淺談單雙層混合繞組

余海剛

(浙江創新電機有限公司，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點，以及如何應用于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能、節材，值得推廣應用。

關鍵詞單層繞組；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對電動機節材節能具有較好的效果[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、線規及相數的基礎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，線圈匝數為原雙層疊繞的2倍；跨距6為雙層，線圈匝數與原雙層疊繞相同。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，并聯路數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，線圈匝數為原雙層疊繞的2倍；跨距8為雙層，線圈匝數與原雙層疊繞相同。

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36槽，雙層槽數18槽，每臺電機用線圈數為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36槽(其中，12個槽Y=12，24個槽Y=10)，雙層槽數12槽(Y=8)，每臺電機用線圈數為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36槽占總槽數的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36槽占總槽數的3/4；單層線圈省去了層間絕緣，節省了絕緣材料用量。

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，每臺線圈數由48減少到30。每臺線圈數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效率。

4單雙層混合繞組的應用

4.1應用于2極電機

表1列出了目前常規使用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據?，F常規使用的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(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材降本創造了條件。

4.2應用于4極電機

表2列出了目前常規使用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據。

4.3應用于6極電機

表3列出了目前常規使用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槽繞組(每極每相槽數2.5)與等效變換后的單雙層混合繞組的對比數據。

4.4應用于8極、10極電機

表4列出了目前常規使用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極不常使用的分數槽繞組(每極每相槽數1.5)以及常規使用的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據。

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，沒有節材效果，故不推薦使用。54槽8極(每極每相槽數為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為雙層的2倍，目前的繞線機大多可以預先設定匝數(相同或不同)，因單雙層混合繞組的每臺線圈數較雙層疊繞的少，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占總槽數的50%或以上(個別2極電機除外)，省去插層間絕緣工序，每臺線圈數也較少，故可一定程度上提高線定子嵌線工效。

5 結語

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，但基波繞組系數也隨之降低，而且因增加了雙層槽數，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≤2的繞組上改進，因為變換前后的繞組跨距并不能減小，不能達到節材節能的效果。每極每相槽數為分數的繞組(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

[1]易曉榮,馬德鑫.單雙層繞組應用于Y2-200L-2提高電機效率[J]. 電機技術，2008(5)：13-14.

[2]馬德鑫.單雙層繞組應用于小型異步電動機設計中的節銅和節能效果[J].防爆電機,2007(6):8-11.

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

[4]馬德鑫.單雙層繞組在小型異步電動機設計中的應用[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.電動機分數槽單、雙層混合式繞組排列分析[J].電機技術,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；畢業于湖南大學電機專業，現從事電機設計與技術管理工作.

收稿日期：2016-01-27