一种大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒及混合换位方法

摘要

本发明公开了一种大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒及局部与整体混合换位方法；该定子线棒的四列换位股线被均分成包含两列换位股线的四个换位股线单元组，每个换位股线单元组的整体换位处设有用于加强绝缘保护的单元组绝缘层；该换位方法首先对换位股线单元组内的股线进行局部自身换位，再在换位股线单元组之间进行整体换位，最后换位股线按照首次局部自身换位的扭转方向继续进行局部自身换位，直至达到设计换位角度；该方法使得每根换位股线能够均匀地占据定子线棒所在的空间位置，在实现设计换位角度和减小环流损耗的同时，还能较大程度地增加换位节距，便于产品加工。

说明书

技术领域

本发明涉及大型交流电机定子线棒换位设计和制造技术领域，具体涉及一种大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒及定子线棒局部与整体混合换位方法。

背景技术

定子线棒股线换位是大型交流电机电磁设计中的一个关键技术问题，定子线棒各换位股线位于槽高范围内不同的漏磁场中，各换位股线交链的不同漏磁链产生不同的漏感电势，由于定子线棒在端部由并头套焊接连接，在各换位股线回路中形成了电势差，各并联股线之间产生环流附加损耗，线棒出现温升不均匀和局部过热问题；有试验结果表明，大型发电机定子线棒中股线间的温差较大，从而降低了发电机的效率，严重影响定子绕组的绝缘寿命，威胁电机运行安全，因此，如何对股线编织换位从而有效地降低股线环流损耗就显得十分重要。

目前，一般采用数十根并联的换位股线进行适当的扭转编织换位来对线棒环流损耗加以抑制；定子线棒换位结构型式复杂多样，在水轮发电机定子线棒中采用的换位方式有360°全换位、加空换位段360°换位、360°不足换位、360°延长换位等几种换位方式，汽轮发电机由于铁芯较长，定子线棒中通常采用540°换位，这些换位方式对减小环流损耗起到了很好的作用；但是水轮发电机由于铁芯短，定子线棒换位节距短，不能进行更大角度的换位；汽轮发电机定子线棒采用传统的四排双罗贝尔换位方式的换位股线只能在左边或者右边两排之间换位，单根股线不能均匀地分布在线棒所在空间的位置，左边两排和右边两排股线的电流整体上存在一定的差别，股线电流分布不均衡，导致环流损耗较大，电机使用寿命较短。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的一个目的是提供了一种大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒，解决现有的定子线棒中环流损耗大导致发电机运行安全性低的问题。

本发明的另一个目的是提供一种大型交流电机定子线棒局部与整体混合换位方法，该方法使得单根换位股线能够均匀地分布在定子线棒所在的空间位置，在实现设计换位角度和减小环流损耗的同时，还能较大程度地增加换位节距，便于产品加工。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒，包括横向排列为四列的换位股线，在定子绕组的端部，用于组成定子线圈的换位股线均通过一个并头套连接；

所述四列换位股线被均分成包含两列换位股线的四个换位股线单元组，所述每个换位股线单元组的整体换位处设有用于加强绝缘保护的单元组绝缘层。

所述换位股线的外表面均包覆有绝缘漆。

所述换位股线的换位处设置有用于加强绝缘保护的双玻璃丝绝缘层。

上述大型交流电机定子线棒局部与整体混合换位方法，包括：

A．在定子股线换位的起始阶段，在定子绕组的槽部，换位股线单元组内的换位股线首先进行局部自身换位，直至每根换位股线的换位角度达到设计换位角度的1/2；且位于定子线棒左侧的换位股线单元组内的两列换位股线和位于定子线棒右侧的换位股线单元组内的两列换位股线分别各自进行换位且相互呈镜像对称。

B、停止换位股线单元组内换位股线的局部自身换位，换位股线以组为单元，进行换位股线单元组之间的整体换位，直至换位股线单元组内换位股线换位到相对定子线棒整体换位前空间对角的位置；

C、在完成换位股线单元组之间的整体换位后，停止换位股线单元组间的整体换位，各换位股线单元组内的换位股线仍然按照步骤A中单根换位股线的换位扭转方向继续进行局部自身换位，直至完成定子线棒的设计换位角度，使得单根换位股线能够均匀地分布在定子线棒所在的空间位置，以减小环流损耗。

所述步骤A和C中的单根换位股线的局部自身换位角度和换位方式均相同。

所述位于定子线棒左侧的换位股线单元组内的两列换位股线和位于定子线棒右侧的换位股线单元组内的两列换位股线分别进行换位的具体过程为：

位于定子线棒左侧的换位股线单元组内的两列换位股线进行换位的具体过程为：

D、在定子绕组的槽部，换位股线单元组中的左列换位股线向远离槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，右列换位股线向靠近槽口的方向移动1个换位股线高度的距离；

E、左列换位股线中最远离槽口方向的换位股线移动至右列换位股线中最远离槽口方向的位置，右列换位股线中最靠近槽口方向的换位股线移动至左列换位股线中最靠近槽口的位置；

F、每个换位单元组中的左列换位股线向远离槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，右列换位股线向靠近槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，实现换位股线的一次换位；

G、换位单元组中的换位股线继续依次按照步骤D至F的换位顺序进行局部自身换位，直至每根换位股线的换位角度达到设计换位角度的1/2。

位于定子线棒右侧的换位股线单元组内的两列换位股线的换位方式与位于定子线棒左侧的换位股线单元组内的两列换位股线的换位方式呈镜像对称。

所述换位股线单元组之间进行整体换位的具体过程为：

H、左上换位股线单元组和右上换位股线单元组均沿槽宽方向向右移动1个换位股线宽度的距离，左下换位股线单元组和右下换位股线单元组均沿槽宽方向向左移动1个换位股线宽度的距离，为换位股线单元组的整体换位做准备；

I、左上换位股线单元组继续沿槽宽方向向右移动2个换位股线宽度的距离，右下换位股线单元组继续沿槽宽方向向左移动2个换位股线宽度的距离，右上换位股线单元组向靠近槽口方向移动1个换位股线单元组高度的距离，左下换位股线单元组向远离槽口方向移动1个换位股线单元组高度的距离；

J、左上换位股线单元组和右上换位股线单元组沿槽宽方向向右移动1个换位股线宽度的距离，左下换位股线单元组和右下换位股线单元组沿槽宽方向向左移动1个换位股线宽度的距离，实现了换位股线单元组的一次整体换位；

K、换位股线单元组依次按照步骤H至J的换位顺序继续进行整体换位，直至各换位股线单元组内换位股线换位到相对定子线棒整体换位前空间对角的位置。

本发明中的定子线棒内的换位股线不仅能实现局部自身换位，而且与相邻换位股线一起合为一个单位组，同其它单元组股线进行单元组间的整体换位，使得定子线棒内的每根换位股线分布于四排股线之间，均匀地占据定子线棒所在空间的位置；在实现设计换位角度和减小环流损耗的同时，还能较大程度地增加换位节距，便于产品加工。

本发明的有益效果为：

1）本发明的定子线棒混合换位方法能够使换位股线在四排换位股线之间换位，换位方法更加灵活；该换位方法使得每根换位股线能够占据单根定子线棒所在空间的上部和下部，也能占据单根定子线棒所在空间的左部和右部，单根换位股线能够均匀地分布在槽内漏磁场的不同位置，股线电流分布更加均衡，环流损耗进一步减小。

2）本发明的定子线棒内换位股线进行局部和整体混合换位，相比传统换位方法，单根股线换位相同的角度，换位节距增加2倍，机械应力变小，方便产品加工。

附图说明

图1是本发明的大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒的一个实施例的结构示意图。

图2是本发明换位股线单元组内换位股线局部自身换位的一个实施例的立体图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2和图3中换位股线在换位位置A-A处的截面图。

图5是图2和图3中换位股线在换位位置B-B处的截面图。

图6是图2和图3中换位股线在换位位置C-C处的截面图。

图7是图2和图3中换位股线在换位位置D-D处的截面图。

图8是图2和图3中换位股线在换位位置E-E处的截面图。

图9是本发明的定子线棒内各换位股线单元组内局部自身换位的一个实施例的立体图。

图10是本发明的定子线棒内换位股线单元组之间整体换位的一个实施例的立体图。

图11是图10的俯视图。

图12是图10和图11中换位股线单元组在换位位置M-M处的截面图。

图13是图10和图11中换位股线单元组在换位位置N-N处的截面图。

图14是图10和图11中换位股线单元组在换位位置P-P处的截面图。

图15是图10和图11中换位股线单元组在换位位置Q-Q处的截面图。

图16是各换位股线单元组换位到整体换位前对角位置R-R处的截面图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

根据本申请的一个实施例，参见图1，图1示出了大型交流电机局部与整体混合换位定子线棒的结构示意图；该定子线棒包括横向排列为四列的换位股线，每列股线包含12根换位股线；该四列换位股线被均分成四个换位股线单位组2，每个换位股线单元组2包含横向排列为两列的换位股线，每列换位股线包含六根换位股线；每个换位股线单元组外表面的整体换位处均设有单元组绝缘层1，以加强各个换位股线单元组之间的绝缘保护；每根换位股线的外表面均可包覆绝缘漆；每根换位股线的换位处均可设有用于加强绝缘保护的双玻璃丝绝缘层。

根据本申请的一个实施例，参见图2至图8，图2为本发明换位股线单元组内换位股线局部自身换位的立体图；图3至图7为本发明换位股线单元组内换位股线在进行局部自身换位时处于不同换位位置处的截面图；如图2所示，换位股线单元组内包含12根换位股线，横向排列为2列，每列包含6根换位股线，换位股线单元组内进行局部自身换位的具体过程如下：

从图2和图3中可以看出，A-A位置是换位股线单元组内换位股线换位的起始位置，其截面图如图4所示；左列换位股线开始向右列换位股线换位前以及右列换位股线开始向左列换位股线换位前，左列换位股线向远离槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，右列换位股线向靠近槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，直至B-B位置，为股线跨排做准备，其截面图如图5所示；再对换位股线f和l沿槽宽方向进行排间换位，左列换位股线中最远离槽口方向的换位股线移动至右列换位股线中最远离槽口方向的位置，右列换位股线中最靠近槽口方向的换位股线移动至左列换位股线中最靠近槽口的位置，当换位股线f和l完全地完成排间换位后，到达位置D-D，其截面图如图7所示；其中，C-C是排间换位中的中间位置，其截面图如图6所示；为保证换位股线单元组内的换位股线在换位的过程中沿轴向保持相同的空间位置，左列换位股线向远离槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，右列换位股线向靠近槽口的方向移动1个换位股线高度的距离，此时，所有换位股线完成一次换位后到达相应位置E-E，其截面图如图8所示；换位单元组中的换位股线继续依次按照图4至图8的换位顺序进行局部自身换位，直至每根换位股线的换位角度达到设计换位角度的1/2。

各换位股线单元组内换位股线在进行局部自身换位的过程中，左边两排股线和右边两排股线分别各自换位且相互镜像对称，其立体图如图9所示。

在换位股线需要进行四排间的换位时，停止换位股线局部的自身换位，进行换位股线单元组之间的整体换位；根据本申请的一个实施例，参见图10和图11，图10为本发明的定子线棒内换位股线单元组之间整体换位的立体图；图11为图10的俯视图；定子线棒包含左上、左下、右上和右下四个换位股线单元组，每个换位股线单元组内包含12根换位股线，横向排列为2列，每列包含6根换位股线，换位股线单元组之间进行整体换位的具体过程如下：

从图10和图11中可以看出，M-M位置是各换位股线单元组进行整体换位的起始位置，其截面图如图12所示；左列换位股线单元组开始往右列换位股线单元组换位前以及右列换位股线单元组开始向左列换位股线单元组换位前，左上换位股线单元组和右上换位股线单元组分别沿槽宽方向向右移动1个换位股线宽度的距离，左下换位股线单元组和右下换位股线单元组分别沿槽宽方向向左移动1个换位股线宽度的距离，直至N-N位置，为换位股线单元组的整体换位做准备，其截面图如图13所示；左上换位股线单元组继续沿槽宽方向向右移动2个换位股线宽度的距离，右下换位股线单元组继续沿槽宽方向向左移动2个换位股线宽度的距离，右上换位单元组向靠近槽口方向移动1个换位股线单元组高度的距离，左下换位单元组向远离槽口方向移动1个换位股线单元组高度的距离，到达位置P-P，其截面图如图14所示；为保证换位股线单元组在整体换位过程中沿轴向保持相同的空间位置，左上换位股线单元组和右上换位股线单元组分别沿槽宽方向向右移动1个换位股线宽度的距离，左下换位股线单元组和右下换位股线单元组分别沿槽宽方向向左移动1个换位股线宽度的距离，所有换位股线单元组完成一次整体换位，到达相应位置Q-Q，其截面图如图15所示；各换位股线单元组依次按照图12至图15的换位顺序再进行整体换位一次，使得各换位股线单元组内换位股线换位到相对定子线棒整体换位前空间对角的位置，其截面如图16所示。

在完成换位股线单元组间整体换位后，停止整体换位，各换位股线单元组内的股线继续以原来的换位扭转方向进行局部自身换位，直到完成定子线棒设计的换位角度。

采用本发明所提供的定子线棒局部与整体混合换位方法不仅能实现股线要求的换位角度，而且单根换位股线分布在定子线棒的四排换位股线之间，均匀地占据定子线棒所在空间的不同位置，股线电流分布更加均衡，环流损耗进一步减小；同时，由于换位股线被均分成四个换位股线单元组，换位节距增加2倍，便于产品加工。