第二节 绕组型式的选择及冲片、气隙尺寸的确定

按照本节将绕组型式及冲片尺寸初步确定后即可按本玫第三〜五节的顺序进行电磁计 算*经计算，若性能未达到预期要求或标准规定_T可按第六节所述进行调整.

一、 绕组型式的选择

绕组的型式，连同其结构参数对电机的所有电气性能均产生不同程度的影响。不同型式的绕组按照各.自的特性有不同的适用范围，见表2-2。

表2-2摁到的改善磁动势波形是指气隙磁动势分布波形接近于正弦波，即其谐陂含量减少了，由此带来的效果是附加损耗、电磁噪声都蹿小了；曲线的形状也改善了，即减少了寄生转矩，提髙了起动过程中的最小转矩4提高了绕组系数则意味着使历下降，COSP及效率都得到提高，或者倮持艮不变，可适当地减少匯数，肆者缩短铁心，即收到节铜或硅铕片 的效果削弱较强的⁵次及⁷次谓波，双层绕组应采用短节矩，并使短矩比_4/5〜₅/_6&'在双崔辇绕组中，有散嵌线圈及成型线圈。后者还可以做成分另线圈，它是将截面积较 大韵导线一分为二，以免导线过粗使线圈加工及嵌线困难，为绕线方便_t在较大容量的散嵌 线矚中隹采用了分:H式，这给采M半开口槽创造了条怦，与采用开口槽比可提高电机的cos^ 比如*当需S选用一根的扁铜线时，可以改为两根2imnx3.55mm的线，按2mmX³+⁵Simn制造分片小线圈，嵌线后再并联诠一起_.

多年来，随着绝缘导线#量和授漆质量的提高，敢嵌线圈巳逐渐用到功亨较大的电机上， 但由此帶%匝间电压增加，备要通过采用加强绝缘的'漆包线或另加匝间绝缘的办法解决.

二、 權磁动势S形田及绕组接线明

(一）槽磁动势星形图

1.磁动势星形图对于排列和分析各种绕组既直观文简便，一直广为设计者所采用。以4极36櫝为例、其画法见图2-1。 

将每一线圈的基波磁动势用一矢量表示：矢量钓长度表示基波择动势的輻值，矢暈之间的夹角表示》动势波在空闻的相位关系（用电角度表示利用矢置相加的方法可以求出几个 线圏基波合成磁动势及在空间的相互位置。当磁动势波的搞值、夹角分别以某次谐波的数值 表示时，槽磁动势星形图也可用于分析谐波的合成磁动势碑在空间的相互位置^当绕组为双 层时，星形图中每个矢量g表示一个上层或一个下层线圈边/即此时线圈数等于槽数_&相邻两线蜃边，、即两相丰导体产生的磁动势在空间的枏位差〃为。=2+180。/2(电角度）式中P——极对数；Z—定子或转子榷数'

图2-1中a= 20%为使基波磁动势有较大的幅值，应尽量选择集中的矢量为一相（即使绕
组有较髙的分布系数将1、2、3、19、20、21号槽取为A相；将10、11、12、28、29、30
号槽的线圈电流反向，仰〗该线圈产生的磁动势波反了方向，其相应的磁动势矢量翻转180%成
为一10、一11、一1²、一找、一²⁹、一³〇,也取为A根。这样.，I²根矢量集中地分布在三个
矢量方向上，每个方向上有4个矢量，用矢置相加法求A相的合成基波磁动势矢量^&同理，
得出心、F_c，见图2-2。由图2-2可以分析出：Fa 尺彼此相差120^&电角度，这说明此
三相绕组是对称的；每相12根矢量集中在60。范围内，则该绕组为6<T相带绕组_f其绕组的分
布系数

(二> 绕组接线圉

为了淸晰，工厂中采取以下的方法绘制绕组接线图。*

将绕成的一组线圈用一箭头—表示。当职层绕组时，一仅代表I组线圈的全部上层
圈边。比如^ = 36.槽* 2户=4极时，屮=乙/ (2pm) =3,—即代表联在一起、威为一个“极

相组”的三个上层线圈边。     A C B A C B A C B A c B

 将三相绕组的全部“极相组”沿t^-一—            —   

圆周展开，见图2-3、图2-4,箭头要每 \   \1

两个相对排列薮为全部极相组数，顺    …

序为A、C、B……无论箭头的方向向左.        图兰相拽极电机绕組按“敬相组” •开田__

还是向右，其左端均表示一个极相组的“始右端泰示“末瑞

按照并联路数心循着箭头方向(单绕组多速电机有时部分_组例外^见后），得三
相绕组联成Y联结或△联结。在标注每相首、尾时，学生习惯于A-X、C-Z,工厂则按照国标、国际标准标注，见表2-3。

(4>对单、双层绕组各举^例，将原始画法与工厂画法示于图2-5及图2-6中，、

三、冲片尺寸的确定

冲片尺寸是指定、转子内外径及槽形（包括冲片上的通风孔，前者——冲片“三圆”或
“三径”的选择，第一章己介绍过）。

在确定槽形之前，首先遇到的是櫓配合。表2-4给出经过生产验证的槽配合。从电机的性能、温升考虑，定子槽数多为好，可获得较好的磁势波形；绕组能选取较为理想的节矩，调整节矩的余地也大f每槽的发热量也小了；因谐波漏抗减小，堵转转矩、最大转矩也提高了.但对扭斜的铸铝转子来说，槽数多会使槽部总的搛向“泄漏”电流增加，导致杂散损耗增加6

不过这点不利因素从性能、温升总的收#上权衡是出较次要的，只是从制造及绝缘材料的消耗上考虑不希望榷数较多。因此，要根#对产品的要求及工厂的实际情况选取，尽量选用经过生产验证的槽配合。否则，至少应该琿开表2-5⑶所列的槽配合。

有时出于阵低杂散损耗及温升的需要，釆用Z3接近于2,，且A略少于^的“少槽—近 槽配合'但这种槽配合容易产生振动及电磁嗓声，也可能产生同步附加转矩，参见表2-5,异 '步电机很难获得十分理想的植配合，特别是极数少的电机。但在设计时可通过选用谐波含量 少的绕组〈如双层短节距K转子斜槽、增大气隙等措施，使这_弊病得到缓解，榷配合选定 后即可按下列顺序确定定、.转子槽形。

卜> 定子1.枣每极磁通少按初选的执、铁心长定子内轻茂求少UBdt/vX 10-4 = 0. ZZBd^D^ X^IO-(Wb)

式中铁心有效长/^W+25 (Cm> (无径向通风^时>

心=(0. 85 〜0. 95)tw(2. 22/尺州®)

系数a 85〜0.95随功率增大、极数减少而选较大的值。

绕组系数/

分布系数

短矩系数 ^i =sin<# • 90°)

亦可由表2-9及表H0査取，a=2产r/Z

石/4叫々一 30。相带每极每相槽数相带lAMA—12(T 相带

对于分数槽绕组，计箅其分布系数时，应将仍化为假分数后将其分子代入上式求得。 节距标么值#等于以槽数计的绕组节距除以及/2户 &求每槽导体数

Nsl = Nnmlal/Zi

对于单层线圈，每圈匝数对于双层的，每圈匝数=J^/2。

4.定子槽形的确定按选取的电磁负荷、铁心尺寸、每檐导体数及槽配合确定定子棺形, 

（1）槽的形状对于散嵌线圈、低压成型及高压成型线圈分别推荐表2-6的三种槽形fl对 于散嵌线圈T设计时应使齿部芊行；成型线圈则是權部平行。无论采用哪种植，都要尽量减 少尖角部分，以减少冲制时产生的应力集中及对硅钢片中磁畴分布的破坏，这对保持材料原 来的导磁性能及比损耗均有利。

(2)确定槽形尺寸

1>散嵌线，圈参考附录E，选个接近的槽形尺寸，按磁路计算的方法校核齿部、轭部磁 密是否在预定&范围内.否则，调整植形尺寸。磁密比较合适之后，再核算檣满率。当用选 取的电密确定_规之后，由WJI卩可计算槽满率6

先由功电流/^=/VXl〇V (叫!7抑）（A),按照技术协议书或技术条件规定的效率矿、功 率因数求出满载时相电流Wcos^) (A)然后用电密求每匝导线截面积礼A, (mm2〉为并绕根数f Ai为每根导线截面积）：

(mm2）

式中d——不带绝缘的导线直径（mm);

屮——并联路数4

d不宜大于和.5〜1,6mm,否则应增加况〗不宜大于10〜20根，否则应增加而，若 屮增至4=2声的极限值，仍不能使A降至限值以七，就再增加况!，用“分爿”的办法解决 ^^>15〜20的矛盾& “分:后的线圈在端部或接线盒中最终完成“并绕'

但浪费槽部空间，且不利于散热。

绝缘的选择见表3-10〜3-15。

2)成型线圈凡,八，求法同上，只是为扁线截面积.线规初步选定后按表2-6确定槽 形t按表3_U或表3-15确定播形尺寸，再验算齿部、轭部磁密。若不合适，在JVuA,基本不变情况下调整线规。对于平行槽，齿部取距最窄部位（槽楔尖角处除外）1/3高度处的趦密作 为计算值.

总之，槽尺寸是用上列制约因素相互调整、“凑算”，逐步得到满意的结果。用计算机计 算也是这样的过程^

对于槽口宽，从性能上考虑越窄越好。但太啥嵌线困难。对于钕嵌线圈，应留有1.0〜 2, 0mm嵌线间隙；半开口槽，在绝缘后线圈宽加5mm;]开口槽，与檐宽相筹。槽口 高，若采用磁性胶泥时，不应小于2.5〜3, Smnu槽由宽，应偉^楔每侧与铁心搭接不小于， 0*&〜1:21]1〇1为度；楔厚，当材质为环氧布板，低压时为]:〜^111|11;高压时为2〜；3-5111111即可。

当采用开口或半开口植而电机为轴向通风系统时，槽口若不用磁泥填可留作轴向通 风道，对降低温升有明显的效果。

为了充分利用平行槽的齿部，可增加倒梨形的轴向通风孔。

（二）转子

1.笼型转子

(1)铸铝转子#荐的铝转子槽形见表2_L与定子同理，要尽量使槽形圆滑，采用平行齿；在工艺允许的It况下，优先选用闭口槽。

转子导条材质有两类I纯培及铝合金。为改善起动性能，纯铝转子多采用槽形4-5及11，此时应注意上部不要过窄。对于采用压力浇注的小转子应大于2111„^离心浇注的应大于2.5。当铁心比较长，转子又扭斜时*还要更大些，以免浇注时产生细条琢象。合金转子又有硅铝合金及铝锰合金两种# 8其电阻率大，槽形可以设计成梨形或倒梨琅的。当功率较小，槽高小于20nini时，可设计成倒梨形（上大下小否则可设计成梨#，或者当起动转矩指标能达到要求时仍设计成倒梨形，以获得平行或接近于平行的齿a

(2)铜条转子为提高起动转矩，常选用槽形10、12及13,双笼时将上笼材质选为黄铜，下笼一般均为紫铜。铜条与冲
片间应留有0.3〜0.5m的间隙•如销杆为步lOmm时，梅形应为3〜10. 5mm;铜排宽为8mm时，槽宽应为8. 3〜8. 5mm v锅杆、铜排的尺寸均有标准，不能随意选取*为便于装配，铜条与槽间可加,一个& 2mm的钢箔槽衬（见图2-11),
此时锏条与冲片檑间在名义尺寸上应留有(X 8mm的间隙。

按使用要求，参照表2-6确足笼型转子槽形后，由初步确定的定子数据及本章的电磁计算公式求出A，再按选取的J]及参照第—节给出的电密匹配关系求得槽的截面积(铜条转子应在维持转子损耗基本不变的前提下，按电阻率之差，推出不同材质导条的截面， 再加上装配间隙即为转子槽形)。 J当考虑挤流效应后，铸纯铝的转子槽有效高一般在15mm左右因此，对于槽形4、n 一类瓶形槽的瓶颈部分高取左右即可。下半部分在翻确定后，删齿、辆部分磁密及 槽漏磁导，用凑算法确定该部分的高和宽。

2•绕线转子

（1）散嵌绕组先按下式求转子相电流值。3心(1-〜广、（m (A））

转子开路电压£心对于低压电机按功率由小到大在100〜300v的范围内选取。

再按与定子相同的顺序求出每槽导体数及A^A2=4/a2t；h A可参考附录E及前述 的选取原则选择。由次2=t名/4得每根不带绝缘的导线直径心6再验算槽满率(带绝缘层导线 直75〜0, 8为槽净面积。A/2选好后，按齿、轭磁密及漏磁导凑算槽的宽和高&

成型绕组绕线转子的成型绕组均采用插入式波绕钮&其匝数、短矩系数均为心仍参照附录E选取。然后循着与U)款及定子成型绕组相同的顺序求得转子槽形3+槽形选择的几点说明

（2）主绝缘厚度随铁心、绝缘材料及浸漆质量的不同可能在较大的范围内变动，不同厂 家应根据具体情况参考表mW定出较为可行的绝缘规

范，以免功能过剩或不足&比如 6000V级单面主绝缘厚，德国为^ 3〜国内为L 8〜2. 2mm。

（3） 6〇OOV级绝缘有“模压”、“整浸，，两种/前者应留有〇 2〜& 4mm的嵌线间隙；后 者因为是白胚嵌线可不必留间隙。低压职线间隙为〇.4〜〇. 5mn^

（4）表3-12〜3-15均为F级的绝缘规范6若B级或H级仅变动材料，厚度（或称规格） 及层数不变，如表3-12,若为B级，奇将NMN分别改为相应厚度的DMD;亚胺薄膜改为聚 醋薄膜，3240玻璃布板可不变，故槽形不变4

U)散嵌线圈的槽楔可用〇.5mm左右压成“门”型的绝缘纸板代替2〜3mm厚的环氧玻 辑布板。

三、气隙尺寸的确定

异步电机的气隙对温升、性能均有较大影响^选得小，可使励磁电流降低而提高功率因 数，但差漏抗也随之增加，使起动转矩、最大转矩降低•过小的气隙也容易招致定、转子相 擦。但若选得大，则情况刚好相反。这些利弊都是在计算中能“看得见”的。然而由于气瞭减小使谐波磁场增强导致附加损耗增加、噪声加大，特别是湿升的增高，则很难通过计算得 到“預告'很多厂家都有通过增加气暸使温升明显降低的经历6如佳木斯电机厂在试制1〇〇/ 60kW-4/8极矿用双逢防爆电机时，将气隙由i2mm增加到14mm，温升竞降低25K。因此，气隙的选择要慎重。目2-12是批量生产的两代产品$隙的统计值，再参照附录e及上述的利 弊关系可以选定一个较为合适的气隙值。