集中繞組
關注創建者：匿名 創建時間：2023-05-19
集中繞組的視頻教程
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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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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集中繞組的實例教程
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 （轉）
引言
集中繞組電機具有很多優點，如繞組端部短小，銅線消耗小，電機尺寸小，重量輕， 成本低， 電機銅耗小，效率高，功率體積密度高，繞組適合采用自動繞線等等， 具有很廣的應用范圍。但是由于集中繞組的跨距只能是所以失去了跨距調整這一自由度，如果設計時沒有充分考慮到繞組的諧波情況，會造成電機反電勢波形不好，力矩波動大的問題。
由電機學的知識我們知道，反電勢的諧波是由磁鏈諧波而來，磁鏈諧波由兩個構成因素，一個是主極磁場的諧波，另一個是磁導諧波，這兩個因素共同形成了磁鏈的諧波。如果一個電機的主極磁場含有某一特定的諧波，如 5 次諧波，而同時磁導諧波也含有 5 次諧波，那么就會形成比較明顯的 5 次的諧波磁鏈，在反電勢中造成 5 次諧波的問題； 反之，如果磁導諧波不含有 5 次諧波，那么即使是主極磁場有 5 次諧波，反電勢的 5次諧波問題也不會太嚴重。因此，為改善集中繞組的諧波，需要從主極磁場諧波和磁導諧波兩方面著手。下 面以2P3S 的單元電機構成的6P9S 電機為例說明。
1、主極磁場諧波
主極磁場由于磁極的空間對稱性，決定了不含有偶次諧波的特性，通常是1 次基波和 3，5，7，9，11……等諧波。對 于 3 相 繞 組，3，9，15等3的倍數次諧波會被消除，同時主磁極的尺度大，因此 5，7等比較低次的諧波就成為改善重點，采用的改善方法是：
a）使用 0.8 的極弧系數
b）轉子外形調整成花瓣形，造成非均勻氣隙
這兩個方法共同對 5，7 次等低次諧波進行衰減。
2、磁導諧波
由于轉子沒有開槽，因此我們認為轉子的磁導為均勻的，定子開槽是造成磁導諧波的主要原因，這些諧波稱為齒諧波。
展開 定子由外框和帶繞組的鐵芯組成。 最常見的兩相和三相繞組設計。
根據定子設計，永磁同步電機可以：
分布式繞組；
集中繞組。
定子集中繞組
定子分布式繞組
分布式調用這樣的繞組，其中每極和每相的槽數 Q = 2, 3, ...., k。集中稱為這種繞組，其中每極和每相的槽數 Q = 1。在這種情況下，槽均勻地分布在定子的圓周周圍。 形成繞組的兩個線圈既可以串聯也可以并聯。 這種繞組的主要缺點是不可能影響 EMF 曲線的形式。
三相分布式繞組電路
三相集中繞組電路
電動機的反電動勢形式可以是：
梯形；
正弦。
導體中 EMF 曲線的形式由定子圓周周圍間隙中磁感應強度的分布曲線決定。眾所周知，轉子凸極下方間隙中的磁感應強度呈梯形。 在導體中感應出的 EMF 具有相同的形式。 如果有必要產生正弦電動勢，則磁極尖端的形狀應使感應分布曲線接近正弦曲線。 轉子極尖的斜面有助于實現這一點。
同步電機的工作原理
同步電機的工作原理是基于定子的旋轉磁場和轉子的恒定磁場的相互作用。同步電機定子旋轉磁場的概念與三相感應電機相同。
根據安培定律，轉子磁場與定子繞組的同步交流電相互作用，產生扭矩，迫使轉子旋轉。位于 PMSM 轉子上的永磁體產生恒定磁場。 在轉子與定子磁場同步旋轉的速度下，轉子磁極與定子的旋轉磁場互鎖。 對此，永磁同步電機直接接入三相電流網絡（電網中的電流頻率為50Hz）時，不能自行啟動。
PMSM的控制
永磁同步電機需要控制系統，例如變頻驅動器或伺服驅動器。有大量的控制技術實現了控制系統。最優控制方法的選擇主要取決于擺在電力驅動面前的任務。
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。
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早期以分布式圓線徑向嵌裝為主，1942年發展出集中式圓線徑向嵌裝，1995年進一步發展為集中式扁線繞組和分布式波繞扁線繞組。這種技術受限于鐵芯槽口極靴形狀，影響電機的峰值/持續特性及NVH性能，且生產工藝難以實現高節拍自動化生產。
第二代：軸向嵌裝繞組技術
從1958年開始，軸向嵌裝繞組技術進入市場應用。
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]。
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。
如果需要高效區間在低速高矩段，即需要將銅耗設計得較低，根據銅耗理論計算公式I2R 可知需要更低的繞組電阻值，或者提高轉子磁場來減小繞組電流，具體方法如下：
1）采用集中繞組設計，縮短電機繞組端部長度，電機繞組電阻R 更小。
2）采用扁線繞組方案，或者其他提高槽滿率的工藝，使得繞組銅截面積更大，電機繞組電阻R 更小。
BMW IX3 繞線轉子, 6極、單齒集中繞組繞線，槽口很寬是為了繞線針進入槽中，上下來回繞線。槽滿率不高，可以通過改進鐵芯的結構設計改變繞線方式提高轉子槽滿率，提高電機整體的功率密度。
通常為了進一步降低定子繞組產生的損耗與端部用銅量，多采用分數槽集中繞組，可以在一定程度上提升電機效率、降低成本。
1.3 定子制造
對于RFPM電機而言，為了降低定子鐵心損耗，通常用開槽的硅鋼片軸向疊壓制成定子鐵心，將繞組纏繞于定子齒上，利用槽楔對槽口進行封閉，防止繞組脫落。
由于徑向漏磁場比軸向漏磁場大，而繞組中部漏磁場較小，因此根據導線尺寸，繞組渦流損耗更集中在繞組頂部和底部。因此，繞組頂部和底部的渦流損耗分布并不均勻。在本研究中，基于有限元技術和實驗結果計算了繞組渦流損耗和導磁結構中的雜散損耗的復雜性，而并非經驗方法，基于16MVA的結果如圖2所示。
同步磁阻電機的構造
磁阻電機的定子可以是分布式和集中式繞組，由框架和帶繞組的鐵芯組成。
同步磁阻電機
分布式繞組同步磁阻電機定子
磁阻電機的轉子分為三種主要類型：凸極轉子、軸向疊片轉子和橫向疊片轉子。
