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新能源汽車知識講堂:電機繞組篇

時間:2024-02-27 14:13:32來源:知乎-萬泰說電機

導語:?根據繞組線圈元件邊在槽內的不同布置形式,電機繞組可分為單層繞組、雙層繞組和單雙層混合繞組,具體情況如下:

一、單層繞組

定義:每個定子槽內只嵌置一個線圈有效邊的繞組,線圈總數是電機總槽數一半。

優點:

a、繞組線圈少工藝比較簡單。

b、沒有層間絕緣故槽的利用率高。

c、單層結構不會發生相間擊穿故障。

缺點:繞組產生的電磁波形不夠理想,電機的鐵損和噪音都較大且起動性能也稍差。

應用范圍:一般只用于小容量異步電動機中。

分類:

a、鏈式繞組:由具有相同形狀和寬度的單層線圈元件所組成,特點是繞組線圈一環套一環,形如長鏈。主要用于每極每相槽數的小型三相異步電動機中。優點是線圈大小相同,制造方便,線圈可采用短距,端部較短。

單層鏈式繞組應特別注意的是其線圈節距必須為奇數,否則該繞組將無法排列布置。

b、交叉鏈式繞組:交叉鏈式繞組與鏈式繞組的排列方法相同,但其極相組內的線圈數不相等且線圈的節距也不相等,當每極每相槽數為大于2的奇數時鏈式繞組將無法排列布置,此時就需采用具有單、雙線圈的交叉鏈式繞組。

c、同心式繞組:該繞組在同一極相組內是由節距不等的大小線圈組成。極相組內的所有線圈圍抱同一圓心而得名,主要用于2極異步電機中,下線方便,同一相兩組線圈的端部互相錯開,重疊層小,便于布置,散熱較好。

d、交叉同心式繞組:當每極每相槽數為大于2的偶數時則采用交叉同心式繞組的形式。優點為繞組的繞線、嵌線較為簡單,缺點為線圈端部過長耗用導線過多。現偶有用在小容量2極4極電動機以外,目前很少采用。

二、雙層繞組

定義:每槽均嵌放有兩個線圈元件邊,當線圈元件的一個線圈邊嵌放在某一槽內的下層,其另一個線圈邊則放在另一槽內的上層。線圈數和槽數正好相等。

優點:

a、可以選擇最有利的節距,并同時采用分布繞組,來改善電動勢和磁動勢的波形。

b、可用分數槽繞組來削弱高次諧波。

c、電動機的電磁性能、力能指標及起動特性都比單層繞組好。

d、所有線圈節距相同,繞制方便。

e、線圈端部變形小,易整形,且端部排列整齊有利于散熱和增強機械強度。

缺點:

c、線圈數比單層繞組多一倍,故嵌線費工。

b、在同一槽內由于嵌入異相線圈邊,與單層繞組相比容易造成短路故障。

c、層間需加絕緣,槽滿率較低。

應用范圍:較大容量的電機基本可采用雙層繞組,大中型電機一般也采用雙層繞組。

分類:

a、雙層疊繞組

疊繞組的每個槽內均嵌放兩個線圈元件邊分上下層布置,每個線圈的兩元件邊分處于繞組節距兩槽的上、下層,即繞制時,任何兩個相鄰的線圈都是后一個“緊疊”在另一個上面。普遍應用于三相異步電動機的定、轉子繞組中。

疊繞組可以靈活的選擇線圈節距來改善電動勢和磁動勢波形,制造方便但整體嵌線比較困難,尤其是電機的最后幾個線圈。短距線圈可節約端部用銅,但由于線圈組間連線較多,極數多的時候耗銅量較大。電氣性能優良。

b、雙層波繞組

波繞組的線圈一般是單匝,就是任何兩個線圈沿線制方向像波浪似的前進,主要特點是一個線圈和相鄰同性磁極下的線圈相串聯。以減少線圈組之間的連接線,因此多用于水輪發電機的電子繞組和感應電機的繞線型轉子繞組中。但由于波繞組線圈多采用扁銅導線彎制而成,故其制造工藝較為復雜。

三、單雙層混合繞組

定義:實質上是短距雙層繞組的變形,將短距同相同槽的上下層線圈除去層間絕緣條合并為單層邊,而上下層不同相的槽仍保持為雙層邊,并將它們的端部按槽內電流流動方向的需要重新連接,就變成了單雙層混合繞組。

優點:單雙層繞組使用在不同場合可顯現其不同的特點和特性,可起到提高電動機效率、降低溫度、改善啟動特性、節省繞組用銅等效果。

注意:

a、單雙層混合繞組最適于由雙層疊繞等效變化得到,不建議由單層繞組改進,會降低基波繞組系數,而且還得重新繞制線圈和嵌制,浪費時間。

b、每極每相槽數≤2的繞組不建議改成單雙層混合繞組,因為變換前后的繞組跨距并不能減小,無法節材節能。

c、每相每槽為分數的繞組(分母≥4時)也不建議改成單雙層混合繞組,因為相于相之間,同相的極相組之間均存在不對稱分布,如果要改成單雙層繞組,繞組和嵌線很不方便且平均跨距并不會比雙層繞組短。

四、對比

1、有些特殊需要,如變極等,雙層繞組可以做到而單層繞組不行。

2、雙層繞組比單層繞組更加省錢。

3、臨界低電壓的時候,雙層繞組可以啟動,而單層繞組不行。

4、雙層繞組上下繞組有時候不一定是一相,因此單層繞組的相間絕緣比雙層繞組的好。


標簽: 新能源汽車

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