2.1 三相单层叠式绕组布线接线图

单层叠式绕组简称单叠绕组。它是由两个线圈以上的等距线圈组构成端部交叠的链式绕组,故又称交叠链式绕组。每组线圈数相等,当每组线圈数为S=q/2时,构成显极式绕组;S=q时为庶极式绕组。

一、绕组结构参数

总线圈数 Q:电动机三相绕组线圈数总和。单层绕组每线圈占两槽,故总线圈数

Q=Z/2

式中 Z——槽数。

极相槽数 q:电动机每一极距内一组绕组占有的槽数

q=Z/2pm

式中 2p——绕组极数;

m——相数。

每组圈数(即每组线圈数)S:线圈组是由一相绕组中相邻线圈同向串联而成,单叠绕组每组由多只线圈构成,且每组线圈数相等

S=Q/u

线圈组数 u:是指构成三相绕组的线圈组数,它与布线型式有关:

显极

u=2pm

庶极

u=pm

绕组极距τ:指绕组每磁极所占槽数

τ=Z/2p

线圈节距 y:单叠绕组为全距绕组,但布线型式不同,则线圈采用不同节距:

庶极

y=τ

显极

y=τ-S

绕组系数 Kdp:单叠绕组节距系数Kp=1,绕组系数等于分布系数

式中 Kd——绕组分布系数。

绕组可能的最大并联路数(并联路数即为并联支路数)am

每槽电角α:指定子绕组铁心每槽所占电角度

α=180°×2p/Z

二、绕组特点

1)绕组是等距线圈,且线圈数为双层绕组的一半,故具有嵌绕方便、节省工时等优点。

2)槽内只有一个有效边,不需槽内层间绝缘,可获得较高的有效充填系数;但很难构成短距绕组,谐波分量较大,电机运行性能较双叠绕组差。

3)绕组在实用中有两种布线型式。显极布线时,每组线圈数等于q/2,每相由2p个线圈组成;庶极布线时,每组有q个线圈,每相有p个线圈组。

三、绕组嵌线

绕组有整嵌法和交叠法两种嵌线工艺,实用上常用交叠法嵌线。嵌线时先将一组中的同名边循次嵌入槽内;另一边暂时吊起待嵌(俗称“吊边”),然后退空S槽,再嵌入S槽后,再退空出S槽,全部沉边嵌完后,才把“吊边”嵌入相应槽内。

本书把单层绕组线圈中先嵌的边(它将被后嵌线圈端部压在下面)称为“沉边”,早期版本图中用双圆表示;后嵌于上面的边称为“浮边”,用单圆圈表示。此种嵌法端部比较规整,但为了适应工艺需要,对个别绕组也介绍采用分层整嵌的方法,具体嵌线见各例的嵌线顺序表。

四、绕组接线规律

显极绕组:同相相邻线圈组间极性相反,即“尾与尾”或“头与头”相接。

庶极绕组:同相组间极性相同,连接时“尾与头”相接。

2.1.1 12槽2极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.1

注:本图有效边带双圈者表示先嵌的沉边(后同)。

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=12

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=2

极相槽数 q=2

线圈节距 y=1—7、2—8

总线圈数 Q=6

绕组极距τ=6

绕组系数 Kdp=0.966

线圈组数 u=3

每槽电角α=30°

2.嵌线方法 绕组可采用两种嵌线方法:

1)交叠法 绕组端部较规整、美观,是常用的方法,嵌线顺序见表2.1.1a。

表2.1.1a 交叠法

2)整嵌法 嵌线时线圈两有效边相继嵌入相应槽内,无需吊边,便于内腔过窄的微电机采用。嵌线顺序见表2.1.1b。

表2.1.1b 整嵌法

3.绕组特点与应用 绕组采用庶极布线,是三相电动机最简单的绕组之一,每相只有一组交叠线圈。它的最大优点是无需内部接线;采用整嵌时端部形成三平面而不够美观。此绕组仅用于小功率电机,主要应用于国外微电机,国内仅见于部分厂家生产的JW-5022三相异步电动机产品。

2.1.2 24槽2极单层叠式绕组

图 2.1.2

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=24

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=2

极相槽数 q=4

线圈节距 y=1—11、2—12

总线圈数 Q=12

绕组极距 τ=12

绕组系数 Kdp=0.958

线圈组数 u=6

每槽电角 α=15°

2.嵌线方法 绕组可采用两种嵌线方法,但交叠法嵌线比较普遍。

1)交叠法 嵌线吊边数为4。嵌线顺序见表2.1.2a。

表2.1.2a 交叠法

2)整嵌法 嵌线无需吊边,但绕组端部形成三平面重叠。嵌线顺序见表2.1.2b。

表2.1.2b 整嵌法

3.绕组特点与应用 本例为显极式布线,线圈组由两个单层等距交叠线圈组成,并由两组线圈构成一相;同相两组是“尾与尾”相接,从而使两组线圈极性相反。本绕组是单叠绕组,应用于老式的小功率电机的布线型式。主要应用有J31-2、JW11-2等产品;也可将相尾U2、V2、W2接成星点,引出三根引线,应用于JCB-22三相油泵电动机。

2.1.3 36槽2极单层叠式绕组

图 2.1.3

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=36

每组圈数 S=3

并联路数 a=1

电机极数 2p=2

极相槽数 q=6

线圈节距 y=15

总线圈数 Q=18

绕组极距 τ=18

绕组系数 Kdp=0.96

线圈组数 u=6

每槽电角 α=10°

2.嵌线方法 嵌线可用两种方法,但主要采用交叠法,嵌线顺序见表2.1.3。

表2.1.3 交叠法

3.绕组特点与应用 本例是显极布线,每相由两组极性相反的线圈组构成,每组线圈由3个节距为15槽的交叠线圈组成,两组间接线是尾接尾;引出线6根。绕组总线圈数比双层少一半,但对削减5、7次谐波的功能较差,故目前应用较少,曾用于J61-2、JO3L-180M2异步电动机等老系列产品。

2.1.4 *24槽4极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.4

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=24

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=4

极相槽数 q=2

线圈节距 y=6

总线圈数 Q=12

绕组极距 τ=6

绕组系数 Kdp=0.966

线圈组数 u=6

每槽电角 α=30°

2.嵌线方法 本例可采用两种方法嵌线。

1)交叠法 嵌线吊边数为2,嵌线顺序见表2.1.4a

表2.1.4a 交叠法

2)整嵌法 嵌线无需吊边,直接整嵌。嵌线顺序见表2.1.4b。

表2.1.4b 整嵌法

3.绕组特点与应用 本例为庶极布线,每相只用2组双圈构成4极。在系列中没有应用,但常见于一些杂牌的通风机电动机。

2.1.5 36槽4极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.5

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=36

每组圈数 S=3

并联路数 a=1

电机极数 2p=4

极相槽数 q=3

线圈节距 y=9

总线圈数 Q=18

绕组极距 τ=9

绕组系数 Kdp=0.96

线圈组数 u=6

每槽电角 α=20°

2.嵌线结构方法 嵌线可用两种方法:

1)交叠法 嵌线时将沉边逐槽嵌入,吊边数为3,从第4只线圈起整嵌。嵌线顺序见表2.1.5a。

表2.1.5a 交叠法

2)整嵌法 嵌线时将1组线圈逐个嵌入相应的槽,嵌完第1组后,隔开相邻组再嵌第3组;完成后构成双平面绕组。嵌线顺序见表2.1.5b。

表2.1.5b 整嵌法

3.绕组特点与应用 本例采用庶极布线,每相由两组线圈顺串成4极;线圈组数较少,嵌线工艺较简单。国外应用于微电机,国内应用较少,仅见于部分厂家生产的JO2L-32异步电动机老系列产品。

2.1.6 48槽4极单层叠式绕组

图 2.1.6

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=4

极相槽数 q=4

线圈节距 y=1—11、2—12

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=12

绕组系数 Kdp=0.958

线圈组数 u=12

每槽电角 α=15°

2.嵌线方法 嵌线可采用两种方法,整嵌法嵌线形成三平面端部,通常极少采用;常用交叠法嵌线,即嵌2槽沉边,空2槽再嵌2槽,吊边数为4。嵌线顺序见表2.1.6。

表2.1.6 交叠法

3.绕组特点与应用 本例采用显极布线,每相有4个线圈组,每组由2个等节距线圈交叠而成;同相两组线圈极性必须相反,即组间连接是“尾接尾”或“头接头”的反向串联。本例虽是48槽4极的基本接线型式,但实际应用不多,目前国内主要应用在绕线式转子绕组。

2.1.7 48槽4极(a=2)单层叠式绕组

图 2.1.7

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=2

并联路数 a=2

电机极数 2p=4

极相槽数 q=4

线圈节距 y=1—11、2—12

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=12

绕组系数 Kdp=0.958

线圈组数 u=12

每槽电角 α=15°

2.嵌线方法 嵌线一般都采用交叠法后退式嵌线,嵌线顺序可参考上例。为适应某些修理嵌线习惯,本例特介绍前进式嵌线,以供参考。嵌线顺序见表2.1.7。

表2.1.7 交叠法(前进式嵌线)

注:采用前进式嵌线时,图中单圆圈代表沉边,双圆圈代表浮边。

3.绕组特点与应用 本例布线与上例相同,由两个等节距交叠线圈组成线圈组,并由4组线圈构成一相绕组,但采用两路并联接线,接线是采用短跳接线,逆向分路走线。例如,U1进线则分两路,一路进U相第1组线圈,逆时向走线,再与第2组反串连接;另一路从第4组进入,顺时向走线与第3组反串连接后,将两组尾端并联出线U2。这种接线具有连接线短、接线方便等优点,本书两路并联均采用这种接线型式。此绕组用于JO2L-71电动机和绕线转子电动机的转子绕组。

2.1.8 24槽6极单层交叠分割式(庶极)绕组

图 2.1.8

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=24

每组圈数 S=1、2

并联路数 a=1

电机极数 2p=6

极相槽数 q=1 1/3

线圈节距 y=4

总线圈数 Q=12

绕组极距 τ=4

绕组系数 Kdp=0.924

线圈组数 u=9

每槽电角 α=45°

2.嵌线方法 嵌线可采用整嵌法,分三个单元嵌入,无需吊边,嵌线顺序见表2.1.8。

表2.1.8 整嵌法

3.绕组特点与应用 本例采用庶极布线,每相由4个线圈组成,对称分布在3个单元线圈组中,即其中一个单元安排双圈,其余为单圈,但三相的双圈为对称安排。每极相占槽为分数,且每槽电角度为45°,使三相进线无法满足互差120°电角度,但三相磁场尚能基本对称,电动机运行并无明显不良影响。此外,绕组总线圈数少,嵌绕工艺简洁方便,还填补了24槽定子无6极的空白。此绕组主要应用于小型电泵电动机。

2.1.9 36槽6极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.9

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=36

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=6

极相槽数 q=2

线圈节距 y=1—7、2—8

总线圈数 Q=18

绕组极距 τ=6

绕组系数 Kdp=0.966

线圈组数 u=9

每槽电角 α=30°

2.嵌线方法 嵌线可用交叠法或整嵌法,但后者因q为奇数,只能构成三平面绕组,使绕组端部形成三重叠,故极少选用。交叠嵌线时,将一组中两沉边顺次嵌入2槽,空出2槽再嵌2槽,吊边数为2。嵌线顺序见表2.1.9。

表2.1.9 交叠法

3.绕组特点与应用 本例绕组是庶极布线,每相由3组线圈组顺向串联而成,每组由两个y=6的交叠线圈组成,相距120°电角度,分布在定子铁心;同相组间是“尾接头”,即所有线圈组电流方向一致。此绕组实际应用不多,目前使用在JZR2-11型三相绕线转子电动机的转子绕组。

2.1.10 *48槽6极单层交叠分割式(庶极)绕组

图 2.1.10

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=2、3

并联路数 a=1

电机极数 2p=6

极相槽数 q=

线圈节距 y=8

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=8

绕组系数 Kdp=0.931

线圈组数 u=9

每槽电角 α=22.5°

2.嵌线方法本例采用交叠法嵌线,吊边数为8。嵌线可分3个单元逐个进行,具体操作可参照表2.1.10进行。

表2.1.10 交叠法

3.绕组特点与应用 本例绕组采用特殊安排,庶极布线。每相由8个单层线圈构成6极,而每相由两组三联和一组双联顺串而成,当三相进线相同时,必须要将其中一相反相才能构成三相对称平衡的绕组,如本例就把W相进行反相。所以三相进线未能满足120°电角度的互差,但三相磁场则能对称平衡。本例资料来自读者实修记录。

2.1.11 48槽8极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.11

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=8

极相槽数 q=2

线圈节距 y=1—7、2—8

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=6

绕组系数 Kdp=0.966

线圈组数 u=12

每槽电角 α=30°

2.嵌线方法 实用中常采用两种嵌线法:

1)交叠法 是较多采用的嵌线法,嵌线时先嵌2槽、空2槽再嵌2槽。嵌线顺序见表2.1.11a。

表2.1.11a 交叠法

2)整嵌法 隔组整嵌,无需吊边,最后形成端部双平面绕组。嵌线顺序见表2.1.11b。

表2.1.11b 整嵌法

3.绕组特点与应用 本例采用庶极布线,线圈组间顺接串联成8极;线圈数较双层少一半,嵌线接线工艺方便。常用于绕线转子电动机的转子绕组,如JZR31-8起重及冶金用绕组转子三相异步电动机等。

2.1.12 48槽8极(a=2)单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.12

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=2

并联路数 a=2

电机极数 2p=8

极相槽数 q=2

线圈节距 y=1—7、2—8

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=6

绕组系数 Kdp=0.966

线圈组数 u=12

每槽电角 α=30°

2.嵌线方法 本例嵌线方法如上例,采用后退式交叠法或整嵌法嵌线;也可采用前进式交叠嵌线,嵌线吊边数为2,与后退式相同,但嵌线方向相反,嵌线顺序见表2.1.12。

表2.1.12 交叠法(前进式嵌线)

注:采用此表嵌线时,沉边为图中单圆圈,浮边为图中双圆圈。

3.绕组特点与应用 绕组采用庶极布线,使每相4个线圈组形成8极,故两路并联的接线采用反向走线短跳连接,每个支路两组线圈,逆时针走线时顺向串联;顺时针走线时则逆向串联,使每相4组线圈端部电流方向一致。常应用于JZR41-8绕线转子电动机的转子绕组。

2.1.13 72槽8极(a=2)单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.13

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=72

每组圈数 S=3

并联路数 a=2

电机极数 2p=8

极相槽数 q=3

线圈节距 y=9

总线圈数 Q=36

绕组极距 τ=9

绕组系数 Kdp=0.96

线圈组数 u=12

每槽电角 α=20°

2.嵌线方法 嵌线可用交叠法和整嵌法。交叠嵌线需吊起3个浮边,从第4只线圈开始整嵌。下面介绍的是整嵌法,无需吊边,嵌线时是隔组整嵌,最后构成双平面绕组。嵌线顺序见表2.1.13。

表2.1.13 整嵌法

3.绕组特点与应用 本例采用庶极布线,每相由4组线圈分两路顺串而成,每组有3个线圈,由于是庶极绕组,所有线圈组的电流极性必须相同。此绕组用于大型绕线式转子。

2.1.14 60槽10极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.14

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=60

每组圈数 S=2

并联路数 a=1

电机极数 2p=10

极相槽数 q=2

线圈节距 y=6

总线圈数 Q=30

绕组极距 τ=6

绕组系数 Kdp=0.966

线圈组数 u=15

每槽电角 α=30°

2.嵌线方法 嵌线可采用交叠法或隔组整嵌法。隔组整嵌无需吊边,工艺较简单;交叠法则要吊起两边,嵌线时先嵌入两槽、退空出两槽后再嵌入两槽,并循此进行,最后把吊边嵌入相应槽内,则嵌线完成。嵌线顺序见表2.1.14。

表2.1.14 交叠法

3.绕组特点与应用 本例绕组采用庶极布线,每组由交叠双圈组成,并用5组线圈按顺接串联构成10极的一相绕组。三相接线相同,故具有接线简单、嵌绕方便等特点。此绕组实际应用不多,主要适用于交流绕线式转子。

2.1.15 90槽10极单层叠式(庶极)绕组

图 2.1.15

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=90

每组圈数 S=3

并联路数 a=1

电机极数 2p=10

极相槽数 q=3

线圈节距 y=1—10、2—11、3—12

总线圈数 Q=45

绕组极距 τ=9

绕组系数 Kdp=0.96

线圈组数 u=15

每槽电角 α=20°

2.嵌线方法 嵌线虽可用交叠法和整嵌法,但由于线圈节距短,不能突出整嵌法的优点,故通常采用交叠法嵌线,见表2.1.15。

表2.1.15 交叠法

3.绕组特点与应用 90槽定子一般为较大容量的电动机,若定子采用单层绕组则因谐波分量较大而影响运行性能,故通常都不予采用;但由于采用庶极布线,线圈少,旋转时还能起到扇风散热的效果;而且接线较少,容易调整转子动平衡,嵌线和绕线工艺都较方便,故一般用作绕线式转子绕组,主要应用实例有JZR2-61-10绕线转子电动机的转子。

2.1.16 48槽12极单层交叠分割式(庶极)绕组

图 2.1.16

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=1、2

并联路数 a=1

电机极数 2p=12

极相槽数 q=1 1/3

线圈节距 y=4

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=4

绕组系数 Kdp=0.924

线圈组数 u=18

每槽电角 α=45°

2.嵌线方法 嵌线可采用整嵌法,逐个将交叠单元组嵌入,每组嵌线顺序见表2.1.16。

表2.1.16 分组整嵌法

其余各个交叠组也依此顺序嵌入相应槽内。具体可参考下一例。

3.绕组特点与应用 本例采用一种较少见的布线安排,属于庶极式。它是一个分数槽绕组,而且分母为3,故在一相中每3组为一循环,所以本例分数槽安排规律是211211。绕组结构上,由三相线圈构成的交叠单元组由4个线圈组成,其中必有一相是交叠双圈,其余为单圈。因是庶极,每相线圈(组)数为极数的一半,而且同相组间的连接是顺向串联,使全部线圈的极性相同。此绕组总线圈数较少,嵌绕工艺方便。主要应用于起重机多速电动机的配套绕组。

2.1.17 48槽12极(a=2)单层交叠分割式(庶极)绕组

图 2.1.17

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=48

每组圈数 S=1、2

并联路数 a=2

电机极数 2p=12

极相槽数 q=1 1/3

线圈节距 y=4

总线圈数 Q=24

绕组极距 τ=4

绕组系数 Kdp=0.924

线圈组数 u=18

每槽电角 α=45°

2.嵌线方法 绕组采用整嵌法,分6个单元嵌入,无需吊边,嵌线顺序见表2.1.17。

表2.1.17 分组整嵌法

3.绕组特点与应用 本例采用特殊安排的庶极布线,由于绕组在铁心圆周上呈单元分布,从而形成可分割的特点。绕组结构特点同上例,但采用两路并联接线,而同相相邻线圈组极性仍是相同的,因此所有线圈连接后的电流方向也相同。此绕组用于多速配套绕组。

2.1.18 72槽18极单层交叠分割式(庶极)绕组

图 2.1.18

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=72

每组圈数 S=1、2

并联路数 a=1

电机极数 2p=18

极相槽数 q=1 1/3

线圈节距 y=4

总线圈数 Q=36

绕组极距 τ=4

绕组系数 Kdp=0.924

线圈组数 u=27

每槽电角 α=45°

2.嵌线方法 绕组可用整嵌法,一般习惯采用后退式,具体嵌线顺序见表2.1.18。

表2.1.18 整嵌法(后退式)

3.绕组特点与应用 本例是庶极布线,每相用12个线圈构成18极,实质上是单层分数式绕组,其每极线圈数q=1 1/3,即每3组线圈中必有一组是双圈,其余两组是单圈,而双圈不但在一相中对称安排,而且三相线圈在定子上也能对称均匀。不过每槽电角度为45°,使三相进线无法满足120°电角度的互差,但三相磁场对称。此外,绕组线圈数少,嵌接线都方便。常用作起重机多速电动机的配套绕组。

2.1.19 72槽18极(a=3)单层交叠分割式(庶极)绕组

图 2.1.19

1.绕组结构参数

定子槽数 Z=72

每组圈数 S=1、2

并联路数 a=3

电机极数 2p=18

极相槽数 q=1 1/3

线圈节距 y=4

总线圈数 Q=36

绕组极距 τ=4

绕组系数 Kdp=0.924

线圈组数 u=27

每槽电角 α=45°

2.嵌线方法 嵌线采用整嵌法,习惯用后退式嵌线者可参考上例嵌线表,本例是前进式嵌线。嵌线顺序见表2.1.19。

表2.1.19 整嵌法(前进式)

3.绕组特点与应用 本例绕组结构特点与上例相同,但并联路数改为3路并联,每一个支路由3组线圈串联而成,其中包括两个单圈组和一个双圈组。本绕组也应用于起重设备的多速电动机作配套绕组。