S=K (2-7) 4.极距。 电枢表面圆周上相邻两主磁极之间的距离,以长度表示为: T=I D/2p (2-8) 以虚槽表示为: 式中D一电枢外径 p—主磁极对数。 5.绕组的形式和节距 (1)绕组的基本形式 直流电机的电枢绕组最基本的有单叠绕组和单波绕组两大类,图2-14所示为单叠绕组的 连接规律示意图了由图可见,单叠绕组的相邻绕组元件在电枢表面仅差一个槽,单个绕组元 件的首端和末端之间相邻一个换向片。例如图中第一绕组元件从N极出发,绕到相邻的S极, 通过换向器与N极下的第二绕组元件串联,直到所有的绕组元件都串联起来为止。 图2-14单叠绕组连接规律示意图 图2-15所示为单波绕组的连接规律示意图。由图可见,单波绕组的相邻绕组元件相隔约 为二个极距,第二绕组元件与第一绕组元件处在相同极性的两个磁极下,单个绕组元件的首 端与末端相隔约为两个极距。若电机有p对磁极,则连接p个元件后才回到出发元件的邻近, 并相隔一个槽,以便第二周继续绕下去,直到所有的绕组元件都串联起来为止。 (2)绕组的节距 各种绕组在电枢和换向器上的连接规律,由绕组的节距来确定。直流电机的节距有线圈 节距(又称第一节距)y,合成节距y,换向器节距yκ和后节距(又称第二节距)yε。 ①线圈节距y1
S＝K＝ Zu = uZ （2-7） 4.极距。 电枢表面圆周上相邻两主磁极之间的距离，以长度表示为： τ=πDa/2p (2-8) 以虚槽表示为： τ=Zu/2p （2-9） 式中 Da——电枢外径； p——主磁极对数。 5.绕组的形式和节距 （1）绕组的基本形式 直流电机的电枢绕组最基本的有单叠绕组和单波绕组两大类，图 2-14 所示为单叠绕组的 连接规律示意图了由图可见，单叠绕组的相邻绕组元件在电枢表面仅差一个槽，单个绕组元 件的首端和末端之间相邻一个换向片。例如图中第一绕组元件从 N 极出发，绕到相邻的 S 极， 通过换向器与 N 极下的第二绕组元件串联，直到所有的绕组元件都串联起来为止。 图 2-14 单叠绕组连接规律示意图 图 2-15 所示为单波绕组的连接规律示意图。由图可见，单波绕组的相邻绕组元件相隔约 为二个极距，第二绕组元件与第一绕组元件处在相同极性的两个磁极下，单个绕组元件的首 端与末端相隔约为两个极距。若电机有 p 对磁极，则连接 p 个元件后才回到出发元件的邻近， 并相隔一个槽，以便第二周继续绕下去，直到所有的绕组元件都串联起来为止。 （2）绕组的节距 各种绕组在电枢和换向器上的连接规律，由绕组的节距来确定。直流电机的节距有线圈 节距（又称第一节距）ｙ1，合成节距ｙ，换向器节距ｙk和后节距（又称第二节距）ｙ2。 ①线圈节距ｙ1
N y y2 图2-15单波绕组连接规律示意图 线圈节距y是指同元件两有效边在电枢表面所跨过的距离(见图2-14),一般以虚槽数 表示 y=Z/2p+E=整数 (2-10) 式中,是用来把y1凑成整数的一个小数。当E=0时,y=τ,为整距绕组;当∈ε取“一” 号时,y<τ,为短距绕组;当取“+”号时,y1>τ,为长距绕组。整距绕组可获得最大 感应电势,短距和长距绕组感应电势略小。由于短距绕组比长距绕组能节省端部材料,同时 短距绕组对换向有利,所以一般采用短距绕组 ②合成节距y 合成节距y是指相连接的两个绕组元件的对应边在电枢表面所跨过的距离(见图2-14)。 ③换向器节距yk 换向器节距yk是指同一个绕组元件首末端所连接两换向片之间在换向器表面所跨过的 距离(见图2-14)。以换向片数表示: y k= y (2-11) ④后节距y2 后节距y2是指相串联的两元件中,第一元件的下层有效边与所连接的第二元件的上层有 效边之间在电枢表面所跨过的距离(见图2-14)。其值取决于y1和y,并与绕组的类型有关。 单叠绕组 y 2=yI y (2-12) 单波绕组 (2-13) 、单叠绕组 单叠绕组的同一元件首末两端分别与相邻两换向片相接,第一只元件的末端与第二只元 件的首端接在同一换向片上。两只相互串联的元件总是后一只紧叠在前一只上面,故称为叠
图 2-15 单波绕组连接规律示意图 线圈节距ｙ1是指同元件两有效边在电枢表面所跨过的距离（见图 2-14），一般以虚槽数 表示。 ｙ1= Zu/2p+ =整数 （2-10） 式中，是用来把ｙ1凑成整数的一个小数。当 =0 时，ｙ1=τ，为整距绕组；当∈ 取“一” 号时，ｙ1＜τ，为短距绕组；当取“＋”号时，ｙ1＞τ，为长距绕组。整距绕组可获得最大 感应电势，短距和长距绕组感应电势略小。由于短距绕组比长距绕组能节省端部材料，同时 短距绕组对换向有利，所以一般采用短距绕组。 ②合成节距ｙ 合成节距ｙ是指相连接的两个绕组元件的对应边在电枢表面所跨过的距离（见图 2-14）。 ③换向器节距ｙｋ 换向器节距ｙｋ是指同一个绕组元件首末端所连接两换向片之间在换向器表面所跨过的 距离（见图 2-14）。以换向片数表示： ｙk＝ｙ （2-11） ④后节距ｙ2 后节距ｙ2是指相串联的两元件中，第一元件的下层有效边与所连接的第二元件的上层有 效边之间在电枢表面所跨过的距离（见图 2-14）。其值取决于ｙ1和ｙ，并与绕组的类型有关。 单叠绕组 ｙ2＝ｙ1－ｙ （2-12） 单波绕组 ｙ2＝ｙ－ｙ1 （2-13） 二、单叠绕组 单叠绕组的同一元件首末两端分别与相邻两换向片相接，第一只元件的末端与第二只元 件的首端接在同一换向片上。两只相互串联的元件总是后一只紧叠在前一只上面，故称为叠
绕组。其特征为 V=VK 式中,取“+”为右行绕组,取“一”为左行绕组,左行绕组端部交叉,一般不予采用 为进一步分析单叠绕组的连接方法和特点,现以Z=S=K=16,2P=4为例,绕制一单叠 右行绕组。 1.计算节距 16 yI 2p 0=4, 为整距绕组 y=y=1,为单叠右行绕组; Jk=y1-) 2.绕组展开图 根据求得的各种节距,可画出绕组展开图。先将电枢表面展开成平面,并将电枢槽。电 枢元件及换向片编号。其中元件及换向片号与其上层边所在槽号相同,电枢槽号和换向片号 之间的相对位置,用如下方法确定:为了使元件的端接对称,应使每一元件所接的两个换向 片的分界线与其轴线重合。 图2-16所示为单叠右行绕组展开图,图中元件上层边画成实线,下层边画成虚线。第 元件的首端接在换向片1上,它的一边放在1号槽的上层,另一边放在5号槽的下层(y1 4),末端接在换向片2上(yk=1);第二元件的首端接到换向片2上,它的一边放在2号 槽的上层,另一边放在6号槽的下层,末端接到换向片3上;依次连接第三,四等,直到第 十六元件。第十六元件的末端又接到换向片1上,组成一个闭合回路。 团送 16BB4567891m四234 A B, 图2-16单叠绕组展开图
绕组。其特征为： y = yk 1 （2-14） 式中，取“＋”为右行绕组，取“一”为左行绕组，左行绕组端部交叉，一般不予采用。 为进一步分析单叠绕组的连接方法和特点，现以 Z＝S＝K＝16，2P＝4 为例，绕制一单叠 右行绕组。 1.计算节距 0 4 4 16 2 1 = = = p Z y ，为整距绕组； y = yk =1 ，为单叠右行绕组； yk = y1 − y = 4 −1 = 3 2.绕组展开图 根据求得的各种节距，可画出绕组展开图。先将电枢表面展开成平面，并将电枢槽。电 枢元件及换向片编号。其中元件及换向片号与其上层边所在槽号相同，电枢槽号和换向片号 之间的相对位置，用如下方法确定：为了使元件的端接对称，应使每一元件所接的两个换向 片的分界线与其轴线重合。 图 2-16 所示为单叠右行绕组展开图，图中元件上层边画成实线，下层边画成虚线。第一 元件的首端接在换向片 1 上，它的一边放在 1 号槽的上层，另一边放在 5 号槽的下层（ｙ1＝ 4），末端接在换向片 2 上（ｙk＝1）；第二元件的首端接到换向片 2 上，它的一边放在 2 号 槽的上层，另一边放在 6 号槽的下层，末端接到换向片 3 上；依次连接第三，四等，直到第 十六元件。第十六元件的末端又接到换向片 1 上，组成一个闭合回路。 图 2-16 单叠绕组展开图
3.主极位置 为了确定电枢绕组中感应电势的方向,需假定电枢的转向,同时画出主极的位置和极性 电机主极在圆周上是对称均匀分布的,极靴宽度一般为0.6-0.7τ。在展开图上对称均匀划 分极距,并在每极距内画上磁极并假设极性别极表示磁力线方向进入纸面,S极表示磁力线 方向离开纸面。根据右手定则,可以确定各导体中感应电势的方向,用元件边上的箭头表示 在N极下的元件边中电势方向均向下;在S极下元件边中的电势方向均向上。由于几何中心 线处的磁密为零,故此处元件边中电势为零,即1、5、9、13号元件中电势为零。因此,电 枢电势的分界线是磁场的分界线。 4电刷位置和极性 电刷在换向器上的位置是根据空载时在正负电刷之间能获得最大电势这一原则来确定 的。为了获得最大电势,电刷应与电势为零的电枢元件所连接的换向片相接触 电势为零的元件所处的位置,用下述方法判断:若是整距绕组(y1=τ),如图2-17(a) 所示,当两元件边位于几何中心线时,元件电势为零,此时,元件轴线与主极轴线重合。如 果是短距绕组(y1<τ=,如图2-17(b)所示,当元件轴线与主极轴线重合时,两元件边不在 几何中心线上,而处在同一极性下左右对称,此时,两元件边电势大小和方向都相同,互相 抵消,元件电势也为零。由此可见,只要元件的轴线与主极轴线重合,感应电势即为零。此 时,元件所接的两个换向片的分界线与主极轴线重合,所以电刷必须放在主极轴线下的换向 片上。对应一个主极,便可放置一组电刷。本例中2p=4,则应有四组电刷。电刷的宽度通 常等于换向片宽度的1.5-3倍。在分析电机电枢绕组时,为简便起见,电刷只画成一个换向片 N 图2-17电刷放置法 (a)整距绕组:(b)短距绕组 电刷的极性由线圈内电势的方向来确定,当电枢转向和主极极性一定时,通过换向片跨
3.主极位置 为了确定电枢绕组中感应电势的方向，需假定电枢的转向，同时画出主极的位置和极性。 电机主极在圆周上是对称均匀分布的，极靴宽度一般为 0.6-0.7τ。在展开图上对称均匀划 分极距，并在每极距内画上磁极并假设极性别极表示磁力线方向进入纸面，S 极表示磁力线 方向离开纸面。根据右手定则，可以确定各导体中感应电势的方向，用元件边上的箭头表示， 在 N 极下的元件边中电势方向均向下；在 S 极下元件边中的电势方向均向上。由于几何中心 线处的磁密为零，故此处元件边中电势为零，即 1、5、9、13 号元件中电势为零。因此，电 枢电势的分界线是磁场的分界线。 4.电刷位置和极性 电刷在换向器上的位置是根据空载时在正负电刷之间能获得最大电势这一原则来确定 的。为了获得最大电势，电刷应与电势为零的电枢元件所连接的换向片相接触。 电势为零的元件所处的位置，用下述方法判断：若是整距绕组（ｙ1=τ），如图 2-17(a) 所示，当两元件边位于几何中心线时，元件电势为零，此时，元件轴线与主极轴线重合。如 果是短距绕组（ｙ1＜τ＝，如图 2-17(b)所示，当元件轴线与主极轴线重合时，两元件边不在 几何中心线上，而处在同一极性下左右对称，此时，两元件边电势大小和方向都相同，互相 抵消，元件电势也为零。由此可见，只要元件的轴线与主极轴线重合，感应电势即为零。此 时，元件所接的两个换向片的分界线与主极轴线重合，所以电刷必须放在主极轴线下的换向 片上。对应一个主极，便可放置一组电刷。本例中 2ｐ=4，则应有四组电刷。电刷的宽度通 常等于换向片宽度的 1.5-3 倍。在分析电机电枢绕组时，为简便起见，电刷只画成一个换向片 宽。 图 2-17 电刷放置法 (a)整距绕组；(b)短距绕组 电刷的极性由线圈内电势的方向来确定，当电枢转向和主极极性一定时，通过换向片跨
接在任何两相邻电刷间的元件中电势方向是一定的,因此电刷的极性固定不变。图2-18中A 电刷为正,B电刷为负。电机中将同极性电刷相连后引出正负两接线端。 78H9M10 图2-18电刷极性 5.并联支路数 将图2-16中的元件依次连接,可得单叠绕组的瞬间电路图,如图2-19所示。由图可见, 有4条支路并联于正负电刷之间。每一支路都是由上层边处在同一主极下的元件串联而成, 个主极对应一条支路,则单叠绕组的并联支路数恒等于电机的主极数。所以支路对数a等 于主极对数p,即 a -p (2-15) 114 图2-19单叠绕组的瞬间电路图 电枢旋转时,各元件的位置随着移动,构成各支路的元件在交替更换,由于电刷位置是 固定的,所以组成一条支路的元件数不变,感应电势大小不变,从电刷外面看绕组时,永远 是一个具有2a条并联支路的电路。 电刷两端接通负载或电源时,产生电枢电流,由于电刷两侧的感应电势方向相反。则电
接在任何两相邻电刷间的元件中电势方向是一定的，因此电刷的极性固定不变。图 2-18 中 A 电刷为正，B 电刷为负。电机中将同极性电刷相连后引出正负两接线端。 图 2-18 电刷极性 5.并联支路数 将图 2-16 中的元件依次连接，可得单叠绕组的瞬间电路图，如图 2-19 所示。由图可见， 有 4 条支路并联于正负电刷之间。每一支路都是由上层边处在同一主极下的元件串联而成， 一个主极对应一条支路，则单叠绕组的并联支路数恒等于电机的主极数。所以支路对数ａ等 于主极对数ｐ，即： ａ=p （2-15） 图 2-19 单叠绕组的瞬间电路图 电枢旋转时，各元件的位置随着移动，构成各支路的元件在交替更换，由于电刷位置是 固定的，所以组成一条支路的元件数不变，感应电势大小不变，从电刷外面看绕组时，永远 是一个具有 2ａ条并联支路的电路。 电刷两端接通负载或电源时，产生电枢电流，由于电刷两侧的感应电势方向相反。则电