一种双绕组定子论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种双绕组定子，其包括定子铁芯，定子铁芯上沿周向均匀设置有多个定子槽，所有定子槽的下部内设置有第一套绕组作为低速绕组，所有定子槽的上部内设置有第二套绕组作为高速绕组，第一套绕组和第二套绕组在定子铁芯的圆周方向上的相序相同，第一套绕组与第二套绕组同相绕组的轴线之间互差90度电角度；优点是将第一套绕组与第二套绕组同相绕组的轴线之间错开90度电角度，实现了第一套绕组与第二套绕组之间的电气解耦，减小了第一套绕组与第二套绕组之间的相互干扰，不仅对层间绝缘和槽绝缘的耐压等级要求不高，而且提高了该双绕组定子的容错性和稳定性，避免了变压器电势的影响。

主设计要求

1.一种双绕组定子，包括定子铁芯，所述的定子铁芯上沿周向均匀设置有多个定子槽，所有所述的定子槽的下部内设置有第一套绕组作为低速绕组，所有所述的定子槽的上部内设置有第二套绕组作为高速绕组，其特征在于：所述的第一套绕组和所述的第二套绕组在所述的定子铁芯的圆周方向上的相序相同，所述的第一套绕组与所述的第二套绕组同相绕组的轴线之间互差90度电角度。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种双绕组定子，其特征在于：所述的第一套绕组包括第一A相绕组、第一B相绕相和第一C相绕组，所述的第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组各自以极相组形式并按相序沿所述的定子铁芯的圆周方向均匀分布；所述的第二套绕组包括第二A相绕组、第二B相绕相和第二C相绕组，所述的第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组各自以极相组形式并按相序沿所述的定子铁芯的圆周方向均匀分布。

3.根据权利要求2所述的一种双绕组定子，其特征在于：所述的第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组在所述的定子铁芯的径向方向上分相分层依次分布，在所述的定子铁芯的径向方向上所述的第一A相绕组在外层、所述的第一B相绕相在中间层、所述的第一C相绕组在内层；所述的第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组在所述的定子铁芯的径向方向上分相分层依次分布，在所述的定子铁芯的径向方向上所述的第二A相绕组在外层、所述的第二B相绕相在中间层、所述的第二C相绕组在内层；所述的第一A相绕组与所述的第一B相绕相之间、所述的第一B相绕相与所述的第一C相绕组之间、所述的第一C相绕组与所述的第二A相绕组之间、所述的第二A相绕组与所述的第二B相绕相之间、所述的第二B相绕相与所述的第二C相绕组之间均设置有整张的环形绝缘纸以实现相间绝缘。

4.根据权利要求3所述的一种双绕组定子，其特征在于：所述的定子槽的下部与所述的定子槽的上部之间设置有层间绝缘纸以实现所述的第一套绕组与所述的第二套绕组的层间绝缘；所述的定子槽的槽壁上设置有槽绝缘纸以实现所述的第一套绕组和所述的第二套绕组与所述的定子槽之间的槽绝缘。

5.根据权利要求4所述的一种双绕组定子，其特征在于：所述的环形绝缘纸、所述的层间绝缘纸和所述的槽绝缘纸均选用NHN绝缘纸。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的一种双绕组定子，其特征在于：所述的第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组的线圈匝数相同，所述的第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组的线圈匝数相同。

7.根据权利要求6所述的一种双绕组定子，其特征在于：所述的第一套绕组的任一相绕组的线圈匝数与所述的第二套绕组的任一相绕组的线圈匝数的匝数比大于1。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机定子，尤其是涉及一种双绕组定子。

背景技术

在加工中心主轴等系统中，主轴电机在600rpm左右时就要求大扭矩输出，而最高转速通常在12000rpm以上，这样高的转速范围要求，单绕组通常难以实现。为解决该问题，目前多采用变极调速技术或采用双绕组电机系统来实现，以满足主轴电机需要的较宽的机械特性，如低速高转矩、高速大功率。

目前，双绕组电机系统已经逐渐成为了宽调速范围电机应用领域的一种趋势，其利用两套绕组来实现变极调速。传统的双绕组定子如图1所示，其包括定子铁芯11，定子铁芯11上沿周向均匀设置有多个定子槽12，定子槽12的下部内设有下绕组13，定子槽12的上部内设有上绕组14，下绕组13与上绕组14之间设有层间绝缘纸15，下绕组13和上绕组14与定子槽12的槽壁之间设有槽绝缘纸(图中未示出)，下绕组13为低速绕组，上绕组14为高速绕组。但是，该双绕组定子的两套绕组在定子铁芯11的圆周方向上的相位是相同的，这会导致两套绕组之间会产生耦合，从而会导致两套绕组之间会产生互感，这就会对层间绝缘和槽绝缘就耐压等级提出更高的要求，同时会降低该双绕组定子的容错性和稳定性，若两套绕组中的其中一套绕组出现故障，则另一套绕组也无法使用；此外，该双绕组定子在端部的相间绝缘通常采用花瓣式的绝缘纸进行阻隔，然而，一方面，在线圈整型和绑扎时会使相间绝缘纸产生错位，这就会导致很难将所有的相间部位分隔开；另一方面，相间绝缘纸容易掉出，这就会导致绝缘可靠性差。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双绕组定子，其两套绕组之间不会产生耦合，进而不会产生互感，不仅对层间绝缘和槽绝缘的耐压等级要求不高，而且提高了该双绕组定子的容错性和稳定性。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双绕组定子，包括定子铁芯，所述的定子铁芯上沿周向均匀设置有多个定子槽，所有所述的定子槽的下部内设置有第一套绕组作为低速绕组，所有所述的定子槽的上部内设置有第二套绕组作为高速绕组，其特征在于：所述的第一套绕组和所述的第二套绕组在所述的定子铁芯的圆周方向上的相序相同，所述的第一套绕组与所述的第二套绕组同相绕组的轴线之间互差90度电角度。

所述的第一套绕组包括第一A相绕组、第一B相绕相和第一C相绕组，所述的第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组各自以极相组形式并按相序沿所述的定子铁芯的圆周方向均匀分布；所述的第二套绕组包括第二A相绕组、第二B相绕相和第二C相绕组，所述的第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组各自以极相组形式并按相序沿所述的定子铁芯的圆周方向均匀分布。

所述的第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组在所述的定子铁芯的径向方向上分相分层依次分布，在所述的定子铁芯的径向方向上所述的第一A相绕组在外层、所述的第一B相绕相在中间层、所述的第一C相绕组在内层；所述的第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组在所述的定子铁芯的径向方向上分相分层依次分布，在所述的定子铁芯的径向方向上所述的第二A相绕组在外层、所述的第二B相绕相在中间层、所述的第二C相绕组在内层；所述的第一A相绕组与所述的第一B相绕相之间、所述的第一B相绕相与所述的第一C相绕组之间、所述的第一C相绕组与所述的第二A相绕组之间、所述的第二A相绕组与所述的第二B相绕相之间、所述的第二B相绕相与所述的第二C相绕组之间均设置有整张的环形绝缘纸以实现相间绝缘。使第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组在所述的定子铁芯的径向方向上分相分层依次分布，并使第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组在所述的定子铁芯的径向方向上分相分层依次分布，这样使得第一套绕组和第二套绕组在端部均呈现出明显的相间分层结构，再采用整张的环形绝缘纸进行相间绝缘，由于相间绝缘采用了整张的环形绝缘纸，因此即使在线圈整型和绑扎时整张的环形绝缘纸也能可靠地起到相间绝缘作用，且不容易掉出。

所述的定子槽的下部与所述的定子槽的上部之间设置有层间绝缘纸以实现所述的第一套绕组与所述的第二套绕组的层间绝缘；所述的定子槽的槽壁上设置有槽绝缘纸以实现所述的第一套绕组和所述的第二套绕组与所述的定子槽之间的槽绝缘。

所述的环形绝缘纸、所述的层间绝缘纸和所述的槽绝缘纸均选用NHN绝缘纸。

所述的第一A相绕组、所述的第一B相绕相和所述的第一C相绕组的线圈匝数相同，所述的第二A相绕组、所述的第二B相绕相和所述的第二C相绕组的线圈匝数相同。

所述的第一套绕组的任一相绕组的线圈匝数与所述的第二套绕组的任一相绕组的线圈匝数的匝数比大于1，这样能够满足增大转速的需求。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

将第一套绕组与第二套绕组同相绕组的轴线之间错开90度电角度，实现了第一套绕组与第二套绕组之间的电气解耦，减小了第一套绕组与第二套绕组之间的相互干扰，不仅对层间绝缘和槽绝缘的耐压等级要求不高，而且提高了该双绕组定子的容错性和稳定性，避免了变压器电势的影响。

附图说明

图1为现有的双绕组定子的部分结构示意图；

图2为本实用新型的双绕组定子的部分结构示意图；

图3为本实用新型的双绕组定子中的第一套绕组的绕制示意图；

图4为本实用新型的双绕组定子中的第一套绕组中的第一A相绕组的绕制示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型提出的一种双绕组定子，如图2所示，其包括定子铁芯21，定子铁芯21上沿周向均匀设置有多个定子槽22，所有定子槽22的下部内设置有第一套绕组23作为低速绕组，所有定子槽22的上部内设置有第二套绕组24作为高速绕组，第一套绕组23和第二套绕组24在定子铁芯21的圆周方向上的相序相同，第一套绕组23与第二套绕组24同相绕组的轴线之间互差90度电角度。

优选的方案，第一套绕组23包括第一A相绕组231、第一B相绕相232和第一C相绕组233，第一A相绕组231、第一B相绕相232和第一C相绕组233各自以极相组形式并按相序沿定子铁芯21的圆周方向均匀分布；第二套绕组24包括第二A相绕组241、第二B相绕相242和第二C相绕组243，第二A相绕组241、第二B相绕相242和第二C相绕组243各自以极相组形式并按相序沿定子铁芯21的圆周方向均匀分布；在图2中，如第二A相绕组241的起始位置与第一A相绕组231的起始位置错开6个定子槽(在本案例的8极48槽电机为错开6槽，若为P极Q槽的任意电机，则错开Q\/P\/2个定子槽)22即互差90度电角度。

优选的方案，第一A相绕组231、第一B相绕相232和第一C相绕组233在定子铁芯21的径向方向上分相分层依次分布，在定子铁芯21的径向方向上第一A相绕组231在外层、第一B相绕相232在中间层、第一C相绕组233在内层；第二A相绕组241、第二B相绕相242和第二C相绕组243在定子铁芯21的径向方向上分相分层依次分布，在定子铁芯21的径向方向上第二A相绕组241在外层、第二B相绕相242在中间层、第二C相绕组243在内层；第一A相绕组231与第一B相绕相232之间、第一B相绕相232与第一C相绕组233之间、第一C相绕组233与第二A相绕组241之间、第二A相绕组241与第二B相绕相242之间、第二B相绕相242与第二C相绕组243之间均设置有整张的环形绝缘纸(图中未示出)以实现相间绝缘。使第一A相绕组231、第一B相绕相232和第一C相绕组233在定子铁芯21的径向方向上分相分层依次分布，并使第二A相绕组241、第二B相绕相242和第二C相绕组243在定子铁芯21的径向方向上分相分层依次分布，这样使得第一套绕组23和第二套绕组24在端部均呈现出明显的相间分层结构，再采用整张的环形绝缘纸进行相间绝缘，由于相间绝缘采用了整张的环形绝缘纸，因此即使在线圈整型和绑扎时整张的环形绝缘纸也能可靠地起到相间绝缘作用，且不容易掉出，确保了良好的相间绝缘。

优选的方案，定子槽22的下部与定子槽22的上部之间设置有层间绝缘纸25以实现第一套绕组23与第二套绕组24的层间绝缘；定子槽22的槽壁上设置有槽绝缘纸(图中未示出)以实现第一套绕组23和第二套绕组24与定子槽22之间的槽绝缘。

优选的方案，环形绝缘纸、层间绝缘纸25和槽绝缘纸均选用NHN绝缘纸。

优选的方案，第一A相绕组231、第一B相绕相232和第一C相绕组233的线圈匝数相同，第二A相绕组241、第二B相绕相242和第二C相绕组243的线圈匝数相同；第一套绕组23的任一相绕组的线圈匝数与第二套绕组24的任一相绕组的线圈匝数的匝数比大于1，这样能够满足增大转速的需求。

加工时，在每个定子槽22内插好槽绝缘纸，将第一套绕组23中的第一A相绕组231、第一B相绕组、第一C相绕组233各自的线圈首匝和线圈末匝用亚胺薄膜进行包裹，同样将第二套绕组24中的第二A相绕组241、第二B相绕组、第二C相绕组243各自的线圈首匝和线圈末匝用亚胺薄膜进行包裹；然后按图3和图4所示的绕制方式将第一A相绕组231的线圈依次嵌入对应的定子槽22的下部的外层，再以相同的方式依次将第一B相绕组和第一C相绕组233嵌入定子槽22的下部内；同样，以相同的方式将第二A相绕组241的线圈依次嵌入对应的定子槽22的上部的外层，再以相同的方式依次将第二B相绕组和第二C相绕组243嵌入定子槽22的上部内；经过上述步骤后，第一A相绕组231、第一B相绕组、第一C相绕组233在端部分为三层，第二A相绕组241、第二B相绕组、第二C相绕组243也在端部分为三层，层间界限分明，在层间插入环形绝缘纸。由于第一A相绕组231、第一B相绕组、第一C相绕组233及第二A相绕组241、第二B相绕组、第二C相绕组243是分层的，因此过桥线不需要再进行包裹，分层时注意将引出线归入自身的那层，便可通过环形绝缘纸隔开。

设计图

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