三相双层叠绕组、电机定子总成及电机的制作方法

1.本实用新型属于电机技术领域，尤其涉及一种三相双层叠绕组、电机定子总成及电机。


背景技术：

2.现代技术中，10kv以上的三相发电机通常是双层绕组形式，谐波抑制效果好，电动势和磁动势波形较好。
3.现有技术中，由电动势的公式可知，双层三相发电机可通过调节并联支路数调节电机的电动势。但受限于并联支路数，当并联支路数达到最大时，只能通过调节磁通来调节感应电动势，例如，增加定转子铁芯的长度或增加绕组节距，均会导致电机体积的增大，提高了电机成本。因此，双层三相发电机的可调性有待提高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种三相双层叠绕组、电机定子总成及电机，以解决现有技术中受限于电机并联支路数的影响，电机可调性有待提高的问题。
5.本实用新型实施例第一方面提供了一种三相双层叠绕组，包括：三相定子绕组；
6.各相定子绕组均包括第一数量n1条并联支路；
7.各条并联支路均包括第二数量n2的线圈；
8.线圈一一对应设置在各个定子槽内，线圈的数量与定子槽的数量相同；
9.n1＝p
×2i 1
[0010][0011][0012]
其中，q为每极每相线圈数，q为偶数；z为定子槽的数量，p为极对数； i、n1和n2均为正整数。
[0013]
可选的，各相定子绕组之间相差120
°
电角度。
[0014]
可选的，线圈为等节距线圈。
[0015]
可选的，各个线圈的匝数均相同。
[0016]
可选的，定子槽的数量为48，极对数为1，并联支路数为4。
[0017]
本实用新型实施例第二方面提供了一种电机定子总成，包括本实用新型实施例第一方面提供的任一种三相双层叠绕组。
[0018]
本实用新型实施例第三方面提供了一种电机，包括实用新型实施例第二方面提供的电机定子总成。
[0019]
本实用新型实施例提供了一种三相双层叠绕组，包括：三相定子绕组；各相定子绕组均包括第一数量n1条并联支路；各条并联支路均包括第二数量n2的线圈；线圈一一对应设
置在各个定子槽内，线圈的数量与定子槽的数量相同； n1＝p
×2i 1
，其中，q为每极每相线圈数，q为偶数；z为定子槽的数量，p为极对数；i、n1和n2均为正整数。本实用新型实施例中，当每极每相线圈数为偶数时，将最小绕组单元拆分为两个或多个并联支路，增加了最大并联支路数，扩宽了电动势的可调节范围，提高了调节精度，电机可调性更好。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]
图1是现有技术中的三相双层叠绕组的电路图；
[0022]
图2是图1对应的三相双层叠绕组的并联支路的示意图；
[0023]
图3是本实用新型实施例提供的一种三相双层叠绕组的电路图；
[0024]
图4是图3对应的三相双层叠绕组的并联支路的示意图。
具体实施方式
[0025]
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
[0026]
为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0027]
本实用新型实施例第一方面提供了一种三相双层叠绕组，包括：三相定子绕组；
[0028]
各相定子绕组均包括第一数量n1条并联支路；
[0029]
各条并联支路均包括第二数量n2的线圈；
[0030]
线圈一一对应设置在各个定子槽内，线圈的数量与定子槽的数量相同；
[0031]
n1＝p
×2i 1
[0032][0033][0034]
其中，q为每极每相线圈数，q为偶数；z为定子槽的数量，p为极对数， m为电机相数；i、n1和n2均为正整数。
[0035]
三相双层叠绕组实质每槽分上下两层，线圈一个边放在某槽的上层，另一边放在相隔一定槽数的另一槽的下层，相邻两个线圈后一个“紧叠”在前一个之上。双层绕组的线圈数与槽数正好相等。
[0036]
现有技术中，每极每相线圈数通常将每极内同一相的q个线圈连成一组形成一个线圈组，作为最小串并联单元。2p个线圈组可并可串连成相绕组，每相最大并联支路数为2p，等于电机的极数。各线圈组是串联还是并联，视所选并联支路数而定。
[0037]
参考图1，图1示出了现有技术中的三相双层叠绕组的电路图。电机定子槽数z＝48，极对数p＝1，电机相数m＝3，则每极每相线圈数q＝8，也即每个线圈组包括8个线圈。对于电机中的某一相(u1和u2，v1和v2，w1和w2)，两极电机具有2个线圈组，并联支路数可以为1或2。参考图2，当要求并联支路数为1时，2个线圈组串联形成一条支路；当要求并联支路数为2时，2个线圈组各自形成一条并联支路，两条并联支路并联连接。其中，对于不同磁极下的线圈组电动势方向相反，为了使整个绕组的电动势相加，线圈组串联时应当采用“尾接尾，头接头”的规律。
[0038]
本领域技术人员应当清楚，感应电动势e的公式为：
[0039]
e＝4.44*f*n1*φ1*k
w1
[0040][0041]
其中，f为电源频率，n
t
为总串联匝数，φ1为磁通，k
w1
为绕组系数，z为电机定子槽数，n
s
为每槽导体数，m为电机相数，a为并联支路数。
[0042]
由此可知，可通过调节并联支路数a、总串联匝数n
t
及磁通φ1对电机的感应电动势e进行调节。并联支路数调节简单，方便实现，是最常用的调节方式。但受限于并联支路数的最大值，感应电动势可调范围有限。例如，对于10极电机，极对数p＝5，最大并联支路数a与极数相同，并联支路数可以为1、2、5、10。其他参数均固定，假设则电机的感应电动势可以为50、25、10、 5，可调范围及调节精度有限。因此，受限于最大并联支路数，若想获得更大的调节范围或进行更精细的调节，则只能通过调节总串联匝数n
t
及磁通φ1实现，但调节磁通需增加定转子铁芯的长度或绕组节距，增加了电机的材料成本及体积，电机可调性有待提高。
[0043]
本实用新型实施例中，当每极每相线圈数为偶数时，将现有技术中的一个线圈组拆分为两个、四个或更多个，减小了最小串并联单元的线圈数，增加了最大并联支路数，极大的拓宽了并联支路数的取值范围，在不额外增加成本及体积的前提下，电机的可调性更好，节约了电磁材料，控制了电机的成本、体积及重量，电机的调节精度也更高。
[0044]
例如，对应图1中的三相双层叠绕组，电机定子槽数z＝48，极对数p＝1，电机相数m＝3，每极每相线圈数q＝8。本实用新型实施例中可将现有技术中的一个线圈组拆分为2个，也即每个线圈组包括4个线圈，从而最大并联支路数扩大为4，参考图3及图4。
[0045]
更进一步的，也可将原本的线圈组拆分为4个，每个线圈组包括2个线圈，将最大并联支路数扩大为8。
[0046]
由以上，可根据实际应用需求对线圈进行2
i
等份的拆分，并联支路数扩大为n1＝p
×2i 1
，大大拓宽了电机感应电动势的可调范围，提高了调节精度。同时，根据感应电动势的公式，并联支路数越大，单匝线圈的增减对感应电动势的影响越小，调节更平滑，更容易调
节出合适的电磁性能，为电气设计优化提供了更多的选择，对于匝数较少的电机具有明显的优势。采用本实用新型实施例提供的三相双层叠绕组，电机的电气性能更优越，效率及功率因数更高，成本优势更好。
[0047]
一些实施例中，各相定子绕组之间相差120
°
电角度。
[0048]
一些实施例中，线圈为等节距线圈。
[0049]
一些实施例中，各个线圈的匝数均相同。
[0050]
一些实施例中，定子槽的数量为48，极对数为1，并联支路数为4。
[0051]
每极每相线圈数
[0052]
取i＝1，则并联支路数n1＝p
×2i 1
＝4，各条支路包含的线圈数为将最大并联支路数增大为4，电机可调性更佳。
[0053]
对应于上述任一种三相双层叠绕组，本实用新型实施例还提供了一种电机定子总成，该电机定子总成包括上述任一种三相双层叠绕组，且具有上述三相双层叠绕组所具有的优点，在此不再赘述。
[0054]
对应于上述电机定子总成，本实用新型实施例还提供了一种电机，包括上述电机定子总成，且具有上述电机定子总成所具有的优点，在此不再赘述。
[0055]
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。