將很多導線擰在一起繞制 - 影響馬達性能的線圈 (下)

2012年07月24日 16:42 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:秩名 我要評論(0)

  將很多導線擰在一起繞制

  要提高占空比,除了分割內(nèi)芯之外,還有一種很早就為人所知的方法。那就是分布繞法線圈常用的“落入”繞法。

  “集中繞線”方式是在一個內(nèi)芯上纏繞一個線圈,而“分布繞線”方式是將多個內(nèi)芯放在一起進行卷繞。集中繞線方式的銅損較少。而分布繞線方式的頓轉(zhuǎn)扭矩(Cogging Torque)較小。豐田“普銳斯”的混合動力系統(tǒng)配備的馬達及發(fā)電機分別采用了不同的繞線方式,馬達采用分布繞線式,發(fā)電機采用集中繞線式,由此可以推測,二者今后可能會共存。

  小田原工程公司開發(fā)出了適用于汽車用馬達分布繞線的繞線機。特點是可一次卷繞很多導線。

  其實,EV用馬達的線圈是將多條細線(比如16根)擰在一起卷繞后并聯(lián)而成。像EV一樣需要很大扭矩時,必須通過很大電流才能滿足需要。要將銅損及其造成的溫度上升降至一定水平的話,需要一定的截面積。也就是說要用粗線繞制。

  不過,如果粗線的曲率半徑很小的話,就不能卷繞。另外,頻率提高時,導致電流集中在表面附近的“表皮效應”會增大,無論導線有多粗,其中心位置都不會發(fā)揮作用。

  

  圖9:小田原工程的繞線機

  先纏繞在繞軸(右),然后從上面推入線圈插入夾具的葉片之間。

  

  圖10:上面是飛輪,掛在中間的是繞軸,下面是線圈插入夾具

  繞軸不動,飛輪圍繞其周圍旋轉(zhuǎn),因此導線會扭曲。

  汽車用馬達目前仍采用家電等常用的將細線擰在一起的繞線方式。通過將所有導線并聯(lián)在一起,使其發(fā)揮與粗線相同的作用。采用落入繞法時,首先將導線臨時卷繞在名為繞軸的夾具上,然后將其放入線圈插入夾具的葉片之間(圖9)。滿一周后,最后將所有線圈一同插入內(nèi)芯與內(nèi)芯之間的溝槽中。由于不受線嘴的制約,因此可提高占空比。

  將導線卷繞在繞軸上的部件稱為飛輪(Flyer)。圍繞著固定的繞軸來供應導線(圖10)。因高度與飛輪相同,因此從位置來說不可能供應導線,因此要在高處設置繞線管(Bobbin),穿過飛輪的旋轉(zhuǎn)軸從上面供應導線。因此,飛輪轉(zhuǎn)動時,導線會扭曲。

  即使只有一根線也會扭曲,不過是圓形線的話問題不會凸現(xiàn)出來。但若是方形線的話,扭曲后就會出現(xiàn)問題。有16根導線時,會由“扭曲”問題加重為“交叉”問題。線圈平行而整齊地卷繞時,占空比較高。如果交叉后占用多余空間,占空比就會降低。

  因此,小田原工程在繞軸上設置了名為“Stock Ring”的圓環(huán)。從繞線管中取出導線后,將其纏繞在該圓環(huán)上,然后按照一個線圈的長度進行切割。繞制完畢后可通過一邊解開導線一邊將其供應給飛輪的方法,來防止導線交叉。

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