微電機(jī)結(jié)構(gòu)工藝系列講座第五講 繞組的結(jié)構(gòu)與工藝
宋立偉,李立毅,張子忠
(哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱15 0001)
中圖分類號。tm305 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:c
繞組在通電工作或加工制造過程中,會受到機(jī)械的、電磁的作用力,還會受到熱、腐蝕等的綜合作用,是電機(jī)中比較容易損壞的部分。因此,關(guān)于繞組的材料、絕緣結(jié)構(gòu)與制造工藝都有專門的要求。
1繞組的結(jié)構(gòu)與繞組的絕緣結(jié)構(gòu)
微電機(jī)所用的繞組有很多類別,按繞組的結(jié)構(gòu)型式主要有集中繞組和分布繞組兩大類,集中繞組用作電機(jī)的激磁繞組,分布繞組多用于電機(jī)的電樞繞組。此外,繞組還可以按形成方法分為繞線式和非繞線兩類,繞線式主要包括單匝成型線圈繞組和多匝散下線圈繞組,非繞線式繞組主要包括鼠籠繞組、杯形轉(zhuǎn)子繞組、印制繞組等。
1.1集中繞組的結(jié)構(gòu)
集中繞組主要用于直流電機(jī)、電磁式同步電機(jī)、自整角機(jī)的磁極線圈和單相罩極電動機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的定子線圈等。圖1為電磁式直流電動機(jī)的激磁線圈結(jié)構(gòu),這種集中繞組的結(jié)構(gòu)特點是,先按匝數(shù)要求,在繞線模上繞成線圈,然后按機(jī)殼內(nèi)圓尺寸壓制成圓弧形。圖2為自整角機(jī)轉(zhuǎn)子激礅繞組結(jié)構(gòu),這種繞組可以直接在轉(zhuǎn)子鐵心上繞制,使成型后的尺寸緊湊,也可以先單獨繞制一定匝數(shù)的線圈,然后套在鐵心上,經(jīng)整形后綁扎固定。
總之,集中繞組主要要求匝數(shù)準(zhǔn)確和一定的外形尺寸,簡單可靠的絕緣和固定方式等。
1.2分布繞組的結(jié)構(gòu)
分布繞組主要用于直流電樞繞組和交流電樞繞組,各個線圈均勻分布在電樞鐵心槽內(nèi)。
1.2.1直流電樞繞組結(jié)構(gòu)
直流電樞繞組大多數(shù)是由漆包圓導(dǎo)線繞制的散下線圈組成,較大功率的直流電機(jī)也可以用成型線圈嵌在電樞槽內(nèi)連接而成。直流電樞繞組有疊繞和波繞之分,但它們都是閉合繞組。當(dāng)采用熔槽絕緣時,可直接用繞線機(jī)在已絕緣的電樞鐵心上繞制電樞繞組。電樞繞組的有效部分嵌入槽內(nèi),用槽楔固定,電樞繞組端部,特別是與換向器相連的端部應(yīng)用絕緣玻璃絲帶綁扎緊固,同時繞組端部與軸之間應(yīng)有良好的絕緣。
1.2.2交流分布繞組結(jié)構(gòu)
交流分布繞組也多采用漆包圓銅線繞成線圈散下在槽中,并按一定規(guī)律連接而成。主要有正弦分布繞組、單層及雙層同心式繞組和雙層疊統(tǒng)組等。交流繞組的選擇主要考慮電機(jī)性能要求和工藝性。正弦繞組的主要優(yōu)點是極大地削弱磁場中的空間諧波成分,缺點是繞組系數(shù)較小,工藝性較雙層短距繞組差一些,圖3所示為兩相正弦繞組展開圖和布置圖,其分布型式有兩種,一相繞組軸線與槽中心線重合時為第1類,一相繞組軸線與齒中心線重合時為第ⅱ類。雙層疊繞組是一種常用的交流繞組結(jié)構(gòu)型式,其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便,適用于小功率電機(jī)。
1.2.3環(huán)形分布繞組結(jié)構(gòu)
在定子全塑封電機(jī)中采用環(huán)形分布繞組,如圖4所示,為便于直接在鐵心上機(jī)械化繞制,定子鐵心由兩個半圓形鐵心拼裝而成,拼裝前在兩個半圓鐵心上繞制環(huán)形繞組。
1.3繞組的絕緣結(jié)構(gòu)
電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)是指整臺電機(jī)采用的各種絕緣材料,在耐熱等級、電氣和機(jī)械性能等方面相互適應(yīng)的結(jié)構(gòu)組成。電機(jī)的絕緣結(jié)構(gòu)中主要包括繞組導(dǎo)線絕緣、槽絕緣和繞組浸漬或澆注絕緣等。
槽絕緣用以保證繞組對地(鐵心)絕緣,是電機(jī)的主絕緣之一,在繞組下線過程中,槽絕緣受力較大,因此槽絕緣不僅有良好的電氣性能,還應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。繞組的層間絕緣、相間絕緣一般采用與槽絕緣相同的材料。在微電機(jī)中槽絕緣分插放式和熔槽絕緣兩類,相比之下,熔槽絕緣更適應(yīng)機(jī)械化下線和提高槽絕緣的性能。熔槽絕緣就是將配制好的絕緣樹脂粉末,在一定條件下,直接熔敷在電機(jī)的槽壁和端面上,經(jīng)過熱處理形成一層薄而均勻的絕緣層。
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