一種大功率電機雙層同心式繞組結構的製作方法
2023-06-28 14:38:51
專利名稱：一種大功率電機雙層同心式繞組結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機的繞組結構，更確切地說涉及一種大機座號2、4P電機雙層同心式繞組，適用於三相異步電動機的設計，屬於電機技術領域。
背景技術：
電機繞組是構成電機的的重要部件，各類電機就是依靠感應於繞組中的電勢和通過繞組的電流來產生電磁功率和電磁轉矩，從而達到進行機電能量轉換的目的。
對交流繞組的基本要求是(1)在一定的導體數下，獲得較大的基波電勢和基波磁勢；(2)在三相繞組中，對基波說，三相電勢和磁勢必須對稱，即三相大小相等而相位上互差 並且三相的阻抗也要求相等；(3)電勢和磁勢波形力求接近正弦波，為此要求電勢和磁勢中的諧波分量儘可能小；(4)用銅量少，絕緣性能和機械強度可靠，散熱條件好；(5)製造工藝簡單，檢修方便。
一般來說，交流電機繞組按槽內層數可分為單層繞組和雙層繞組，雙層繞組又可分為迭繞組和波繞組，單層繞組又分為等元件、交叉式和同心式繞組等。交流電機繞組的種類雖然很多，但大多數情況下，主要採用三相雙層繞組，因為它能較好地滿足上述要求。單層繞組的優點是槽內只有一個線圈邊，下線比較容易，沒有層間絕緣，槽利用率較高。其缺點是不象雙層繞組那樣能靈活地選擇線圈節距來削弱諧波電勢和磁勢，並且漏電抗也較大。在綜合考慮電機功率大小製造因素等情況下，一直以來基本上國內10千瓦以下的異步電機大多採用單層繞組。而在單層繞組中，2P電機一般採用單層同心式繞組，因為在這種情況下，與其他形式繞組比較，同心式繞組的平均端接長度短了，而且重迭層數較少，便於布置。
所以，長期以來，對於較大機座的電機，國內製造廠一般採用雙層迭繞組，當電機定子外徑較大時，由於2P電機繞組跨距太大，下線困難，故一般只能採用2/3左右極距的跨距，因而導致基波的繞組係數大約為0.866，影響電機的性能，同時，繞組端部也較長，不利於空間結構安排。
發明內容
本實用新型的目的在於為了提高基波的繞組係數，較大幅度地削弱相帶諧波，把繞組的跨距從2/3左右提高至5/6左右極距，採用雙層同心式繞組結構。
為了達到上述目的，本實用新型的解決技術方案是採用雙層同心式繞組結構，即第1個線圈放入第1槽和第24槽，第2個線圈放入第2槽和第23槽，即1～24，2～23，3～22，4～21，5～28，6～27，7～26，8～25，其中第1到第4個線圈為一組，第5到第8個線圈為一組，將兩組線圈串接起來，每極每相線圈為8個；第1～8槽線圈邊為上層，21～28槽線圈為下層邊，跨距等效為20，繞組係數為0.923，繞組兩端長度共290mm，端部減少50mm。
本實用新型的有益效果同心式繞組具有端部短的優點，將單層同心式繞組2組串接以後作為雙層繞組應用於大機座2P電機，這樣做的好處1.減少了繞組端部長度，可以節約用銅，同時有利於降低銅耗和溫升，提高效率；2.因為將一組繞組分為2組，就可以實現在2P電機設計中選取較大的跨距來提高基波的繞組係數，較大幅度的削弱電勢和磁勢諧波，改善電機性能；3.繞組端部整形後，軸向尺寸縮短，利於空間安排，同時繞組徑向尺寸變厚，可以增強端部受力。以H315-2P為例電機端部長度減少50mm，節銅4.94％，電機效率提高0.4％，溫升降低2K。
圖1為現有技術的電機繞組結構示意圖；圖2為經過改進後電機繞組結構雙層同心式繞組示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和一個較佳的實施例對本實用新型進一步說明。
參照圖1，這是一種現有技術的電機繞組結構示意圖，如圖所示，以Y2-315S-2P為例，定子為48槽，跨距為17，每極每相線圈數為8，如果按照傳統做成雙迭線圈，則線圈結構1～18、2～19、3～20、4～21、5～22、6～23、7～24、8～25屬於同一組，其中1～8槽為線圈上層邊，18～25為線圈下層邊，每個線圈的跨距均為17，繞線簡單，但其缺點是端部較長，線圈兩端長度共340mm，繞組用銅總重77.7kg。端部的同銅既對電機性能沒有任何益處，反而由於發熱增加電機的損耗，降低效率，影響溫升；同時其基波繞組係數低，跨距為17，繞組係數為0.8571，不利於削除諧波。因此，在此基礎上開發出圖2的方案。
參照圖2，這是經過改進後電機繞組結構示意圖。如圖所示，如果將繞組按圖2所示的方式接線，即第1個線圈放入第1槽和第24槽，第2個線圈放入第2槽和第23槽，即1～24，2～23，3～22，4～21，5～28，6～27，7～26，8～25，1～8槽線圈邊為上層，21～28槽線圈為下層邊，這時跨距為20，繞組係數為0.923，繞組兩端長度共290mm，端部減少50mm；繞組用銅總重73.86kg，節銅4.94％。由此可見，這種接法每一相繞組由兩個同心式繞組線圈。
經過改進後的三相雙層同心式電機繞組結構，很顯然從電機性能以及電機用材都顯示出它的優越，值得在大電機上推廣應用。
權利要求1.一種大功率2、4P電機雙層同心式繞組結構，包括一三相雙層電機繞組，其特徵在於該繞組結構採用雙層同心式，其接法按第1個線圈放入第1槽和第24槽中，第2個線圈放入第2槽和第23槽中，依次類推即1～24，2～23，3～22，4～21，5～28，6～27，7～26，8～25，其中放入第1～8槽線圈邊為上層邊，放入第21～28槽的線圈邊為下層邊，其等效跨距為20，繞組係數為0.923，繞組兩端長度共290mm。
2.如權利要求1所述的雙層同心式繞組結構，其特徵在於該繞組結構為第1到第4個線圈為一組，第5到第8個線圈為一組，兩組線圈串接，保證每極每相線圈數為8個，一相繞組由兩個同心式繞組線圈組成。
專利摘要一種大機座號2、4P電機的同心式繞組結構，適用於三相異步電動機的設計。採用同心式繞組具有端部短的優點，但傳統上只用於小機座號2P電機，只做成單層繞組。將單層同心式繞組2組串接以後作為雙層繞組應用於大機座2P電機，其好處是1.減少了繞組端部長度，節約用銅，有利於降低銅耗和溫升，提高效率；2.將一組繞組分為2組，實現在2P電機設計中選取較大的跨距來提高基波的繞組係數，削弱電勢和磁勢諧波，改善電機性能；3.繞組端部整形後，軸向尺寸縮短，利於空間安排，同時繞組徑向尺寸變厚，可以增強端部受力。本實用新型的有益效果是採用該繞組結構後，對H315－2P電機端部長度減少50mm，節銅4.94％，電機效率提高0.4％，溫升降低2K，經濟效益顯著。
文檔編號H02K17/12GK2805187SQ200520041668
公開日2006年8月9日 申請日期2005年5月19日 優先權日2005年5月19日
發明者李秀英 申請人:上海電器科學研究所(集團)有限公司