三相双联结的定子绕组电路示意图及其绝缘结构

定子绕组的三个主要部件是铜导体（铝很少使用）、定子铁心和电气绝缘。铜导体是定子电流的载体。在发电机中，转子旋转磁场作用于定子并在其中感应出输出电流，流过铜导体。在电动机中，定子由外部引入电流，并产生旋转磁场，推动转子旋转。铜导体必须具有足够大的截面积用来载流，以防止过热。

图1.5为典型的三相电动机或发电机的定子绕组电路示意图。如图中所示，每相绕组都有一条或多条并联支路流过电流。通常，多支路并联是必要的，因为若允许相电流整体通过单一截面的铜导体，可能会导致定子槽尺寸的不经济。每一个并联支路由很多线圈串联组成。对于大多数电动机和小型发电机来说，每个线圈又由多匝铜导体串联组成。在某个特定的电机中如何合理选择并联支路数、串接的线圈数以及每个线圈匝数的基本原理不在本书的讨论范围之内。读者可以参考相关的电动机和发电机书籍，如本章参考文献[1～3]。

图1.5 每相两个并联支路的三相双联结的定子绕组电路示意图(www.xing528.com)

发电机定子铁心的作用是将来自转子的磁场集中起来，施加到定子线圈中的铜导体上。定子铁心由磁性钢薄板（称作叠片）组成。对于发电机来说，磁性钢的作用是为从转子进入定子的磁场提供低磁阻的磁通路径，而对电动机来说磁场方向是从定子进入转子。铁心还具有防止定子绕组主磁场在定子铁心端部泄漏的作用，端部漏磁通将会导致周围导体材料中产生漏电流。本书第6章将详细讨论铁心。

定子绕组的最后一个主要部件是电气绝缘。发电机或电动机在发挥其功能时，起主导作用的部件是铜导体和磁性钢，与此不同，绝缘是消极被动的部件。也就是说，它既不能帮助产生磁场也不能提供磁通路径。发电机和电动机的设计者从心底里是希望去掉绝缘的，因为绝缘增加了电机的尺寸和成本，并且降低了电机的效率，且无助于创造任何转矩或电流^[12，13]。绝缘是一种“管理层面”的作用，其首要作用是防止导体之间或导体对地短路。如果没有绝缘，铜导体将会彼此相互接触或与定子铁心接地，导致电流不会按所希望的路径流动，从而使电机不能正常运转。此外，间接冷却的电机要求绝缘具有良好的导热性，以免造成铜导体过热。绝缘结构还有一个作用是固定铜导体，使之不发生位移。

正如将在第3章和第4章中用很大篇幅展开讨论的，定子绕组绝缘结构的基本成分是有机材料。通常，有机材料比铜和钢具有相对低得多的软化温度和机械强度。因而定子绕组的寿命通常受限于电气绝缘而不是导体或铁心。而且，定子绕组的维护和试验几乎全部与电气绝缘的试验和维护有关。第1.4节将会描述定子绕组绝缘结构的各个组成部分及其作用。