单双层绕组相比单层绕组,具有较好的磁场波形、起动性能和较低的杂散损耗等优点。与双层绕组相比,单双层绕组在较短的实际线圈跨距时可得到较大的有效跨距,使基波系数有较大的提高,在2极电机中效果尤其显著。
单双层绕组的主要优势
单双层绕组在较短的实际线圈跨距时可得到较大的有效跨距,使基波系数有较大的提高,在2极电机中效果尤其显著。如两者有相同的理论跨距,端部的导线用量可减少并可降低定子电阻,起到节铜和节能的双重作用。在设计中充分利用单双层绕组的优点,可提高电机的效率等性能指标,也可降低电动机绕组的温升。
- 改善磁场波形 - 减少谐波分量,提高电机运行平稳性
- 降低杂散损耗 - 提高电机整体效率
- 缩短端部长度 - 减少铜线用量,降低成本
- 改善启动性能 - 提高启动转矩,降低启动电流
- 灵活匝数选择 - 每槽匝数选取更灵活,优化电磁设计
不同规格电机的应用效果
(1)中心高160mm及以下的2极和4极电动机
一般采用单层绕组。改用单双层绕组后可改善磁场波形,使杂耗下降,端部平均长度也缩短,可使电机效率提高、温升下降,使启动性能改善,铜线用量也可减少。
(2)中心高180mm及以下的2极电动机
一般为双层绕组,改为单双层绕组,可提高基波绕组系数15%左右,即实际匝数可减少15%左右。在保证相同有效匝数的情况下,实际匝数可减少,保持相同槽满率时,导线截面可加大,而使定子电阻下降,定子损耗下降,使电动机效率得到提高。
原双层绕组由于下线工艺的要求,2极电机采用2/3短距,过多的短距使磁场波形变的很差,采用合适形式的单双层绕组后,磁场波形得到改善,而可降低杂耗,提高效率和降低温升并可改善启动性能。上述两大因素都使效率提高而起到节能效果。
(3)中心高180mm及以上的4极电动机
由双层改为单双层绕组,其实际平均跨距可缩短,平均半匝长度可减短,使定子电阻下降,定子损耗减少而使电动机的效率有所提高。
绕组类型性能对比
| 比较项目 |
单层绕组 |
双层绕组 |
单双层绕组 |
| 磁场波形 |
一般 |
较差(2极2/3短距时) |
较好 |
| 起动性能 |
一般 |
较好 |
好 |
| 杂散损耗 |
较高 |
中等 |
较低 |
| 基波绕组系数 |
中等 |
中等 |
较高(可提高15%) |
| 端部长度 |
较长 |
中等 |
较短 |
| 铜线用量 |
较多 |
中等 |
较少 |
| 匝数灵活性 |
较差 |
较差 |
较好 |
单双层绕组的独特优势
单双层绕组的另一特点是每槽匝数的选取较灵活,某一单层圈或双层圈增减一匝都是可行的,而在单层绕组和双层绕组中这样做就比较困难。采用单双层绕组时就可选用较合理的每极每相的串联匝数而可获得较合理的电磁设计方案。
这种灵活性使得电机设计者能够更精确地优化电磁参数,实现效率最大化,同时保持成本控制。特别是在对效率要求较高的应用场合,单双层绕组提供了更好的设计自由度。
单双层绕组技术结合了单层绕组和双层绕组的优点,在电机效率、节能效果、温升控制和启动性能方面都有显著改善。特别是在2极电机和特定规格的4极电机中,将传统绕组改为单双层绕组可以明显提高基波绕组系数,减少铜线用量,降低损耗,从而达到节能和提升综合性能的目的。
随着电机能效标准的不断提高,单双层绕组技术将成为提高电机效率、实现节能目标的重要技术路径之一。