分布繞組
關注創建者：匿名 創建時間：2023-05-19
分布繞組的視頻教程
EasiMotor Online軟件專場培訓（磁路法案例分析無刷直流電機）
1、如何設置內、外轉子電機； 2、選擇合適的外轉子電機沖片、槽形和磁極形式； 3、確定繞組（集中繞組、分布繞組等）類型； 4、確定沖片、繞線、磁鋼各部分材料 ； 5、指定分析工況（工作溫度、驅動電路類型、母線電壓等）； 6、求解的查看（槽滿率 電阻 電感 電壓 電流 效率 功率因素等性能參數輸出、性能參數曲線、優化結果對比數據等）。
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EasiMotor Online軟件專場培訓（磁路法案例分析永磁同步電機）
1、選擇合適的轉子磁鋼沖片形式（實際沖片和用于計算分析的沖片的差別）； 2、確定繞組類型（集中繞組、分布式繞組等）； 3、正確設置定子斜槽和轉子斜極方式； 4、指定分析工況（電流源、電壓源、id=0或最大轉矩電流比等控制方式）； 5、求解的查看（槽滿率 電阻 電感 電壓 電流 效率 功率因素等性能參數輸出、性能參數曲線、優化結果對比數據等）。
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分布繞組的實例教程
電機的定子繞組形式有兩種：
分布繞組
和集中繞組。
如下圖所示，在分布式繞組中，繞組纏繞在至少兩個定子齒上，在集中繞組中，繞組僅纏繞在一個定子齒上。
分布繞組徑向接線圖
集中式繞組徑向接線圖
分布繞組線性接線圖
集中繞組線性接線圖
對于分布式繞組，繞組的上端和下端重疊，電機的這個區域也稱為繞組頭，由于重疊，分布式繞組的繞組頭比集中式繞組的繞組頭大，見下圖。
因此
，集中繞組
一般用于
非常短的
電動機
，這樣可以減少繞組頭的歐姆損耗，
且更容易制造
和降低成本。但電動汽車上的電機往往采用分布式繞組，主要是考慮到分布式繞組與集中式繞組的反電動勢特性不同。
如上圖所示，分布式繞組的電機的反電動勢電壓呈正弦曲線，而集中式繞組的電機的反電動勢電壓呈梯形曲線。這意味著集中式繞組的電機可以產生更大的扭矩，但同時會產生更多的諧波導致更大的損耗和NVH問題；分布式繞組的電機在設計之初就需要考慮極槽配合，需要分析該極槽配合下可能會產生的電磁力波階次、頻率及大小來優化NVH問題。
以上主要是對電機定子繞組兩種形式的概念總結，由此衍生的電驅方面知識，例如NVH優化方法途徑、電機電控的損耗及其優化途徑等會陸續進行總結。
展開 分段導線的繞組線(SC分布繞組)與第4代HV系列的其他電機相同，但為了提高輸出功率，首次將繞組線的連接從串聯更改為并聯，同時冷卻方式也采取雙系統，滿足大扭矩、大功率的需求。此外，發電機方面，不是第3代、第4代HV系列采用的集中繞組，而是SC分布繞組。
分段導線的繞組線(SC分布繞組)與第4代HV系列的其他電機相同，但為了提高輸出功率，首次將繞組線的連接從串聯更改為并聯，同時冷卻方式也采取雙系統，滿足大扭矩、大功率的需求。此外，發電機方面，不是第3代、第4代HV系列采用的集中繞組，而是SC分布繞組。
分段導線的繞組線(SC分布繞組)與第4代HV系列的其他電機相同，但為了提高輸出功率，首次將繞組線的連接從串聯更改為并聯，同時冷卻方式也采取雙系統，滿足大扭矩、大功率的需求。此外，發電機方面，不是第3代、第4代HV系列采用的集中繞組，而是SC分布繞組。
適合匹配的繞組結構
集中繞組（ISG)。
“V”型磁路結構
優點：
a.結構工藝相對簡單；
b. 具備聚磁效果
c.電樞反應交軸回路通道增寬
缺點：
a.極漏抗大
b.不適用于轉子厚度苛刻的場合 。
適合匹配的繞組結構
分布繞組（TM)。
“V+一”型磁路結構
優點：
a.具備聚磁效果明顯，可控；
b. 極漏抗得到約束
c. 磁阻扭矩較“V”大
d.適用于滲鏑或滲鋱工藝。
缺點：
a.設計不合理易出現局部退磁。
b. 不適用于轉子厚度苛刻的場合 。
適合匹配的繞組結構
分布繞組（TM)。
“雙V”型磁路結構
優點：
a.具備聚磁效果明顯，可控；
b. 磁阻扭矩較“V”大
c.適用于滲鏑或滲鋱工藝。
缺點：
a.磁鋼加工與裝配工藝復雜 。
b. 不適用于轉子厚度苛刻的場合 。
適合匹配的繞組結構
分布繞組（TM)。
4.2車用永磁同步電機磁路結構發展趨勢
a. 適應高磁阻扭矩性能和低磁鋼消耗
多層磁鋼布置l輔助槽（孔）的使用
不同材料的磁鋼混用
b. 滿足電機和變速箱一體化需求，追求轉子尺寸的薄型設計。
“一”改進型（針對集中繞組電機）
對V或V+一結構的基礎上改進，例如特殊的慈橋孔，特殊的磁路飽和分布。
c. 新型磁鋼工藝或高性能硅鋼片材料的發展。
多層，薄磁鋼（磁鋼厚度≤4mm)
超薄磁橋
圓周磁橋不均勻
d. 迎合創新控制策略對電機磁路參數的特殊需求變革。
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這與新能源汽車傾向于選擇分布式繞組定子（優化NVH，提供轉子設計靈活性）相輔相成。</p><p>2）. 輕量化與低慣量：在保證結構強度的前提下，通過轉子鐵芯拓撲優化（如設計減重孔、優化槽形）和探索高強度低密度材料，降低轉子轉動慣量，提升電機動態響應速度（加速/減速性能），改善能效。</p><p>3）. 多段斜極/錯極技術：NVH優化利器。將轉子沿軸向分成若干段，各段在周向上錯開一定角度（斜極）。
此外，繞組端部的電磁作用力沿圓周呈類似橢圓形分布，所以當繞組端部的共振頻率為100Hz左右，且其振型呈橢圓形狀時，造成共振的危險性最大。
圖5 Simcenter3D電機輻射噪聲計算流程
1 Simcenter Magnet電磁力計算
電機的電磁激勵載荷與電機結構的幾何參數如定子槽數，槽口寬度，氣隙寬度等相關，與材料參數中定子的相對磁導率等，運動參數中的轉速，電路參數中定子繞組的通過電流大小，繞組參數里的繞組分布有關。
開口槽、繞組分布、輸入電流波形畸變、氣隙磁導波動、轉子偏心和相間不平衡等都會引起機械變形而引發振動。磁動勢的空間諧波、時間諧波、槽諧波、偏心諧波和磁飽和諧波等均會產生高次諧波力和轉矩。尤其在交流電機中，作用在定子和轉子上的徑向力波會產生磁路畸變。
定子—機座（或定子—外殼）結構是電機噪聲的主要輻射源。
PART2 解決問題思路形成、操作方法以及對比驗證
一個直觀的想法，對于要選定一個可能振動比較小噪聲比較低的槽極配合方案，根據之前學過的電機繞組理論，如果我們要選擇分數槽方案（整數槽簡單大家都知道這里就不在重復了），可能會來自于以下幾個方面的影響：
1、繞組是否足夠分布
分數槽繞組的每極每相槽數q=N/D（不可約分數），N代表了繞組的分布，很多分數槽集中繞組，其實轉子磁鋼激發的氣隙的磁通密度分布很糟糕
以分數槽的極槽配合建立了分別采用集中繞組與分布繞組的四種二維模型。利用有限元計算方法，得到空載氣隙磁密與反電勢波形、額定條件下的輸出轉矩情況。
但隨著市場競爭的加劇，在1～3 HP家用空調領域，分布式繞組變頻電機逐漸被集中式繞組電機取代，雖然集中式繞組電機較分布式繞組電機有更低的成本優勢和更高的性價比，但其噪聲問題較分布式變頻電機更為嚴重。隨著人們對家用電器噪聲舒適性的要求越來越高，變頻壓縮機電機的噪聲優化愈來愈受到重視[1]。
假設定子所產生的磁通密度波為
,轉子產生的磁通密度波為
，則它們在氣隙中合成磁通密度波可表示如下：
定、轉子開槽、繞組分布
每根線的位置沒有嚴格界定（not strictly defined），只是隨機排布（random），因為繞組通常是用飛線繞組技術（flyer winding techniques）來制造，這是一種分布式繞組（distributed windings）。
繞線頭（winding head）是用繞線材料本身。填充系數（Fill factors）可以達到40％至45％的范圍。
但電動汽車上的電機往往采用分布式繞組，主要是考慮到分布式繞組與集中式繞組的反電動勢特性不同。
如上圖所示，分布式繞組的電機的反電動勢電壓呈正弦曲線，而集中式繞組的電機的反電動勢電壓呈梯形曲線。
