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分数槽绕组的对称条件和连接方法
2012年1月25日

 1.分数槽绕组的对称条件 

    在电机中,为了获得对称的电动势和磁动势,首先要求其具有对称的电枢绕组。对三相电机而言,所谓对称的电动势和磁动势,就要求u、v和W三相电枢绕组的电动势和磁动势在数值上相等,相互间相位相差120°电角度。
  在分数槽电机中,不是任何槽数z和任何磁极对数P相配合就能获得对称的电枢绕组的。为了获得对称的电枢绕组,参数z、P和m必须满足:


  组的对称条件。
  在槽数z和磁极对数p满足上述对称条件的前提下,设计电机时应尽可能地减小t值,直至f=1,以便减小虚拟单元电机的数目,达到减小电动机电磁力矩脉动的目的。
 2.   分数槽电枢绕组的连接方法
    下面,我们将通过一些实例,着重讨论有关分数槽电枢绕组的连接方法。
  例1. 1
     三相m=3,电枢槽数z=12,转子永磁体的磁极数2p=8(zo=3p0=i,f=4)。

 
  (1)相邻两齿槽间的夹角相邻两齿槽问的电气夹角ae=p×am=4×30°=120°。
  (2)电枢线圈的磁势星形图由于电枢绕组的第一节距Yl=1,在电枢的每个齿上绕有一个集中线圈,因此每一个齿上的电枢线圈的磁势轴线与齿的中心线相一致,所以两相邻电枢线圈的磁势轴线间的电气夹角amf也是120°,即amf=ae=120°,与此电枢相对应的磁势星形图如图1.12所示。

  (3)电枢绕组的连接方法
    由图1.12可见,本电动机由f=4个虚拟单元电机所组成。第l、第4、第7和第lO个齿上的第1、第4、第7和第10个线圈依次头尾相连组成u相;第2、第5、第8和第11个齿上的第2、第5、第8和第11个线圈依次头尾相连组成V相;第3、第6、第9和第12个齿上的第3、第6、第9和第12个线圈依次头尾相连组成Ⅳ相。电枢绕组的连接如表1.5所列。
  (4)计算绕组系数绕组系数kw为
   kw-kykp=0.866

   例1.2三相m=3,电枢槽数z=9,转子永磁体的磁极数2p=8(z0=9,p0=4,f=1)。
  (1)相邻两齿槽间的夹角

 

 

相邻两齿槽间的电气夹角ae一p×am一4×40°=160°
    (2)电枢线圈的磁势星形图电枢绕组的第一节距y1=1,在电枢的每个齿上绕有一个集中线圈,两相邻电枢线圈的磁势轴线间的电气夹角amf也是160°,即amf=ae=160°,其电枢线圈的磁势星形图由p0=4个相平面重叠而成,与此电枢相对应的电枢线圈的磁势星形图如图1.13所示。


  (3)电枢绕组的连接方法由图113可见,第1、第2和第9个齿上的第1、第2和第9个线圈组成u相,第4、第5和第3个齿上的第4、第5和第3个线圈组成v相,第7、第8和第6个齿上的

第7、第8和第6个线圈组成w相。电枢绕组的连接如表1. 6所示:本电机由t=1个
虚拟单元电机所组成,这种齿槽数z和磁极对数p的配合使电枢铁心槽内的道题相对气隙相对气隙磁场而言处在不同的空间位置上,任何两个向量不是同相位的,从而有利于电磁力矩
脉动的减小。
  (4)计算绕组系数
  绕组系数k为
    Kw=kykp=O.98×O 96=O.94
其中,短距系数ky可由下式求出
 
分布系数kp可由下式求出
  例1 .3三相m=3,电枢稽数Z=24,转子永磁体的磁极数2p=10(z0=24,p0=5,t=1)(1)    相邻两齿槽问的夹角
  
  相邻两齿槽间的电气夹角ae=p×am=5×15°=75°
  (2)电枢线圈的磁势星形图
  两相邻槽之间的电气夹角为ae=75°,我们以第一个槽的位置作为起始0°电角
度,这样第二个槽将对第一个槽位移75°电角度,第三个槽将对第一个槽位移150。电
角度,以此类推。这样,24个槽在气隙磁场中所处的位置如表1.7所列,与此电枢相对
应的电枢槽内线圈圈边的磁势星形图如图1.14所示。
  (3)电枢绕组的连接方法
    由图1.14可见,本电动机由5个磁极对组成t=1个虚拟单元电机(Zo=24,po=5,t=1)。在虚拟单元电机中,24个槽以电角60。相带划分,每一相应该是8个槽,其中4个槽应该处于同一极性下,而另外4个槽则处于另一极性下。因此,第1—6一11—16槽组和第13—18—23—_4槽组为u(x)相;第17~22—3—8槽组和第5一lO—15—20槽组为V(Y相;第9—14—19—24槽组和第2l一2—7一12榷组为W(Z)相。
  由图1.14的磁势星形图看出,第1槽内电枢线圈圈边的磁势与第13槽内电枢线圈圈边的磁势相差180°电角度,第6槽内电枢线圈圈边的磁势与第18槽内电枢线圈圈边的磁势相差180°电角度,以此类推。因此,在图1.14中,由字母U标注的槽内圈边1、6、11和16能与由字母x标注的槽内圈边13、18、23和4连接成整距绕组;由字母y标注的槽内圈边17、22、3和8能与由字母y标注的槽内圈边5、10、15和20连接成整距绕组;由字母W标注的槽内圈边9、14、19和24能与由字母z标注的槽内圈边21、2、7和12连接成整距绕组。在以u标注的槽与以x标注的槽,以y标注的槽与以Y标注的槽,以w标注的槽与以z标注的檀的连接过程中,以U(或y,或Ⅳ)标注的任意一个槽号内的圈边可以与以x(或y,或Z)标注的任意一个槽号内的圈边相连接,其相电势或相磁势的数值保持不变,与连接的次序无关;从节省铜材和绕组绕制的方便来考虑,被连接线圈的首末引出线应尽可能地彼此靠近。例如,我们可以把ux相的绕组连接成下面的式样:u一(1—23)一(16—18)一(11~13)一(6—4)—x。
  (4)计算绕组系数
   在此情况下,绕组系数k为kw=kykp=0.96其中,短距系数ky=1;分布系数为
式中,对虚拟单元电机而言,,a0=15°,q0=4 
例1. 4三相m=3,电枢槽数z=12,转子永磁体的磁极数2p=16(z0=3,p0=2,t=4)。
(1)相邻两齿槽间的夹角
相邻两齿槽间的机械夹角am=360°/z=360°/12=30。
相邻两齿槽间的电气夹角ae=p×am=8×30°=240°
(2)电枢线圈的磁势星形图
两相邻电枢线圈轴线间的电气夹角为ae=240°,与此电枢相对应的电枢线圈的磁势星形图如图1.15所示。
 
 
(3)电枢绕组的连接方法
由图1.15可见,本电动机由F4个虚拟单元电机所组成,第l、第4、第7和第10个齿上的第1、第4、第7和第10个线圈依次头尾相连组成u相,第3、第6、第9和第12个齿上的第3、第6、第9和第12个线圈依次头尾相连组成y相,第2、第5、第8和第11个齿上的第2、第5、第8和第11个线圈依次头尾相连组成w相。电枢绕组的连接如表1.8所列。
 
(4)计算绕组系数绕组系数kw为
例1.5三相m=3,电枢槽数z=15,转子永磁体的磁极数2p=16(Zn=15,p0一8,t=1)。
  例1.4中,t=4,意味着一台电动机由四台重复的虚拟电动机所组成。f越大,就越不利于减小力矩脉动。因此,把例1.4中的电枢槽数由z=12改变成Z一15,其他参数不变。
(1)相邻两齿槽间的夹角
 
    
 
相邻两齿槽问的电气夹角ae=P×ae=8×24°=192°
2)电枢线圈的磁势星形图两相邻电枢线圈轴线问的电气夹角为ae=192du3此电枢相对应的电枢线圈的磁势星形图如图1.16所示。
 
 
   (3)电枢绕组的连接方法
由图1.16可见,本电动机由F1个虚拟单元电机所组成,第1、第3、第14、第2和第15个齿上的第1、第3、第14、第2和第15个线圈组成u相,第11、第13、第9、第12和第10个齿上的第11、第13、第9、第12和第10个线圈组成v相,第6、第8、第4、第7和第5个齿上的第6、第8、第4、第7和第5个线圈组成w相。电枢绕组的连接如表l 9所列。在连接过程中,u、y和w各相内的5个线圈的连接顺序变动时,其相电势或相磁势的数值仍保持不变,与连接的先后次序无关;制造者只需考虑:节省铜材、绕制方便和(头)(尾)引出线应尽可能地彼此靠近。
 
 
(4)计算绕组系数
绕组系数kw为
kw=kykp-0.9945×0.95675=0.95
其中,短距系数为
 
分布系数为
式中,qo=5;a0=12°。
 
 
 
 
 
 
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