如何绘制单叠绕组展开图？

1.单叠绕组的特点及节距计算

（1）单叠绕组的特点。同一元件首末两端接到相邻换向片上，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，故称叠绕组。其特点是相邻元件（线圈）相互叠压，合成节距与换向节距均为1，即：y=yk=1。

（2）节距计算。第一节距y1计算公式如下

式中：Z为电机电枢槽数；ε为使y1为整数而加的一个小数。当ε前面为负号时，线圈为短距线圈；当ε前面为正号时，线圈为长距线圈。长短距线圈的有效边是一样的，但由于长距线圈连接部分比短距线圈要长，使用铜导线较多，因此通常使用短距线圈。

单叠绕组的合成节距和换向节距相同，即y=yk=±1，一般取y=yk=+1，此时的单叠绕组称为右行绕组，元件的连接顺序为从左向右进行，如图5-13所示。

图5-13　单叠绕组元件

（a）右行绕组；（b）左行绕组

单叠绕组的第二节距y2由第一节距和合成节距之差计算得到，第二节距y2计算公式如下

y2=y1-y

2.单叠绕组展开图

绕组展开图是把放在铁芯槽里、构成绕组的所有元件均取出来，画在同一张图里，其作用是展示元件相互间的电气连接关系。除元件外，展开图中还包括主磁极、换向片及电刷以表示元件间、电刷与主磁极间的相对位置关系。在画展开图前应根据所给定的电机极对数p、槽数Z、元件数S和换向片数K，算出各节距值，然后根据计算值画出单叠绕组的展开图。上层以实线表示，下层以虚线表示。

下面通过一个具体例子来说明绕组展开图的画法。

【例5-1】 已知一台直流电机的极对数p=2，Z=S=K=16。试画出其右行单叠绕组展开图。

解：（1）计算绕组的各节距

y=yk=+1

（2）画出槽和换向片。在电枢表面，16个槽均为等分，且长度相同，每个槽内放置一个上层边和一个下层边。同时画出16个小方块表示换向片，每个换向片宽度与槽距相对应。换向片的编号顺序应使元件对称，且槽号与换向片编号要一致。(www.xing528.com)

（3）连接绕组。1号元件首端接在1号换向片上，上层边放在1号槽的上层（实线），据y1=4，下层边放在5号槽（1+y1=1+4=5）下层（虚线），末端接到2号换向片上。接着将2号元件的首端也接到2号换向片上，据y=1或y2=3，上层边放在2号槽（5-y2=5-3=2）的上层，下层边应放在6号槽（据y1=4）的下层，末端接到3号换向片上。以此类推，绕完16个元件（电枢绕一周），最后回到1号元件的起始点，整个电枢绕组构成一闭合回路，如图5-14和图5-15所示。

图5-14　单叠绕组连接次序表

（4）主磁极的安放。主磁极N、S应交替均匀地分布于电枢表面。每个磁极的宽度约为0.7τ宽。在对称元件中，应以任意一元件轴线作为第一个磁极的轴线，然后均分。N极磁力线进入纸面，S极穿出纸面。若已知其旋转方向，则可用右手定则判定各元件的电势方向，如图5-15所示，从图可见，位于几何中性线处的元件其电势为零。

图5-15　单叠绕组展开图

（5）电刷的安放。电刷安放的原则是使正、负电刷间获得最大感应电势来确定的，即被放电刷短路的元件其电势最小。在对称绕组中，电刷应放在主磁极轴线下的换向片上，且与几何中性线上的元件相连接，这样电刷的轴线、主磁极轴线、元件轴线三者重合。如图5-15可见，被电刷短路的元件1、5、9、13中的感应电势为零。电刷一般在展开图中画一个换线片宽。

3.单叠绕组并联支路图

将图所示瞬间时没有与电刷接触的换向片省去，可得图5-16（a）所示。从图中可见，电枢绕组为一闭合绕组，电刷将闭合绕组分成了4条支路。

图5-16　单叠绕组支路图

（a）单叠绕组并联支路图；（b）单叠绕组绕法示意

所有上层元件边串联起来构成一条支路，然后再将另一个磁极下所有上层元件边串联起来构成另一条支路，如图5-16（b）。所以，单叠绕组的并联支路数2a总是等于磁极数2p，即a=p。

单叠绕组电刷组数等于磁极个数。若每条支路电流为ia，则电枢总电流为Ia，即Ia=2aia。

综上所述，单叠绕组有以下特点：

（1）同一个主磁极下的元件串联在一起组成一条支路，这样有几个主磁极就有几条支路。

（2）电刷数等于主磁极数，电刷位置应使支路感应电动势最大，电刷间电动势等于并联支路电动势。

（3）电枢电流等于各并联支路电流之和。

应当指出，单叠绕组为保证两电刷间感应电动势为最大，被电刷所短路的元件里感应电动势最小，电刷应放置在换向器表面主磁极的中心线位置上，虽然对准主磁极的中心线，但被电刷所短路的元件边仍然位于几何中心线处（所谓几何中心线是指电机空载时磁感应强度为零的线，即两个主磁极之间的极间中心线）。为了简单，今后称电刷放在几何中性线上，就是指被电刷所短路的元件，它的元件边位于几何中性线处。