电机的集中绕组和分布绕组有什么区别？

电机的绕组可分为集中绕组和分布绕组，分布式绕组的情况下，绕组总是缠绕在至少两个定子齿上，另一方面，在集中绕组的情况下，只有一个定子齿被缠绕。两种类型的绕组都有不同的优点和缺点，何时使用集中绕组，何时使用分布绕组取决于电机的尺寸及其应用。齿槽的数量和电机的制造方式也会影响绕组类型的选择，对绕组设计很重要的特征是分数槽绕组和整数槽绕组，以及单层绕组和双层绕组。

集中绕组

对于集中绕组，定子总是精确地缠绕在一个齿上，这在定子的制造中具有显著的优点。例如，已经完成的绕组可以简单地推到定子上，定子齿的设计必须为此设计。集中绕组的一个主要优点是电机顶部和底部的绕组头非常小。在分布式绕组中，由于绕组重叠，该绕组头较大。由于集中绕组的绕组头较小，因此在较低速度范围内的欧姆损耗对于分布式绕组而言较低。

使用具有集中绕组开发的电机的经典设计时，反电动势是梯形的，因此，这种类型的绕组可以产生高扭矩，尤其是在较低的范围内，这并不意味着它也导致高效率。这是因为集中绕组的主要缺点是会产生谐波，这会导致高损耗，尤其是在高速情况下，这些损耗可能发生在叠片的绕组以及永磁体中。

集中绕组主要用于短而大直径的电机，这方面的一个例子是没有齿轮的电动自行车的轮毂驱动器。集中绕组也用于需要高动态且效率不是那么关键的驱动器。集中绕组的另一个缺点是转矩脉动并非微不足道，这可以通过相对于彼此移动转子上的磁体或通过相应的成形磁体来补偿。

分布式绕组

对于分布式绕组，定子的至少两个齿始终缠绕，如下图中的示例，缠绕的齿数称为线圈间距或步长，当然也可以缠绕 3、4、5 或更多齿。在分布式绕组中，绕组重叠在电机的顶部和底部，电机的这个区域也称为绕组头。由于重叠，分布式绕组中的绕组头比集中式绕组中的绕组头大。因此，对于非常短的电机，通常使用集中绕组而不是分布式绕组，这允许减少绕组头的欧姆损耗。

对于较长的电机，与总损耗相比，绕组头损耗的影响并不大，电机分布式绕组的一个非常重要的优点是产生的反电动势具有平滑的大部分正弦特性。这意味着谐波的比例非常低，定子和绕组叠片中的损耗也非常低。分布式绕组用于需要高效率的地方，例如电动汽车。分布式绕组的另一个优点是高同步性，这意味着扭矩波动和电机的噪音都非常低。因此，分布式绕组电机主要用于机床的回转主轴，否则扭矩振荡会对被加工工件的质量产生负面影响。

电机绕组图

在集中绕组中，定子的一个齿正好承载一个绕组，不同的颜色代表U、V、W三相，一相的两个绕组相互连接，三相可以接成星形或三角形。在分布式绕组中，至少缠绕两个齿，如下图所示。缠绕的齿数称为线圈跨度，当然可以缠绕 3、4、5 或更多齿，线圈跨距取决于定子的齿数和转子的极对数。

分布式绕组与集中绕组

分布式绕组和集中绕组在技术上有什么区别，为此，我们需要测量反电动势的电压。这是当电机以足够快的速度用手或负载机器旋转时，可以在带有永磁体的电机的端子处测量到的电压。在下图中，可以看到带有分布式绕组的电机的电压呈正弦曲线，另一方面，集中绕组的反电动势呈梯形。

这对电机的性能意味着什么？使用带有集中绕组的电机，由于梯形反电动势，可以产生更大的扭矩。但是，铜线和叠片中的损耗更大，因为存在更多和更高的谐波。使用分布式绕组，由于正弦反电动势，可以获得更高的效率，这对于电动汽车尤为重要。这并不直接意味着如果电机具有正弦型反电动势，则该电机具有高效率。使用集中绕组的电机也可以通过调整转子设计来实现反电动势的正弦波特性。