余海剛

(浙江創(chuàng)新電機有限公司，浙江上虞312300)

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淺談單雙層混合繞組

余海剛

(浙江創(chuàng)新電機有限公司，浙江上虞312300)

摘要詳細介紹了單雙層混合繞組的優(yōu)點，以及如何應(yīng)用于2極、4極、6極、8極、10極電機的情況，該方法簡單、使用便捷，相比雙層疊繞組更加節(jié)能、節(jié)材，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞單層繞組；雙層疊繞；單雙層混合繞組

0引言

眾所周知，三相異步電動機目前常用的繞組型式有單層和雙層，單層中有單層鏈式、單層交叉及單層同心式，雙層主要為雙層疊繞。單雙層混合繞組實質(zhì)上是雙層疊繞的變形[1]，將同相同槽的上下層線圈“合并”為單層線圈，一般按“最短”跨距將繞組連接起來，單雙層混合繞組技術(shù)對電動機節(jié)材節(jié)能具有較好的效果[2]～[6]。單雙層混合繞組已有不少電機廠家在使用，但并未得到推廣和普及。

1單雙層混合繞組的原理與方法

本文通過實例展開介紹。例如，目前在使用的54槽跨距為8的雙層疊繞6極電機，其接線示意圖見圖1，為便于說明，僅選一相(U相)。

從圖1可以看出，U相線圈上層邊和下層邊在同一槽中的槽號有：1、2、10、11、19、20、28、29、37、38、46、47，共12槽，將同相同槽的上下層線圈的層間絕緣去除，并按跨距最短的原則重新連接，保持各槽號導體的相數(shù)不變，從而將同相同槽的上、下層雙層線圈“合并”為單層線圈；其余仍為雙層線圈，只是將繞組型式由雙層疊繞變換成雙層同心，這樣就得到單雙層混合繞組，見圖2。

54槽6極原Y=8雙層疊繞，繞組接線是1-9、2-10、3-11，繞組跨距是8/8/8。在不改變原雙層疊繞的每槽導體數(shù)、線規(guī)及相數(shù)的基礎(chǔ)上變形得到的單雙層混合繞組，繞組接線是2-10、3-9，繞組跨距是8/6，跨距8為單層，線圈匝數(shù)為原雙層疊繞的2倍；跨距6為雙層，線圈匝數(shù)與原雙層疊繞相同。這樣，單雙層混合繞組的電氣性能、繞組的諧波含量等與原雙層疊繞繞組基本一致。

再如48槽4極原Y=11雙層疊繞，并聯(lián)路數(shù)a=2，繞組接線示意圖如圖3所示；基于此變形得到的單雙層混合繞組接線示意圖如圖4所示。繞組跨距是12/10/8，跨距12/10為單層，線圈匝數(shù)為原雙層疊繞的2倍；跨距8為雙層，線圈匝數(shù)與原雙層疊繞相同。

3單雙層混合繞組相比于雙層疊繞組的突出優(yōu)點

從上例中的54槽6極原Y=8雙層疊繞等效變換得到的單雙層混合繞組(圖2)可見，平均跨距則由8減小到(36×8+18×6)/54=7.333。單層槽數(shù)36槽，雙層槽數(shù)18槽，每臺電機用線圈數(shù)為36個(其中：單層18個，雙層18個)。從上例中的48槽4極原Y=11雙層疊繞等效變換得到的單雙層混合繞組(圖4)可見，平均跨距則由11減小到(12×12+24×10+12×8)/48=10，單層槽數(shù)36槽(其中，12個槽Y=12，24個槽Y=10)，雙層槽數(shù)12槽(Y=8)，每臺電機用線圈數(shù)為30個(其中：單層6個Y=12，12個Y=10,共18個，雙層12個)。

單雙層混合繞組相比于雙層疊繞組有以下突出的優(yōu)點：54槽6極Y=8的雙層疊繞等效變換成單雙層混合繞組后的平均跨距為7.333，48槽4極Y=11的雙層疊繞等效變換成單雙層混合繞組后的平均跨距為10，因而可以減少漆包線用量。因減少了端部長度，在線圈匝數(shù)不變的情況下，減小了定子繞組電阻，在相同的工作電流下，降低了定子繞組的銅耗。

54槽6極Y=8的雙層疊繞等效變換成單雙層混合繞組后，單層槽數(shù)36槽占總槽數(shù)的2/3；48槽4極Y=11的雙層疊繞等效變換成單雙層混合繞組后，單層槽數(shù)36槽占總槽數(shù)的3/4；單層線圈省去了層間絕緣，節(jié)省了絕緣材料用量。

54槽6極Y=8的雙層疊繞等效變換成單雙層混合繞組后，每臺線圈數(shù)由54減少到36；48槽4極Y=11的雙層疊繞等效變換成單雙層混合繞組后，每臺線圈數(shù)由48減少到30。每臺線圈數(shù)的減少使得線圈繞制及嵌線工序在一定程度上提高了生產(chǎn)效率。

4單雙層混合繞組的應(yīng)用

4.1應(yīng)用于2極電機

表1列出了目前常規(guī)使用2極電機雙層疊繞組與等效變換后的單雙層混合繞組的對比數(shù)據(jù)?，F(xiàn)常規(guī)使用的36槽2極跨距13、42槽2極跨距15、48槽2極跨距17，變換成單雙層混合繞組后的平均跨距與雙層疊繞跨距相同，沒有節(jié)材效果。由于2極雙層疊繞的跨距僅0.7左右極距，使得基波的短距系數(shù)偏低，可以將2極的極距適當增大(例如36槽2極跨距13增大到15、42槽2極跨距15增大到18、48槽2極跨距17增大到20)，然后等效變形為單雙層混合繞組，這樣在平均跨距增加不多的情況下，較大地提高了基波繞組系數(shù)(例如36槽2極由0.8666提高到0.9236、42槽2極由0.8612提高到0.9319、48槽2極由0.8571提高到0.9231)，為下一步的提升效率或節(jié)材降本創(chuàng)造了條件。

4.2應(yīng)用于4極電機

表2列出了目前常規(guī)使用4極電機雙層疊繞組(48槽4極Y=10、48槽4極Y=11、60槽4極Y=13、72槽4極Y=15)與等效變換后的單雙層混合繞組的對比數(shù)據(jù)。

4.3應(yīng)用于6極電機

表3列出了目前常規(guī)使用6極電機雙層疊繞組(54槽6極Y=8、72槽6極Y=10、72槽6極Y=11)以及不常使用的分數(shù)槽繞組(每極每相槽數(shù)2.5)與等效變換后的單雙層混合繞組的對比數(shù)據(jù)。

4.4應(yīng)用于8極、10極電機

表4列出了目前常規(guī)使用8極電機雙層疊繞繞組(48槽8極Y=5、54槽8極Y=6、72槽8極Y=8)、8極不常使用的分數(shù)槽繞組(每極每相槽數(shù)1.5)以及常規(guī)使用的90槽10極Y=8雙層疊繞與等效變換后的單雙層混合繞組的對比數(shù)據(jù)。

從表4中可見，48槽8極Y=5雙層疊繞組變換成單雙層混合繞組后的平均跨距也是5，沒有節(jié)材效果，故不推薦使用。54槽8極(每極每相槽數(shù)為2.25)Y=6雙層疊繞組變換成單雙層混合繞組后的平均跨距為6.667，繞組用量反而增加，故也不推薦使用。

4.5制作工藝

雙層疊繞是等跨距、等匝數(shù)的疊繞形式，繞線及嵌接線相對簡單、對稱、單一 。而單雙層混合繞組是同心式繞組形式，是不等跨距的。單雙層混合繞組有單雙層之分，其中的單層繞組匝數(shù)為雙層的2倍，目前的繞線機大多可以預(yù)先設(shè)定匝數(shù)(相同或不同)，因單雙層混合繞組的每臺線圈數(shù)較雙層疊繞的少，故線圈繞制工效會有一定程度的提高。單雙層混合繞組每臺單層槽數(shù)占總槽數(shù)的50%或以上(個別2極電機除外)，省去插層間絕緣工序，每臺線圈數(shù)也較少，故可一定程度上提高線定子嵌線工效。

5 結(jié)語

單雙層混合繞組最適于由雙層疊繞等效變換得到。不推薦由單層繞組改進，雖然由單層改為單雙層后能降低一定程度的相帶諧波幅值，但基波繞組系數(shù)也隨之降低，而且因增加了雙層槽數(shù)，使得線圈繞制和嵌線工時增加。此方法不推薦在每極每相槽數(shù)≤2的繞組上改進，因為變換前后的繞組跨距并不能減小，不能達到節(jié)材節(jié)能的效果。每極每相槽數(shù)為分數(shù)的繞組(分母≥4時)，因為相與相之間，同相的極相組之間均存在不對稱分布，若使用單雙層混合繞組則給繞線和嵌線帶來諸多不便，而且平均跨距并不會比雙層疊繞的短，故不推薦使用。

參考文獻

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[3]馬德鑫.單雙層繞組應(yīng)用于小型異步電動機設(shè)計中的節(jié)銅效果[J].電機與控制應(yīng)用,2006(8):61-63.

[4]馬德鑫.單雙層繞組在小型異步電動機設(shè)計中的應(yīng)用[J].防爆電機,2004(4):1-11.

[5]馬德鑫,易曉榮.采用單雙層繞組提高小型異步電動機的效率[J].防爆電機,2009(1):8-10,14.

[6] 李利娟,蘇啟平,潘逞.電動機分數(shù)槽單、雙層混合式繞組排列分析[J].電機技術(shù),2014(5):6-9.

BriefDiscussiononSingleandDoubleLayersCompoundWindings

Yu Haigang

(ChuangxinElectricalMotorCo.,Ltd.,Shangyu312300,China)

AbstractAdvantagesofsingleanddoublelayerscompoundwindingsanditsapplicationto2-, 4-, 6-, 8-,and10-polemotoraredetailedintroducedinthispaper.Thismethodiseasyandconvenient.Itcansavemoreenergyandmaterialcomparedwithdoublelayerswindings,andisworthypopularized.

KeywordsSinglelayerwindings；doublelayerwindings；singleanddoublelayerscompoundwindings

DOI:10.3969/J.ISSN.1008-7281.2016.03.14

中圖分類號：TM303.1

文獻標識碼：B

文章編號：1008-7281(2016)03-0044-004

作者簡介：余海剛男1966年生；畢業(yè)于湖南大學電機專業(yè)，現(xiàn)從事電機設(shè)計與技術(shù)管理工作.

收稿日期：2016-01-27