电枢绕组（电机的核心电路部分）

简介

图1 电枢绕组断路的检查

电枢绕组设计要求：电枢绕组的构成，应能产生足够的感应电动势，并允许通过一定的电枢电流，从而产生所需的电磁转矩和电磁功率，此外，还要节省有色金属和绝缘材料，结构简单，运行可靠。

电枢绕组分直流电枢绕组和交流电枢绕组两大类，分别用于直流电机和交流电机。

相关术语

1）元件（线圈）

绕组线圈称为绕组元件，分单匝和多匝。一个元件由两条元件边和端接线组成，元件边放在槽内，能切割磁力线而产生感应电动势，叫“有效边”，端接线放在槽外，不切割磁力线，仅作为连接线用。每个元件的一个元件边放在某一个槽的上层，另一个元件边则放在另一槽的下层。

2）元件的首末端

每一个元件均引出两根线与换向片相连，其中一根称为首端，另一根称为末端。每一个元件的两个端点分别接在不同的换向片上，每个换向片接两个不同的线圈端头。

3）实槽

电机电枢上实际开出的槽叫实槽。实槽数用Q表示。

4）虚槽

即单元槽(每层元件边的数量等于虚槽数)，每个虚槽的上、下层各有一个元件边。虚槽数用

5）极轴线

磁极的中心线。

6）几何中性线

是指主磁极N极和S极的机械分界线。

7）物理中性线

把N极与S极磁场为零处的分界线称为物理中性线。

直流电枢绕组

通常采用双层绕组。线圈的有效部分包含左、右两个有效边。放在槽内且靠近槽口的有效边叫上层边，靠近槽底的有效边叫下层边。同一槽中上下层间用绝缘纸隔开。同一线圈上下两个有效边沿圆周方向的距离即为线圈的跨距，通常用槽距（两相邻槽间距离）的倍数表示。跨距约等于一个极距。注：相邻两磁极的距离，也常用槽距的倍数表示。

直流电枢绕组分叠绕组、波绕组和蛙绕组3种。每个线圈的两个出线端连接到换向器的两个换向片上，两者在换向器圆周表面上相隔的距离称为换向器节距，用

指串联的两个元件总是后一个元件的端接部分紧叠在前一个元件端接部分，整个绕组成折叠式前进。

有单叠绕组和复叠绕组之分。单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串联起来，构成一条并联支路，所以对应一个磁极就有一条并联支路。单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。各条支路间通过电刷并联。

单叠绕组线圈的换向器节距

指把相隔约为一对极距的同极性磁场下的相应元件串联起来，象波浪式的前进。

有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中p为磁极对数；k为换向片数；a为使

波绕组从并联电路连接原理上说，只需两组电刷，即一组正电刷和一组负电刷。然而，通常直流电机中波绕组的电刷组数仍然等于其极数，这是为了减轻电刷和换向片接触面上的电流负荷，从而可以缩短换向器的长度。此外，对线圈电流的换向也有好处。

直流电枢绕组常由于某种原因造成各并联支路的电流不均匀分配，使铜耗增加，电枢绕组过热；有时也会使电刷下发生有害的火花，给电机运行带来不利影响。将电枢绕组内部理论上的等电位点用导线直接连接，就可以改善电机的运行条件。专门为此而设置的连接导线称为均压线。

由适当配合的叠绕组和波绕组混合而成的一种直流电枢绕组。叠绕组和波绕组的线圈接在同一换向器上并联工作。由于其线圈组合的外形很像青蛙而得名。这种绕组因波绕组线圈和叠绕组线圈之间互相起着均压线作用，故无需另外加接均压线。采用蛙绕组的直流电机有良好的运行性能，故其应用日益广泛。

电枢绕组是直流电机的核心部分。当电枢在磁场中旋转时，电枢绕组中会感应电动势。当电枢绕组中有电流流过时，会产生电枢磁动势，它与气隙磁场相互作用，又产生电磁转矩．电动势与电流相互作用，吸收或放出电磁功率。电磁转矩与转子转速相互作用，吸收或放出机械功率。二者同时存在，构成电磁能量与机械能量的相互转换，完成直流电机的基本功能。因此，电枢绕组在直流电机中起着重要的作用。

根据不同的联结方法，电枢绕组可分为：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组、混合绕组等。它们的主要差别在于从电刷外看进去，电枢绕组联结成了不同数目的并联支路，以满足不同额定电压和电流的要求。其中，单叠绕组和单波绕组是两种基本的形式。

电枢绕组虽然有不同类型，但在结构上有其共同的特点：它们都是由结构形状相同的绕组元件(简称元件)按一定的规律联结而成。绕组元件又叫线圈，一台电机的总元件数用s表示，每一元件有两个放在槽中能切割磁通感生电动势的有效边称元件边。元件在槽外的部分不切割磁通，不感生电动势，称为端部。元件可分为单匝元件和多匝元件，前者的元件边只有一根导体，后者元件边则有多根导体串联绕制而成，元件匝数以N表示，每个元件有两根引出线，一根为首端，一根为尾端，它们接到不同的换向片上。

绕组的各个元件之间通过换向片相互联结起来，这样就必须在同一换向片上，既连有一个元件的首端，又连有另一个元件的尾端，使整个电枢绕组的元件数S和换向片数X相等，即S=K。

绕组元件被嵌放在电枢铁心的槽内，它的一个元件边被放在槽的上层，称为上层边，另一边被嵌放在另一槽的下层，称为下层边，同一槽上下二层放置了不同元件的有效边，而一个元件也只有两个边，这样电枢的槽数Q就应该等于元件数J。

为了正确地把绕组嵌放在槽内并与换向片相联结，应先了解电枢和换向器上各种绕组元件的节距。所谓节距是指相关的两个元件之间的距离，通常以所跨过的槽数或换向片数来表示。

1）第一节距：

2）第二节距:

为元件的下层边与其相联结的元件上层边之间的距离，以虚槽数计。

3）合成节距y和换向片节距:

y是相串联的两个元件的对应边的距离，以虚槽数计。

单叠绕组的

交流电枢绕组

交流电枢绕组可分为卷线式和笼式两大类。其中，卷线式绕组又有以下几种分类方法。

按相数分类

有单相绕组和三相绕组。如果是三相的，三相绕组在磁场空间位置上要对称分布，也就是各相间互差120°电位角。

三相绕组可接成星形(Y)或三角形

还有一种星－三角混合的接法。这种混接可有串联和并联两种。利用星－三角混接可以从三相电源中获得相当于十二相的电流系统。

并联混接中星形绕组部分和三角形绕组部分之间容易产生环流，所以实际上采用的以串联混接为多。

按相带分类

按每相绕组在圆周上连续占有空间的电角度（相位角）分类：有120°相带、60°相带和30°相带等绕组。通常三相交流电机采用 60°相带绕组。在相同串联导体数下,60°相带绕组感应电动势约比120°相带绕组的感应电动势大 15%以上。30°相带绕组虽然可以进一步提高绕组利用率，但由于其绕组制造复杂，而感应电动势提高不多，故仅用在一些有特殊要求的场合，例如用于高效率电动机中。

按槽内线圈边的层数分类

有单层绕组、双层绕组和单双层绕组。

单层绕组多用于小功率电机。和双层绕组相比，它的线圈数减半，故绕线及嵌线工作量较少。双层绕组可以任意选择绕圈跨距以改善电动势和磁通势波形，或用来削弱某一特定的有害谐波。它的所有线圈几何尺寸一致，便于制造，并且端部结构整齐，有利于散热，机械强度也高，因而，除了小型电机外，双层绕组在所有容量范围内都得到了广泛应用。单双层绕组是双层短距绕组的一种变形，其性能和对应的双层短距绕组相同，但端部接线较短。线圈的几何尺寸不等是它的一个缺点。

按每极每相槽数分类

有整数槽和分数槽两种。整数槽绕组应用最为广泛。

分数槽绕组主要用以削弱同步电机中危害极大的谐波，改善电动势波形和减少表面损耗。在低速多极的水轮发电机中用得很多。与整数槽绕组相比，分数槽绕组的磁通势中谐波较多，必须防范可能引起的振动和噪声。

其它分类法

按线圈端部的连接方法，单层绕组中还可分为同心式、链式和交叉式3种。

笼式绕组是异步电机中应用最广的一类交流电枢绕组。它的结构和定子绕组很不相同。在异步电机转子铁心的槽内各有一根导体条。铁心两端槽口外有两个端环分别将所有导体条的两端都连接起来，成一短接的回路。如果去掉磁路部分的铁心，只考虑导电的电路部分，则此绕组的形状像一个笼子，故而得名。笼式绕组的每根导体条就是一相。它可以和任意极数的旋转磁场相配合，在其中感生电流。笼式绕组中的感应电动势很小，所以一般不需要绝缘。

演变

优点：

缺点：

优点：

缺点：