外转子结构电机的定子线圈计算

王晓慧 邵平安 李广 丰帆 梁双全

引言：本文通过对外转子结构电机的定子线圈进行计算，对定子线圈的二维模型、三维模型绘制，以对该计算方法进行准确分析验证。

前言

外转子结构电机，顾名思义其转子在定子的外侧，即槽口在定子铁心外圆侧，所以外转子结构电机定子嵌线应在定子铁心外侧进行。本文主要介绍外转子结构电机定子线圈的计算，并根据计算参数对其进行二维、三维模型绘制，且通过实际生产验证该计算方法准确、清晰。

一、定子线圈计算

1、线圈计算首先要确定计算时所需要的数据。所需参数为：电压（ ）、极数（ ）、相数（m1）、定子外径（ ）、定子槽数（ ）、铁心长（ ）、节距（ ）、每槽导体数（ ）

2、根据绝缘规范及导线排列方法，进行槽尺寸校核。

3、根据以上两步的数据对线圈尺寸进行计算。

本节主要介绍线圈尺寸的计算方法，主要步骤如下：

（1）

—线圈的两边在定子圆周上所跨的角度。

（2）

式中，Ws为端部绝缘后宽度，对半开口槽为（同槽的两个线圈端部绝缘后宽度的和）+0.5mm。

Xi为相邻两线圈斜边间隙。

（3）设 为上层线圈斜边部分所张角度。

线圈斜边部分延长到弯曲部分中点的平均长度：

二、模型绘制及生产验证

本文以MW级外转子结构风力发电机算例，采用上述公式进行定子线圈计算，并用该计算参数绘制定子线圈二维模型、NX三维模型。样机基本参数见表1。

1、根据计算参数绘制出的二维模型各向视图如图2、图3、图4所示。

图2

图3

图4 非引线端视图

2、三维模型绘制

将计算参数采用NX三维软件进行定子线圈三维模型绘制，如图5、图6。

图5

图6

3、现场验证结果

现场生产时，该线圈嵌线容易，嵌完后线圈端部尺寸、线圈斜边间隙尺寸等参数均能很好的满足电机要求，该电机定子线圈嵌线效果如图7所示。

图7

结论

本文以MW级外转子结构同步风力发电机为算例，对其定子线圈进行了详细的计算分析，并采用计算结果进行定子线圈二维模型、NX三维模型的绘制。最后通过现场实际生产，验证了该计算方法准确、清晰，对同类结构定子线圈计算起到参考作用。

参考文献

[1]朱福伦，薛国苓.三相异步电动机硬绕组定子线圈尺寸的計算方法.电机技术.1990年03期.

[2]陈世坤.电机设计（第2版）机械工业出版社，1997.

[3]白金山.定子成型线圈设计包.重庆市电机工程学会2010年学术会议论文.

（作者单位：南车株洲电机有限公司）