繞組總是纏繞在至少兩個(gè)定子齒上（wound over at least two stator teeth）。在集中式繞組有一個(gè)定子齒纏繞（one stator tooth is wound）。這兩種類型的繞組都有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

什么時(shí)候使用集中式繞組，什么時(shí)候使用分布式繞組，取決于電機(jī)的尺寸和具體應(yīng)用（depends on the dimensions of the motor and its application）。

電機(jī)產(chǎn)量目標(biāo)和電機(jī)的制造方式也對(duì)繞組類型的選擇有影響。對(duì)繞組設(shè)計(jì)很重要的其他區(qū)別特征是分?jǐn)?shù)槽繞組（fractional slot winding）和整數(shù)槽繞組（integer slot winding,），以及單層繞組（single layer winding）和雙層繞組（double layer winding）。

電機(jī)繞組圖

（Motor Winding Diagram）

集中式繞組，定子的一個(gè)齒正好承載一個(gè)繞組。不同的顏色代表三相U、V和W。一相的兩個(gè)繞組相互連接，然后三相可以連接成星形（star）或三角形（delta）。

在分布式繞組中，至少纏繞兩個(gè)齒，如本例所示。纏繞的齒數(shù)稱為線圈跨度（coil span），當(dāng)然可纏繞3、4、5或更多的齒。線圈跨度取決于定子的齒數(shù)和轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)（the number of pole pairs）。

集中式繞組

（concentrated winding）

集中式繞組，定子總是正好纏繞在一個(gè)齒上。這在定子的制造中具有顯著的優(yōu)勢(shì)（significant advantages in manufacturing）。例如，完成的繞組（finished windings）可以簡(jiǎn)單地推到定子上。但定子齒（stator’s teeth）的設(shè)計(jì)必須為此專門設(shè)計(jì)。

分布式繞組和集中式繞組之間的技術(shù)區(qū)別（technical difference）是什么。對(duì)此，我們將研究反電動(dòng)勢(shì)的電壓（the voltage of the back EMF）。在電機(jī)旋轉(zhuǎn)足夠快時(shí)，在帶有永磁體的電機(jī)的端子處測(cè)量電壓（measure voltage at the terminals），電機(jī)的旋轉(zhuǎn)可以用手或負(fù)載機(jī)（load machine）。

采用經(jīng)典設(shè)計(jì)（classical design）集中式繞組的電機(jī)，反電動(dòng)勢(shì)（back EMF）是梯形的（trapezoidal）。因此，這種類型的繞組可以產(chǎn)生高轉(zhuǎn)矩（high torque），特別是在低速范圍內(nèi)。

然而，這并不意味著它效率高。這是因?yàn)榧欣@組的主要缺點(diǎn)（main disadvantage）是產(chǎn)生諧波（harmonics），這可能導(dǎo)致高損耗（high losses），尤其是在高速下（at high speeds）。這些損耗可能發(fā)生在疊片中的繞組（windings in the laminations）以及永磁體（permanent magnets）中。

集中式繞組主要用于短且直徑大的電機(jī)。例如，無(wú)齒輪電動(dòng)兩輪的輪轂電機(jī)（wheel hub drives without gears）。集中式繞組也用于需要高動(dòng)態(tài)性（high dynamics）和效率不那么關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)器。

集中式繞組的另一個(gè)缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)（torque ripple）。但這可以補(bǔ)償，例如移動(dòng)轉(zhuǎn)子上磁體彼此間的相對(duì)位置（moving the magnets）或相應(yīng)地改變磁體形狀（shaping the magnets）來(lái)補(bǔ)償。

分布式繞組

（Distributed Winding）

在分布式繞組中，由于繞組重疊（the overlap of the windings），繞組頭會(huì)比較大。由于集中式繞組的繞組頭較小，在低速范圍內(nèi)的歐姆損耗（ohmiclosses）比分布式繞組要低。

對(duì)于分布式繞組，定子的至少兩個(gè)齒纏繞，如圖中的示例所示。纏繞的齒數(shù)稱為線圈間距（coil pitch）或步長(zhǎng)（step size），當(dāng)然也可以纏繞3、4、5或更多的齒。

分布式繞組，繞組在電機(jī)的頂部和底部重疊，電機(jī)的這一區(qū)域也稱為繞組頭（winding head）。由于重疊，分布式繞組中的繞組頭比集中繞組中的大。因此，對(duì)于極短的電機(jī)，通常使用集中繞組，而不是分布式繞組。集中式繞組頭的歐姆損耗更小。對(duì)于較長(zhǎng)的電機(jī)，繞組頭的損耗對(duì)總損耗的影響并不大。

電機(jī)分布式繞組的一個(gè)非常重要的優(yōu)點(diǎn)是，產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)具有平滑的正弦特性（smooth mostly sinusoidal characteristic）。這意味著諧波的比例（proportion of harmonics）非常低，定子和繞組的疊片中的損耗也是更小。分布式繞組用于需要更高效率的應(yīng)用，例如電動(dòng)汽車。

分布式繞組的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是高同步性（high synchronism），這意味著轉(zhuǎn)矩波動(dòng)（torque ripple）以及電機(jī)的噪聲（noise of the motor）都非常低。因此，分布式繞組電機(jī)主要用于機(jī)床的旋轉(zhuǎn)主軸（rotary spindles of machine tools），否則扭矩振蕩（torque oscillations）將對(duì)加工工件的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

編輯：黃飛

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