所有产品

电机绕组相关系数与汽车电机的关系

发布时间：2018-07-25 22:27:00 点击：    

无锡伯顿起重电机2018年7月25日讯 看了汽车电机自动化生产线的视频，小X颇感惊讶。嵌线、接线、绑扎和焊接等一系列动作连贯、流畅，几乎无人工介入。

小X和Ms.参无话不说，聊天时特意道出他憋在心头的这些感慨：汽车电机生产自动化程度那么高，复杂的绕组问题都搞定了，我们这些搞电机的该何去何从？为破解这些个疑惑，以下Ms.参且先绕开炫目的视觉冲击问题，回到原点重新研究交流绕组，一则再探绕组究竟有多神秘，二来解开汽车电机生产自动化的秘密，小X所言何去何从问题也就迎刃而解了。

交流电机绕组无论如何变化，须满足以下基本要求：

●一定导体数下，基波电势和基波磁势较大；

●对三相绕组基波而言，三相电势和磁势必须对称，即三相大小相等、相位互差120°、三相阻抗相等；

●电势和磁势波形接近正弦波，即谐波分量尽可能小；

●确保绝缘性能和机械强度可靠的前提下，用铜量少、散热条件好；

●制造工艺简单或适合特定工艺，检修方便。

从导体电势开始，逐步引申到匝电势、线圈电势、线圈组电势和相电势。

● 导体电势

设B_m1是正弦波磁密的幅值,L为有效导体长，V为磁密波的线速度，导体电势的较大值为

Ec1m= B_m1LV……(1)

导体电势的有效值为

|Ec1|= Ec1m/√2= B_m1LV/√2

                  =B_m1L/√2·2pτn/60=√2fB_m1τ……(2)

式中τ为用长度表示的极距；f为电势的频率，f= pn/60。

正弦波磁密波每极磁通量Ф₁=2/π·B_m1τL，B_m1=π/2·Ф₁·1/τL，代入式(2)得

|Ec1|=π/√2·fФ₁=2.22fФ₁……(3)

● 匝电势和短距系数

匝电势为线匝两边电势的矢量和。设线圈边跨槽距用弧长表示为y1，则用电角度表示的线圈槽距γ=y1/τ·180°,如图1所示。

图1

因两线圈边电势Ec1、Ec1’为反向串接，故合成电势为 

         |Et|=|Ec1+(-Ec1’)|=2|Ec1|cos(180°-γ)/2

=2|Ec1|cos(90°-γ/2)

= 2|Ec1|sin(γ/2)

=2|Ec1|sin(y1/τ·90°) 

=2|Ec1|ky₁

=4.44ky₁fФ₁……(3)

式(3)中ky₁为绕组短距系数，即

k_y1=|Et|/2|Ec1|= sin(y1/τ·90°)……(4)

● 线圈电势

线圈内各匝电势同大小、同方向，直接叠加。设线圈有w_c匝，则

Ey1=4.44w_ck_y1fФ₁……(5)

● 线圈组电势

线圈组电势是q个线圈的矢量和，如图2所示。

图2

由正弦定律Ey1= 2Rsin(α1/2), 2R= Ey1/sin(α1/2)

 Eq1=2Rsin(q*α1/2) 

   = Ey1·sin(q*α1/2)/sin(α1/2)

   =qEy1·sin(q*α1/2)/qsin(α1/2)

   = qEy1·k_q1……(6)

k_q1= Eq1/qEy1= sin(q*α1/2)/qsin(α1/2) ……(7)

式（7）中kq1称为绕组的分布系数

式(5)代入式(6)得

Eq1=q4.44w_ck_y1fФ₁·k_q1

=4.44qw_ck_y1k_q1fФ₁

   =4.44qw_ck_w1fФ₁……(8)

● 相电势

一相所串联线圈组电势相加即得相电势。一般每条支路所串联各线圈组电势电势同大小、同相位，可直接相加。式(8)中线圈组串联匝数为qw_c，替换为每相绕组的串联匝数(即一条支路的匝数)w₁即得相电势为

E_Ф1=4.44w₁k_w1fФ₁……(9)

汽车电机结构尺寸要求极为苛刻，内腔留给绕组的空间弥足珍贵。采取措施优化绕组是汽车电机设计的难点和关键技术。

●较大限度地缩减端部接线，提高有效导体长度占比线圈总长的比率。

●较大限度地提高绕组系数或有效导体长度利用率，减低或消除谐波含量。

如何优化绕组呢？式(4)短距系数、式(7)分布系数寓意的内容说明一切，探明其中的奥秘，上述汽车电机生产自动化的秘密破解自然不在话下。