CN206650524U - 一种大型电机用单层线圈组装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型电机用单层线圈组装置，包含：设有9个线圈的线圈组组合；其中，线圈A1、A2、A3是直型线圈；线圈B1、B2、B3是第一类弯型线圈；线圈C1、C2、C3是第二类弯型线圈；线圈A1、B2、C3串联成U相线圈组；线圈B1、C2、A3、串联成V相线圈组；线圈C1、A2、B3、串联连接成W相线圈组；U、V、W相线圈组的阻值相等。或由直型线圈A、第一类弯型线圈B与第二类弯型线圈C连接而成的线圈组，通过调节三个线圈的端部长度以及弯型线圈的弯折段高度尺寸，使三个线圈的阻值相等。本实用新型具有线圈结构简单，易于装配和批量制造。

Description

一种大型电机用单层线圈组装置

技术领域

本实用新型设计一种大型电机领域，特别涉及一种大型电机用单层线圈组装置。

背景技术

现有技术中，目前的大部分大型电机，包括发电机和电动机，定转子绕组通常使用双层或单层线圈，单个线圈采用预拉制成型结构，端部采用叠压式错开，实现端部电气连接和跨接；此种线圈结构通用，技术较成熟，可批量制造。

另外有部分国外厂家采用单层绕组径向倾斜结构，实现端部跨接，此种结构对线圈加工和装配技术要求较高。

以上两种结构的线圈端部连接方式，一般采用多相并连环的结构，各相不同线圈组根据设计的并联路数进行汇流，分别再引出至主接线盒或集电环。

在大型电机设计时特别是当电机极数较多、外径较大时，会遇到短节距情况，此种情况下，上述的常规的单层或双层线圈较难或无法实现端部顺利的跨接，需要浪费大量的端部用铜，且很难保证合理的电气间隙和爬电距离，需要特别加强线圈端部绝缘，以避免各相绕组间击穿；其次会造成额外的端部漏电感和损耗，影响发电机电气性能；另外特殊复杂的端部结构也会造成嵌线困难，在大批量制造时额外增加了工时；而且当遇到特别短距离的节距设计时，无法实现端部跨接。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种大型电机用单层线圈组装置，本实用新型在电机设计极短节距(最短可以为1)情况下，能够实现线圈的端部跨接，且在单个绕组结构长度不同的情况下，能够实现保证三相线圈组的电气对称性的目的。

为了实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种大型电机用单层线圈组装置，包含：设有9个线圈的三相线圈组组合；其中，所述9个线圈中，第一、四、七线圈A1、A2、A3是直型线圈；第二、五、八线圈B1、B2、B3是第一类弯型线圈；第三、六、九线圈C1、 C2、C3是第二类弯型线圈；所述第一类与第二类弯型线圈是直线段长度不同的两类弯型线圈；所述线圈A1、线圈B1、线圈C1轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的第一组凹槽内；所述线圈A2、线圈B2、线圈C2轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的第二组凹槽内；所述线圈A3、线圈 B3、线圈C3轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的第三组凹槽内；其中，所述第二组凹槽位于第一组凹槽和第三组凹槽之间；线圈A1、线圈B2、线圈C3、第一导电排与第四导电排串联连接成U相线圈组；所述U相线圈组作为U相绕组串联或并联电气回路的一部分；线圈B1、线圈C2、线圈 A3、第二导电排与第四导电排串联连接的V相线圈组；所述V相线圈组为 V相绕组串联或并联电气回路的一部分；线圈C1、线圈A2、线圈B3、第三导电排与第四导电排串联连接的W相线圈组；所述W相线圈组为W相绕组串联或并联电气回路的一部分；所述第一导电排至第四导电排分别代表U、 V、W、N四相的中性排；U相线圈组中线圈A1、B2、C3电阻相加的阻值，等于V相线圈组中线圈B1、C2、A3电阻相加的阻值，也等于W相线圈组中线圈C1、A2、B3电阻相加的阻值。

优选地，所述直型线圈或弯型线圈，各自是一种将带绝缘层的单根或多根矩形扁铜线或铝线，根据电机绕组的每槽导体数并排绕制、拉制得到的成型线圈；所述直型线圈设有第一直线段，在该第一直线段的任意一端分别引出直型线圈的首端和末端；所述弯型线圈设有第二直线段和该第二直线段两端向同一侧弯折90°的两个弯折段，在其中任意一端的弯折段处分别引出弯型线圈的首端与末端；所述直型线圈或弯型线圈的电阻，为从所述直型线圈或弯型线圈的首端到末端的回路导体总电阻。

优选地，所述线圈B1套置在C1上及线圈A1套置在线圈B1上；并且，在长度方向上，所述线圈A1两端超出所述线圈B1两端，所述线圈B1两端超出线圈C1两端；所述线圈B2套置在C2上及线圈A2套置在线圈B2上；并且，在长度方向上，所述线圈A2两端超出所述线圈B2两端，所述线圈 B2两端超出线圈C2两端；所述线圈B3套置在C3上及线圈A3套置在线圈 B3上；并且，在长度方向上，所述线圈A3两端超出所述线圈B3两端，所述线圈B3两端超出线圈C3两端。

优选地，多个所述三相线圈组组合装配在定子绕组内，其中包含：多个U相线圈组，相互之间通过U相相应的端部导电环并联，构成一个U 相绕组；多个V相线圈组，相互之间通过V相相应的端部导电环并联，构成一个V相绕组；多个W相线圈组，相互之间通过W相相应的端部导电环并联，构成一个W相绕组；各个所述端部导电环为安装在出线端端盖外部的整圆导电圆环；U、V、W相中的每一相串联了3的整数倍的线圈组，并联了N个绕组，N≥1。

本实用新型另一个技术方案为：一种大型电机用单层线圈组装置，所述单层线圈组装置设有线圈组，其包含：直型线圈A、第一类弯型线圈B与第二类弯型线圈C；所述线圈A、线圈B与线圈C对应的电阻分别为Ra、Rb 与Rc，且Ra＝Rb＝Rc；所述直型线圈设有第一直线段；所述弯型线圈设有第二直线段和该第二直线段两端向同一侧弯折90°的两个弯折段；所述第一类与第二类弯型线圈是直线段长度不同的两类弯型线圈；所述线圈A、线圈 B、线圈C轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的凹槽内，使线圈B套置在C上及线圈A套置在线圈B上；并且，在长度方向上，所述线圈A两端超出所述线圈B两端，所述线圈B两端超出线圈C两端。

优选地，所述直型线圈或弯型线圈，各自是一种将带绝缘层的单根或多根矩形扁铜线或铝线，根据电机绕组的每槽导体数并排绕制、拉制得到的成型线圈；所述直型线圈的第一直线段的任意一端分别引出直型线圈的首端和末端；所述弯型线圈其中任意一端的弯折段处分别引出弯型线圈的首端与末端；所述直型线圈或弯型线圈的电阻，为从所述直型线圈或弯型线圈的首端到末端的回路导体总电阻。

优选地，线圈A、B、C各自不同的端部长度尺寸，以及线圈B、C各自不同的弯折段高度尺寸相配合，使得线圈A、B、C的直线半匝长相等，使线圈A、B、C的电阻相等，即Ra＝Rb＝Rc。

优选地，所述线圈高度尺寸以及线圈端部长度尺寸的数值范围均为 0mm～500mm。

优选地，多个所述线圈组装配在定子绕组内，其中包含：多个线圈组中，属于U、V、W任意一相的线圈组相互之间通过该相相应的端部导电环并联，构成一个绕组；各个所述端部导电环为安装在出线端端盖外部的整圆导电圆环；U、V、W相中的任意一相串联M个线圈组，M≥1，并联了N个绕组， N≥1。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

本实用新型具有在电机设计极短节距(最短可以为1)情况下，易实现对U、V、W三相线圈端部的跨接，且不影响绕组电气性能的优点；本实用新型的单个线圈结构简单，易于加工制造；单个线圈嵌入铁芯的嵌线方式简单，直接放入铁芯槽内，易于装配和批量制造；本实用新型具有节省工时成本与绕组端部材料使用量或铜用量的优点。

附图说明

图1为本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的直型线圈结构示意图；

图2为本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的弯型线圈结构示意图；

图3为本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的第一种线圈连接结构示意图；

图4为本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的第二种线圈连接结构示意图；

图5为本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的实施例的示意图；

图6为本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的实施例的正视图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本实用新型做进一步阐述。

如图1所示，直型线圈E是通过带绝缘层的单根或多根矩形扁铜线或铝线，根据电机绕组设计的每槽导体数并排绕制，再拉型至成型线圈；在所述直型线圈E设有第一直线段，其一端分别引出两个出线端，一个作为首端E1，一个作为末端E2。直型线圈的电阻为从所述直型线圈的首端到末端的回路导体总电阻。

如图2所示，弯型线圈F设有第二直线段和该第二直线段两端分别向同一侧弯折90度的弯折段，在同一端的弯折段处设有首端F1和末端F2；所述直线段与两个弯折端是通过带绝缘层的单根或多根矩形扁铜线或铝线，根据电机绕组设计的每槽导体数并排绕制，再拉型而成的。弯型线圈的电阻为从所述弯型线圈的首端到末端的回路导体总电阻。

实施例1

如图3所示，本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的第一种连接结构包含：设有9个线圈的三相线圈组组合，其中，第一、四、七线圈A1、 A2、A3是直型线圈，电阻分别记为Ra；第二、五、八线圈B1、B2、B3 是第一类弯型线圈，电阻分别记为Rb；第三、六、九线圈C1、C2、C3是第二类弯型线圈,电阻分别记为Rc。所述第一类与第二类弯型线圈使用如图2 所示的弯型线圈F的结构，但相互具有不同的直线段长度。

所述线圈A1、线圈B1、线圈C1依次位于电机铁芯5的三个相邻的凹槽内，使线圈B1套置在线圈C1上及线圈A1套置在线圈B1上；并且，在长度方向上，所述线圈A1两端超出所述线圈B1两端，所述线圈B1两端超出线圈C1两端。所述线圈A2、线圈B2、线圈C2及所述线圈A3、线圈B3、线圈C3的布置关系，与所述线圈A1、线圈B1、线圈C1类似。其中，所述线圈A2、线圈B2、线圈C2所在的电机铁芯5的凹槽，位于所述线圈A1、线圈B1、线圈C1所在的电机铁芯5的凹槽和所述线圈A3、线圈B3、线圈 C3所在的电机铁芯5的凹槽之间。

线圈A1、线圈B2、线圈C3、第一导电排1与第四导电排4通过串联连接成U相线圈组；即

所述线圈A1、线圈B2与线圈C3各线圈之间通过从各自首末端部引出的导线串联连接在一起，即所述线圈A1的末端与线圈B2首端的引出线连接，所述线圈B2末端与线圈C3首端的引出线连接，所述线圈A1的首端引出线与所述第一导电排1连接，线圈C3的末端引出线与第四导电排4连接；所述U相线圈组作为U相绕组串联或并联电气回路的一部分。

由于线圈A1、线圈B2与线圈C3各自对应的电阻为Ra、Rb、Rc；因此所述U相线圈组的电阻为Ra+Rb+Rc。

线圈B1、线圈C2、线圈A3、第二导电排2与第四导电排4通过串联连接成V相线圈组；即

所述线圈B1、线圈C2、线圈A3各线圈之间通过各自设有的首端与末端部引出线串联连接在一起，具体为将所述线圈B1的末端与线圈C2首端连接，线圈C2末端与线圈A3首端连接，线圈B1的首端部引出线与所述第二导电排2连接，所述线圈A3的末端部引出线与所述第四导电排4连接；所述V相线圈组为V相绕组串联或并联电气回路的一部分。

由于所述线圈B1、线圈C2与线圈A3各自对应的电阻为Rb、Rc、Ra；因此所述V相线圈组的电阻为Rb+Rc+Ra。

线圈C1、线圈A2、线圈B3、第三导电排3与第四导电排4通过串联连接成W相线圈组；即

所述线圈C1、线圈A2与线圈B3各线圈之间通过各自设有的首端与末端部引出线串联连接在一起，具体为线圈C1的末端与线圈A2首端部引出线连接，线圈A2末端与线圈B3首端部引出线连接，线圈C1的首端部引出线与所述第三导电排3连接，所述线圈B3的末端部引出线与所述第四导电排4 连接；所述W相线圈组为W相绕组串联或并联电气回路的一部分。

由于所述线圈C1、线圈A2、线圈B3各自对应的电阻为Rc、Ra、Rb；因此所述W相线圈组的电阻为Rc+Ra+Rb。

所述第一导电排1至第四导电排4分别代表U、V、W、N四相的中性排。

综上所述，上述由9个线圈连接成的三相线圈组组合包含的所述U、V、 W每个线圈组的电阻值相等，保证了U、V、W各相线圈组的阻抗、电流、电压、损耗的对称性。

在电磁方面，各相线圈的有效电磁部分，由于将各个线圈分别对应嵌入所述铁芯5设有的开槽内部，保证各个线圈的直线段部分，在结构上均保持一致即互相平行，从而使所有线圈的有效电磁部分相同，使所述各相串联线圈组在所述铁芯5中产生的磁通是对称的，满足发电机或电动机三相电磁对称的要求。

在性能方面，对于由于上述直型与弯型线圈的端部结构和尺寸不同而导致的端部漏感略有差异问题，由于绕组端部在电机电磁能量转换中为无效电磁部分，因此其只影响损耗，并且由于三相绕组整体对称，因此整个绕组损耗也保持对称；所以此种结构不影响整机的绕组电磁性能和损耗。

此种结构适用于每相串联路数是3的整数倍的线圈组设计情况；对于串联后的线圈组组组合，适用于并联路数为N(N≥1)的大型电机的绕组设计。

实施例2

如图4所示，本实用新型一种大型电机用单层线圈组装置的第二种连接结构包含：由图1所示的直型线圈A、图2所示的第一类弯型线圈B与第二类弯型线圈C串联连接而成的三相线圈组，所述线圈A、线圈B与线圈C 对应的电阻分别为Ra、Rb与Rc；

将以上所连接的线圈A、线圈B与线圈C的线圈组端部以轴向错开方式分别嵌入带凹槽的电机铁芯6中。即所述线圈A、线圈B、线圈C依次位于电机铁芯6的三个相邻的凹槽内，使线圈B套置在C上及线圈A套置在线圈B上；并且，在长度方向上，所述线圈A两端超出所述线圈B两端，所述线圈B两端超出线圈C两端。

根据三相绕组设计的串联路数或并联路数通过线圈端部首末端引出线实现单组或多组线圈的串联或并联。

通过设计以下参数，如所述线圈B的两端弯折段的高度尺寸H1以及所述线圈C的两端弯折段的高度尺寸H2以及线圈A的端部长度尺寸L1、线圈 B的端部长度尺寸L2和线圈C的端部长度尺寸L3，实现所述线圈A、B、C 的直线半匝长相等，保证了三个线圈A、B、C的回路导体长度相等，进而保证三个线圈A、B、C的电阻相等，即Ra＝Rb＝Rc，因此保证了此设计结构三相线圈的电气对称性，即保证了阻抗、电流、电压、损耗的对称性；对于上述高度尺寸H1、H2以及线圈端部长度尺寸L1、L2、L3的范围均为 0mm～500mm。

本例中将伸出铁芯6外部的线圈部分称为线圈端部，所述线圈端部长度尺寸定义为从铁芯6一端沿所述铁芯轴端面到所述线圈直线与弯折段交界处之间的长度。

此结构的电磁和性能，对于由于线圈端部结构不同而导致的线圈端部漏感略有差异问题，由于绕组端部在电机电磁能量转换中为无效电磁部分，只影响损耗，并且由于三相绕组整体对称，因此整个绕组损耗也保持对称；所以此种结构不影响整机的绕组电磁性能和损耗。

此种结构适用于每相串联路数M(M≥1)的线圈组设计情况，以及适用于每相并联路数为N(N≥1)的绕组设计。

所述线圈端部部分如果采用直线线圈，则会产生干涉，无法装配，而本实用新型的两种结构，采用了不同端部结构造型和尺寸的线圈，使用时，沿着铁芯轴向方向错开布置，从而实现了线圈端部的不干涉。

结合图5与图6所示，一种利用上述第一种连接结构或第二种连接结构制成的3500kW低速三相同步发电机内的定子绕组；所述定子绕组的型号为 D07A6300A，采用第一种连接结构时，所述定子绕组包含：多个所述由9个线圈连接成的三相线圈组组合10，再将所述多个三相线圈组组合10中的属于同一U相的各个线圈组之间由专用的端部导电环并联，构成一个U相绕组，将此U相绕组中的线圈组端部以轴向错开方式分别嵌入带凹槽的电机铁芯7 中；所述导电环为安装在出线端端盖外部的整圆导电圆环；其他两相即V、 W相采用与U相同样的接法，并把各相绕组的终端通过电缆全部引出至所述电机设有的总接线盒，实现整个定子绕组的装配。所述三相线圈组组合10 的个数由电机定子绕组的铁芯7决定。

采用第二种连接结构时；包含多个由三个线圈组成的三相线圈组，将所述多个三相线圈组中的属于同一U相的各个线圈之间由专用的端部导电环并联，构成一个U相绕组，将此U相绕组中的线圈端部以轴向错开方式分别嵌入带凹槽的电机铁芯7中；所述导电环为安装在出线端端盖外部的整圆导电圆环；其他两相即V、W相采用与U相同样的接法，并把各相绕组的终端通过电缆全部引出至所述电机设有的总接线盒，实现整个定子绕组的装配。所述三相线圈组个数由电机定子绕组的铁芯决定。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，包含：

设有9个线圈的三相线圈组组合；其中，所述9个线圈中，第一、四、七线圈A1、A2、A3是直型线圈；第二、五、八线圈B1、B2、B3是第一类弯型线圈；第三、六、九线圈C1、C2、C3是第二类弯型线圈；所述第一类与第二类弯型线圈是直线段长度不同的两类弯型线圈；

所述线圈A1、线圈B1、线圈C1轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的第一组凹槽内；

所述线圈A2、线圈B2、线圈C2轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的第二组凹槽内；

所述线圈A3、线圈B3、线圈C3轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的第三组凹槽内；

其中，所述第二组凹槽位于第一组凹槽和第三组凹槽之间；

线圈A1、线圈B2、线圈C3、第一导电排与第四导电排串联连接成U相线圈组；所述U相线圈组作为U相绕组串联或并联电气回路的一部分；

线圈B1、线圈C2、线圈A3、第二导电排与第四导电排串联连接的V相线圈组；所述V相线圈组为V相绕组串联或并联电气回路的一部分；

线圈C1、线圈A2、线圈B3、第三导电排与第四导电排串联连接的W相线圈组；所述W相线圈组为W相绕组串联或并联电气回路的一部分；

所述第一导电排至第四导电排分别代表U、V、W、N四相的中性排；

U相线圈组中线圈A1、B2、C3电阻相加的阻值，等于V相线圈组中线圈B1、C2、A3电阻相加的阻值，也等于W相线圈组中线圈C1、A2、B3电阻相加的阻值。

2.如权利要求1所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，

所述直型线圈或弯型线圈，各自是一种将带绝缘层的单根或多根矩形扁铜线或铝线，根据电机绕组的每槽导体数并排绕制、拉制得到的成型线圈；

所述直型线圈设有第一直线段，在该第一直线段的任意一端分别引出直型线圈的首端和末端；

所述弯型线圈设有第二直线段和该第二直线段两端向同一侧弯折90°的两个弯折段，在其中任意一端的弯折段处分别引出弯型线圈的首端与末端；

所述直型线圈或弯型线圈的电阻，为从所述直型线圈或弯型线圈的首端到末端的回路导体总电阻。

3.如权利要求2所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，所述线圈B1套置在C1上及线圈A1套置在线圈B1上；并且，在长度方向上，所述线圈A1两端超出所述线圈B1两端，所述线圈B1两端超出线圈C1两端；

所述线圈B2套置在C2上及线圈A2套置在线圈B2上；并且，在长度方向上，所述线圈A2两端超出所述线圈B2两端，所述线圈B2两端超出线圈C2两端；

所述线圈B3套置在C3上及线圈A3套置在线圈B3上；并且，在长度方向上，所述线圈A3两端超出所述线圈B3两端，所述线圈B3两端超出线圈C3两端。

4.如权利要求3所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，

多个所述三相线圈组组合装配在定子绕组内，其中包含：

多个U相线圈组，相互之间通过U相相应的端部导电环并联，构成一个U相绕组；

多个V 相线圈组，相互之间通过V相相应的端部导电环并联，构成一个V相绕组；

多个W相线圈组，相互之间通过W相相应的端部导电环并联，构成一个W相绕组；

各个所述端部导电环为安装在出线端端盖外部的整圆导电圆环；

U、V、W相中的每一相串联了3的整数倍的线圈组，并联了N个绕组，N≥1。

5.一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，

所述单层线圈组装置设有线圈组，其包含直型线圈A、第一类弯型线圈B与第二类弯型线圈C；所述线圈A、线圈B与线圈C对应的电阻分别为Ra、Rb与Rc，且Ra=Rb=Rc；

所述直型线圈设有第一直线段；

所述弯型线圈设有第二直线段和该第二直线段两端向同一侧弯折90°的两个弯折段；所述第一类与第二类弯型线圈是直线段长度不同的两类弯型线圈；

所述线圈A、线圈B、线圈C轴向错开，依次位于电机铁芯的三个相邻的凹槽内，使线圈B套置在C上及线圈A套置在线圈B上；并且，在长度方向上，所述线圈A两端超出所述线圈B两端，所述线圈B两端超出线圈C两端。

6.如权利要求5所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，

所述直型线圈或弯型线圈，各自是一种将带绝缘层的单根或多根矩形扁铜线或铝线，根据电机绕组的每槽导体数并排绕制、拉制得到的成型线圈；

所述直型线圈的第一直线段的任意一端分别引出直型线圈的首端和末端；

所述弯型线圈其中任意一端的弯折段处分别引出弯型线圈的首端与末端；

所述直型线圈或弯型线圈的电阻，为从所述直型线圈或弯型线圈的首端到末端的回路导体总电阻。

7.如权利要求6所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，线圈A、B、C各自不同的端部长度尺寸，以及线圈B、C各自不同的弯折段高度尺寸相配合，使得线圈A、B、C的直线半匝长相等，使线圈A、B、C的电阻相等，即Ra=Rb=Rc。

8.如权利要求7所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，

所述线圈高度尺寸以及线圈端部长度尺寸的数值范围均为0mm~500mm。

9.如权利要求 8所述一种大型电机用单层线圈组装置，其特征在于，

多个所述线圈组装配在定子绕组内，其中包含：

多个线圈组中，属于U、V、W任意一相的线圈组相互之间通过该相相应的端部导电环并联，构成一个绕组；

各个所述端部导电环为安装在出线端端盖外部的整圆导电圆环；

U、V、W相中的任意一相串联M个线圈组，M≥1，并联了N个绕组，N≥1。