一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，由24槽2极线圈等跨距为10槽的三相双层短距分布叠绕组演变而来，每相正负相带中各有4个线圈，每相正负相带内都有紧邻的2个槽中的线圈上下线圈边都属于该相，将紧邻的2个槽中小槽号内的线圈上线圈边移至大槽号内并缩短端部长度，大槽号内的下线圈边移至小槽号内并缩短端部长度，每相4个线圈边移动后的线圈跨距为9槽，再分别与4个线圈边未移动的线圈分别组成4组由内外2个类同心式线圈构成的线圈组。在不改变电动势和磁动势绕组系数的情况下，端部铜线短，损耗低、效率高。在总匝数一定时，跨距为10槽的线圈匝数比跨距为9槽的线圈匝数适当多一些，电机性能还能进一步提高。
【专利说明】
一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组
技术领域
[0001]本发明属于电气工程领域，涉及一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组。
【背景技术】
[0002]目前，转速高、功率较大的24槽2极三相交流电机大多采用线圈为等跨距的三相双层短距分布叠绕组，或者采用由线圈等跨距双层短距分布叠绕组演变而来的单双层绕组。
[0003]24槽2极三相交流电机线圈为等跨距双层短距分布叠绕组，三相绕组按60°相带分相，每相都有I个正相带和负相带，每个相带内每相有4个线圈，正相带4个线圈依次串联构成一个相绕组线圈组，负相带4个线圈依次串联构成一个相绕组线圈组，每相绕组由2个线圈组构成，即每个线圈组由4个跨距为10槽的双层短距分布线圈串联构成，线圈组内线圈的平均跨距也10槽。如此布置的每相绕组的正、负相带区域内都有紧邻的2个槽中上下层线圈边同属于同一相，若上下层线圈边同属于同一相紧邻的2个槽的一侧有2个槽中各放置属于同一相的I个上层线圈边，则另一侧有2个槽中各放置属于同一相的I个下层线圈边。
[0004]24槽2极三相交流电机采用单双层绕组时，它是将每相绕组的正、负相带区域内相邻的2个槽中上下层线圈边同属于同一相的双层绕组中同I个槽中的上下层线圈边之间的层间绝缘去掉变为单层槽，上下层线圈边不同相的槽仍保持为双层槽，通过变型后，每相绕组仍由2个相绕组线圈组构成，每个相绕组线圈组由3个跨距不同的同心式线圈串联而成，3个跨距不同的同心式线圈分别是:跨距为7槽的I个双层线圈，跨距为9槽的I个双层线圈，跨距为11槽的I个单层线圈，单层线圈的匝数是双层匝数的2倍，I个单层线圈相当于2个双层线圈，相绕组线圈组内3个同心式线圈的平均跨距为9.5槽。
[0005]虽然2种绕组型式的绕组系数一样，而单双层绕组的每相线圈组内线圈的平均跨距小，线圈端部变短，虽然，节约了铜线，降低了电机铜耗。但是，由于单双层绕组每个线圈组是由3个同心式线圈构成，线圈端部铜线的总长度还是有些偏长，限制了电机的效率。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提出一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，由24槽2极线圈等跨距为10槽的三相双层短距分布叠绕组演变而来，它能够进一步降低线圈端部铜线的总长度。本发明中所称的2个类同心式线圈是指:相对现有技术中同心式线圈原本将内外圈套的2个同心式线圈的相对于线圈轴线每侧的2个线圈边分别放置在2个紧邻的槽中，改为将内外圈套的2个同心式线圈的相对于线圈轴线一侧的2个线圈边还分别放置在2个紧邻的槽中，而一侧的2个线圈边放置在同一个槽中，同时缩短外圈线圈的端部长度。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提出的一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，定子空间上均匀分布着24个槽，所述24个槽中将放置三相绕组的24个线圈，每相绕组由8个线圈组成，8个线圈分成4组，每组由跨距分别为9槽和10槽的空间位置紧邻的2个类同心式线圈组成，每组的2个类同心式线圈依次首尾串联连接;在所述定子空间上，属于同一组的2个类同心式线圈的布置:属于同一组的2个类同心式线圈一侧的2个线圈边放置在同一个槽中，2个线圈边之间不用放置层间绝缘，将该同时放置有2个线圈的槽定义为单层槽;属于同一组的2个类同心式线圈另一侧的2个线圈边分别放置在2个不同的槽中，将该2个分别放置有一个线圈边的槽定义为双层槽，所述双层槽由层间绝缘分隔为上下2层，双层槽中，其中的一层空间由上述2个线圈边之一占据，另一层空间用于放置其它相绕组的线圈边;属于同一相的2组同心式线圈的布置:属于同一相一前一后相邻2组的2个单层槽紧邻安排，放置前一组的2个类同心式线圈边的双层槽安排在前一个单层槽的前面，放置后一组的2个类同心式线圈边的双层槽安排在后一个单层槽的后面;从而构成2个类同心式线圈；2个类同心式线圈布置在所述定子空间的半个圆周上；在所述定子空间的另外半个圆周上，再按上述属于同一组的2个类同心式线圈的布置方法安排属于同一相另外2组2个类同心式线圈，从而又构成2个类同心式线圈；分别将邻近的2个类同心式线圈按电动势方向相同的连接规律串联组成I个相绕组线圈组，每相具有2个相绕组线圈组;这2个相绕组线圈组并联或串联构成了一相相绕组;按上述相绕组的构成方法，连接出三相对称的三相相绕组。
[0008]本发明24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，在各个槽中所放置的分属三相的线圈边与线圈为等跨距的24槽2极三相双层短距分布叠绕组的线圈边及24槽2极同心式单双层绕组的线圈边相同；绕组系数与等跨距的24槽2极三相双层短距分布叠绕组的绕组系数及24槽2极同心式单双层绕组的绕组系数相同的情形下，由于连接各个线圈边的线圈端部的连接方式发生了改变，因此，本发明绕组的平均跨距为9.5槽，绕组的端部长度均比24槽2极三相双层短距分布叠绕组的端部长度和24槽2极同心式单双层绕组的端部长度更短，可以进一步节约铜线，降低电机铜耗，提高效率。
[0009]本发明提出的一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，当每组中的2个类同心式线圈的总匝数一定的情况下，可以设计使得跨距为10槽的线圈匝数比跨距为9槽的线圈匝数多一些，则更能够进一步提高基波绕组系数，降低谐波绕组系数，改善电机电动势和磁动势的波形，提尚电机性能。
【附图说明】
[0010]图1是24槽2极三相交流绕组槽电动势星形图和按60°分相的分相结果。
[0011 ]图2是24槽2极线圈等跨距为10槽的定子三相双层短距分布叠绕组展开图。
[0012]图3是24槽2极三相交流电机定子槽中各相绕组线圈边所在槽中的位置。
[0013]图4是目前使用的改进后的24槽2极三相交流电机单双层定子绕组展开图。
[0014]图5是本发明24槽2极三相交流电机定子绕组展开图。
【具体实施方式】
[0015]如图5所示，本发明提出的绕组端部可以更短一些的一种24槽2极三相交流电机定子绕组，该定子绕组可以应用于三相感应电机和三相交流同步电机。
[0016]本发明24槽2极三相交流电机定子绕组的设计思路是:由24槽2极线圈等跨距为10槽的三相双层短距分布叠绕组演变而来，每相正负相带中各有4个线圈，每相正负相带内都有紧邻的2个槽，2个槽中的线圈上下线圈边都属于该相，当将紧邻的2个槽中小槽号内的线圈上线圈边移至大槽号内并缩短端部长度，大槽号内的下线圈边移至小槽号内并缩短端部长度，每相4个线圈边移动后的线圈跨距为9槽，分别与4个线圈边未移动的线圈，分别造成4组由内外2个类同心式线圈构成的线圈组。在不改变电动势和磁动势绕组系数的情况下，端部铜线少，损耗低效率高。在总匝数一定时，跨距为10槽的线圈匝数比跨距为9槽的线圈匝数适当多一些，电机性能还能提高。
[0017]结合图1?图5对本发明提出的24槽2极三相交流电机定子绕组给予说明。
[0018]本发明24槽2极三相交流电机定子绕组仍然依照传统的方法按60°相带进行分相，其槽电动势星形图和分相结果如图1所示。依照图1所示的分析结果得到的传统的24槽2极定子线圈等跨距为10槽的三相双层短距分布叠绕组展开图如图2所示。按照图2所示的定子展开图放置线圈时，可得到如图3所示的各个定子槽中各相绕组线圈边所在槽中的位置图，图3中定子槽下方的I?24数字代表槽号，槽中A、B、C分别代表A、B、C相绕组正向连接的线圈边，槽中X、Y、Z分别代表A、B、C相绕组反向连接的线圈边;若A、Z、B、X、C、Y字母在槽中上面，则此线圈边是上线圈边，放置在槽内的上层，若在槽中下面，则此线圈边是下线圈边，放置在槽内的下层；同时，取线圈号数与该线圈上线圈边所在槽的槽号数相同。由图3可见，槽I和槽2内全为A相绕组正向连接的线圈边，槽13和槽14内全为A相绕组反向连接的线圈边，若分别将槽1、2、13、14中的上下2个线圈边合为一个线圈边，同时改变线圈边端部连接顺序；B、C 2相也同样改变连接就演变成如图4所示的24槽2极三相交流电机单双层定子绕组展开图，图4中每相绕组由2个相绕组线圈组组成，每个相绕组线圈组由3个同心式线圈组成，内部的2个同心式线圈为双层绕组，外部的那一个同心式线圈为2倍双层绕组线圈匝数的单层绕组线圈；这种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组由叠绕组变成单双层同心式绕组，线圈端部便于布置一些，线圈跨距变短，线圈端部导线平均变短，省铜，损耗降低，效率提高。
[0019]由图2所示传统的24槽2极定子线圈等跨距为10槽的三相双层短距分布叠绕组展开图可见，对A相绕组而言，将槽I内的A相绕组正向连接的上线圈边移至槽2内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽11内的下层，称该新线圈为线圈2*，线圈2*跨距为9槽;同时将槽2内的A相绕组正向连接的下线圈边移至槽I内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽16内的上层，称该新线圈为线圈16%线圈16*跨距为9槽。将槽13内的A相绕组反向连接的上线圈边移至槽14内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽23内的下层，称该新线圈为线圈14%线圈14*跨距为9槽；同时将槽14内的A相绕组反向连接的下线圈边移至槽13内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽4内的上层，称该新线圈为线圈4*，线圈4*跨距为9槽。这样A相绕组就演变成了 4组由2个类同心式线圈组成的线圈组，也就是组成了线圈2在外与线圈2*在内的I个类同心式线圈组、线圈3在外与线圈4*在内的I个类同心式线圈组、线圈14在外与线圈14*在内的I个类同心式线圈组、线圈15在外与线圈16*在内的I个类同心式线圈组。再分别将邻近的2个线圈组按电动势方向相同的连接规律串联组成一个相绕组线圈组，A相共可连接成2个相绕组线圈组。也就是说，按照前一个线圈的尾端连接下一个线圈首端的规律，将线圈2、线圈2'线圈3和线圈4*这4个线圈依次串联在一起得到A1X1相绕组线圈组，将线圈14、线圈14'线圈15和线圈16*这4个线圈依次串联在一起得到X2A2相绕组线圈组。若连接，则A1X1相绕组线圈组与A2X2相绕组线圈组串联形成以AAA相绕组首端A、X2为A相绕组尾端X的A相绕组;若将AAA2连接并命名为A相绕组首端六、&与&连接并命名为A相绕组尾端X，则是形成将A1X1相绕组线圈组与A2X2相绕组线圈组并联的A相绕组。
[0020]同理，对B相绕组而言，将槽9内的B相绕组正向连接的上线圈边移至槽10内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽19内的下层，称该新线圈为线圈10%线圈10*跨距为9槽;同时将槽10内的B相绕组正向连接的下线圈边移至槽9内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽24内的上层，称该新线圈为线圈24%线圈24*跨距为9槽。将槽21内的B相绕组反向连接的上线圈边移至槽22内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽7内的下层，称该新线圈为线圈22%线圈22*跨距为9槽;同时将槽22内的B相绕组反向连接的下线圈边移至槽21内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽12内的上层，称该新线圈为线圈12%线圈12*跨距为9槽。这样B相绕组也同样演变成了 4组由2个同心式线圈组成的线圈组，也就是组成了线圈10在外与线圈10*在内的I个类同心式线圈组，组成了线圈线圈11在外与线圈12*在内的I个类同心式线圈组，组成了线圈22在外与线圈22*在内的I个类同心式线圈组，组成了线圈23在外与线圈24*在内的I个类同心式线圈组。再分别将邻近的2个线圈组按电动势方向相同的连接规律串联组成一个相绕组线圈组，B相共可连接成2个相绕组线圈组。也就是说，按照前一个线圈的尾端连接下一个线圈首端的规律，将线圈
10、线圈10'线圈11和线圈12*这4个线圈依次串联在一起得到B1Y1相绕组线圈组，将线圈22、线圈22'线圈23和线圈24*这4个线圈依次串联在一起得到Y2B2相绕组线圈组。若^与出连接，则B1Y1相绕组线圈组与B2Y2相绕组线圈组串联形成以BAB相绕组首端B、Y2为B相绕组尾端Y的B相绕组;若将仏与出连接并命名为B相绕组首端&￥1与￥2连接并命名为B相绕组尾端Y，则是形成将B1Y1相绕组线圈组与B2Y2相绕组线圈组并联的B相绕组。
[0021]同理，对C相绕组而言，将槽17内的C相绕组正向连接的上线圈边移至槽18内并缩短线圈端部，所得的另一条线圈边在槽3内的下层，称该新线圈为线圈18%线圈18*跨距为9槽;同时将槽18内的C相绕组正向连接的下线圈边移至槽17内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽8内的上层，称该新线圈为线圈8*，线圈8*跨距为9槽。将槽5内的C相绕组反向连接的上线圈边移至槽6内并缩短线圈端部，所得的另一条线圈边在槽15内的下层，称该新线圈为线圈6*，线圈6*跨距为9槽；同时将槽6内的C相绕组反向连接的下线圈边移至槽5内并缩短线圈端部，所得新线圈的另一条线圈边在槽20内的上层，称该新线圈为线圈20%线圈20*跨距为9槽。这样C相绕组也同样演变成了 4组由2个类同心式线圈组成的线圈组，也就是组成了线圈18在外与线圈18*在内的I个类同心式线圈组，组成了线圈19在外与线圈20*在内的I个类同心式线圈组，组成了线圈6在外与线圈6*在内的I个类同心式线圈组，组成了线圈线圈7在外与线圈8*在内的I个类同心式线圈组。再分别将邻近的2个类线圈组按电动势方向相同的连接规律串联组成一个相绕组线圈组，C相共可连接成2个相绕组线圈组。也就是说，按照前一个线圈的尾端连接下一个线圈首端的规律，将线圈18、线圈18'线圈19和线圈20*这4个线圈依次串联在一起得到C1Z1相绕组线圈组，将线圈6、线圈6'线圈7和线圈8*这4个线圈依次串联在一起得到Z2C2相绕组线圈组。若ZAC2连接，则C1Z1相绕组线圈组与C2Z2相绕组线圈组串联形成以C1SC相绕组首端C、Z2为C相绕组尾端Z的C相绕组;若将&与&连接并命名为C相绕组首端连接并命名为C相绕组尾端Z，则是形成将C1Z1相绕组线圈组与C2Z2相绕组线圈组并联的C相绕组。
[0022]如此经过对每相每个相带中2个紧邻的槽内上下层线圈边都为同一相的线圈边向前和向后移动，就得到了如图5所示的本发明24槽2极三相交流电机定子绕组展开图。由于本发明在向前和向后移动12个线圈边前后也仅是改变了绕组的端部连接，既仅是改变了同一相绕组所有线圈边串联连接的先后次序，相绕组的电动势和磁动势的绕组系数和波形都未发生改变，电机内部电磁有效部分的电磁规律也未发生改变，但是宏观上绕组的端部导线长度降低了，节省了铜，损耗降低，效率得以提高。
[0023]本发明提出的一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，当每组中的2个类同心式线圈的总匝数一定情况时，可以设计使得跨距为10槽的线圈匝数比跨距为9槽线圈匝数多一些，则更能够进一步提高基波绕组系数，降低谐波绕组系数，改善电机电动势和磁动势的波形，提尚电机性能。
[0024]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种24槽2极三相交流电机单双层定子绕组，定子空间上均匀分布着24个槽，所述24个槽中将放置三相绕组的24个线圈，每相绕组由8个线圈组成，8个线圈分成4组，其特征在于: 每组由跨距分别为9槽和10槽的空间位置紧邻的2个类同心式线圈组成，每组的2个类同心式线圈依次首尾串联连接； 在所述定子空间上，属于同一组的2个类同心式线圈的布置:属于同一组的2个类同心式线圈一侧的2个线圈边放置在同一个槽中，2个线圈边之间不用放置层间绝缘，将该同时放置有2个线圈的槽定义为单层槽;属于同一组的2个类同心式线圈另一侧的2个线圈边分别放置在2个不同的槽中，将该2个分别放置有一个线圈边的槽定义为双层槽，所述双层槽由层间绝缘分隔为上下2层，双层槽中，其中的一层空间由上述2个线圈边之一占据，另一层空间用于放置其它相绕组的线圈边； 属于同一相的2组同心式线圈的布置:属于同一相一前一后相邻2组的2个单层槽紧邻安排，放置前一组的2个类同心式线圈边的双层槽安排在前一个单层槽的前面，放置后一组的2个类同心式线圈边的双层槽安排在后一个单层槽的后面;从而构成2个类同心式线圈；2个类同心式线圈布置在所述定子空间的半个圆周上； 在所述定子空间的另外半个圆周上，再按上述属于同一组的2个类同心式线圈的布置方法安排属于同一相另外2组2个类同心式线圈，从而又构成2个类同心式线圈； 分别将邻近的2个类同心式线圈按电动势方向相同的连接规律串联组成I个相绕组线圈组，每相具有2个相绕组线圈组;这2个相绕组线圈组并联或串联构成了一相相绕组； 按上述相绕组的构成方法，连接出三相对称的三相相绕组。
【文档编号】H02K3/28GK105978202SQ201610465120
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】沈勇环, 陈益广
【申请人】天津大学