电枢绕组的一般知识

②鼓形电枢绕组
• 优点
–导体利用率较环形绕组高
–可采用成形的绕组,绕置 容易及易于绝缘
–自感及互感较环形绕组小, 因此换向较环形绕组优
• 缺点
–不能适用於不相同极数的 电机,有可能电动势方向 或电磁力方向会相反而
抵消一部分。
2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e 2e
叠绕组示意图
波绕组示意图
单叠绕组
单叠绕组：是指相邻元件(线圈)相互叠压, 元件的出线 端接到相邻的换向片上，第一个元件的下层边（虚线）连接 着第二个元件的上层边，它放在第一元件上层边相邻的第二 个槽内。合成节距与换向节距均为1,即：Y=Yk=1
下面通过例子说明单叠绕组如何连接，有何特点。 例:已知某直流电机的极对数p=2 ，虚槽数Qμ，元件数S，及 换向片数为K，S=K=Qμ=16,试画出单叠绕组展开图。
单叠绕组
（6）放电刷：对准在磁极轴线下，画一个换向片 宽（实际上K很多，电刷宽＝2～3片宽）。并把相 同极性下的电刷并联起来。实际运行时，电刷是 静止不动的，电枢在旋转，但是被电刷所短路的 元件，永远都是处于电机的几何中性线，其感应 电动势是接近零的。为使正、负电刷间引出的电 动势最大，我们已知被电刷所短路的元件电动势 为零，在元件端接线对称的情况下，电刷的实际 位置应在磁极中性线下，所以习惯上称为“电刷 放在几何中性线位置”。
2）当元件的几何形状左右对称，电刷在换向器表面上的位置对 准主磁极中心线时，支路电动势最大；
3）电刷数等于磁极数（全额电刷）。
4）电枢电动势等于支路感应电动势；
5）电枢电流等于两条支路电流之和。
单叠绕组与单波绕组的主要区别在于并联支路对数的多少。 单叠绕组可以通过增加极对数来增加并联支路对数。适用于低 电压大电流的电机；单波绕组的并联支路对数a=1，但每条支路 串联的元件数较多，适用于小电流较高电压的电机。
12 3
yk
y2 y y1 9
上层边 1槽 第一元件
下层边 11槽
上层边 2槽 第二元件
下层边 12槽
单叠和复叠绕组
一、单叠绕组节距和绕组连接表
依次相串联的绕组错开 y = yk= 1 的距离相叠，直到最后一个元件的末端与第 一元件的首端相接形成闭合绕组。
单叠和复叠绕组
例题：一台直流电机数据 2p=4， Q Qu S K 20
单叠绕组并联支路图
单叠绕组
单叠绕组的特点： 1）同一主磁极下的元件串联成一条支路，主磁极 数与并联支路数相同。 2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使感应电动 势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。 3）电刷个数等于极数。
单波绕组
单波绕组 单波绕组的特点：
1）上层边位于同一极性磁极下的所有元件串联起来组成一条支 路，并联支路对数恒等于1，与磁极对数无关；
正常电压和转速的电机 复叠绕组用于大容量或低压、大电流的电机 蛙型绕组常用在转速较高、换向困难的大型直流电机
电枢绕组的一般知识
绕组放在电枢中既要通电 流又要能在磁场中感应电动势。
双层绕组，每个线圈的一边嵌放在某一 槽内的上层，另一边放在另 一槽的下层。
a
c
a′
c′
a 线圈并不和 c 线圈直接串
•元件的首末端：每一个元件均引出两根线与换向片 相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。每一个 元件的两个端点分别接在不同的换向片上，每个换向 片接两个不同的线圈端头。
电枢绕组的常用术语
• 实槽：电机电枢上实际开出的槽叫实槽。实槽数 用Q表示。
• 虚槽：即单元槽(每层元件边的数量等于虚槽数)， 每个虚槽的上、下层各有一个元件边。虚槽数用 Qμ表示。设槽内每层有μ个虚槽，若实槽数为Q， 虚槽数为Qμ，则Qμ= μQ。
（2）根据Y1，画出第一个元件的上下层边（1～ 5槽），令上层边所在的槽号为元件号。
（3）接上换向片，1、2片之间对准元件中心线， 之后等分换向器，定出换向片号；
（4）画出第二个元件，上层边在第2槽，与第一 个元件的下层边联接；下层边在第6槽与3号换向 联接。按此规律，一直把16个元件全部联起来。
（5）放磁极：磁极应均匀分布在圆周上，N极磁 力线垂直向里（进入纸面），S极向外（从纸面 穿出）；
• 极轴线：磁极的中心线。 • 几何中性线：是指主磁极N极和S极的机械分界线。 • 物理中性线：把N极与S极磁场为零处的分界线称
为物理中性线。
电枢绕组的常用术语
a)元件
b)绕组元件在槽内的放置
c）实槽与虚槽
b）1—上层边； 2—下层边； 3—端接部分； 4—首、末端
c）1—槽楔；2—线圈绝缘；3—导线；4—层间绝缘；5 —槽绝缘；6 —槽底绝缘
单叠绕组
解:1．计算绕组数据:
y1
ZQμ 2p
16 22
4
因为是单叠，所以 Y=Yk=1 2．画绕组展开图:
假想把电枢从某一槽的中间沿轴向切开展示成平面， 所得绕组连接图称为绕组展开图。
（1）先画16根等长、等距的实线，代表各槽上层元件边， 再画16根等长等距的虚线，代表各槽下层元件边。
单叠绕组
如1表示1号元件，1号槽，1号换相向片， 6‘ 表示1号元件的下层边在6号槽中，把1 和6′用实线连接。
A1+
B1-
A2+
B2-
12
3 45 6
78
y
10 11 12
y1
913 14 15 16 1179 18 20
y2
6′7 ′8′ 9′10′11′12′13′14′15′16′17′18′19′20′1′2′3′4′5′
a
c a′ c′
联
a
c a′ c′
注意: 虚线表示下元件边
实线表示上元件边
通常电机绕组需要用较多的元件 组成，但电枢铁心周围表面有时不能冲太 多的槽，因此每个槽的上、下层可嵌放多 个线圈边。
同一槽内每个上、下元件边所占的槽的位置 为一个虚槽。
虚槽数
Qu uQ
如一个实槽中嵌放3个元件边。 一个实槽中有3个虚槽 u 3 如实槽数 : Q 20
两元件之间的虚线，表示通过换向器 上的同一片换向片把两元件串联起来。
问 ：1号槽下层边是几号线圈的。（16号）
1 2 3N 4 5 6 7 8 S 9 10 1112 1N3 14 15 16 17 18 S19 20
1920 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
(2) 电枢绕组的演变
①环形电枢绕组
• 优点
–绕组不受极数的限制,即同样 的绕组可供不同极数的电机使用
• 缺点
–中空铁心内侧导体无法切割磁 极磁通（无磁通可切）以产生 电势,即只有一半导体产生电 动势，浪费材料且增加电枢电 阻
–须手工绕制,制造费时,且绝缘 处理不易
–使自感及互感增大致换向不良
ee e ee e e ee e ee e e
试绕制一单叠右行整距绕组？
解释： 整距 y1=τ Q Qu u 1
右行指相邻右边的线圈交叠在左边线圈上。 yk=+1
左行指相邻左边的线圈交叠在右边线圈上。 yk=-1
20 1 2 左行
1 23 右行
（一） 节距计算
y1
Qu 2p
20 4
5
y yk 1
y2 y y1 4
线圈（元件）1 层边 2 槽
虚槽数： Qu uQ 3 20 60
元件数： S Qu 60
一个绕组元件两端分别与两 片换向片连接，元件之间同过换向片 相互串联起来。
注意：一个换向片与两个
线圈边连接。
12 34 5
换向片数：
K S Qu
一、绕组节距
（一）、第一节距y1 每一元件的两元件边在电枢表面上
所跨越的距离用虚槽数来表示，称为绕组的第 一节距y1。
下层边 7 槽
上层边 1 槽
线圈2 上
下层边 6 槽
（二）绕组连接表
绕组连接表可看出连接顺序 ，在 y1 、y2, 、yk 确定后就可以画出绕组连接表， 参照连接表，可使绕组连接方便。
首先把元件和换向片自左向右编号，元 件号，对应的换向片号，元件上层边所在槽 具有相同的号码，而下元件边用它所在槽的 号码上加一撇。
电枢绕组的一般知识
电枢绕组的常用术语
•元件（线圈）：绕组线圈称为绕组元件，分单匝和 多匝。一个元件由两条元件边和端接线组成，元件边 放在槽内，能切割磁力线而产生感应电动势，叫“有 效边”，端接线放在槽外，不切割磁力线，仅作为连 接线用。每个元件的一个元件边放在某一个槽的上层， 另一个元件边则放在另一槽的下层。
y1
12 34 5
y1 8
说明上元件边嵌放在第1 槽的上 层， 下元件边嵌放在第 9 槽下层中。
为了使元件中的感应电动势最大，
各种绕组的y1 都应等于一个极距。
s
N
N
磁极距
磁极距
Qu （槽）
2p
整距y1
N 极感应电势和 S 极感应电势大小相同， 方向不同。
整距y1
N
S
y1
N 极感应电势和 S 极感应电势大小相同，方向不同。 整距线圈电动势最大
• 小结
–直流电机电枢绕组是无头无尾的闭合绕组；
–直流电机电枢绕组至少有2条并联支路。
–单叠绕组 a = p 即并联支路对数恒等于
电机极对数
–单波绕组 a = 1 即并联支路对数恒等于
1
• 电刷放置的一般原则是确保空载时通过 正、负电刷引出的电动势最大，或者说， 被电刷短路的元件中的电动势为零。
–对于端接对称的元件，电刷放置在主极轴 线下的换向片上。
各种绕组的应用范围
除单叠、单波绕组外 复叠绕组：两个单叠绕组互相间隔嵌入槽内 复波绕组：两个单波绕组互相间隔潜入槽内 混合绕组：一个单叠和一个单波绕组（蛙型） 应用
单波绕组支路最少，用于小容量电机和电压较高或转 速较低的电机
复波绕组可用于多极数、低速的大中型电机 单叠绕组的支路数比波绕组多，主要用于中等容量、
y yk
例题：一单叠绕组直流电机，磁极数为 4， 电机实槽 为 10，每个槽中放四对元件边（上、 下层），怎样设计绕组的节距？
y1、y2、yk 可以确定绕组的形状及
相连接元件的关系。
解： u=4 Q=10 Qu 40
Qu 40 10(槽）
2p 4
y2 y
y1 10（槽） y yk 1（片）
b)
b)单波绕组
电枢绕组的常用术语
绕组主要分类：
大的分类为环形和鼓形；环形绕组只曾在原始电机用过； 现代直流电机均用鼓形绕组，它又分为叠绕组、波绕组和蛙形 绕组。鼓形绕组比环形绕组制造容易，又节省导线，运行较可 靠，经济性好，故现在均用鼓形绕组。
环形绕组示意图
鼓形绕组示意图
电枢绕组的常用术语
叠绕组：指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在 前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。 波绕组：指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串 联起来，象波浪式的前进。
电枢绕组的常用术语
•极距：相邻两个主磁极轴线沿电枢表面之间的距离，用
表示为（距离）
D
2p
若用虚槽数表示为（槽数）Βιβλιοθήκη Qμ2p式中
D—电枢外径(m)； p—磁极对数。
极距位置示意图
电枢绕组的常用术语
•绕组节距：绕组节距通常用虚槽数或换向片数表示，见图112。
(1)第一节距Y1：同一个元件的两个有效边在电枢表面跨过的 距离。
单叠绕组
单叠绕组
单叠绕组连接顺序表
绕组展开图比较直观，但画起来比较麻烦，为简便起见， 绕组连接规律也可用连接顺序表来表示。本例连接顺序表 如下。上排数字同时代表上层元件边的元件号、槽号和换 向片号，下排数字代表下层元件边所在的槽号。
单叠绕组
取一瞬间（如图F1-16瞬间），将此瞬间不与电刷接触的换向片 省去不画，可以得到图1-15的并联支路图。可以看出单叠绕组的连 接规律是将同一磁极下的各个元件串联起来组成一条支路。所以， 单叠绕组的并联支路对数a总等于极对数p，即a=p。
y1
N
S
y1 短距
E 0 S
E EN
N
S
N
y1 长距
E EN EN 0
y1
Qu 2p
整数
（三）合成节距y 相邻联接的两个元件的对应边间隔的虚槽数，称为绕组的合
成节距 y。
y
12 3
叠绕组: y y1 y2
y
12 3
yk
(四）换向器节距 yk
每一元件的两端所联接的两 换向片之间的距离，单位是换 向片，称为换向器节距 yk.
(2)第二节距Y2：连至同一换向片上的两个元件中第一个元件 的下层边与第二个元件的上层边间的距离。
(3)合成节距Y：连接同一换向片上的两个元件对应边之间的
距离。
单叠绕组
y y1 y2
单波绕组
y y1 y2
(4)换向器节距YK：同一元件首末端连接的换向片之间的距离。
电枢绕组的常用术语
a)
电枢绕组的节距 a)单叠绕组