无刷直流电机绕组

1、第三章直流无刷电动机的绕组第一节归纳同其余种类电动机相同，直流无刷电动机本体也是由定子和转子两大部件构成。转子是指电动机在运行时可以转动的部分，以往由转轴、永久磁钢及磁轭等部件构成。其主要作用是在电动机的气隙内产生足够的磁感觉强度，并同通电后的定子绕组相互作用产生感觉电势，以驱动自己运行。定子是指电动机在运行时不动的部分，主要由硅钢冲片同分布在它们槽内的绕组以及机壳、端盖、轴承等部件构成。所谓“绕组”，是指一些按必定的规律连接起来的线圈的总和。绕组通电后，与转子磁钢所产生的磁场相互作用，产生力或感觉电势驱遣转子带动负载一块转动。转子磁钢转动后，其磁力线反过来又切割定子绕组，在定子绕组中产生感觉

2、电动势，反过来又影响了电动机内电动势的均衡关系。可见通电绕组和磁场之间的相互作用，是电动机内部机电能量变换的主要媒介。只有搞清电动机内磁场的分布和作用状况，才能确实地分析绕组所产生的感觉电势和感生电动势的大小及方向，以便导出电动机的感觉电势均衡方程和电动势均衡方程。但是走开了绕组的具体结构及联接方式，很难讲清楚电动机内机电能量变换的基本过程，对感觉电动势、电路参数和电磁感觉电势等基本问题，也会感觉空洞或不着边沿。在本章里，将结合直流无刷电动机的基天性能要求来谈论绕组结构的一些基本问题。为了简短简要地分析相干绕组问题，第一对直流无刷电动机的磁路及气隙磁通作些必需的描画和简化。第二节直流无刷电动机

3、磁场的简化在直流无刷电动机中，主磁场一般由转子磁钢产生，以往用主磁路以下列图，它经过相邻两个极的中心线，经定子和转子死心闭合。主磁路主要由气隙、定子齿、定子轭和转子轭几部分构成。图中，U为工作磁通，M为永久磁钢内磁通，S为漏磁通。图电动机内部磁路1定子死心2软铁极靴3永久磁钢严格地说，直流无刷电动机内的磁场是含有不一样磁介质的三维场，因为其几何形状复杂，又含有铁磁物质等非线性要素，使得问题变得特别复杂。在工程分析中，为了突出主要的过程，抓住主要矛盾，常作以下简化。若有必需，当对某些问题做进一步的深入研究时，再对某个被忽视的要素进行必定的补差和合适的修正。（1）不计端部效应。即不计电动机主磁场向

4、两端的扩散，则在电动机绕组直线部分气隙中的磁场没有轴向重量，这样一来，就把气隙内的磁场简化为一个二维平面场；（2）不计死心部分的磁压降及死心内的磁滞、涡流效应。这样，死心内磁通是连续的。但场强为零，磁能及消耗皆为零，因此可以限制于研究气隙内的磁场；（3）不计定子死心表面开槽的影响，也许用一个等效的均匀气隙来考虑定子开槽的影响。这样，就使相当复杂的气隙磁场大大简化；（4）因为以往气隙宽度远小于气隙半径D，所以在气隙中可不计磁场的切向重量及气隙沿径向的变化，即空气隙中磁感觉强度B和场强H只有一个值，方向是径向的。于是整个问题就简化为一维场。图理想气隙磁感觉强度分布波形图示出了在上述假设条件下的直流

5、无刷电动机气隙磁感觉强度B的分布情况。这时气隙磁感觉强度B与每极磁通量有以下关系：BL式中：极距；L电动机死心的有效长度。因为磁通拥有边沿扩散现象，气隙磁感觉强度分布就变为以下列图，为了进一步改进气隙磁感觉强度的分布波形，以往都使转子磁钢外圆Rp与定子内圆R有不一样圆心，如图3.4a所示，这时气隙就不均匀了，磁极两边对应的气隙比极中间的大，叫最大气隙，用max表示。气隙小的地方，磁阻小，磁力线密；气隙大的地方，磁阻大，磁力线疏，所以气隙里各处磁感觉强度大小就不一样了。最大气隙与最吝啬隙的比值一般取max/min=。图考虑边沿扩散现象的气隙磁感觉强度波形图气隙不均匀时的磁感觉强度波形满足这些要求

6、后，B的分布形状即可变为图所示的凑近正弦形的气隙磁感觉强度。还要说明一下，图所示的气隙磁感觉强度分布波形，是在假设定子死心表面没有齿槽的条件下画出的。实质上，电动机的定子表面有齿和槽，会对气隙磁感觉强度波形有影响，此中增添了与齿数相干的齿谐波，在此就不详加谈论了。第三节绕组的构成及基本要求绕组的基本单元是线圈。每个线圈有两个边，分别搁置在定子叠片的两个槽内。两个线圈边相联接的部分，称为线圈端部。线圈边的直线部分放在槽内，称为线圈的有效部分，以下列图。直流无刷电动机中的电磁能量变换主要经过线圈的直线部分进行。线圈一般是由多匝导线构成，即由若干匝数的导线串通构成，以下列图。在特别状况下，也可以是单

7、匝的，如图3.5a所示。图线圈的基本结构一个线圈的两个有效边沿圆周相隔的距离，称为线圈的节距y，一般用定子内的槽数或它与极距的比值来表示。当线圈的节距与极距相等时，称为整距（或全距）绕组。节距小于极距时，称为短距绕组。在特别状况下，节距也可以大于极距，称为长距绕组。好比，某直流无刷电动机转子为两对极（p=2），定子槽数Zs，则极距s（）=9槽。如采纳整距绕组，则取节距=36=Z/2p=36/22y=9，马上一个线圈的两边分别放在第1槽和第10槽，以下列图。如上例中节距小于极距（=9）。这时线圈两边分别搁置在第1槽和第9槽中，这类绕组就称为短距绕组。y=8（）或=8/9=图y=9时线圈在槽中的分

8、布在直流无刷电动机内，绕组又可分为单层绕组和双层绕组。每个槽内搁置一个线圈边时，称为单层绕组；每个槽内搁置两个线圈边，且分为上、基层时，称为双层绕组。双层绕组一般都采纳短距绕组，其节距y在左右，以使其5次和次谐波的影响同时减少到比较小，这样既改进了电动机的电磁性能，又可节约资料（因为绕组的端部接线缩短了）。单层绕组，每相每极仅一个线圈，而双层绕组，每相每极仅两个线圈时称为集中绕组。单层绕组每相每极有两个或更多个线圈、双层绕组每相每极有两个以上线圈时，称为分布绕组。电动机的定子（或转子），其圆周等于360，这类用机械关系计量的空间角度叫做机械角。但是在电工技术中，常常用到电角度（简称电角）的看法

9、。每对磁极占定子圆周的空间的机械角为360/（极对数），但其电角度为360。且每经过一对磁极，就相应转过360电角度。明显电角度是与磁极数相干，它与机械角度的关系（图）为电角度=极对数机械角度（）归纳起来，直流无刷电动机对绕组有以下基本要求：图电动机机械角与电角的关系a）4极电机磁场表示图b）转子导体1的感觉电动势波形（1）绕组导体沿定子圆周摆列，通电后产生的磁场，应形成与转子磁场相同的极对数，这是最基本的要求。不然，它将没法运行；（2）节约用铜。在用铜量一准时，产生的感觉电势或电动势最大；（3）绕组的结构应全力使工艺简单，制作维修方便；（4）绝缘靠谱，散热条件好。第四节单层绕组前已指出，直流

10、无刷电动机的绕组一般是由多个线圈串通起来的，以下列图。若节距y等于极距时，叫整距绕组。最简单的状况，用一个整距绕组作为电动机中一相的绕组称为集中绕组。图整距绕组最简单的三相直流无刷电动机由三个单相整距集中绕组构成。为了使三个相绕组所产生的对称的感觉电动势，要求三相绕组完整对称，所以在安排三相绕组时，各相绕组一定完整相同，它们之间的相位互差120电角度。假如气隙中磁通分布为正弦波，它们所产生的感觉电动势也应该为正弦波形，相互之间的相位差也是120电角度。所以，可用矢量图表示各相感觉电动势的基波，以下列图。图三相对称基波对称感觉电动势矢量图为了有效地利用定子内表面空间，便于绕组散热。每相绕组一般不

11、用一个集中绕组，而是用几个线圈均匀地分别在定子表面上作为一个相绕组，这就是所谓的分布绕组。当一个集中绕组被几个分布绕组取代后，如何构成三相绕组呢又如何计算它们所产生的合成感觉电动势呢因为各分布绕组在定子上的位置不一样，它们所产生的感觉电势波形在相位上也不相同。我们知道，对于不一样相位的感觉电势所形成的合成感觉电势应该用矢量和来计算。为此在计算时不但需要求出各个分布绕组里所产生感觉电势幅值的大小，还要找出它们之间的相位关系。假如每个分布绕组的匝数都相同，且它们在同一磁感觉强度的作用下，各分布绕组所产生的感觉电势幅值大小应该都是相同的。问题是它们之间的相位关系如何确立。为此，经过一个具体实例来说明

12、。设某直流无刷电动机的总槽数z=36，极对数2p=4，相数m=3，以下列图。在转子磁钢所产生的磁场作用下，产生必定的感觉电势，当转子磁钢转过一对磁极的位置后，导体里所产生的感觉电势在时间上也完成了一个周期。即导体相干于磁极位移了360空间电角度时，导体中基波感觉电势在时间上也度过了360电角度。图槽导体在定子上的分布图导体感觉电势矢量假若有两根导体（如图中第36号导体和第1号导体）在定子表面上相距空间电角度，通电后一旦电动机开始转动，在某一稳固的转速下，不难看出该绕组上所产生的基波感觉电势的在时间上必定也相差电角度，以下列图。这样就可以把图中所有导体的基波感觉电势矢量画出来。在画图前，先算出角

13、的大小。=p360/ZD=2360/36=20电角度式中p极对数；ZD总槽数。依据相邻两槽内导体的感觉电势基波矢量相差电角度的规律，画出电动机内所有槽导体感觉电势基波矢量图（叫做星形矢量图），以下列图。在星形矢量图上，可以清楚地看出各槽导体感觉电势之间的相对关系。星形矢量图对于安排绕组的联接方法，以及计算绕组的感觉电势大小都有很大的用途。图星形矢量图利用星形矢量图，并依据三相绕组对称和合成感觉电势最大的原则来分配各相绕组分别包括哪些槽导体，而后把它们联成三相绕组。仍以图的电动机为例，把图的感觉电势矢量分成六均分。由每一均分里矢量对应的槽构成一个相带（即每一相在电枢表面所占的空间地带），并以顺时

14、针转向挨次标上A、C、B、A、C、B，每个相带据有60电角度空间，这类分法叫60相带法。为了分相带方便，可以先计算每个相带中包括的槽数，即每极每相槽数q为z36q32mp232等于整数的，叫整数槽绕组；等于分数的，叫分数槽绕组，分数槽绕组在后边再介绍。把图沿轴向剖开，再展成一平面，磁极在定子上面就不画了，以下列图。这就是绕组睁开图。先画36根等长又等距的直线，代表槽数，对每个槽标上号码。从星形矢量图中可清楚得知：1、2、3槽和19、20、21槽是属于A相带；10、11、12槽和28、29、30槽是属于A相带。它们之间相差180电角度。于是，把属于A相带的一个槽和属于A相带的一个槽的导体联接起来

15、，构成绕组组合，引出线标以A1A1。相同，可得另一对极下的绕组组合成A2A2。如何把两个A相带的绕组组合成一个A相绕组呢一般有两种方法：一种是把图中的A1和A2联接起来成为串通绕组；另一种是把图中的A1与A2联接、A1与A2联接，成为并联绕组。同一绕组，如用串通，则每相感觉电动势大，同意经过的相电流小；如用并联，每相感觉电动势小，而经过的相电流大。同理可画出B相绕组和C相绕组的联接方法。图相绕组的联接方式从图知道，在一对极里，属于A相的槽有1和10、2和11、3和12，这些槽内导体分别构成A相的三个线圈。假如用Ek1、Ek2、Ek3代表每个线圈的基波感觉电势。线圈基波感觉电势的相位挨次相差角，

16、如图3.14a所示。要计算相感觉电势，一定把三个绕组感觉电势按矢量方式相加起来，获取绕组总感觉电势EkEk=Ek1+Ek2+Ek3图各线圈的合成感觉电势图画出了Ek1、Ek2、Ek3及合成的感觉电势Ek。依据几何学，可作出它们的外接圆。假如外接圆半径为R，则有Eki2Rsin2Ek2Rsinq2假如把分布绕组都集中在一起，每个绕组所产生的感觉电势相互之间就没有相位差了，它们的总感觉电势是qEk。把分布绕组时的总基波感觉电势Ek被绕组集中时的总基波感觉电势qEk去除，可得sinqEk2qEkqsin2于是sinqEkqEk2qEkkdlqsin2式中sinqkdl2qsin2叫基波分布因数，它是

17、比1小的数。这就是说，因为采纳了分布绕组，合成总感觉电势比各个绕组集中在一起时的感觉电势减小了。从数学上看，就是把绕组集中在一起的感觉电势，乘上一个小于1的因数，就是绕组分布以后的总感觉电势。仍以图所示的电动机为例，因为它的q=3、=20，可得sinqsin320o220.959kdl3sin20oqsin22图绕组分布后能改进感觉电势波形因而可知，采纳分布绕组，基波感觉电势所受的损失不大，只有4%。但是采纳分布绕组后，除了可以更好地利用空间、改进散热条件外，还带来了另一个好处，就是分布绕组改进了合成感觉电势的波形。好比，某电动机的气隙磁感觉强度为平顶波，当绕组通以必定电流后，则集中绕组各相感

18、觉电势波形与气隙磁感觉强度波形相似，也是平顶波（暂不考虑槽齿的影响），但是，分布绕组时状况就不一样了。图是由两个分布的绕组串通在一起的相绕组输出感觉电势的波形。假如每个绕组里的感觉电势是平顶波，加起来的相感觉电势波形已凑近正弦波了，以下列图。可见，把绕组分布开，就能改进相感觉电势的波形。相同从谐波看法来看，因为电动机气隙中磁感觉强度为平顶波，明显集中绕组里含有比率较大的各次谐波感觉电势。但是，绕组一经分布，各相的合成感觉电势里谐波的比率，就大大地降低了。这是因为绕组分布后，固然各个绕组在定子表面空间上，分别相差一个电角度，所产生的基波感觉电势之间，也差了同一个相位角。但对谐波感觉电势而言，绕组

19、分布以后的相位差不是角，而是角（是谐波的次数）。所以，它们所产生的谐波感觉电势，在时间上，自然也相应地相差电角度。计算分布绕组的谐波感觉电势时，如故可以用分布因数的看法，只但是用角取代基波时的角即可，于是有sinqkd2qsin2以图电动机为例，q=3，=20，kd1=，三次谐波的分布因数为sin3320okd320.667320o3sin2五次谐波分布因数为520osin32kd50.21720o3sin52因而可知，合成感觉电势的基波仅被减少了4%；三次谐波被减少了约1/3；五次谐波被减少了约4/5。所以说采纳分布绕组后，合成感觉电势的基波感觉电势损失不大，谐波感觉电势却可大大减少，因此起

20、到了改进感觉电势波形的作用。第五节单层绕组的联接前已说过，对绕组最基本的要求，是通电后产生2p个极的磁场，极距相等。按这一要求，一相绕组的线圈边沿圆周必定有规律分布，即相隔一个极距就存在一组槽属于同一相，称为一个相带。上面介绍了利用星形矢量图分出相带后联接各相绕组的基本方法。为了缩短绕组的端接线，节约用铜，考虑到嵌线工艺的方便，提升劳动生产率，保证电动机的质量，在实质生产的电动机中，存在几种不一样联接方式的单层绕组。常有的有链式绕组、齐心式绕组和交织式绕组。下边分别说明一下这几种联接法的特色。1.链式绕组为便于描画，现举例说明，设某电动机的槽数Z=24，磁极数2p=4，则Z=24=22mp23

21、2p360o=2360o=30oZ24图星形矢量图画出星形矢量图，并区别出相带，以下列图。由图可知，1、2槽和13、14槽属于A相带；7、8槽和19、20槽属于A相带。假如把1与7槽导体联接成一个绕组；相同，把2与8、13与19、14与20分别联接成绕组，即可串通构成相绕组，以下列图。图绕组的联接图链式绕组因为绕组的端部接线不产生感觉电势，只起联接槽内有效导体的作用，所以只要把属于A相带的槽内导体和属于A相带的槽内导体所有联接，构成A相绕组，联接的原则是不管联接的次序如何，只要每相所产生的合成感觉电势保持最大即可。为了缩短端部接线，节约用铜，可以把2与7槽、8与13槽、14与19槽、20与1槽

22、联成线圈，这时线圈的节距缩短了，故其端接线也就缩短了。再串接各线圈构成A相绕组，为了不使串通中各线圈感觉电势相互抵消，一定注意各线圈应该首端与首端相接，尾端与尾端相接，以下列图。用这类联接方法联成的绕组，就叫做链式绕组。采纳链式绕组，缩短了端接联线，链式绕组主要用于4级、6级、8级三相电动机中。2.交织式绕组在每极每相槽数q=奇数（好比q=3）的单层绕组中，为了缩短绕组的端接线长度，常常采纳交织式绕组。现仍以具体例子加以说明。设某电动机z=36，2p=4，则q=Z36=32mp232即每相带有三个槽。画绕组睁开图，以下列图。1、2、3与19、20、21属A相带；10、11、12与28、29、3

23、0属X相带。假如把11槽与19槽、12槽与20槽、2槽与29槽、1槽与30槽联成一种节距的线圈，再把3槽与10槽、21槽与28槽联成另一种节距更短的线圈，而后，挨次串接成A相绕组，称为交织式绕组。图交织式绕组交织式绕组的特色，是为了节约绕组端部接线，把线圈制成两种节距。如上述定子绕组，A相六个线圈，此中四个为节距大的线圈，两个为节距小的线圈。这类绕组常用在q=3的小型异步电动机中。3.齐心式绕组齐心式绕组由不一样节距的齐心线圈构成。如某电动机的槽数z=24，2p=2，则每极每相槽数q=Z24=42mp231图画出了绕组的睁开图，此中1、2、3、4槽属于B相带；13、14、15、16槽属于B相带

24、。把4与13、3与14、1与16、2与15槽构成四个线圈，挨次联接成B相绕组。齐心式绕组眼前主要用在每极每相槽数许多（如q=4）的电动机中。因两极电动机嵌线时端部较困难，用齐心式，则端部的重叠层数少，便于部署。弊端是要制造节距不一样的线圈，且端部接线也比链式的长。上述绕组的形式固然各不相同，但是在计算各相感觉电势的大小时，都可以当成为集中绕组乘上一个分布因数。图齐心式绕组第六节双层绕组上节谈论的单层绕组的长处是槽内只有一个线圈边，嵌线方便，可提升工效，不像双层绕组需要层间绝缘，因此提升了槽满率，且没有层间绝缘的击穿问题，提升了电动机的靠谱性。单层绕组的弊端是不可以同时采纳分布的任选节距的方法来

25、有效地克制谐波。为了更好地改进电动机的性能，一般直流无刷电动机多数采纳双层绕组。所谓双层绕组，是指电动机定子每槽安置着两个不一样线圈的线圈边，分为上层和基层，中间用层间绝缘分开。对于每个线圈来说，线圈的一边放在某槽的上层，线圈的另一边则放在其余槽的基层。相同地，假如线圈的节距等于极距时，这类绕组叫做整距绕组；节距小于极距的，叫做短距绕组。对双层绕组而言，电动机定子有多少个槽，就会有多少个线圈，即线圈数等于槽数。双层绕组特色之一是一般都用短距绕组。一般说来，节距缩短一或两个槽时，对于各个线圈的安置，不会发生什么阻碍。而短距绕组的明显好处是缩短了端接线，节约了铜线，而所产生的基波感觉电势削弱得其实

26、不多。相反，采纳短距绕组以后，对感觉电势的谐波可以削弱很多，这对改进感觉电势的波形是有益的。为了定量分析上述长处，下边经过计算短距绕组的基波感觉电势友善波感觉电势来加以说明。图短距绕组图画出了一个短距绕组，它由导体和导体构成，线圈的节距y1小于极距。其节距比为。采纳短距绕组后，该绕组所产生的感觉电势比全距绕组的应有所减少，那么如何来精确地计算其数值呢为此，先看此中一匝所产生的感觉电势。在分析感觉电势从前，第一规定好导体与绕组感觉电势的正方向。导体感觉电势以顺时针方向作为感觉电势的正方向，并规定绕组的中心线处在磁极之间时作为时间的起点（即图所示瞬时）。导体的基波感觉电势E1Emsint()Ems

27、in(t)22导体的基波感觉电势E2Emsint()Emsin(t)22绕组的基波感觉电势E12E1E2Emsin(t2)sin(t2)Emsin2cost当绕组为整距时，绕组基波感觉电势应为E122Emcost所以短距绕组的基波感觉电势EEsinEkpl1212212式中kpl基波短距因数，kp1/2)。=sin(短距因数也是一个小于1的数。这是因为当绕组采纳短距后，线圈里的两根导体所产生的基波感觉电势的相角不是相差180。所以，线圈的基波感觉电势不是导体基波感觉电势的两倍，而是相当于整距绕组的基波感觉电势乘上小于1的因数。举例说明：一台电动机极数2p=4，总槽数Z=36，线圈边分别放在第1

28、槽和第8槽里，求短距因数这台电动机的极距=Z/2p=36/4=9个槽，线圈节距y1=8-1=7个槽。节距比为=7/9基波短距因数7kplsin2sin920.939可见，线圈节距由9个槽缩短到7个槽时，基波感觉电势只被削弱了%。再来分析谐波感觉电势，因为线圈的两个边对基波来说，距离是电角度；对谐波来说，距离就是电角度了。所以，谐波短距因数与基波短距因数有不一样的数值。谐波短距因数为kpsin2仍以上例来计算谐波的短距因数。此中三次、五次、七次谐波的短距因数分别为37kp3sin90.5257kp5sin90.173277kp7sin90.7662值得指出的是，在以上计算kp3和kp5时，式中出

29、现了负号，它反响的是感觉电势瞬时价，在感觉电势的瞬时价表达式中才故意义，而上式只要考虑感觉电势大小，负号可不用考虑。从这个例子看到，谐波感觉电势在短距绕组中遇到很大的削弱。如三次谐波削去了一半，五次谐波削去约5/6，七次谐波削去约1/4（七次谐波固然削弱较少，但它自己的数值就很小，同时还可配合绕组分布的方法，来进一步削弱它）。因为谐波次数越高，幅值越小，它的影响也就小了，故不用计算更高次谐波。可见，合适安排短距绕组，基波感觉电势仅被削弱得极少，但采纳短距绕组后，一方面可使端接部分缩短，节约了铜，另一方面还可以改进感觉电势的波形，这是双层短距绕组的明显长处。在直流无刷电动机的设计过程中，若有需要

30、，也可以采纳合适的短距，特地来除掉某一次谐波感觉电势。好比，在上述例子中，假如使=2/3，则32kp3sin302就可以把三次谐波感觉电势完整除掉。这是因为，线圈节距比极距缩短了1/3，两根导体所在位置，对三次谐波来说，处在同一极性的磁极下，所以，在同一磁场的作用下两导体里所受的三次谐波感觉电势在线圈里相互抵消。相同，如要除掉第次谐波，只要使绕组的节距缩短第次谐波的一个极距，即y=（-1）/，即可达到。第七节双层绕组的联接如上所述，单层绕组可以有几种可能的联接。如构成双层绕组，每个线圈的节距就可以在必定范围内自由选择，以往取线圈节距略小于极距。1.双层绕组联接的基本步骤在安排单层绕组时，曾介绍

31、过用星形矢量图的方法。对双层绕组，相同可以用星形矢量图来安排它们之间的联接，归纳起来可分以下几个基本步骤。为了便于表达，仍以具体例子加以说明，设某直流无刷电动机定子线圈数Z=36，2p=4，采纳短距y=7/9。第一步：画出槽的睁开图，即画36根实线和36根虚线，实线代表槽的上层，虚线代表槽的基层。让实线和虚线靠得近些，在实线上标上号码。以下列图。图绕组睁开图第二步：依据线圈的节距，把上、基层导体挨次联成线圈。好比，本例中节距y=7/9，那么第一槽上层和第八槽基层构成一个线圈，第二槽上层和第九槽下层构成一个线圈等挨次安排下去。因为三相绕组完整对称，为了看起来清楚，在画绕组时，一般只画一相绕组，其

32、余两相只要画出引线即可。第三步：为了便于画出星形矢量图，把所有线圈按其上层边所在的槽号一致编号。上层在第一槽的线圈，叫做第1号线圈，上层在第二槽的线圈，叫第2号线圈，挨次类推。整个电动机共有36个线圈。把这36个线圈基波感觉电势的矢量图画出来，就是星形矢量图（注意：在单层绕组里的矢量图，就是槽导体的基波感觉电势矢量图）。因为线圈之间的空间距离为=p360/Z=2360/36=20电角度，所以，线圈基波感觉电势相位也互差20，画出来的星形矢量图以下列图。图星形矢量图第四步：区别相绕组。在单层绕组的安排里，因为星形矢量图画的是槽导体的基波感觉电势，所以在星形矢量图中，第一要依据槽导体感觉电势安排哪

33、两个槽的导体作为一个线圈的两个线圈边。在双层绕组的星形矢量图里，每一个矢量已代表一个线圈的感觉电势，不用再考虑构成绕组的问题了。所以，为了获取三相对称的绕组，可以在星形矢量图中，选取120电角度范围内的感觉电势矢量作为一相。好比，把线圈1、2、3、4、5、6作为A相，7、8、9、10、11、12作为B相，13、14、15、16、17、18作为C相（下一对极也是这样安排）。按这样安排的绕组，叫120相带绕组。这类绕组有明显的弊端，就是线圈分布范围太广了，同一相的各线圈感觉电势方向差异较大，合成的基波感觉电势遇到的损失太大。也就是说，基波的分布因数较小。好比，在本例中sin(q)sin(620o)

34、kdl220.824qsin6sin20o22所以，除了在特别的状况下采纳这类120相带的绕组外，此刻绝大多数的直流无刷电动机，都是采纳60相带绕组。所谓60相带就是像图所示那样，每相绕组的分布，仅占60范围。好比，1、2、3归A相；7、8、9归B相；13、14、15归C相（下一对极也是这样安排）。剩下的线圈怎么办呢线圈4、5、6的感觉电势与C相相反，划归C相，但需要反方向联接，所以叫做C相（或C相）。相同，线圈10、11、12划归A相，叫做A相（或A相）。线圈16、17、18划归B相，叫做B相（或B相）。用了60相带，基波分布因数必定获取了提升。在本例中sin(q)sin(320o)kdl2

35、20.96qsin3sin20o22第五步：依据星形矢量图上相绕组的区别，画出绕组睁开图，以下列图。每相有四组线圈，它们依据设计的要求，可以串通或并联构成不一样的支路数。本例采纳并联方式，所以把一对极下的两组绕组串通起来再与另一对极的两组绕组并联，成为两个支路。双层绕组一般存在两种绕组型式，即叠绕组和波绕组。图表示了两种绕组的绕组型式，此中，图a为叠绕，图b为波绕。上面所举的绕组例子就是叠绕组。叠绕组的联接特色是，把一个极下同一相的几个线圈挨次串通起来成为一个极相组。因为串通元件是后一个叠在前一个上面，故叫做叠绕组。如上例中把线圈1、2、3及19、20、21连成两个A相的极相组；把线圈10、1

36、1、12及28、29、30联成两个X相的极相组，再把这四个极相组串或并联联接成A相的绕组。如采纳并联方式，A相绕组的联接以下列图。图双层绕组的两种绕组型式a)叠绕b)波绕叠绕组的长处是，短距时端部可以节约用铜；弊端是，各相绕组之间的联线较长，极数多时费铜。叠绕组一般为多匝导线，主要用于电压、额定电流不太大的中、小型电动机定子绕组中。波绕组的联接特色是把所有同极性下的属于同一相的线圈依据必定的次序联接起来，相联接线圈的外形似波涛形，所以叫作波绕组。因为眼前的直流无刷电动机大多数为小型和微型电动机，故多数均采纳叠绕组。2.单双层绕组直流无刷电动机的绕组安排，有时还采纳一种单双层绕组它是由双层绕组演

37、变而来的。仍以36槽4极电动机为例，若做成双层绕组，且y=8/9，每极每相槽数q=z/（2mp）=3。由星形矢量图可知A相绕组据有槽的状况，为看得清楚起见，把A相绕组在整个电动机中据有的槽号摆列以下：槽上层：2，3，4，11，12，13，20，21，22，29，30，31槽基层：1，2，3，10，11，12，19，20，21，28，29，30可以看到，A相绕组在有的槽是据有整个槽，有的槽是据有半个槽。图单双层绕组联接图我们若把据有整槽的地方，构成整槽单层绕组；据有半槽的地方，构成半槽双层绕组。本例中，A相有四个单层绕组，四个双层绕组，把它们联接成齐心式绕组，以下列图。此中，大绕组为单层绕组（节

38、距311），小绕组为双层绕组（节距410）。这样的绕组结构，是由单层绕组和双层绕组混杂而成，所以叫作单双层绕组。如何计算单双层绕组的合成感觉电势呢因为它是双层绕组演变而来，所以，它的分布因数和短距因数都应按双层绕组相同方法计算，即sin(q)sin(320o)kdl220.963sin20oqsin22y8kplsin90.985sin22kdplkplkdl0.960.9850.945相绕组基波感觉电势也和双层绕组时相同计算。因为单双层绕组是由双层绕组演变而来的，所以，假如要把一个双层绕组改为单双层绕组时，只要把槽内上、基层属于同相绕组的两个线圈边合起来，成为一个单层大绕组的线圈边；把槽内上

39、、基层属于不一样相绕组的两个线圈边作为双层小绕组的线圈边，绕组的端接部分依据齐心式绕组来联接即可。自然，因为同心式绕组的每极每相线圈边数为偶数，所以，把双层绕组改为单双层绕组时每极每相的大、小绕组总线圈边数亦应为偶数，这样，才能构成一个单双层绕组。单双层绕组拥有双层绕组的可采纳短距绕组的特色，它可以改进电动机的电气性能；同时，它又有一部分是单层绕组，这部分绕组拥有不要层间绝缘、嵌线工艺方便等单层绕组的长处。第八节分数槽绕组在直流无刷电动机中，如采纳整数槽，常常会产生定子的齿同转子磁极相吸而产生近似于步进电动机的齿和磁极“对齐”的现象。如图3.26a所示。图整数槽中的齿和磁极相吸对电动机的运行性

40、能产生不良的影响。所以常常需要采纳分数槽，它的长处之一就是能把定子上齿和转子上的各磁极相互错开，从而改进了电动机的运行性能，以下列图。所谓分数槽绕组，是指每极每相槽数q为一分数。一般，表示为q=b+c/d，此中b为一整数，c/d为不行约的真分数。采纳分数槽后，因为直流无刷电动机内的槽不行能成为分数，又要保证各相所产生的感觉电势对称，这就使问题变得复杂化。本节将侧重谈论分数槽绕组的构成及绕组因数等问题。1.分数槽绕组的分相在整数槽绕组中，依据60相带法，每对极仍可分为六个相带，每相带占q个槽，可很方便地构成三相对称绕组。但在分数槽绕组中，因为q是分数，而单个槽是不行能再切割的，所以，实质上每极下

41、每相的槽数会出现有多有少。问题是如何来确立每极下每相的槽数，从而构成对称的三相绕组。对分数槽绕组，若总槽数z和极对数p之间存在最大公约数kt，则整个电动机里槽与磁极的相对位置有kt次重复，所有绕组就可以分成kt个完整相同的单元，每单元的星形矢量图是相同的。每单元有p/kt对极，有z0=z/kt个槽，只要研究此中一个单元的星形矢量图来区别三相绕组即可。举例说明，已知Z=54、2p=8、m=3，联成双层短距分布绕组。每极每相的槽数q=Z54=212mp2344相邻两个槽之间的距离p360o=4360o=262o（电角度）Z543因为z与p之间有最大公约数kt=2，所以整个定子槽可分为两个单元，每个

42、单元有四个极，它们的星形矢量图是重合的。我们需研究此中一个单元内的所有绕组如何对称地分成三相。图示出了它们的星形矢量图。与整数槽相带区别原则相同，为了获取最大的合成感觉电势，可把一个单元中四个极下所有线圈的星形矢量图分为六个相带，属于A相的绕组有1、15、2、16；属于A相的绕组有21、8、22、9、23，这九个线圈构成一组，并把它们串通起来（A相线圈要反串）成为一绕组组合。相同，另一单元中四个极下的28、42、29、43、48、35、49、36、50这九个线圈也属于A相。两组合成感觉电势完整相同，所以在联接时，可依据需要进行串通或并联，构成A相绕组。p/kt对极作为一个单元来研究，即把一个单

43、元内所有的槽图分数槽绕组的星形矢量图B相、C相的状况与A相完整相同，A、B、C三相绕组之间互差120电角度。图画出了绕组睁开图，该绕组是短距，y1=6（=），采纳双层叠绕组。图分数槽绕组经过上述例子可知道，分数槽绕组的构成与整数槽绕组不一样的地方是：分数槽绕组每对极下槽分布的状况不一样，不可以像整数槽那样，以一对极下的槽（或绕组）来分相，一定以（或绕组）分为六个相带，构成一相绕组，再与其余单元绕组进行串、并联组合，构成一相绕组。在极数多的状况下，画分数槽绕组的星形矢量图相当麻烦。为此，也可以这样来考虑每极下每相槽的分配。在分数槽中，q是一个分数，但是，一相在d个极下的槽数q=qd=bd+c倒是

44、一个整数，d个极下三相总槽数应是3的倍数，可以分为对称的三相构成三相绕组。仍用上面的例子来分析，因为q=214，它与q=2的整数槽对比，4个极下多了3个槽。只要把这3个槽均匀地分配到4个极的12个相带中，即每4个相带增添1个槽，就能获取对称绕组。假如让第一组的A相带占3个槽，则该组的C、B、A相带各占2个槽；再让第二组的C相带占3个槽，B、A、C相带各占2个槽；再让第三组的B相带占3个槽，A、C、B相带各占2个槽。这样，在4个极下的12个相带中，每相各增添了1个槽。别的的4个极可相同地进行相带槽数分配，4个极为一个循环，可以用一系列数字表达3，2，2，2，3，2，2，2，3，2，2，2，自然也

45、可以分配为2，3，2，2，2，3，2，2，2，3，2，2，现将一个循环的各相槽数分配列成表格，如表所示。表分数槽的各相相带分配极N11N22SS槽数232223222322相带ACBACBACBACB表中的各相带槽数分配与图星形矢量图一致，据此就可以搁置各相线圈，把d个极下每相q个线圈串通起来成为一相绕组组合。因为，电动机的总极数为2p，整个电动机里这样并联相绕组组合应有2p/d个。所以，整个绕组可能联接的最大的支路数为=2p/d个。上例中，2p=8，d=4，所以=8/4=2。2.分数槽绕组的分布因数及对称条件分数槽绕组的短距因数与整数槽时相同计算。但是，分布因数则因为一个循环内各个极下槽的位置不一样，属于同一相的所有线圈在气隙中所产生的感觉电势的相位都不相同。所以，在计算分布系数时，也一定用q=bd+c个感觉电势矢量的矢量和来考虑。因为同一相的各绕组分布在60相带内，所以，相邻两个感觉电势矢量之间的夹角=60/q。感觉电势基波分布因数为sin(q)kdl2qsin2感觉电势次谐波