小S承擔(dān)某型號(hào)電機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)任務(wù)，目標(biāo)是大幅度降低有效材料消耗，同時(shí)效率指標(biāo)至少?gòu)腎E2提高到IE3。

一般來(lái)說(shuō)，電機(jī)效率的提高往往伴隨著有效材料的增加。而小S的效率指標(biāo)雖然高于一個(gè)水平，但成本不升反降，成本是首要目標(biāo)，IE3能效水平是前提。有點(diǎn)“壓力”的小S請(qǐng)沈女士幫忙出個(gè)主意，看看有什么好主意。Ms了解到這種類型的電機(jī)是2極的，建議小S把傳統(tǒng)的雙層繞組改成單雙層同心繞組。

兩極電機(jī)的繞組特性

與多極(4極)電機(jī)相比，兩極雙疊片繞組線圈機(jī)械圓周角度大，線圈端部長(zhǎng)，端部漏磁大，銅線利用率低。

另外考慮到嵌入的工藝性，跨距一般為整個(gè)節(jié)距線圈的2/3，纏繞系數(shù)低。傳統(tǒng)的雙層繞組纏繞成單層和雙層同心繞組時(shí)，等效全距可大于全距線圈的2/3，而幾何平均跨距小于全距線圈的2/3。線圈端部短，纏繞系數(shù)高(跨距可設(shè)計(jì)為全距線圈的5/6)，所以端部漏磁小，銅線利用率高。應(yīng)用于大型小型二極電機(jī)，節(jié)材效果非常顯著，效率、功率因數(shù)等性能指標(biāo)得到提高

繞組組成原理和跨度

三相繞組組成原理

爭(zhēng)取獲得更大的基波電勢(shì)和磁勢(shì)，盡可能削弱諧波分量。

保證三相電勢(shì)和磁勢(shì)的對(duì)稱性。

考慮節(jié)約材料，方便工藝。

跨度選擇

星形和三角形連接的三相繞組消除了三次和三次諧波，節(jié)距選擇主要考慮削弱五次和七次諧波。由于節(jié)距可以通過(guò)縮短次諧波的一個(gè)極距(即1/基波積分節(jié)距)來(lái)消除次諧波，因此，跨距通常選擇為5/6基波積分節(jié)距或5/6積分線圈跨距。

雙層繞組分為單層和雙層

雙層繞組，圖1是雙層繞組的放大視圖，具有2個(gè)磁極、1個(gè)通道、36個(gè)槽和1-16個(gè)跨距。

卷繞式等效原理

只要保持圖中每個(gè)電勢(shì)或磁勢(shì)矢量的方向不變，且分支電勢(shì)或磁勢(shì)矢量的級(jí)數(shù)相等，則轉(zhuǎn)換前后的合成矢量相等，在這種情況下，不同端部連接方式的繞組類型是等效的。不同類型的等效繞組在平均終端長(zhǎng)度或平均線圈長(zhǎng)度上是不同的。

繞組類型的演變

在圖1中，如果“16 ~ 24”的向量為正，“34 ~ 36”和“1 ~ 6”對(duì)應(yīng)的向量為負(fù)。將“19 ~ 21”和“1 ~ 3”的上下線圈側(cè)合并成一個(gè)線圈側(cè)，如圖2所示重組，明顯符合上述“矢量方向不變，磁勢(shì)矢量級(jí)數(shù)相等”的原則。

同理，圖1中的另外兩相V、W按照U相規(guī)律重新組合，也就是演變成如圖2所示的“單層雙層同心繞組”。

結(jié)論

與圖1中的跨度“1 ~ 16”，即終端跨度數(shù)為15相比，圖2中的平均跨度數(shù)為[210(12 14 18)416]/12=14.315。在實(shí)際應(yīng)用中，大小線圈終端長(zhǎng)度之間的比例關(guān)系可以進(jìn)一步優(yōu)化。結(jié)果，平均端子長(zhǎng)度明顯小于圖1所示的雙疊層繞組，銅線重量和線圈電阻值降低，材料消耗和銅損耗降低，效率提高。

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