1、電機設(shè)計 第四講（下）電機電樞繞組的排布2014.11.17講課人：邢偉28 七月 2022提 要1、直流電機電樞繞組的排布2、交流電機繞組的排布3、電機電樞繞組的系數(shù)電動勢和磁動勢的諧波抑制4、電機繞組設(shè)計的過程1、直流電機電樞繞組的排布槽電動勢向量星形圖 一般情況下，直流電機空載時主極下氣隙磁場的分布為曲邊梯形。應(yīng)用本方法時，先假定每極下氣隙磁場呈正弦分布。p對極的電機沿電樞圓周有p個正弦分布的磁場波形。電樞以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，繞組的每個元件邊和元件中感應(yīng)出隨時間按正弦變化的交變電動勢，由于槽距電角度，因此各個元件中感應(yīng)的電動勢，在時間上也相應(yīng)地依次有a的相位差。與交流電樞繞組一樣，根據(jù)交流電

2、路理論，這種交變電動勢可以用一個旋轉(zhuǎn)向量表示，其長度等于交變電動勢的幅值，旋轉(zhuǎn)角頻率，旋轉(zhuǎn)方向為逆時針，任一瞬時向量在縱軸上的投影即為電動勢的瞬時值（余弦分量）。據(jù)此，可畫出繞組各元件邊或各元件的電動勢向量的星形和多邊形。1、直流電機電樞繞組的排布2、交流電機繞組的排布推薦一本參考書：陳世元，黃士鵬. 交流電機的繞組理論. 北京：中國電力出版社，2007年1月第一版。該書在北航圖書館的編號是TM34/2128 七月 20222、交流電機繞組的排布槽號相位圖把槽電動勢向量星形的圓周展開成直線，取消表示向量的矢線，只留下其槽號，便得到槽號相位圖。為了避免重疊，把同相位向量的槽號寫在不同橫行上，單位

3、于同一縱行。為了便于應(yīng)用，把負(fù)槽號也列于圖中，它與同號碼的正槽號相隔一段相當(dāng)于180電角度的距離。形成了一個表格，表中填了Z個正槽號和Z個負(fù)槽號。（Z為電機槽數(shù)）槽號相位圖就是同時畫出正負(fù)槽號向量的槽向量星形圖，相位圖只不過以表格形式出現(xiàn)表格的橫行長度相當(dāng)于360電角度，每個槽號代表一個向量，同一縱行的所有槽號代表的向量都是同相位，兩槽號間的水平距離則代表相應(yīng)兩個向量之間的相位差。2、交流電機繞組的排布每一對極下的槽向量構(gòu)成一個星形，槽號相位圖每一橫行與一個槽向量星形對應(yīng)。因此，對于p對極電機，則在槽號相位圖上有p個橫行，如果為v層繞組，則總共有vp個橫行。p對極電機qp=Z/6p=N/D,(

4、N/D是沒有公約數(shù)的整數(shù)D=1，則每橫行格數(shù)Q=6qp，因此，每一橫行應(yīng)有6N個小格，相鄰槽號位移D=1個小格；D不是3或3的倍數(shù)時，Q=6N，每一橫行應(yīng)有6N個小格，相鄰槽號位移D個小格；D為3的倍數(shù)時，D=D/3，則Q=2N，相鄰槽號應(yīng)位移D個小格。120相帶繞組，沒有負(fù)相帶，在相位圖上，將每一橫行畫出互隔120的三條軸線，則每一段為一相60相帶繞組，將每一橫行畫出互隔60的6條軸線。注意此時有正負(fù)相帶，需要取正槽號和負(fù)槽號。每個槽號只取一次。2、交流電機繞組的排布3、 電機電樞繞組的系數(shù)分布系數(shù)Kd較之集中式繞組，分布繞組能充分利用空間位置，并有利于散熱，還可削弱諧波磁場，優(yōu)化電動機性能

5、。繞組分布排列后，會導(dǎo)致相繞組合成基波電動勢有所減小。分布系數(shù)就是描述分布式相繞組合成電動勢減小程度的系數(shù)。節(jié)距系數(shù)Kp長距和短距繞組較之整距繞組都將顯著削弱諧波磁場，優(yōu)化電動機性能，短距繞組還可節(jié)約端部銅線。較之整距繞組，長距和短距都將使基波合成電動勢減小。節(jié)距系數(shù)描述非整距相繞組合成電動勢減小程度的系數(shù)。繞組系數(shù)Kw：分布系數(shù)節(jié)距系數(shù)*斜槽系數(shù)Ksk較之直槽，斜槽將降低相繞組電動勢，可消除特定次諧波電動勢3、電機電樞繞組的系數(shù)分布系數(shù)Kd一相所屬全部槽電動勢的矢量和一相所屬全部槽電動勢的算術(shù)和=整數(shù)槽繞組基波分布系數(shù)Kd=q: 每極每相槽數(shù)：槽電角度整數(shù)槽繞組v次諧波分布系數(shù)Kdv=3、

6、電機電樞繞組的系數(shù)節(jié)距系數(shù)Kp短距線圈合成電動勢整距線圈合成電動勢=整數(shù)槽繞組基波節(jié)距系數(shù)Kp=y1: 第一節(jié)距：極距整數(shù)槽繞組v次諧波節(jié)距系數(shù)Kpv=3、電機電樞繞組的系數(shù)斜槽系數(shù)Ksk（一個特殊的分布系數(shù)）繞組基波斜槽系數(shù)Ksk=: 無限小段導(dǎo)體間的相角n：小段導(dǎo)體數(shù)=n 繞組v次諧波斜槽系數(shù)Kskv=一根斜槽導(dǎo)體無限多小段電動勢的矢量和該導(dǎo)體無限多小段電動勢的算術(shù)和=假設(shè)斜槽距離用C表示的話可表示為C/3、電機電樞繞組的系數(shù)電動勢和磁動勢諧波抑制的方法改善主極磁場（不均勻氣隙、轉(zhuǎn)子磁極偏心、Halbach陣列）短距/長距繞組：分布繞組：每極每相槽數(shù)q越多，抑制諧波電動勢的效果越好。工程上

7、2q6斜槽：采用分?jǐn)?shù)槽繞組工程上常取工程上常取斜槽數(shù)為一個齒距4、電機電樞繞組設(shè)計的過程1、選擇繞組形式、相間聯(lián)接方式單層繞組多用于7.5kW以下的小電機雙層疊繞組可在小、中、大型電機中使用大型多極電機（比如水輪發(fā)電機）可采用雙層波繞組以減少極間連線。2、確定槽數(shù)，從而確定分布系數(shù)3、根據(jù)電動勢諧波要求選擇繞組第一節(jié)距和斜槽距離，從而確定節(jié)距系數(shù)和斜槽系數(shù)4、根據(jù)供電電壓、電負(fù)荷和絕緣等級確定每相串聯(lián)匝數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)、并聯(lián)支路數(shù)和線規(guī)、并繞根數(shù)5、出繞組接線圖、電原理圖作業(yè)（6選2）1、編制一個程序?qū)崿F(xiàn)三相整數(shù)槽繞組自動排布。2、編制一個程序?qū)崿F(xiàn)三相繞組最優(yōu)諧波削弱。（繞組系數(shù)計算程序+最優(yōu)化算法）3、給出一臺8極9槽永磁同步電機的繞組排布圖，并計算基波和220次諧波繞組系數(shù)、分布系數(shù)、節(jié)距系數(shù)。（必選）4、給出一臺6極18槽無刷直流電機的繞組排布圖，并計算基波和220次諧波繞組系數(shù)、分布系數(shù)、節(jié)距系數(shù)。5、參考相關(guān)資料