由永磁同步电机绕组接线带来的一点思考

最近在工作中发现，不少做电机的工程师其实没有仔细梳理过电机绕组相关的知识点，因为当前的仿真软件越做越傻瓜了，在帮助工程师提高设计效率的同时也让工程师基本功越来越差。当遇到实际电机生产过程中绕组接线时，要么把UVW相对位置搞错，要么把星点和三相出线搞错，要么就在并联支路连接是搞错，总之没有一个系统性的认识，我始终觉的一位优秀的工程师应该具备这样的专业素质：将一系列专业知识消化成一个个常识一样刻进脑子里。这样可以让自己具备敏锐的洞察力，遇到问题能很快定位原因。

绕组接线其实只要记住几个核心原则：

▪  相同槽内的电流方向必须一致，同相同槽内的绕组可以任意接；

▪  并联支路的并连端必须等电位，否者将在对拖过程中使得并联回路中产生电流；

▪  任何支路上的各个齿上绕组的反电势必须满足叠加原则，接错将导致反电势降低；

▪  UVW相序，注意每两相相隔120°电角度，不能想当然的看机械角度，否则很容易出错；

▪  三相和星点可以同时对调，并且不改变旋转方向，但是会影响到电机和编码器的相对位置（电角度）这个角度可以后期调整，只要识别出来写入控制参数中即可，但同一款产品肯定得保持一致；

▪  绕组电阻测试正确且平衡不能说明绕线一定是对的，因为电阻是标量，但是反电势是矢量；

▪  反电势测试正确且平衡，也不能代表绕组就一定没问题，万一并联支路有一条没接呢，这个时候反电势正确但电阻是对的；

▪  接线与绕组在绕线时是顺时针绕还是逆时针绕没有任何关系，只要关注线圈在磁场中的产生的反电势方向和大小；

下面以10极12槽，2支路绕组为例，分析一下绕组的接线：

要想理清楚绕组的接线，首先我们得知道每个线圈产生的反电势之间的相对关系，对集中绕组而言我们可以采用齿电势星形图（有没有这个概念我也忘记了，但是个人认为集中绕组分析齿比分析槽更方便，分布式绕组一般就分析槽电势星形图）。

我们假设电机从正面看，依次通入UVW电流，旋转方向为CW,那从后面看则为CCW，一般电机的接线也是在后端接的，按照逆时针旋转方向绘制齿电势星形图如下，⭕中的数字代表各个齿绕组的线头，没有圈的数字代表齿；

由于每个齿之间的间隔为150°电角度，所以物理上相邻两个齿在星形图上并不是挨着的，同理AB相隔120°电角度而物理上却隔了240°，这将导致很多人搞错ABC三相的位置；

通过星形图我们可以把线头对应的电压方向标记上，这里可以假设有一个磁铁N极对准齿1，S极对准齿7，并逆时针转动，那么齿1的反电势方向为：线头1为正线头2为负，齿7刚好相反，线头14为正，线头13为负，这两个反电势大小相等，假设反电势大小为E；

要想并联那必然是线头1要和14相连；

同理齿2和齿8也一样，但是这两个齿的反电势大小为E*cos(30°)，因为两条支路的反电势要相等（不等的话那么在旋转时将产生回路电流），那么两条支路只能分别是：1配2，7配8；

有人可能就问1配8，2配7不行吗，这样两条支路反电势不也是相等吗？其实理论上没有问题，但实际不会这样做，因为1、2相邻，7、8相邻这样搭配齿与齿之间的搭接线才能最短；

这里需要注意一点1除了能和14连也能和15连，虽然1和15从单个齿来看两个电势不相等，但是从整个两条支路来看，反电势是相等的，所以其实同一个电机接线有好几种，都可以实现同样的效果；

其他两相同理。

附上两种实际可行的接线方法:

▪  方案1/2：

并联点：U：1-14/1-15；串联点：2-4，13-15/2-4,16-14；星点：3-16/3-13；

并联点：V：17-6 /17-7；串联点：18-20，5-7/18-20/8-6；星点：19-8/19-5

并联点：W：9-22/9-23；串联点：10-12；21-23/10-12,24-22；星点：11-24/11-21