高压、大功率少极数高压同步电机的定子绕组线圈设计为何采用双层叠绕组圈式

传统高压、大功率少极数高速同步电机的定子绕组线圈，每个槽内具有一到三个线匝的大功率电机——主要是每槽两个线匝——在开口槽中嵌线的绕组线圈，由于每个线圈的匝数少且导线截面很大，通常设计采用圈式线圈或条式线棒两种结构。条式线棒也称为杆式半线圈线，为了抑制集肤效应损耗，设计采用多股导体换位的罗贝尔线棒结构。线棒由两组导线束组成，并相互换位编织，每股导体绝缘对应各占有各自的位置。因此，在每股导体中所感应的槽漏电压大小相等。

绕组线棒在绕线之后必须将半线圈的线匝股线在两端相互连接起来，即俗称为“拼头”接线。为了焊接时接触良好，嵌线或插入定子槽口的线棒终端也要弯曲，并用相应于线棒的拼头套或用线匝股线焊接，一般排头接线均采用很铜钎焊工艺。但是，仅就“拼头”的结构型式而言，一般多采用线匝股线搭接的结构型式。设计线匝“拼头”接线结构选定的最基本依据是：导电性能、工艺性、空间位置及导电热性能。我们必须强调指出：线匝“拼头”接线的结构型式选用是否合理和其接线焊接的工艺方法，都直接影响着线匝“拼头”接线的钎焊质量，并关系到同步电机的安全、可靠运行的重大问题。尤其是传统的圈式线圈和条式线棒的线匝“拼头”接线结构的部位较多，它不仅是高压、大功率电机的制造工艺的关健技术和难度大的问题，同时也是影响电机性能和产品质量的重大隐患部位。

从20世纪70年代开始，世界上出现了一个崭新的发展趋势：单机大功率增安型无刷励磁同步电动机被广泛应用于石油、化工工业，单机功率越来越大，需要量逐年增多。尤其是配套燃气——蒸气联合循环发电工程燃气轮机发电机的大容量空冷无刷励磁同步发电机和电动机更是飞跃发展。目前，我国移动电站、备用电源200MW以下小发电设备出现了一个很大的需求市场。

随着上述新形势的发展，在电机工业发展中也伴随着出现新技术、新工艺、新材料的应用情况。现代高压10kV电压级大功率、少极数高速空冷无刷励磁同步电动机、发电机设计采用双层叠绕的圈式线圈的结构和绝缘结构设计时，通常具有数个相串联的线匝线圈，我们称之为双层叠绕圈式绕组线圈。这种双层圈式绕组线圈结构特点是，不仅具有抑制集肤效应损耗的鼻端自然换位，而且极大地简化了加工工艺，尤其是与多股换位的罗贝尔线棒相比，减少了线匝两端相互连接的“拼头”接线的隐患部位，提高了电机性能和产品质量。特别是对增安型防爆电机产品而言，更是非常值得推广的一种新型结构。