CN113054812A

CN113054812A - 一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法

Info

Publication number: CN113054812A
Application number: CN201911383591.4A
Authority: CN
Inventors: 盖全华; 刘宝生; 李春东
Original assignee: Heilongjiang Guotel Electromechanical Technology Co ltd
Current assignee: Heilongjiang Guotel Electromechanical Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-06-29

Abstract

一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法。本绕线方法，将电动机定子硅钢片36槽降至24槽、再降至12槽，利用至少至简原则，同功率、同体积、同材质和相同绕线方式条件下24槽比36槽热损失少，并且增加电机的功率；12槽比24槽热损失还小，发电量最佳；绕线方式为绕组1与绕组2两个线圈呈径向两侧对称分绕式；中型、大型电动机定子硅钢片12槽或24槽为设计基础数据进行倍增设计即可完成。本发明用于单相励磁或三相励磁与永磁两种电动机。

Description

一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法

技术领域：

本发明涉及一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法。

背景技术：

根据电机国家技术规范得知，电机绕组的温升级差分为A、E、B、F、H五个级别（环境温度为40℃标定），其温升级差限值为℃： 60℃、75 ℃、80 ℃、100℃、125℃, 对应绕组最高允许的温度℃： 105℃、 120℃、 130℃、 155 ℃、180℃。通常情况下，电动机长时间连续工作时，机壳外表温度都在75 ℃以上。

目前，世界范围内解决电动机发热发烧问题，通常采用外部强制冷却的方法，即采用风冷、水冷等外部***，强制进行降温，或采用高质量和高价值的材料进行解决，这样不仅增加了电动机整个***的成本，而且还要多消耗一部分能源。

发明内容：

本发明的目的是提供一种电动机不发热，使用效果好，使用寿命长的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，将电动机定子硅钢片36槽降至24槽、再降至12槽，利用至少至简原则，同功率、同体积、同材质和相同绕线方式条件下24槽比36槽热损失少，并且增加电机的功率；12槽比24槽热损失还小，发电量最佳；绕线方式为绕组1与绕组2两个线圈呈径向两侧对称分绕式；中型、大型电动机定子硅钢片12槽或24槽为设计基础数据进行倍增设计即可完成。

所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，电动机定子线圈的绕线方式为单连把绕线方式，缩短同一绕组占据定子硅钢片的圆弧长度，增加发电量。

所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，电动机发出的电流与线圈主电源电流方向同向。

所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，所述的绕线方式用于单相励磁或三相励磁与永磁两种电动机。

有益效果：

1.本发明为了寻找电动机温升的原因，提高发电量，达到节能的目的；对电动机定子硅钢片槽位降级和绕组连把组合进行了大量的研究与实验，历经多年，最终找到了电动机发烧的主要原因：定子感应磁场分布不均匀与磁场非同步而导致的感应电流不完全“同向”，进而产生了发热现象，造成了能源的浪费，本发明对此进行了改进。

本发明通过对定子硅钢片槽位和绕组连把组合的应用，达到了（1）同等体积机型比现有电动机功率增加50～70%；（2）机壳温度比环境温度高10C°之内；（3）由于机体温度低，能够使电动机使用寿命增加一倍以上；（4）比目前市场电动机节能5～8%以上，运行成本低；（5）生产电动机的综合成本比现有同功率机型降低30%。

本发明的电动机发出的电流与线圈主电源电流方向“同向”能够不产生热量。

附图说明：

附图1是现有技术的36槽电动机硅钢片一图。

附图2是现有技术的24槽电动机硅钢片一图。

附图3是现有技术的12槽电动机硅钢片图。

附图4是现有技术的36槽电动机硅钢片二图。

附图5是本产品的36槽电动机硅钢片图。

附图6是现有技术的24槽电动机硅钢片二图。

附图7是本产品的24槽电动机硅钢片图。

附图8是现有技术的三相四级24槽电动机单相线圈示意图。

附图9是现有技术的三相四级36槽电动机单相线圈示意图。

附图10是本产品的三相四级电动机单相线圈示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，目前，现有小型三相电动机定子硅钢片线圈槽位多为36槽附图1、24槽附图2， 12槽附图3的机型很少。从附图1、附图2和附图3可以看出，定子硅钢片两个槽之间的间距H随着槽位数的减少而增大，与槽位数成负相关。也就说下面列举的三种电动机定子，36槽电动机的槽间距H最小，24槽电动机的槽间距H适中，12槽电动机的槽间距H最大。硅钢片槽间距H大，磁场形成均匀不集中，而且形状完善，磁场运动磁阻小不易产生热量损失。

将电动机定子硅钢片36槽附图1降至24槽附图2，最佳是降至12槽附图3，利用至少至简原则，这种降低槽位的设计方法违背了传统设计思维。据测定，同功率、同体积、同材质和相同绕线方式等条件下24槽要比36槽热损失少，并且增加了电机的功率；12槽要比24槽热损失还小，发电量最佳，并且转动效果很好，如绕线方式由现有的附图4和附图6绕组1和绕组2内外径向叠绕改为附图5和附图7绕组1与绕组2两个线圈呈径向两侧对称分绕式，其节能效果更为明显。中型与大型电动机可以定子硅钢片12槽或24槽为设计基础数据进行倍增设计即可完成。

电动机发出的电流与线圈主电源电流方向同向。

所述的绕线方式用于单相励磁或三相励磁与永磁两种电动机。

实施例2：

实施例1所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，大家知道，现有电动机定子铁芯有9槽、12槽、18槽、24槽、27槽、36槽、48槽、72槽、144槽、192槽（3的倍数）等等之分，例如现有三相36槽和24槽四级电动机每相分别有12个线圈和8个线圈，分别占据12槽与8槽位置。如附图8和附图9所示。上述列举的两个电动机均为四个磁极，则24槽四级电动机每个单极有两个线圈（俗称双连把线圈），如附图8绕组1(含两个线圈)、绕组2(含两个线圈)、绕组3(含两个线圈)和绕组4(含两个线圈)分别形成一个同向磁极；同样36槽四级电动机每个单极有三个线圈（俗称三连把线圈），如附图9绕组1(含三个线圈)、绕组2(含三个线圈)、绕组3(含三个线圈)和绕组4(含三个线圈)分别形成一个同向磁极。采用双连把与三连把以及多连把线圈绕线方法的目的是为了感应线圈与硅钢片的接触面加大，使线圈的感应磁场的波形平缓、尖峰少，但这样会出现一个难以克服的缺点就是电动机容易产生发热，出现热能损失。

现有电动机双联把和三连把以及多连把线圈绕线方法为何会使线圈和硅钢片产生发热现象呢。根据物理学我们知道，正向电流遇到反（负）向电流时，两者完全不同向或部分不同向都会产生热量，强烈的会出现发光现象，例如日常生活中电路短路就会产生发热发光的现象，这都是由于电流方向不“同向”产生对撞所导致的结果；另一方面，正向磁场流遇到反向磁场流时也会产生发热，这都是由于磁场流方向不“同向”所导致的结果。电动机绕组线圈发热主要原因是由于线圈电流不“同向”以及电动机定子铁芯电磁流方向不“同向”而产生的热量，这两种热量叠加是电动机温升和造成热能浪费的主要根源。那么电动机双联把和三连把以及多连把线圈绕线方式，为何会使线圈的电流产生不同向和硅钢片磁场流产生不同向呢。为了清楚，我们以现有一台三相四极电动机为例来说明一下，从电动机内部结构和转动过程知道，双联把绕线方式占据两个定子槽的空间位置，其圆弧长度为2*2πr/n（r为硅钢片的公称半径，n为硅钢片的槽数），三连把绕线方式占据三个定子槽的空间位置，其圆弧长度为3*2πr/n（r为硅钢片的公称半径，n为硅钢片的槽数）。其实电动机是一个电机与电动机的复合体,一方面，电能经过定子线圈形成旋转磁场驱动转子做功是电动机；另一方面，电机转子由定子线圈感应的旋转磁场感应给转子同样的异步或同步四个旋转磁极,转子这四个磁极旋转切割了定子线圈导线,又构成了一台虚拟而又实际存在的电动机。这台虚拟电动机发出的电流与线圈主电源电流方向“同向”就不产生热量，如虚拟电动机发出的电流与线圈主电源电流方向“不同向”（通常称反向电动势）就会产生热量，造成能源损失。四级电动机定子线圈依据主电源形成了四个旋转的磁极，虚拟电动机随着定子的四个旋转磁场相应地也产生异步或同步的四个旋转磁极，这四个磁极出现的顺序为N-S-N-S状态或S-N-S-N状态循环交替进行，四个运动磁极是相邻两个磁极是反向，间隔的才是同向。当转子的一个磁极例如N极从定子线圈双联把或三连把以及多连把线圈的第一个线圈跨到同一绕组的第二个线圈或第三个线圈或多个线圈的圆弧距离是需要时间的，连把数量越多圆弧距离越长，随之跨越的时间也越长。如果转子N极转到绕组1中线圈1-1感应的是正向电流，下一个S极转过来时这个线圈一定感应出的电流是反向电流。由于双联把或三连把以及多连把线圈所占定子硅钢片圆弧较长，当转子N极转到绕组1的第2个线圈圆弧的尾端或转到绕组1第3个线圈圆弧的尾端时，正向电流还没结束，转子的第二个磁极S已经开始转到绕组1中的线圈1圆弧的首端，线圈里感应出反向电流，正反电流出现对撞，由此线圈会快速产生热量，造成热量损失；同样道理可以推知，定子硅钢片中正反磁场流相遇时产生热量的原因，在此就不重复赘述。

本发明将现有电动机定子线圈双连把和三连把以及多连把绕线方式全部改为单连把绕线方式，很好地克服上述现有电动机的诸多缺点。缩短了同一绕组占据定子硅钢片的圆弧长度，解决了电流与磁场流滞后的情况，消除了电流与磁场流正反对撞现象，大大减少了电动机产生无用功的热量，并增加了发电量，如下附图10所示。

Claims

1. 一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，其特征是: 将电动机定子硅钢片36槽降至24槽、再降至12槽，利用至少至简原则，同功率、同体积、同材质和相同绕线方式条件下24槽比36槽热损失少，并且增加电机的功率；12槽比24槽热损失还小，发电量最佳；绕线方式为绕组1与绕组2两个线圈呈径向两侧对称分绕式；中型、大型电动机定子硅钢片12槽或24槽为设计基础数据进行倍增设计即可完成。

2. 根据权利要求1所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，其特征是: 电动机定子线圈的绕线方式为单连把绕线方式，缩短同一绕组占据定子硅钢片的圆弧长度，增加发电量。

3. 根据权利要求2所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，其特征是: 电动机发出的电流与线圈主电源电流方向同向。

4. 根据权利要求3所述的一种电动机定子槽位降级单线圈绕线方法，其特征是: 所述的绕线方式用于单相励磁或三相励磁与永磁两种电动机。