直驱风力发电机模块化定子绕组的绕制方法与流程

1.本发明属于定子绕组制作技术领域，具体为直驱风力发电机模块化定子绕组的绕制方法。


背景技术：

2.直驱风力发电机体积庞大，给运输和维修造成很大困难和成本的增加。为降低直驱风力发电机的运输和维修成本，将风力发电机改为模块化结构，方便运输和维修，已成为直驱风力发电机的发展趋势。
3.现有直驱风力发电机的定子绕组为预成型好的定子线圈，而且绕制定子线圈的导线的截面为矩形，即立式扁绕，然后将定子线圈嵌入定子铁心的槽内。而模块化的电机定子绕组结构为导线在单个铁心上立式扁绕，然后将铁心线圈安装在定子支架上的集中绕组结构，即将分散的逐槽嵌线变为整体铁心线圈装配。
4.现有技术中，绕制定子线圈的导线的截面通常为圆形，利用现有绕制技术进行直驱风力发电机的定子绕组的绕制，存在一下缺点。
5.第一点，端部导线偏斜、匝间间隙大：现有绕制技术只能满足在四周均有挡板的铁心上绕制，四周均有挡板，线圈绕制时导线不会因挤压出现匝间间隙大的情况，如图1和图2所示，但是直驱风力发电机的定子绕组绕制时，定子铁心为长条状，其中间的直线部分和两端的半圆柱体端头一体成形，定子铁心直线部分两侧设置有侧壁挡板，侧壁挡板高于定子铁心的直线部分的外壁，故在定子铁心直线部分处形成用于嵌入定子线圈的安装槽，线圈绕制时半圆柱体端头处容易发生倾倒或偏斜，如图3所示。
6.第二点，定子绕组直线段较长、宽度尺寸无法保证：现有线圈绕制技术只能满足直线长度小于400mm的线圈绕制，如果线圈直线长度超过400mm，线圈直线中部位置会发生涨开变形，导致线圈跨距（宽度方向）变形量＞5mm 。
7.第三点，无法绕制导线截面为矩形、且为立式扁绕结构的绕组绕制：现有制造技术只能满足截面为圆形的导线在铁心上绕制，如图2示所示，如果导线截面为矩形，且矩形的窄边与铁心槽底接触（立式扁绕，如图4所示），使用现有制造技术进行绕制，那么导线在绕制时会因无法固定发生偏斜、倾倒，无法实现绕制。
8.第四点，运用现有技术进行绕制时，线圈端部内r部位会发生增厚，增厚量约0.4mm，端部r角增厚会导致直线部分匝间间隙大，绝缘性能差。


技术实现要素：

9.本发明旨在提供一种能满足截面为矩形的导线在铁心上绕制的方法，该方法能保证导线在绕制时不发生偏斜、倾倒，解决线圈两端增厚、匝间间隙过大以及绕制时直线长度较短的问题，满足绝缘性要求，最大限度降低形变量。
10.本发明解决其技术问题采用的技术手段是：直驱风力发电机模块化定子绕组的绕制方法，包括以下步骤：
步骤一，将定子铁心和绕线工装固连至绕线设备上，在定子铁心的靠近绕线设备的侧壁挡板两端分别安装左平直挡板和右平直挡板，左平直挡板和右平直挡板的内表面与定子铁心的靠近绕线设备的侧壁挡板内表面齐平，左平直挡板的长度大于定子铁心的左半圆柱体端头的长度，右平直挡板的长度小于定子铁心的右半圆柱体端头的长度，右平直挡板的右侧还延伸有朝外倾斜的斜板；右平直挡板的内侧对应配置有可前后伸缩的右气缸组件，右气缸组件的伸缩端上固连有与右平直挡板的平行的右顶板，右顶板的左侧边开有与右半圆柱体端头外壁适配的半圆形缺口；左平直挡板的内侧对应配置有可前后伸缩的左气缸组件，左气缸组件的伸缩端上固连有与左平直挡板的平行的左顶板，左顶板的右侧边开有与右半圆柱体端头外壁适配的半圆形缺口；左气缸组件和右气缸组件均固定在相应的绕线设备上，左平直挡板和右平直挡板的内表面与定子铁心的靠近绕线设备的侧壁挡板内表面齐平，这样设置是为了保证首匝导线与定子铁心安装槽的槽底和侧壁挡板紧密贴合，为后续绕制打下良好基础；步骤二，首匝导线不带张力拉出，导线端部通过右气缸组件的右顶板向前伸压实固定在右平直挡板上，导线端头通过u形夹固定在斜板上，调整导线张力大小，导线张力调整到阻尼为50%左右，使绕线时导线的短边与定子铁心的安装槽槽底紧密贴合，导线的长边与定子铁心的侧壁挡板内壁紧密贴合，且不会因为张力太大导致导线r角部位增厚或导线变形，导线绕过定子铁心的左半圆柱体端头，待导线与定子铁心的左半圆柱体端头贴合后，左气缸组件的左压板向前伸将左半圆柱体端头处的导线压实，继续绕制；两端部使用左气缸组件和右气缸组件，定子铁心端部绕制后使用左气缸组件或右气缸组件伸出顶紧端部绕制匝导线，使之与前匝导线排列紧密，并使导线与铁芯底面垂直，避免导线倾倒；合理调整绕制时导线张力，解决线圈因张力过小导致跨距尺寸超差或张力过大引起端部增厚加大等导线变形问题；步骤三，导线继续沿定子铁心绕至右半圆柱体端头处时，开始第二匝绕制，右气缸组件向后退，在首匝和第二匝待绕导线之间垫入右插片，右插片的左边缘开有与右半圆柱体端头外壁适配的半圆形缺口，导线绕过右半圆柱体端头，待导线与定子铁心的右半圆柱体端头贴合后，右气缸组件的右压板向前伸将右半圆柱体端头处的导线压实，继续绕制；步骤四，导线再次绕至左半圆柱体端头时，左气缸组件向后退，在前匝导线和当前待绕导线之间垫入左插片，左插片的右边缘开有与左半圆柱体端头外壁适配的半圆形缺口，导线绕过左半圆柱体端头，边绕边用打板敲打当前绕制匝导线，使导线与定子铁心的安装槽槽底紧密贴合，再使左气缸组件向前伸，左气缸组件的左压板压紧左半圆柱体端头外侧的导线，推动当前部位当前匝导线与前匝导线紧密接触，减小匝间间隙和端部内r增厚，继续绕制；每绕一匝，在两端匝间增加隔片，即左插片或右插片，防止匝间导线偏斜，减小匝间间隙，降低端部内r增厚，并能避免前匝导线的不平整导致后匝导线的偏斜；步骤五，导线再次绕至右半圆柱体端头时，右气缸组件向后退，取出右插片，将右插片垫入前匝导线和当前待绕导线之间；导线再次绕至左半圆柱体端头时，同样先取出左插片，将左插片垫入前匝导线和当前待绕导线之间；重复步骤三和四的动作，直至绕完所有匝导线，绕制过程中用打板对绕制匝进行敲打整形，使导线与定子铁心安装槽槽底服帖，直至定子线圈绕制完成；左插片和右插片重复利用，当绕制下一圈时，将夹在之前匝线圈之间的左插片或右插片取下，垫入最新绕制的线圈之间；
步骤六，定子线圈绕制完成后，剪断导线，将定子铁心绕组整体卸下，用夹板和至少两个u形夹具固定在线圈直线部分两侧，对线圈直线部分进行整形，防止导线回弹造成直线部位鼓包，等待下一步组装。
11.本发明的有益效果是：第一、绕组质量好，按照上述工艺方法制作出模块化线圈：线圈匝间排列紧密、无偏斜；端部内r增厚由原来的0.4mm降至＜0.2mm；.线圈直线中部位置变形较小，线圈跨距（宽度方向）变形量由原制造技术的5mm改善到小于2mm；第二、降低运输、维修成本；采用模块化结构，电机可采用分体运输和维修保养。低运输成本、低维修成本是直驱风力发电机的发展趋势，本发明技术方案给风力模块化制造技术的可行性做了很好的验证，为将来的风力发电市场带来不可估量的经济效益。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1为背景技术中四周均有挡板的铁心的绕制结构示意图。
14.图2为图1的纵截面示意图。
15.图3为本发明所述两端为半圆柱体端头的定子铁心的结构示意图。
16.图4为图3的纵截面示意图。
17.图5为本发明所述两端为半圆柱体端头的定子铁心绕制导线后的结构示意图。
18.图6为本发明所述方法在绕制首匝导线时的示意图。
19.图7为本发明所述方法在绕制第二匝导线时的示意图。
20.图8为本发明所述方法在绕制导线过程中设置右插片的示意图。
21.图9为本发明所述方法在绕制结束时安装夹板、u形夹具等过程的示意图。
22.图10为定子绕组从绕线设备上取下后安装好夹板、u形夹具后的示意图。
23.图中：1、定子铁心；2、侧壁挡板；3、左平直挡板；4、右平直挡板；5、斜板；6、右气缸组件；7、右顶板；8、左气缸组件；9、左顶板；10、首匝导线；11、导线端头；12、u形夹；13、左半圆柱体端头；14、右半圆柱体端头；15、右插片；16、夹板；17、u形夹具；18、打板；19、左插片。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.在本发明的描述中，需要说明的是，术语
ꢀ“
第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。
27.一种直驱风力发电机模块化定子绕组的绕制方法，如图1-图10所示，包括以下步骤：步骤一，将定子铁心1和绕线工装固连至绕线设备上，在定子铁心1的靠近绕线设备的侧壁挡板2两端分别安装左平直挡板3和右平直挡板4，左平直挡板3和右平直挡板4的内表面与定子铁心1的靠近绕线设备的侧壁挡板2内表面齐平，左平直挡板3的长度大于定子铁心1的左半圆柱体端头13的长度，右平直挡板4的长度小于定子铁心1的右半圆柱体端头14的长度，右平直挡板4的右侧还延伸有朝外倾斜的斜板5，
ꢀ“
外”与绕线的内侧相对，此处外即为侧壁挡板2的外侧；右平直挡板4的内侧对应配置有可前后伸缩的右气缸组件6，右气缸组件6的伸缩端上固连有与右平直挡板4的平行的右顶板7，右顶板7的左侧边开有与右半圆柱体端头14外壁适配的半圆形缺口；左平直挡板3的内侧对应配置有可前后伸缩的左气缸组件8，左气缸组件8的伸缩端上固连有与左平直挡板3的平行的左顶板9，左顶板9的右侧边开有与右半圆柱体端头14外壁适配的半圆形缺口；左气缸组件8和右气缸组件6均固定在相应的绕线设备上，左平直挡板3和右平直挡板4的内表面与定子铁心1的靠近绕线设备的侧壁挡板2内表面齐平，这样设置是为了保证首匝导线10与定子铁心1安装槽的槽底和侧壁挡板2紧密贴合，为后续绕制打下良好基础；步骤二，首匝导线10不带张力拉出，导线端部通过右气缸组件6的右顶板7向前伸压实固定在右平直挡板4上，导线端头11通过u形夹12固定在斜板5上，调整导线张力大小，导线张力调整到阻尼为50%左右，使绕线时导线的短边与定子铁心1的安装槽槽底紧密贴合，导线的长边与定子铁心1的侧壁挡板2内壁紧密贴合，且不会因为张力太大导致导线r角部位增厚或导线变形，导线绕过定子铁心1的左半圆柱体端头13，待导线与定子铁心1的左半圆柱体端头13贴合后，左气缸组件8的左压板向前伸将左半圆柱体端头13处的导线压实，继续绕制；两端部使用左气缸组件8和右气缸组件6，定子铁心1端部绕制后使用左气缸组件8或右气缸组件6伸出顶紧端部绕制匝导线，使之与前匝导线排列紧密，并使导线与铁芯底面垂直，避免导线倾倒；合理调整绕制时导线张力，解决线圈因张力过小导致跨距尺寸超差或张力过大引起端部增厚加大等导线变形问题；步骤三，导线继续沿定子铁心1绕至右半圆柱体端头14处时，开始第二匝绕制，右气缸组件6向后退，在首匝和第二匝待绕导线之间垫入右插片15，右插片15的左边缘开有与右半圆柱体端头14外壁适配的半圆形缺口，导线绕过右半圆柱体端头14，待导线与定子铁心1的右半圆柱体端头14贴合后，右气缸组件6的右压板向前伸将右半圆柱体端头14处的导线压实，继续绕制；步骤四，导线再次绕至左半圆柱体端头13时，左气缸组件8向后退，在前匝导线和当前待绕导线之间垫入左插片19，左插片19的右边缘开有与左半圆柱体端头13外壁适配的半圆形缺口，导线绕过左半圆柱体端头13，边绕边用打板18敲打当前绕制匝导线，使导线与定子铁心1的安装槽槽底紧密贴合，再使左气缸组件8向前伸，左气缸组件8的左压板压紧左半圆柱体端头13外侧的导线，推动当前部位当前匝导线与前匝导线紧密接触，减小匝间间隙和端部内r增厚，继续绕制；每绕一匝，在两端匝间增加隔片，即左插片19或右插片15，防止匝间导线偏斜，减小匝间间隙，降低端部内r增厚，并能避免前匝导线的不平整导致后匝导线的偏斜；
步骤五，导线再次绕至右半圆柱体端头14时，右气缸组件6向后退，取出右插片15，将右插片15垫入前匝导线和当前待绕导线之间；导线再次绕至左半圆柱体端头13时，同样先取出左插片19，将左插片19垫入前匝导线和当前待绕导线之间；重复步骤三和四的动作，直至绕完所有匝导线，绕制过程中用打板18对绕制匝进行敲打整形，使导线与定子铁心1安装槽槽底服帖，直至定子线圈绕制完成；左插片19和右插片15重复利用，当绕制下一圈时，将夹在之前匝线圈之间的左插片19或右插片15取下，垫入最新绕制的线圈之间；步骤六，定子线圈绕制完成后，剪断导线，将定子铁心1绕组整体卸下，用夹板16和至少两个u形夹具17固定在线圈直线部分两侧，对线圈直线部分进行整形，防止导线回弹造成直线部位鼓包，等待下一步组装。
28.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。