电动工具转子绕法基本知识

串激电机技术讲座
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第一节 电机常识
1.1 电机分类
电 机：机械能与电能相互转换的一种器械 按能源转换方式分： 电动机：电能转换成机械能 发电机：把机械能转换电能 按电源分： 直流电机：电流大小恒定 交流电机：电流按一定频率(50Hz/60Hz)交变 按功率大小分： 大型电机： 中小型电机： 微电机：中心高小于90mm或1500r/min时的折算功率小于1.1KW. 按应用领域分： 驱动电机 控制电机
机械结构：定子、转子、轴承、前后支架、碳刷…… 材料： 导电材料：漆包线、换向器、碳刷、引接线…… 导磁材料：硅钢片、钢外壳…… 绝缘材料：绝缘纸、槽楔片、绝缘漆、套管、端板…… 支撑材料：轴、轴承、前后支架……
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第二节 绕组基本原理
2.1 换向器式电机绕组分类
1）单叠： 同一极下的线圈串联成一条支路 电枢支路数 = 电机的极数， 每一个线圈的的头和尾连接在两个相邻的换向片上 2）单波： 所有N极下的线圈串联成一条支路，S极下的线圈串联成另一条支路， 电枢支路数 = 2 线圈的头和尾相隔一些换向片 （2极电机所连接的换向片是相邻的） 3）复叠 4）复波 5）混合
移位设置
17 , 9 , 16 , 8 , 17
(15° C)16 , 10 , 15 , 9 , 16
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例2
A=8 钩 B=18 钩
A A B C
B C
移位设置 8 , 18 , 7 , 17 , 8
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例3
B=7.5 钩 A=16.5 钩
C B A
C B A
移位设置 16.5 , 7.5 , 15.5 , 6.5 , 16.5
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1.3 串激电动机
串激电动机特点 1）可交流、直流两用； 2）转速高，一般8000~35000转/分； 3）调速方便（调压调速），且转速与电源频率无关； 4）启动转矩大，4~6倍额定转矩； 5）机械特牲较软，过载能力强； 6）体积小，用料省； 7）不足：碳刷和换向器有磨损、换向火花、电磁干扰等 主要用途 1）电动工具（电钻、角磨、电锯、砂光机、电刨） 2）园林工具（割草机、修枝剪、电链锯） 3）医疗器械（牙床机） 4）家用电器（吸尘器、电吹风、榨汁机、滚筒洗衣机）
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
Y1+Y2=Y=YK= 1
Y1+Y2=Y=YK = -1
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2.3 单波绕组
K 1 2 3 4 5 6 Y1+Y2=Y=YK =(k-1)/P
K 1 2 3 4 5 6 Y1+Y2=Y=YK =(k+1)/P
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2.4 生产中实用的绕线图 钩 对 槽 钩 始 起
结论：任意一槽的线圈都有一个起始钩，12槽就有12个起始钩。 图纸上的起始钩 每一槽的起始钩
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寻找尾钩？
任意一槽的线圈都有一个尾钩，12槽就有12个尾钩。 （图纸上的起始钩 图纸上的尾钩 U=1，顺着叠绕方向，每二钩 U=2，顺着叠绕方向，第三钩 每一槽的起始钩） 每一槽的尾钩
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2.6 怎么观察偏钩？-图纸 怎么观察偏钩？寻找图纸上的尾钩（第23钩） 以线圈所在的槽与尾钩来比较，一般以靠近尾钩的槽。
右偏3钩
A A B C
B C
常规绕线：本槽比每三钩（1槽2钩） 本槽比每二钩（ 1槽1钩）
顺叠绕方向的第三钩
Hale Waihona Puke 17留底绕线：本槽比起钩（绝对是1 留底绕线：本槽比起钩（绝对是1槽2钩）
左偏2.5钩
C B A
C B A
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怎么观察偏钩？怎么观察偏钩？-转子
一般以最后一槽线圈来作比较 尾钩（双钩线） 以靠近尾钩的一槽来与尾钩比较，偏几钩？ 这一槽这一钩一定要是同一飞叉上的漆包线 此槽对此钩，彼槽对彼钩
结论：比槽、比尾钩
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2.7 判定依据? 判定依据?
槽、钩数，槽、钩对齐情况 （左、右）偏几钩 叠绕方向（右叠绕、左叠绕） 尾线有无绕过180°挂钩 留底与否
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2.8 绕线机参数计算
★三门巨力绕线机
1次移位挂钩 上一个虚拟线圈中心线到起钩所跨过的换向片数：A 1次移位绕线 起钩到线圈中心线所跨过的换向片数：B （根据下表，A，B值只要算出一个即可）
左叠绕
留底 A+B=24 B+C=23 C+D=22
Z=12 K=12 1 次移位挂勾 A 1 次移位绕线 B 2 次移位挂勾 A 2 次移位绕线 B 3 次移位挂勾 A
常规 A+B=K+1=13
常规 A+B=K-1=11
XMJ 更简单
XMJ绕线机起钩位：B
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例1
A=17 钩 B=9 钩
A B
A B
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例4
A=7 钩 B=17 钩
A A B C D
B C D
移位设置 7 , 17 , 8 , 18 , 7
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例5
A = 3 .5 钩 B = 1 6 .5 钩
A A B C D
B
C
D
移 位 设 置 3 .5 , 1 6 .5 , 4 .5 , 1 7 .5 , 3 .5
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例6
A=5钩 B=10钩
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Series Motor / Universal Motor
1.4 串激电机等值电路
定子线圈与转子线圈在电路上是串联 换向器的换流作用，不论工作在交流电的正半波、负半波或是恒定直 流电，其电磁转矩方向是一致的。 这正是串激电动机可以交流、直流两用的原因 If = 2*Ia
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1.5 如何改变一台串激电机的转向？
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1.2 常见电机
异步电机 结构简单可靠、用途最为广泛，调速性能差。 三相交流异步电动机 （广泛地应用在工业设备上，如机床、矿山机械、中央空调等） 单相交流异步电动机（广泛地应用家用电器上，风扇、冰箱、油 烟机等） 同步电机 转速与频率之间有严格的关系 n=60f /p，故谓这同步。 （主要用于发电机，现代工农业生产所需电能几乎都是有同步发电 机 发出的） 直流电机 良好的调速性能差，但有电刷的机械磨损 电磁式直流电动机(功率较大，用于轧钢机械、纺织机械等) 永磁式直流电动机（功率较小，用于汽车、小家电） 串激电机 启动力矩大，转速与电源频率无关 （电力机车、电动工具、小家电）
机械性火花： 1)转子平衡不好或装配不好，造成转子振动 2)换向器偏心、圆度差、光洁度不好 3)弹簧压力不合适 4)碳刷与换向器接触不好 5)碳刷与刷盒配合不好 6)碳刷材料不合适 电磁性火花： 1) 换向火花（换向线圈的电流突变，电磁能释放） 2) 电位差火花（换向器片间电压过高） 化学火花： 1) 换向器表面氧化层（主要是氧化亚铜和碳素薄膜），这层氧化层在运转 中被不断地磨损和加厚
Z=12 U=2 K=Z*U=24
A A B C
B C
线 线 线 绕
线 用 的 线
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2.5 寻找起钩？
图纸的起钩究竟在转子的什么位置？
若以第一组所绕线圈为例，上图的起钩即绕线的第一个挂钩；
若以转子最后一槽线圈为例，上图的起钩对应于倒数第三钩。 若以转子下一个虚拟线圈为例，上图的起钩对应于转子尾钩。
答案： 1）40根/槽； 2）奇数槽不对称，双飞叉无法绕制。手工或单飞叉可以绕奇数槽； 3）☆常规绕线：10槽颜色各半，1槽全红，1槽全绿 ☆留底绕线：8槽颜色各半，2槽1/4红—3/4绿，另2槽3/4红—1/4绿
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改变定子线圈接线方式，碳刷线与电源线对调 一对碳刷线对调 改变转子线绕线方式 对调电源线进线无效果
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1.6串激电动机的机械性有什么特点？ 1.6串激电动机的机械性有什么特点？
机械特性即负载与转速的关系改变转子线绕线方式 串激电动机的机械特性较软，即随着机械负载的增加，转速迅速下降
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1.7换向火花形成原因 1.7换向火花形成原因
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1.8 转子电阻
转子电路由24个小线圈串联而成； 一个线圈头、另一个线圈尾、 换向片三者相联结； 换向器的铜片与铜片之间以云母片绝缘， 但之间却是被1个线圈所短接； 片间电阻：1个线圈与23个线圈并联电阻； 对角电阻：12个线圈与12个线圈并联电阻； Rb=R180*4*(K-1)/K2
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1.9 串激电机结构
换向器端朝上， 向右数钩
★XMJ绕线机 绕线机
●
起钩数：起钩到线圈中心线所跨过的换向片数：B
以下列表及实例基于两种前提 1）飞叉顺时针绕线（从转子外表观察） 2）转子顺时针移位（从出轴端观察）
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AB速算表(三门巨力绕线机) AB速算表(三门巨力绕线机) 右叠绕
Z=12 K=24 1 次移位挂勾 A 1 次移位绕线 B 2 次移位挂勾 C 2 次移位绕线 D 3 次移位挂勾 A 常规 A+B=26 B+C=25 C+D=24 留底 A+B=24 B+C=25 C+D=26 常规 A+B=22 B+C=23 C+D=24
A
B
A
B
移位设置 5 , 10 , 5 , 10 , 5
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2.9 几个问题的补充
转子线圈的叠绕方向、尾线是否绕过180°挂钩，影响电机工作转向， 但并不能决定电机工作转向。 1) 12槽24钩，Φ0.50*10T，每槽有多少根漆包线？ 2)为什么转子只有10、12、14槽，而没有11、13槽？ 3) 12槽24钩的转子，如果左飞叉红线绕，右飞叉用绿线绕，最后12槽的红 绿线分布情况？
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这些绕组的主要区别在于：从电刷端看进去，电枢绕组形成了不同数 目的并联支路数 生产实践中大多数采用单叠或单波绕组 在小型换向器式电机上几乎都是采用单叠绕组
2.2 单叠绕组
Y1: 第一节距，即一个线圈的两个有效边之间的跨距 Y2: 第二节距，即前一个线圈的次边到后一线圈的首边之间的跨距 Y: 合成节距，两上相邻线圈的首边之间的跨距 YK:每一个线圈首端与尾端所联结的两个换向片之间的跨距