根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式不同,可分為集中式和分布式兩類。集中式繞組的繞制和嵌裝比較簡單,但效率較低,運(yùn)行性能也差。目前的交流電動機(jī)定子絕大部分都是應(yīng)用分布式繞組,根據(jù)不同機(jī)種、型號及線圈嵌繞的工藝條件,電動機(jī)各自設(shè)計采用不同的繞組型式和規(guī)格,故其繞組的技術(shù)參數(shù)也不相同。
1簡介
據(jù)智研咨詢《2013年中國進(jìn)入電機(jī)繞組制造裝備行業(yè)的主要障礙》中顯示:(1)非標(biāo)準(zhǔn)化的制造壁壘:電機(jī)繞組制造裝備具有非標(biāo)準(zhǔn)化、定制生產(chǎn)特性,客戶個性化需求明顯,產(chǎn)品需要裝備提供商根據(jù)客戶的要求進(jìn)行特別設(shè)計和開發(fā),工藝設(shè)計難度大、生產(chǎn)流程長、技術(shù)服務(wù)要求高,涉及到的新工藝、新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)較多,操作和管理難度較大。因此,本行業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和服務(wù)過程需由專業(yè)的技術(shù)、管理團(tuán)隊來執(zhí)行。只有具備較強(qiáng)實(shí)力的企業(yè),并通過長期的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和人才積累才能成功進(jìn)入本行業(yè)。
(2)技術(shù)服務(wù)壁壘:下游用戶需求的多樣化、個性化特征要求電機(jī)繞組制造裝備提供商專業(yè)技術(shù)服務(wù)性非常強(qiáng)。新進(jìn)入的企業(yè)如不能深刻理解用戶需求,并根據(jù)用戶需求開發(fā)相應(yīng)裝備,則較難獲得生存空間。同時,電機(jī)繞組制造裝備能否穩(wěn)定運(yùn)行,也要求裝備提供商具有豐富的調(diào)試修配能力,提供及時、完善的技術(shù)服務(wù)。
(3)市場品牌壁壘:行業(yè)的下游客戶主要為電機(jī)制造企業(yè),客戶群相對固定。由于電機(jī)行業(yè)競爭激烈,電機(jī)廠家為生存對產(chǎn)品質(zhì)量和性能要求很高,對電機(jī)繞組制造裝備的安全穩(wěn)定運(yùn)行、售后服務(wù)和產(chǎn)品的長期維護(hù)有很高的要求。只有在市場上具備較高品牌知名度的企業(yè)才能獲得客戶的認(rèn)可。因此,客戶對品牌依賴度高也是進(jìn)入本行業(yè)的主要障礙。
(4)人才壁壘:電機(jī)繞組制造行業(yè)技術(shù)集成度高,需要大批掌握系統(tǒng)控制軟件、機(jī)械設(shè)計、裝備制造、工程集成等領(lǐng)域高素質(zhì)、高技能和多經(jīng)驗(yàn)的專門性人才協(xié)同合作,才能進(jìn)行產(chǎn)品的工藝設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)。在關(guān)鍵零部件加工和裝配方面,需要大量具備豐富機(jī)加工經(jīng)驗(yàn)和較高裝配技術(shù)水平的熟練技術(shù)工人。同時,售后服務(wù)和產(chǎn)品的長期維護(hù)對電機(jī)繞組制造裝備供應(yīng)商至關(guān)重要,企業(yè)需要具備大批對客戶需求、生產(chǎn)工藝以及產(chǎn)品特征深入了解,并具備豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)和市場營銷人才。
2定子繞組
根據(jù)線圈繞制的形狀與嵌裝布線方式不同,可分為集中式和分布式兩類。
1.集中式繞組
集中式繞組應(yīng)用于凸極式定子,通常繞制成矩形線圈,經(jīng)紗帶包扎定型,再經(jīng)浸漆烘干處理后,嵌裝在凸形磁極的鐵心上。一般換向器式電動機(jī)(包括直流電機(jī)和通用電動機(jī))的激磁線圈以及單相罩極式凸極電動機(jī)的主極繞組都采用集中式繞組。
集中式繞組通常每極有一只線圈,但也有采用庶極(隱極)形式的,如框架式罩極電動機(jī)就是用一只線圈形成兩極的電動機(jī)。
2.分布式繞組
分布式繞組的電動機(jī)定子沒有凸形極掌,每個磁極由一個或幾個線圈按照一定的規(guī)律嵌裝布線組成線圈組,通電后形成不同極性的磁極,故也稱隱極式。根據(jù)嵌裝布線排列形式的不同,分布式繞組又可分為同心式和疊式兩類。
(1)同心式繞組 同心式繞組是由幾個形狀相似但大小不同的線圈,按同一中心位置嵌裝成回字形狀的線圈組。同心繞組可根據(jù)不同的布線方式而構(gòu)成雙平面或三平面繞組。一般單相電動機(jī)及部分小功率或大跨距線圈的三相異步電動機(jī)的定子繞組采用這種型式。
(2)疊式繞組疊式繞組一般是由形狀、大小相同的線圈,分別以每槽嵌裝1個或兩個線圈邊,并在槽外端部逐個相疊均勻分布的形式。疊式繞組又分單層疊式和雙層疊式兩種。每槽只嵌入一個線圈邊的為單層疊式繞組,或稱單疊繞組;每槽嵌入兩個屬不同線圈組的線圈邊時是分置于槽中上、下層,為雙層疊式繞組,或稱雙疊繞組。根據(jù)嵌裝布線方式變化不同,疊式繞組又可派生出交叉式、同心交叉式以及單雙層混合式等型式。目前,一般功率較大的三相異步電動機(jī)定子繞組較多采用雙層疊式;而小電機(jī)則多用單層疊式繞組中的派生型式,但極少采用單層疊式繞組。
3轉(zhuǎn)子繞組
交流異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分鼠籠型與繞線型兩類。鼠籠型結(jié)構(gòu)較為簡單,一般由合金鋁澆注人轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)并由兩端端環(huán)短接而成;也有用銅條嵌入再焊上銅質(zhì)端環(huán)的。為了改善起動性能,鼠籠型又可制成深槽式及雙鼠籠等特殊型式。繞線型轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組相同,它除可用上述各式繞組外,還可用波形繞組。波形繞組是由單匝或幾匝的桿形單元線圈,嵌裝后由兩個元件在端部焊接成一只線圈,并形成整個繞組,其布接線原理與上述繞組不同,但外形與雙層疊繞組相似。波形繞組常應(yīng)用于大型的交流電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及直流電動機(jī)的電樞繞組。
定子繞組不同的接線形式可以形成不同的極性,電動機(jī)根據(jù)其極性關(guān)系,可分為顯極式與庶極式兩種類型。
1.顯極式繞組
一臺具有四個凸極的電動機(jī)定子,它的每只線圈形成一個磁極;而且相鄰兩只線圈所形成的極性不同;在四個凸極上就形成了四個磁極。所以,在顯極式繞組中,每組線圈形成一個磁極,即繞組的線圈組數(shù)與磁極數(shù)相等。此外,為使相鄰磁極能呈N、s極性成對存在,則必須使相鄰兩組線圈里的電流方向相反。因此相鄰兩個線圈組的連接方式必須是反接串聯(lián),也就是電工術(shù)語稱之為“頭接頭”、“尾接尾”。 實(shí)際上,除直流電機(jī)及單相凸極式罩極電動機(jī)外,一般定子都沒有凸出的極掌。本圖是為了較形象地說明問題而采用示意的畫法。
2.隱極式繞組
圖2—2是一臺庶極式四極繞組定子的形象示意圖。由圖可見,相鄰兩組線圈的極性是相同的,都是s極,由于同極性相斥的原理,使線圈形成的磁場經(jīng)相鄰?fù)箻O返回構(gòu)成閉合磁路;從而使沒有線圈的凸極上產(chǎn)生異極性N磁極。所以,在庶極式繞組中,每個線圈組將形成一對磁極,每相繞組的線圈組數(shù)為磁極數(shù)的一半。
在庶極式繞組中,因?yàn)槊拷M線圈所產(chǎn)生的磁極極性都相同,因而所有線圈里的電流方向都相同,即相鄰兩個線圈組是順接串聯(lián),如圖(b)所示。這種接線方式便是電工俗稱的“首尾相接”,即“尾接頭”連接。
電機(jī)繞組是由線圈組構(gòu)成一相或整個電磁電路的組合體;而線圈組則由一個或多個線圈順接串聯(lián)而成。因此線圈是電動機(jī)繞組的基本元件,也是以絕緣導(dǎo)線(圓形或矩形截面導(dǎo)線)按一定形狀繞制而成。線圈可以是一匝,也可由數(shù)百上千匝繞成,其匝數(shù)的多少主要取決于電源電壓和電動機(jī)電磁部分的參數(shù),并由計算確定。
電動機(jī)線圈的形狀有多種,但其基本結(jié)構(gòu)由三部分組成,即嵌入鐵心槽內(nèi)的直線部分稱有效邊,而一只線圈有兩個有效邊,是產(chǎn)生電磁能量轉(zhuǎn)換的有效部分;連接兩有效邊的部分,在線圈嵌裝后處于鐵心兩端槽外,稱線圈端部,它是線圈構(gòu)成必不可少的部分,但不能作能量轉(zhuǎn)換;引線是線圈繞制后的首、尾線頭,也是引接線圈電流的連接點(diǎn)。
集中式繞組的繞制和嵌裝比較簡單,但效率較低,運(yùn)行性能也差。目前的交流電動機(jī)定子絕大部分都是應(yīng)用分布式繞組,根據(jù)不同機(jī)種、型號及線圈嵌繞的工藝條件,電動機(jī)各自設(shè)計采用不同的繞組型式和規(guī)格,故其繞組的技術(shù)參數(shù)也不相同。