征在于，所述槽楔为板状，所述槽楔包括槽楔本体和对称分布在所述槽楔本体两侧的楔紧部，所述楔紧部的形状与所述限位槽相匹配。

10.一种发电机，其特征在于，包括转子和定子，所述转子设置于所述定子内，所述定子包括机座和上述权利要求1-9任意一项所述的永磁电机定子绕组，所述永磁电机定子绕组设置在所述机座内。