小S承接了某型电机的设计改进任务，目标是大幅降低有效材料消耗，同时效率指标由IE2至少提升到IE3的水平。

通常，电机效率的提高往往伴随着有效材料的增加，小S却要实现效率指标高出一档的同时成本不升反降，且成本是首要目标，达到IE3能效水平为前提条件。颇有点“压力山大”的小S找Ms.参帮忙出出主意，看看有什么好点子。Ms.参了解到该型电机为2极后，建议小S变更传统双层叠绕为单双层同心绕组。

2极电机绕组特点

与多极数(≥4极) 电机相比，2极双层叠绕组线圈边跨过机械圆周的角度大，线圈端部长，端部漏磁通大、铜线利用率低。

另外，考虑到嵌线工艺性，跨距一般为整距线圈的2/3，绕组系数低。当将传统双层叠绕为单双层同心绕组后，等效整距可以大于整距线圈的2/3，几何平均跨距则小于整距线圈的2/3，线圈端部短、绕组系数高(跨距可设计为整距线圈的5/6)，故而端部漏磁通小、铜线利用率高，应用于批量大的小型2极电机时，节材效果非常显著，同时效率、功率因数等性能指标提升幅度也较大。

绕组构成原则及跨距

三相绕组构成的原则

●力求获得较大的基波电势和磁势，尽量削弱谐波成份。

●保证三相电势和磁势对称。

●考虑节省材料和工艺方便。

跨距选择

采用星形和三角形连接的三相绕组已经消除了3次及3的倍数次谐波，节距选择主要考虑削弱5、7次谐波，因节距缩短ν次谐波的一个极距(即1/ν基波整距)就能消除ν次谐波，故通常跨距选择为5/6基波整距，或整距线圈跨距的5/6。

双层叠绕演变为单双层

双层叠绕及图1为2极1路、36槽、跨距1～16双层叠绕绕组展开图。

绕组型式等效原理

只要保证图中各电势或磁势矢量方向不变及支路电势或磁势矢量串联数相等，则转换前后合成矢量相等，这种情况下不同端部连接方式的绕组型式是等效的。各种等效绕组型式区别在于平均端接长不同或线圈平均长不同。

绕组型式演变

在图1中，考察U相，若“16～24”慒矢量为正，则相对应“34～36”+“1～6”慒矢量为负。将“19～21”及“1～3”各3慒中的上下层线圈边合并为一个线圈边，如图2所示重新组合，显然符合以上“矢量方向不变、磁势矢量串联数相等”的原则。

同样的道理，图1中另外两相V、W相也依U相的法则重新组合，即演变为图2所示“单双层同心绕组”。

结论

与图1跨距“1～16”即端接跨槽数为15相比，图2 平均跨槽数为[2×(10+12+14+18)+4×16] /12=14.3<15。实际应用中还可以进一步优化同心圈中权衡大小圈端接长比例关系，结果平均端接长显著小于图1所示双叠绕组端接长，铜线重和线圈电阻值减小，实现材料消耗及铜损耗减小、效率提高。

本文为原创作品，未经许可，不得转载，欢迎分享转发！