电机绕组详解（电机绕组基本知识）

**1 **分数槽绕组的循环数序列

**1.1 **分数槽绕组的循环数列是什么？

利用槽位星图可以确定分数槽绕组各相的槽数和接线规则，并检查绕组的对称性等。对于槽数相对较少的分数槽电机，此方法简单、容易、直观。特别是在微特电机中，常采用槽数q1的所谓“分数槽集中绕组”，以槽数最为合适。电位星图用于分相并确定绕组连接关系。但当槽位较多时，绘制槽位势星图就非常麻烦。例如，一些大型水力发电机、直驱风力发电机等有数百或数千个槽位。绘制槽势星图是很困难的。模型绘制既费时又费力。事实上，分离各槽位相位的方法有很多种，槽位星图法只是其中之一。接下来我们将介绍一种实践中常用的“循环数序列”相分离方法。

分数槽绕组q的每极每相槽数是分数，这意味着每极下分配给每相的槽数不相等。这主要表现在同一极下不同相占用的槽数不相等，有的相槽数过多。 1槽，部分相少1槽；同一相不同极下的槽数不同，有的极多一槽，有的极少一槽。这两种表达方式归根结底都是相带的大小不同。有的相带多一个槽，我们称之为大相带；有的相带少一个槽，我们称之为小相带。定子整周各相带所划分的槽数形成一个数字序列。该数字序列沿着定子的圆周是周期性的，并且每d（q 的分母）个数字就会重复一次。我们把这个由沿定子圆周在一个周期内划分为各相的槽数组成的数列，称为分数槽绕组的循环数列。这可能太抽象了，难以理解。接下来，我们仍以上一篇文章中提到的Z 1=30槽、2p=8极的分数槽绕组为例。具体来说，我们将讨论分数槽绕组的循环数序列以及如何进行。分数槽绕组使用循环数序列进行定相。

首先，再次展示上一篇文章中讨论的Z 1=30槽、2p=8极的分数槽绕组的槽电位星形图，如下图1所示。

根据图1a的分相结果，各极下各相槽数如下：

比较图1a和表1，我们可以看到它们是完全对应的。 N1极下，A相分为两槽（1#槽和2#槽），Z(-C)相分为一槽（3#槽），B相分为一槽（ 4#槽），S1极下X（-A）相分为一槽（5#槽）。这一系列数（共d=4个数）：2,1,1,1称为分数槽绕组的循环数列。将这四个数组成的循环数列重复3次，得到一个单元。电机的相位分配结果。换句话说，循环数序列是表示电机中每极下相槽数分布模式的一系列数字。本例中，循环数序列为2, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1.表示分配给每个相位区域A-Z-B-X-C-Y.开始的时隙数从第一个槽沿定子的圆周。这样，只要确定了循环数序列，就可以进行相带划分，而无需绘制时隙势星图。因此，利用循环数序列进行相带划分是一种简单的相位分离方法，特别适用于时隙数量较多的分数时隙。缠绕。需要说明的是，由于电机定子为闭合圆，因此第一起始槽的位置也可以任意限定。因此，对于这个例子，循环数序列可以截取2, 1, 1, 1, 2, 1, 1, 1.（共d个数）中的任意一段都可以作为循环数序列，即是：1,1,1,2； 1, 1, 2, 1； 1、2、1、1 等可用作分数槽绕组的循环数列。也就是说，对于同一个分数槽绕组，其循环数序列不是唯一的，可以有多种组合。截取循环数序列时的起点可以不同，但数字的顺序不能互换。

1.2 循环数序列与q的关系

现在我们知道了分数槽绕组的循环数列是什么，接下来介绍循环数列与每极、相数q的关系，即知道q后如何确定循环数列。从表1不难看出，当采用循环数列沿定子圆周划分相带时，分配给每条相带的槽数是不同的。一部分相带包含的槽数为2，另一部分包含的槽数为1，即存在两条不同宽度的相带。我们把多一槽的相带称为大相带，少一槽的相带称为小相带。不失一般性，对于q=b+c/d的分数槽绕组，为了实现每个相带包含的平均槽数为q，需要将相带的一部分（大相带）分配到b+1个时隙，而相带的另一部分（小相带）分配b个时隙。又因为q=b+c/d=(bd+c)/d=N/d，先给每个相带分配b个时隙，然后bd个时隙被划分为d个相带，还有c个时隙没有被分配分配。为了达到平均每极每相槽数为q，需要在每个c相条上增加一个槽，即构成c个大相条和d-c个小相条。带来。由此可以得出，当每极每相的槽数q已知时，循环数的序数个数为d（q的分母），包含的槽总数为N（分子q)，即N个时隙被分为d份。由于d和N是不可约的，并且每个部分只能有整数个槽，因此不能均分，并且某些部分只能比其他部分多一个槽。这样形成的一些分配组合可以作为分数槽绕组的循环数列。

比如这相当于把N元分成了d个红包。每个红包内必须含有整数元，大红包只能比小红包多一元。这样，每个红包里的钱数组成的序列就是一个循环数序列。

仍以上面的8极、30槽、q=1+1/4=5/4分数槽绕组为例，将5个槽分成4份的划分方法可以是q=(2+1+1 +1)/4、这样循环数序列就是2,1,1,1。当然也可以按照1,2,1,1等组合来分布； 1, 1, 2, 1； 1、1、1、2等，这些组合可以作为该分数时隙的循环数序列。需要注意的是，并非所有分数槽绕组都能将N个槽分成如上所述的d份。所有的分配组合都可以用作它们的循环数序列。只有当c=1或c=d-1时，所有Allocation组合才可以作为循环数序列。当c1或cd-1时，根据上述方法，只能将部分分配组合作为循环数序列。因此，这种确定循环数序列的方法仍然存在局限性，需要寻找其他确定循环数序列的方法。方法。

**1.3 **如何确定循环数的序列

如前所述，同一分数槽绕组有多种循环数列。实际中，确定循环数列的方法也有很多种。以下是一些常用的：

对于q=b+c/d，分数槽绕组，其中c=1或c=d-1

循环数序列由d个数组成，共有bd+c=N个时隙。其中，有c个大相条，每个大相条有(b+1)个槽； d-c小相条，每个相条有(b+1)个槽。有b个插槽。

当c=1时，循环数序列中的数字顺序一般为（d-c）个小相时隙号在前，c=1个大相时隙号在后，例如：

当q=2+1/4时，循环数列为(2,2,2,3)…

当q=1+1/5时，循环数序列为(1,1,1,1,2)…

当q=2+1/5时，循环数列为(2,2,2,2,3)…

当c=d-1时，c个大相带的槽数一般排在前面，d-c=1个小相带的槽数排在后面。例如：

当q=1+3/4时，循环数序列为(2,2,2,1)…

当q=2+3/4时，循环数序列为(3,3,3,2)…

当q=2+16/17时，循环数序列为(3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 2)…

当然，上述的循环数序列也可以用来截取从任意数开始的d个数作为循环数序列。

对于q=b+c/d，分数槽绕组，其中c1且cd-1

该分数槽绕组的循环数列可以通过列表方法获得。列表方法有两种：

列表方法一：首先制作一个表格，其中c行d列。从左边第一列开始，从上到下填入等于(b+1)的c个数字，第二列填入等于b的数字(d-c)。然后填充c个等于(b+1)的数和(d-c)个等于b的数，等等，直到c行和d列完全填满。此时，表中任意一行的数字都可以作为循环数序列。例如：

例如：当q=1+4/7、b=1、b+1=2、d=7、c=4、d-c=3时，可以制作一个4行7列的表格，如下：

此时，循环数序列可以取为(2,1,2,1,2,1,2)； (2, 1, 2, 1, 2, 2, 1); (2, 1, 2, 2, 1, 2, 1); (2,2,1,2,1,2,1)等都是可能的。

又如：当q=2+2/5、b=2、b+1=3、d=5、c=2、d-c=3时，按上述规则即可制作一个2行5列的表格如下：

同理，循环数序列可以是(3,2,2,3,2)或者(3,2,3,2,2)。

对于上述类型的分数槽绕组，还可以采用另一种列出方法：

列表方法二：列出行（d-c）、列d的表格。从左开始，从上到下，先填入等于b的数字(d-c)，再填入等于(b+1)的数字(d-c)，再填入等于b的数字(d-c)和等于(b+1) ) 的数字c 直到第(d-c) 行和第d 列的表格填满。类似地，表中任意行的数字都可以作为循环数序列。

例如：q=1+4/7，则d=7，c=4，d-c=3，则3行7列的表格如下：

同理，(1,2,2,1,2,1,2)； (1, 2, 1, 2, 2, 1, 2); (1, 2, 1, 2, 1, 2, 2) 可用作循环数序列。

**2 **分数槽绕组的组成

与整数槽绕组一样，分数槽绕组也可按槽内导体层数分为单层绕组和双层绕组；按线圈组的连接规则还可分为叠式绕组和波形绕组。这里重点介绍双层叠式绕组和双层波形绕组的组成。

**2.1 **叠片绕组的结构

分数槽叠式绕组的构成比较简单，其连接规则与整数槽绕组基本相同。仍以Z 1=30、2p=8、q=1+1/4的分数槽绕组为例，A相绕组接成叠式绕组时的展开图如图2所示。

从表1和图2可以看出，单元电机中有4个属于A相的线圈组。其中之一是大线圈组，由两个线圈串联组成；三个是小线圈组，每组只有一个线圈。不同磁极下的线圈组串联时，应反串联，即尾接尾或头接首，与整槽绕组相同。

图1(b)显示了A相绕组中每个线圈的电势相量。图中5#和13#线圈属于图1b中虚线所示。从图1b可以看出，对于所研究的例子，在计算A相绕组的复合电势和主波的分配系数时，有五个值1、（5）、9、（13）应使用、 和2，它们彼此间隔12 电角。考虑电势相量。这是分数槽绕组的一般规则，即一般来说，单元电机的A相中有N个电势相量（N=bd+c），彼此相距m个电角，~m ~=60/N，所以计算一相绕组的组合电势时，应考虑分数槽绕组的分配系数，将N个间隔为~m~电角的电势相量叠加。从上述分析可以看出，虽然分数槽绕组的槽数有时较少，特别是在微特电机中，但多极少槽设计被广泛采用。通常是所谓的“分数槽集中绕组”，q

首先按照1、2、3、4……的顺序写出线圈号，即线圈上边缘所在的槽号。使每行中的槽数等于合成节距Y（本例中Y=13），然后按顺序继续。记下插槽编号，直至写入Z1 插槽编号（对于本例，Z 1=54）。为了更直观地看到连接规则，通常在写完所有（54）个槽号后，继续往下写，在一行中写入一个或多个槽号，如图3所示。

相区划分

在网格图上，按照循环数列3、2、2、2将每个槽号从头到尾划分为相区。由于每个相区的大小不同，因此6个相区的分割线呈阶梯状折线。

线圈连接

为了得到最佳的连接方案，您可以在网格图上尝试各种连接方法。线圈连接的原则：一是跳线尽可能短；其次，跳线数量尽量少；第三，跳线不要交叉或尽量少交叉；第四，一相所有跳线末端应避免形成完整的圆圈。以避免引起轴向磁场。

基于以上原理，以A相为例，首先从3#槽开始，作为A相的第一端。纵向槽，如3-16-29-42-1，均具有复合节距差它们之间（13个槽），因此这些线圈自然地按照波形绕组的连接规则连接。与此类似的自然连接线圈有30-43-2-15-28； 50-9-22-35； 23-36-49-8等等。这四段线圈组按照波形绕组的连接规则自然连接。下一步是使用跳线将这四个线圈组串联起来。显然，1#线圈和8#线圈仅相距7槽。它们距离比较近，可以通过跳线连接。同样，用两根跳线将23#线圈与30#线圈连接，28#线圈与35#线圈连接。线圈连接形成全串联A相绕组，并联支路数为1。线圈连接顺序及连接规则如下表所示

同样的方法，B相和C相也可以连接起来。为保证三相相距120，B相可从21#槽开始作为出线连接； C相从12#槽开始。因为3#槽、21#槽、12#槽之间的电位差为120电角。这样就可以得到B相和C相的连接表如下：

绘制绕组展开图

上述三相接法是并联支路数为1的接法。这种接法的绕组展开图如图4所示。为了清楚起见，图中仅示出了A相绕组展开图。数字。

如果要并联两根线，则应断开A相23和30之间的三根跳线； B阶段41和48； C相的32和39，使得每个相可以得到两个Parallel分支。

在槽数较多的大型水轮发电机和低速直驱电机中，往往存在多个循环数，每个循环数可能有多种连接方式，从而可以得到多种连接方案。将网格图上的连接方式一一进行比较，最终确定最佳的连接方案。

本期介绍另一种分数槽绕组的相区划分和槽分配方法————循环数序法；还介绍了分数槽叠式绕组和波形绕组的组成方法。由于叠片式绕组的构成与整槽叠片式绕组基本相同，因此比较简单；而分数槽波形绕组的组成相对复杂一些，因此重点关注分数槽波形绕组的组成方法。需要说明的是，本期介绍的内容和方法非常适用于槽数和极数较多且q>1的分数槽绕组，如大型水力发电机、低速直驱永磁电机等分带和绕组接法不太适用于槽数少、槽数多的微特电机的分数槽集中绕组，因为此类分数槽绕组往往有q