一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，由24槽2極線圈等跨距為10槽的三相雙層短距分布疊繞組演變而來，每相正負相帶中各有4個線圈，每相正負相帶內都有緊鄰的2個槽中的線圈上下線圈邊都屬于該相，將緊鄰的2個槽中小槽號內的線圈上線圈邊移至大槽號內并縮短端部長度，大槽號內的下線圈邊移至小槽號內并縮短端部長度，每相4個線圈邊移動后的線圈跨距為9槽，再分別與4個線圈邊未移動的線圈分別組成4組由內外2個類同心式線圈構成的線圈組。在不改變電動勢和磁動勢繞組系數的情況下，端部銅線短，損耗低、效率高。在總匝數一定時，跨距為10槽的線圈匝數比跨距為9槽的線圈匝數適當多一些，電機性能還能進一步提高。
【專利說明】
一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組
技術領域
[0001]本發明屬于電氣工程領域，涉及一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組。
【背景技術】
[0002]目前，轉速高、功率較大的24槽2極三相交流電機大多采用線圈為等跨距的三相雙層短距分布疊繞組，或者采用由線圈等跨距雙層短距分布疊繞組演變而來的單雙層繞組。
[0003]24槽2極三相交流電機線圈為等跨距雙層短距分布疊繞組，三相繞組按60°相帶分相，每相都有I個正相帶和負相帶，每個相帶內每相有4個線圈，正相帶4個線圈依次串聯構成一個相繞組線圈組，負相帶4個線圈依次串聯構成一個相繞組線圈組，每相繞組由2個線圈組構成，即每個線圈組由4個跨距為10槽的雙層短距分布線圈串聯構成，線圈組內線圈的平均跨距也10槽。如此布置的每相繞組的正、負相帶區域內都有緊鄰的2個槽中上下層線圈邊同屬于同一相，若上下層線圈邊同屬于同一相緊鄰的2個槽的一側有2個槽中各放置屬于同一相的I個上層線圈邊，則另一側有2個槽中各放置屬于同一相的I個下層線圈邊。
[0004]24槽2極三相交流電機采用單雙層繞組時，它是將每相繞組的正、負相帶區域內相鄰的2個槽中上下層線圈邊同屬于同一相的雙層繞組中同I個槽中的上下層線圈邊之間的層間絕緣去掉變為單層槽，上下層線圈邊不同相的槽仍保持為雙層槽，通過變型后，每相繞組仍由2個相繞組線圈組構成，每個相繞組線圈組由3個跨距不同的同心式線圈串聯而成，3個跨距不同的同心式線圈分別是:跨距為7槽的I個雙層線圈，跨距為9槽的I個雙層線圈，跨距為11槽的I個單層線圈，單層線圈的匝數是雙層匝數的2倍，I個單層線圈相當于2個雙層線圈，相繞組線圈組內3個同心式線圈的平均跨距為9.5槽。
[0005]雖然2種繞組型式的繞組系數一樣，而單雙層繞組的每相線圈組內線圈的平均跨距小，線圈端部變短，雖然，節約了銅線，降低了電機銅耗。但是，由于單雙層繞組每個線圈組是由3個同心式線圈構成，線圈端部銅線的總長度還是有些偏長，限制了電機的效率。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提出一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，由24槽2極線圈等跨距為10槽的三相雙層短距分布疊繞組演變而來，它能夠進一步降低線圈端部銅線的總長度。本發明中所稱的2個類同心式線圈是指:相對現有技術中同心式線圈原本將內外圈套的2個同心式線圈的相對于線圈軸線每側的2個線圈邊分別放置在2個緊鄰的槽中，改為將內外圈套的2個同心式線圈的相對于線圈軸線一側的2個線圈邊還分別放置在2個緊鄰的槽中，而一側的2個線圈邊放置在同一個槽中，同時縮短外圈線圈的端部長度。
[0007]為了解決上述技術問題，本發明提出的一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，定子空間上均勻分布著24個槽，所述24個槽中將放置三相繞組的24個線圈，每相繞組由8個線圈組成，8個線圈分成4組，每組由跨距分別為9槽和10槽的空間位置緊鄰的2個類同心式線圈組成，每組的2個類同心式線圈依次首尾串聯連接;在所述定子空間上，屬于同一組的2個類同心式線圈的布置:屬于同一組的2個類同心式線圈一側的2個線圈邊放置在同一個槽中，2個線圈邊之間不用放置層間絕緣，將該同時放置有2個線圈的槽定義為單層槽;屬于同一組的2個類同心式線圈另一側的2個線圈邊分別放置在2個不同的槽中，將該2個分別放置有一個線圈邊的槽定義為雙層槽，所述雙層槽由層間絕緣分隔為上下2層，雙層槽中，其中的一層空間由上述2個線圈邊之一占據，另一層空間用于放置其它相繞組的線圈邊;屬于同一相的2組同心式線圈的布置:屬于同一相一前一后相鄰2組的2個單層槽緊鄰安排，放置前一組的2個類同心式線圈邊的雙層槽安排在前一個單層槽的前面，放置后一組的2個類同心式線圈邊的雙層槽安排在后一個單層槽的后面;從而構成2個類同心式線圈；2個類同心式線圈布置在所述定子空間的半個圓周上；在所述定子空間的另外半個圓周上，再按上述屬于同一組的2個類同心式線圈的布置方法安排屬于同一相另外2組2個類同心式線圈，從而又構成2個類同心式線圈；分別將鄰近的2個類同心式線圈按電動勢方向相同的連接規律串聯組成I個相繞組線圈組，每相具有2個相繞組線圈組;這2個相繞組線圈組并聯或串聯構成了一相相繞組;按上述相繞組的構成方法，連接出三相對稱的三相相繞組。
[0008]本發明24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，在各個槽中所放置的分屬三相的線圈邊與線圈為等跨距的24槽2極三相雙層短距分布疊繞組的線圈邊及24槽2極同心式單雙層繞組的線圈邊相同；繞組系數與等跨距的24槽2極三相雙層短距分布疊繞組的繞組系數及24槽2極同心式單雙層繞組的繞組系數相同的情形下，由于連接各個線圈邊的線圈端部的連接方式發生了改變，因此，本發明繞組的平均跨距為9.5槽，繞組的端部長度均比24槽2極三相雙層短距分布疊繞組的端部長度和24槽2極同心式單雙層繞組的端部長度更短，可以進一步節約銅線，降低電機銅耗，提高效率。
[0009]本發明提出的一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，當每組中的2個類同心式線圈的總匝數一定的情況下，可以設計使得跨距為10槽的線圈匝數比跨距為9槽的線圈匝數多一些，則更能夠進一步提高基波繞組系數，降低諧波繞組系數，改善電機電動勢和磁動勢的波形，提尚電機性能。
【附圖說明】
[0010]圖1是24槽2極三相交流繞組槽電動勢星形圖和按60°分相的分相結果。
[0011 ]圖2是24槽2極線圈等跨距為10槽的定子三相雙層短距分布疊繞組展開圖。
[0012]圖3是24槽2極三相交流電機定子槽中各相繞組線圈邊所在槽中的位置。
[0013]圖4是目前使用的改進后的24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組展開圖。
[0014]圖5是本發明24槽2極三相交流電機定子繞組展開圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖5所示，本發明提出的繞組端部可以更短一些的一種24槽2極三相交流電機定子繞組，該定子繞組可以應用于三相感應電機和三相交流同步電機。
[0016]本發明24槽2極三相交流電機定子繞組的設計思路是:由24槽2極線圈等跨距為10槽的三相雙層短距分布疊繞組演變而來，每相正負相帶中各有4個線圈，每相正負相帶內都有緊鄰的2個槽，2個槽中的線圈上下線圈邊都屬于該相，當將緊鄰的2個槽中小槽號內的線圈上線圈邊移至大槽號內并縮短端部長度，大槽號內的下線圈邊移至小槽號內并縮短端部長度，每相4個線圈邊移動后的線圈跨距為9槽，分別與4個線圈邊未移動的線圈，分別造成4組由內外2個類同心式線圈構成的線圈組。在不改變電動勢和磁動勢繞組系數的情況下，端部銅線少，損耗低效率高。在總匝數一定時，跨距為10槽的線圈匝數比跨距為9槽的線圈匝數適當多一些，電機性能還能提高。
[0017]結合圖1?圖5對本發明提出的24槽2極三相交流電機定子繞組給予說明。
[0018]本發明24槽2極三相交流電機定子繞組仍然依照傳統的方法按60°相帶進行分相，其槽電動勢星形圖和分相結果如圖1所示。依照圖1所示的分析結果得到的傳統的24槽2極定子線圈等跨距為10槽的三相雙層短距分布疊繞組展開圖如圖2所示。按照圖2所示的定子展開圖放置線圈時，可得到如圖3所示的各個定子槽中各相繞組線圈邊所在槽中的位置圖，圖3中定子槽下方的I?24數字代表槽號，槽中A、B、C分別代表A、B、C相繞組正向連接的線圈邊，槽中X、Y、Z分別代表A、B、C相繞組反向連接的線圈邊;若A、Z、B、X、C、Y字母在槽中上面，則此線圈邊是上線圈邊，放置在槽內的上層，若在槽中下面，則此線圈邊是下線圈邊，放置在槽內的下層；同時，取線圈號數與該線圈上線圈邊所在槽的槽號數相同。由圖3可見，槽I和槽2內全為A相繞組正向連接的線圈邊，槽13和槽14內全為A相繞組反向連接的線圈邊，若分別將槽1、2、13、14中的上下2個線圈邊合為一個線圈邊，同時改變線圈邊端部連接順序；B、C 2相也同樣改變連接就演變成如圖4所示的24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組展開圖，圖4中每相繞組由2個相繞組線圈組組成，每個相繞組線圈組由3個同心式線圈組成，內部的2個同心式線圈為雙層繞組，外部的那一個同心式線圈為2倍雙層繞組線圈匝數的單層繞組線圈；這種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組由疊繞組變成單雙層同心式繞組，線圈端部便于布置一些，線圈跨距變短，線圈端部導線平均變短，省銅，損耗降低，效率提高。
[0019]由圖2所示傳統的24槽2極定子線圈等跨距為10槽的三相雙層短距分布疊繞組展開圖可見，對A相繞組而言，將槽I內的A相繞組正向連接的上線圈邊移至槽2內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽11內的下層，稱該新線圈為線圈2*，線圈2*跨距為9槽;同時將槽2內的A相繞組正向連接的下線圈邊移至槽I內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽16內的上層，稱該新線圈為線圈16%線圈16*跨距為9槽。將槽13內的A相繞組反向連接的上線圈邊移至槽14內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽23內的下層，稱該新線圈為線圈14%線圈14*跨距為9槽；同時將槽14內的A相繞組反向連接的下線圈邊移至槽13內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽4內的上層，稱該新線圈為線圈4*，線圈4*跨距為9槽。這樣A相繞組就演變成了 4組由2個類同心式線圈組成的線圈組，也就是組成了線圈2在外與線圈2*在內的I個類同心式線圈組、線圈3在外與線圈4*在內的I個類同心式線圈組、線圈14在外與線圈14*在內的I個類同心式線圈組、線圈15在外與線圈16*在內的I個類同心式線圈組。再分別將鄰近的2個線圈組按電動勢方向相同的連接規律串聯組成一個相繞組線圈組，A相共可連接成2個相繞組線圈組。也就是說，按照前一個線圈的尾端連接下一個線圈首端的規律，將線圈2、線圈2'線圈3和線圈4*這4個線圈依次串聯在一起得到A1X1相繞組線圈組，將線圈14、線圈14'線圈15和線圈16*這4個線圈依次串聯在一起得到X2A2相繞組線圈組。若連接，則A1X1相繞組線圈組與A2X2相繞組線圈組串聯形成以AAA相繞組首端A、X2為A相繞組尾端X的A相繞組;若將AAA2連接并命名為A相繞組首端六、&與&連接并命名為A相繞組尾端X，則是形成將A1X1相繞組線圈組與A2X2相繞組線圈組并聯的A相繞組。
[0020]同理，對B相繞組而言，將槽9內的B相繞組正向連接的上線圈邊移至槽10內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽19內的下層，稱該新線圈為線圈10%線圈10*跨距為9槽;同時將槽10內的B相繞組正向連接的下線圈邊移至槽9內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽24內的上層，稱該新線圈為線圈24%線圈24*跨距為9槽。將槽21內的B相繞組反向連接的上線圈邊移至槽22內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽7內的下層，稱該新線圈為線圈22%線圈22*跨距為9槽;同時將槽22內的B相繞組反向連接的下線圈邊移至槽21內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽12內的上層，稱該新線圈為線圈12%線圈12*跨距為9槽。這樣B相繞組也同樣演變成了 4組由2個同心式線圈組成的線圈組，也就是組成了線圈10在外與線圈10*在內的I個類同心式線圈組，組成了線圈線圈11在外與線圈12*在內的I個類同心式線圈組，組成了線圈22在外與線圈22*在內的I個類同心式線圈組，組成了線圈23在外與線圈24*在內的I個類同心式線圈組。再分別將鄰近的2個線圈組按電動勢方向相同的連接規律串聯組成一個相繞組線圈組，B相共可連接成2個相繞組線圈組。也就是說，按照前一個線圈的尾端連接下一個線圈首端的規律，將線圈
10、線圈10'線圈11和線圈12*這4個線圈依次串聯在一起得到B1Y1相繞組線圈組，將線圈22、線圈22'線圈23和線圈24*這4個線圈依次串聯在一起得到Y2B2相繞組線圈組。若^與出連接，則B1Y1相繞組線圈組與B2Y2相繞組線圈組串聯形成以BAB相繞組首端B、Y2為B相繞組尾端Y的B相繞組;若將仏與出連接并命名為B相繞組首端&￥1與￥2連接并命名為B相繞組尾端Y，則是形成將B1Y1相繞組線圈組與B2Y2相繞組線圈組并聯的B相繞組。
[0021]同理，對C相繞組而言，將槽17內的C相繞組正向連接的上線圈邊移至槽18內并縮短線圈端部，所得的另一條線圈邊在槽3內的下層，稱該新線圈為線圈18%線圈18*跨距為9槽;同時將槽18內的C相繞組正向連接的下線圈邊移至槽17內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽8內的上層，稱該新線圈為線圈8*，線圈8*跨距為9槽。將槽5內的C相繞組反向連接的上線圈邊移至槽6內并縮短線圈端部，所得的另一條線圈邊在槽15內的下層，稱該新線圈為線圈6*，線圈6*跨距為9槽；同時將槽6內的C相繞組反向連接的下線圈邊移至槽5內并縮短線圈端部，所得新線圈的另一條線圈邊在槽20內的上層，稱該新線圈為線圈20%線圈20*跨距為9槽。這樣C相繞組也同樣演變成了 4組由2個類同心式線圈組成的線圈組，也就是組成了線圈18在外與線圈18*在內的I個類同心式線圈組，組成了線圈19在外與線圈20*在內的I個類同心式線圈組，組成了線圈6在外與線圈6*在內的I個類同心式線圈組，組成了線圈線圈7在外與線圈8*在內的I個類同心式線圈組。再分別將鄰近的2個類線圈組按電動勢方向相同的連接規律串聯組成一個相繞組線圈組，C相共可連接成2個相繞組線圈組。也就是說，按照前一個線圈的尾端連接下一個線圈首端的規律，將線圈18、線圈18'線圈19和線圈20*這4個線圈依次串聯在一起得到C1Z1相繞組線圈組，將線圈6、線圈6'線圈7和線圈8*這4個線圈依次串聯在一起得到Z2C2相繞組線圈組。若ZAC2連接，則C1Z1相繞組線圈組與C2Z2相繞組線圈組串聯形成以C1SC相繞組首端C、Z2為C相繞組尾端Z的C相繞組;若將&與&連接并命名為C相繞組首端連接并命名為C相繞組尾端Z，則是形成將C1Z1相繞組線圈組與C2Z2相繞組線圈組并聯的C相繞組。
[0022]如此經過對每相每個相帶中2個緊鄰的槽內上下層線圈邊都為同一相的線圈邊向前和向后移動，就得到了如圖5所示的本發明24槽2極三相交流電機定子繞組展開圖。由于本發明在向前和向后移動12個線圈邊前后也僅是改變了繞組的端部連接，既僅是改變了同一相繞組所有線圈邊串聯連接的先后次序，相繞組的電動勢和磁動勢的繞組系數和波形都未發生改變，電機內部電磁有效部分的電磁規律也未發生改變，但是宏觀上繞組的端部導線長度降低了，節省了銅，損耗降低，效率得以提高。
[0023]本發明提出的一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，當每組中的2個類同心式線圈的總匝數一定情況時，可以設計使得跨距為10槽的線圈匝數比跨距為9槽線圈匝數多一些，則更能夠進一步提高基波繞組系數，降低諧波繞組系數，改善電機電動勢和磁動勢的波形，提尚電機性能。
[0024]盡管上面結合附圖對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發明的保護之內。
【主權項】
1.一種24槽2極三相交流電機單雙層定子繞組，定子空間上均勻分布著24個槽，所述24個槽中將放置三相繞組的24個線圈，每相繞組由8個線圈組成，8個線圈分成4組，其特征在于: 每組由跨距分別為9槽和10槽的空間位置緊鄰的2個類同心式線圈組成，每組的2個類同心式線圈依次首尾串聯連接； 在所述定子空間上，屬于同一組的2個類同心式線圈的布置:屬于同一組的2個類同心式線圈一側的2個線圈邊放置在同一個槽中，2個線圈邊之間不用放置層間絕緣，將該同時放置有2個線圈的槽定義為單層槽;屬于同一組的2個類同心式線圈另一側的2個線圈邊分別放置在2個不同的槽中，將該2個分別放置有一個線圈邊的槽定義為雙層槽，所述雙層槽由層間絕緣分隔為上下2層，雙層槽中，其中的一層空間由上述2個線圈邊之一占據，另一層空間用于放置其它相繞組的線圈邊； 屬于同一相的2組同心式線圈的布置:屬于同一相一前一后相鄰2組的2個單層槽緊鄰安排，放置前一組的2個類同心式線圈邊的雙層槽安排在前一個單層槽的前面，放置后一組的2個類同心式線圈邊的雙層槽安排在后一個單層槽的后面;從而構成2個類同心式線圈；2個類同心式線圈布置在所述定子空間的半個圓周上； 在所述定子空間的另外半個圓周上，再按上述屬于同一組的2個類同心式線圈的布置方法安排屬于同一相另外2組2個類同心式線圈，從而又構成2個類同心式線圈； 分別將鄰近的2個類同心式線圈按電動勢方向相同的連接規律串聯組成I個相繞組線圈組，每相具有2個相繞組線圈組;這2個相繞組線圈組并聯或串聯構成了一相相繞組； 按上述相繞組的構成方法，連接出三相對稱的三相相繞組。
【文檔編號】H02K3/28GK105978202SQ201610465120
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】沈勇環, 陳益廣
【申請人】天津大學