一文解析三相单层绕组端部连接方式性能及特点

三相单层绕组的类型

单层就是在每个定子槽内只嵌放一个线圈的有效边的绕组，因而它的线圈总数只有电动机总槽数的一半。单层绕组的优点是嵌线比较方便，槽的利用率高，缺点是节距的选择受到限制，电动机的电磁性能不够理想，多用于中小型电动机中。

定子绕组分为显极式和隐极式两种类型。

（1）显极式绕组跨距在两个相邻极面内同相的两个极相组采用“头接头”和“尾接尾”连接起来的绕组称为显极式绕组。在显极式绕组中，每个极相组形成一个磁极，每相绕组的极相组数与磁极数相等。也就是说在显极式绕组中有几个极相组数该电动机就是几极的电动机。图5-8所示是4极显极式绕组一相的示意图。

在显极式绕组中，为了使磁极的极性N和s相互间隔，相邻两个极相组里的电流方向是相反的，相邻两个线圈的有效边里的电流方向却是一致的。

（2）隐极式（庶极式）绕组 在不相邻的两个极面中同相的两个极相组采取“头接尾”和“尾接头”的方式连接的绕组称为隐极式绕组，如图5-9所示。在隐极式绕组中每个极相组形成两个磁极，绕组的极相组数为磁极数的一半，而另外半数的磁极则由极相组所产生的磁通共同形成。也就是说在隐极式绕组的电动机中极数是每相绕组极相组数的两倍。

图5-8 显极式绕组

图5-9 隐极式绕组

在隐极式绕组中，每个极相组所形成的磁极的极性都相同，而所有极相组的电流方向也都相同。

隐极式绕组多应用于老型号电动机中，现在已被淘汰。现代电动机只是应用在双速电动机绕组中，双速电动机定子绕组也只有一套，嵌线方法也与单速电动机相同，不同之处是通过改变极数（即改变显极与隐极方式）达到变速的目的。

三相单层绕组的形式

根据绕组形状的不同，单层绕组又分为链式、同心式和交叉式三种。

（1）链式绕组 链式绕组由具有相同形状和同一节距的单层线圈元件所组成，因其绕组端部各个线圈像套起的链环而得名，图5-10所示为三相24槽4极单层链式绕组节距。

单层链式绕组因节距相等，绕制比较方便，作链式排列时端部连线交叉较多，端部整形较困难。

图5-10 三相24槽4极单层链式绕组节距

△注意：单层链式绕组的线圈节距必须是奇数，否则该绕组将无法排列布置。

（2）交叉式绕组 交叉式绕组是由两种不同节距的绕组元件一大一小交叉排列而成，其特点是元件的绕制虽不如链式方便，但可以采用短节距绕组，有利于改善电动机性能。图5-11所示为三相36槽4极单层交叉式绕组（A相）展开图。

图5-11 三相36槽4极单层交叉链式绕组（A相）

（3）同心式绕组 同心式绕组是由同一极相组内节距不等的大小两个线圈组成。因极相组内的所有线圈围抱同一圆心而得名。同心绕组的特点是同一个极相组的元件的节距大小不等，绕制时需用几个不同大小的模具，但几个元件同心安放，端部连线不互相交叉，易于排列整齐。图5-12所示为24槽2极单层同心式绕组展开图。

图5-12 24槽2极单层同心式绕组展开图a）A相绕组b）三相绕组

三相单层绕组端部连接方式性能及特点

1、等宽度式（叠式）

线圈为等距，所有线圈节距相同，线模容易调整；线圈节距短于极距（整距），较省线材；单层绕组的线圈数目少，嵌线省时，但电气性能较差。

2、同心式

绕组是单层布线，有较高的槽满率；线圈节距的平均值为等距，绕组端部长度大而耗线材，且漏磁较大、电气性能也较差；可采用分层嵌线而形成“双平面”或“三平面”绕组，使嵌线方便，多适用于二极电机。

3、交叉式

绕组为整距，但线圈平均节距较短，用线较节省；每组线圈数和节距都不等，给嵌线工艺增加了困难；槽满率较高，电气性能较差。另外，端部连接方式也可成为同心交叉式，即把等宽度的两线圈改成同心式。

4、三相单层4极36槽绕组端部连接方式

由三相4极36槽可知该绕组的每极相槽数q=3，端部连接方式可能出现三种方式，用图（a）、（b）、（c）描绘，只连接其中某一相。

（a）等宽式（链式）

（b）同心式

（c）交叉式

在实际中，选用哪种端部连接方式，这不是修理人员所考虑的，只有设计人员才考虑。对修理人员来说，一般情况下，原设计数据是重绕电机的重要依据，是不可更改的。

5、三相单层4极24槽绕组端部连接方式

由三相4极24槽的两个基本参数可计算出每极相槽数=2，根据其规则排列组合有三种端部连接方式，下图所示。

（a）等宽式（叠式）

（b）同心式

（c）单链式

总之，以上几种单层绕组型式，具有高的槽利用率、不易发生相间短路、线圈数目较少、嵌线工时省等优点，在小型电机中得到广泛应用。常用的Y系列电机中，单层叠式绕组用于q=2的4、6、8极电机；单层交叉式绕组用于q=3的2、4极电机；同心式绕组用于q=4的2极电机。这些绕组型式在日常的修理工作中都经常可以见到。另外，单层绕组由于结构的限定，其绕组端部较厚，不易整形，无法利用适当的短距来改善绕组的电磁性能，这就是单层绕组的电机性能较差的原因。