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什么是电机绕组针式绕线技术?

点击:215 日期:2021-04-09 选择字号:
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电机绕组是将线圈内的导线放置在齿槽内,齿槽通常被包裹在一个有涂层的柔性铁磁芯,以形成磁极。电机有两种基本的磁极配置,即凸极和非凸极。定子绕有对应于电能相位的成对线圈,2相感应电动机定子有2对线圈,每对线圈对应一个交流两相。每对线圈串联在一起,对应电磁铁的相对磁极。一个线圈对应一个N极,另一个对应一个S极,另一对线圈在空间上与第一对线圈成90°。如果是两相电机,这对线圈与时间偏移90°的交流线圈相连,电机绕组图如下所示。


绕组的连接方式

在凸极电机中,磁极可以由绕在磁极面下的绕组产生,在非凸极结构中,绕组可以分散在极面槽内。一般的罩极电机,包括绕着支撑磁场相位的极部放置的绕组。有些类型的电机包括导体,导体有较厚的金属薄片组成,金属条一般是铜的或铝的材质制作。根据电机所使用的起动方法的类型,电机的三相绕组以星形或三角形连接。像鼠笼这样的电机可以通过星形连接到三角形的定子上,频繁地在轨道上运行。

两相电机和三相电机的绕组都安装在定子槽中,线圈缠绕在外部固定装置上,然后缠绕到槽中,夹在线圈外围和槽之间的绝缘层可防止磨损。绕组由绕在铁芯上的铜线制成的,用来制造或获得电磁能。最常用的绕组材料是搪瓷油漆包裹的铜或铝线,包括槽中的一组线圈以及在绕组边缘区域的齿槽。在大型电机中,磁极绕组被分成几束相同的线圈,这些线圈被插入比较小的槽中,该组称为相位带(见下图)。相位带的分布线圈抵消了一些奇次谐波,在磁极上产生了正弦的磁场分布。由于相位带可以重叠,磁极边缘的槽的匝数可能比其他槽的少,边缘槽可能包含两相绕组。


旋转磁场是由两个相互成直角的线圈产生的,由90°异相电流驱动,三个绕组相隔120°放置在空间中,并由相应的120°相电流供电,也会产生旋转磁场, 当90°相位正弦波从(a)点到(d)点移动时,磁场逆时针旋转(图a-d)


定子旋转磁场的旋转速度与每相极对数有关,下面的“全速”图共有6极或3极对和3相,每相只有一对极,磁场将每一个正弦波周期旋转一次。在60HZ的情况下,磁场以每秒60次或每分钟3600转(转/分)的速度旋转,对于50HZ,它以每秒50转或3000转的速度旋转。如果把电机的磁极数加倍,同步速度就被减半,因为磁场在空间中旋转180°,产生360°的正弦波。

为了有效地将电子换相的多极三相电机的极槽紧密地缠绕在一起,它们将被涂绝缘层,并用针绕组法直接缠绕。带有喷嘴的针与运动方向成直角,以提升运动的方式移动,通过定子组穿过电机两个相邻极之间的槽道,将导线落在所需位置。然后,将定子在绕组头上的反转点转动一个齿距,以便前一个过程可以按相反顺序再次运行。利用这种缠绕技术可以实现特定的层结构,缺点是两个相邻的电极之间必须有间隙,间隙的大小至少为喷嘴直径,喷嘴直径大约是绕线直径的三倍。相邻两极之间的空间不能完全填满,下图为直角绕组方式。

绕针技术的优点是,承载导丝嘴的针支架通常与数控坐标系耦合,这样可以使喷嘴通过空间朝着定子移动。这样,除了正常的提升运动和定子的旋转之外,还可以执行铺设运动。由于铜丝以90°的角度从铜丝导向喷嘴拉出,只能在有限的范围内定向放置铜丝。由于导丝喷嘴可以在整个齿槽内自由移动,因此如果配备了额外的旋转装置,喷嘴可以在接触点处终止导线。与传统的线性绕组技术一样,接触针或钩形触点可以紧密接触于运动面,适用于星形连接或三角形连接中的单极互连,下图为角度为45°绕组方式。

旋转运动与行程运动需要精确同步,以便在上下运动期间针不会接触槽道,影响最大绕线速度的变量有:针行程、定子旋转角度(极数)、线径、槽道宽度、斜槽定子螺旋角。由于导线导管和针支架运动方式是高加速度,这会导致不必要的振动,影响绕组质量。提升运动质量通常由滚珠丝杠产生,在此移动过程中,伺服驱动器必须不断反转,以满足导线导管的反方向移动

结论


利用针式绕线技术,可以生产成品组件,例如定子线圈或连接件。除了磁极之间未充分利用的空间外,与传统的拉入技术相比,还可以将具有良好填充系数的电机线圈缠绕到较低的定子叠片的高度(卷取机头高度)上。


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