[发明专利]交流电机定子全域式换位圈式线圈及其设计方法

说明书

本发明公开了一种交流电机定子全域式换位圈式线圈及其设计方法，其中圈式线圈由一根连续的换位线棒绕制成N匝圈式线圈而成；所有的圈式线圈均由上至下依次垂直排列，第1匝圈式线圈的长度加换位线棒引入端的长度和第N匝圈式线圈的长度加换位线棒引出端的长度均等于余下每匝圈式线圈的长度，所述换位线棒包括排列为左右两列的M根股线，M为奇数。本方案的圈式线圈采用一根连续的换位线棒绕制成多匝圈式线圈构成，使得线圈鼻端股线连续，无需并头套焊接，消除了焊接损耗及环流损耗，同时还简化了加工工艺，降低了加工难度。

技术领域

本发明涉及大型交流电机设计与制造技术领域，具体涉及一种交流电机定子全域式换位圈式线圈及其设计方法。

背景技术

定子绕组设计是电机电磁设计的关键问题之一。在大型交流电机定子绕组设计中，定子绕组多采用多匝圈式线圈，圈式线圈的上层线圈边和下层线圈边均由多层线棒组成，为了减小涡流附加损耗，每层线棒被分成沿槽高方向排列的多列厚度较薄的股线，在鼻端将这些股线由并头套焊接在一起，每根股线在槽内所处漏磁场的位置不同，使得并联股线间存在电势差，产生环流，进而产生环流附加损耗，且并头套的存在还增加了焊接损耗，这些严重影响了电机的效率、安全运行及使用寿命。

为了减小环流附加损耗，通常对定子多匝圈式线圈的线棒进行换位设计，一般多采用不同换位角度的不足360°换位，均为槽部股线换位，而端部股线不换位，在线棒加工时需将不换位的两个端部股线长度预留出来，只在中间槽部股线长度内进行换位操作，每层线棒的加工均需进行相同的操作，这就增加了线棒加工工序的复杂程度，且还需在端部将线棒用并头套焊接在一起构成圈式线圈，这样就增加了加工工时和加工周期，影响了生产效率。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的交流电机定子全域式换位圈式线圈及其设计方法解决了环流损耗的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

第一方面，提供一种交流电机定子全域式换位圈式线圈，圈式线圈由一根连续的换位线棒绕制成N匝圈式线圈而成；所有的圈式线圈均由上至下依次垂直排列，第1匝圈式线圈的长度加换位线棒引入端的长度和第N匝圈式线圈的长度加换位线棒引出端的长度均等于余下每匝圈式线圈的长度，所述换位线棒包括排列为左右两列的M根股线，M为奇数。

进一步地，换位线棒的长度为2N×(l₁+l+l₂)，l₁＝l₂为换位线棒的端部长度，l为换位线棒的槽部长度；换位线棒的换位节距为槽部长度与换位线棒股线根数M之比。

进一步地，换位线棒的每个换位节距均包括4个换位段。

进一步地，换位线棒股线根数M为15。

进一步地，换位线棒外包裹有一层用于加强绝缘保护的绝缘层；换位线棒的每根股线外均涂有一层绝缘漆层。

第二方面，提供一种交流电机定子全域式换位圈式线圈的设计方法，其包括以下步骤：

S1、选取一根长度大于2N×(l₁+l+l₂)的换位线棒，换位线棒包括排列为左右两列的M根股线，M为奇数，l₁＝l₂为换位线棒的端部长度，l为换位线棒的槽部长度；

S2、将换位线棒引入端至换位线棒长度为2×(l₁+l+l₂)之间的换位线棒，在同一平面上绕制成圈构成第1匝圈式线圈；

S3、垂直向下延伸1匝圈式线圈高度，之后，在同一水平面上绕制一圈长度为2(l₁+l+l₂)的1匝圈式线圈；

S4、采用步骤S3的绕制方式，形成第3匝至第N-1匝圈式线圈；