电机为何要采用分数槽电枢绕组?

无刷直流永磁电动机被广泛地用于视听设备、计算机外部设备和情报信息机械等领域。在这些领域内，无刷直流永磁电动机大多采取多极薄饼式外转子结构，其电枢绕组通常采用分数槽绕组。多极薄饼式结构能使电动机的结构紧凑，性能提高，满足用户的高精度要求。

01什么是分数槽绕组?

q为每极每相槽数，当q为整数时，电机每个极距内的槽数也是整数。在三相电机中，每个极距被分成三个相互间隔60°电角度的相带，每个相带内的槽数也是整数。在此情况下，后一对磁极下齿槽的空间几何位置是前一对磁极下齿槽的空间几何位置的重复，若把各对磁极依次重叠起来，则它们的齿槽位置将一一对应重合。因此，在整数槽绕组的电机中，每一磁极对的电磁关系和电磁参数是一样的，各个磁极对下的相应的绕组导体中的感应电动势，或者由该绕组导体中的电流所产生的磁动势也都是同相位的。

每相总的感应电动势是每对磁极下每相感应电动势的标量代数相加之和，也可以描述为，每相总的感应电动势是每对磁极下的每相感应电动势与磁极对数p的乘积。因此，一台整数槽绕组的电机中，其电磁关系或电磁参数是以一个磁极对，亦即以相当于一个360°电角度的相平面为一个周期，重复p次。有时为分析方便起见，可以把一个磁极对所对应的部分称为单元电机，每相总的感应电动势就是单元电机的每相感应电动势与磁极对数p的乘积。单元电机，及其对应的感应电动势向量星形图和磁动势向量星形图是分析计算整数槽电机的基础。

02采用分数槽绕组的主要优点

●电枢冲片的齿槽数减少，在一定程度上可以减少槽绝缘所占的空间，提高铜铁等有效材料的利用率，并便于电枢冲片和铁心的制作。●一般情况下，电枢绕组的第一节距为1，即每个齿上绕制一个集中线圈，从而可采用自动绕线机绕制，可以显著地提高劳动生产率，降低电动机的制造成本。●能显著地缩短电枢线圈的端部长度，节省铜材;并可以减小电枢的漏抗，增加电动机的出力，提高灵敏度和效率。●减小齿槽效应引起的力矩脉动。

03大型水轮机为何采用分数槽绕组?

大型水轮发电机多采用分数槽绕组，其优点有：①能削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势;②能有效地削弱齿谐波电势的幅值，改善电动势的波形;③减小了因气隙磁导变化引起的每极磁通的脉振幅值，减少了磁极表面的脉振损耗。其缺点是分数槽绕组的磁动势存在奇数次和偶数次谐波，在某些情况下它们和主极磁场相互作用可能产生一些干扰力，当某些干扰力的频率和定子机座固有振动频率重合时，将引起共振，导致定子铁芯振动。但是，如果分数槽g值选择不当也可能带来很多隐患，这在实际发电机的运行中有具体案例。