可穿戴設(shè)備的傳感器技術(shù)

1、第二部分研究報告基于傳感器技術(shù)在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用研究（機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)械三班 張志忠 2014201289）摘要：可穿戴設(shè)備是一種可以安裝在人、動物和物品上，并能感知、傳遞和處理信息的計(jì)算設(shè)備，傳感器是可穿戴設(shè)備的核心器件，可穿戴設(shè)備中的傳感器是人類感官的延伸，增強(qiáng)了人類“第六感”功能。隨著生物科技的發(fā)展，以及傳感器小微型化與智能化方向的發(fā)展，可穿戴設(shè)備也許將會進(jìn)化成植入人體的智能設(shè)備。2.1傳感器簡介傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、

2、顯示、記錄和控制等要求。傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數(shù)字化、智能化、多功能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化。它是實(shí)現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺等感官，讓物體慢慢變得活了起來。通常根據(jù)其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類。2.2可穿戴等智能終端設(shè)備應(yīng)用2013年是可穿戴設(shè)備元年，谷歌、三星、蘋果、微軟等科技界的佼佼者都有計(jì)劃或已推出可穿戴設(shè)備?！盎ヂ?lián)網(wǎng)女皇”瑪麗米克爾也在互聯(lián)網(wǎng)報告2013版中強(qiáng)調(diào)了可穿戴設(shè)備的增長潛力，認(rèn)為這是下一個熱門領(lǐng)域。目前上市的可穿戴設(shè)備五花八

3、門，從智能眼鏡到智能手表，從智能服裝到智能鞋子，從高爾夫手套到拳擊手套，但都和傳感器技術(shù)有著千絲萬縷的聯(lián)系?；仡櫺畔⒓夹g(shù)發(fā)展歷程，人類經(jīng)歷了計(jì)算時代、通訊時代，當(dāng)前正步入“感知時代”，以智能手機(jī)、可穿戴設(shè)備為代表的智能終端促使傳感器需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。隨著傳感器集成性，功能性和智能化的提升，可穿戴設(shè)備已經(jīng)不僅僅局限在人體的具體部位，而是在向全身布局，使其除了信息交互和通信，更具有了醫(yī)療意義，甚至具備了外部環(huán)境，建筑等數(shù)據(jù)的收集，監(jiān)控和傳輸服務(wù)。 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E5%8F%AF%E7%A9%BF%E6%88%B4%E8%AE%BE%E5%A

4、4%87 可穿戴設(shè)備的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：以血糖、血壓和心率監(jiān)測為代表的醫(yī)療領(lǐng)域，以運(yùn)動監(jiān)測為代表的保健領(lǐng)域，以信息娛樂為代表的消費(fèi)領(lǐng)域，以數(shù)據(jù)采集和顯示為代表的工業(yè)和軍事領(lǐng)域。IMS研究指出，保健和醫(yī)療領(lǐng)域的 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E5%8F%AF%E7%A9%BF%E6%88%B4%E8%AE%BE%E5%A4%87 可穿戴設(shè)備占據(jù)今年60%市場份額，未來的份額可能會進(jìn)一步提升。2.3可穿戴設(shè)備中的 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8 傳感器分類可穿戴設(shè)備中

5、的 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8 傳感器根據(jù)功能可以分為以下幾類：一、運(yùn)動 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8 傳感器包括加速度傳感器、陀螺儀、地磁傳感器或者說電子羅盤傳感器、大氣壓傳感器(通過測量大氣壓力可以計(jì)算出海拔高度)等。這些傳感器主要實(shí)現(xiàn)的功能有運(yùn)動探測、導(dǎo)航、娛樂、人機(jī)交互等，其中電子羅盤傳感器可以用于測量方向，實(shí)現(xiàn)或輔助導(dǎo)航。國內(nèi)傳感器公司有美新半導(dǎo)體、明皜傳感、矽?？萍?、深迪半導(dǎo)體、士蘭微電子、敏芯

6、微電子等。生命在于運(yùn)動，運(yùn)動是生命中不可或缺的重要組成部分。因此，通過運(yùn)動傳感器隨時隨地測量、記錄和分析人體的活動情況具有重大價值，用戶可以知道跑步步數(shù)、游泳圈數(shù)、騎車距離、能量消耗和睡眠時間，甚至分析睡眠質(zhì)量等二、生物傳感器包括血糖傳感器、血壓傳感器、心電傳感器、肌電傳感器、體溫傳感器、腦電波傳感器等，這些傳感器主要實(shí)現(xiàn)的功能包括健康和醫(yī)療監(jiān)控、娛樂等。國內(nèi)的此類傳感器公司有神念科技、敏芯微電子、芯敏微系統(tǒng)、納芯微電子等。借助可穿戴技術(shù)中應(yīng)用的這些傳感器，可以實(shí)現(xiàn)健康預(yù)警、病情監(jiān)控等，醫(yī)生可以借此提高診斷水平，家人也可以與患者進(jìn)行更好的溝通。其中血壓監(jiān)測儀是通過傳感器來檢測人體動脈血管壁震動

7、引起的袖帶壓力微小變化，最常用的方法是振蕩法，其基本原理是利用捆綁在手臂上的袖帶，通過充氣泵向袖帶充氣，以阻斷血管中脈動的傳播，達(dá)到一定壓力(一般為124316kPa)后開始放氣，當(dāng)氣壓到一定程度，血流就能通過血管，且有一定量振蕩波，逐漸放氣，振蕩波愈來愈大，再放氣，由于袖帶與手臂的接觸越來越松，因此，壓力傳感器所檢測到的壓力及波動則越來越小，壓力傳感器就能實(shí)時檢測到袖帶內(nèi)的壓力及波動。而振蕩波通過氣管傳播到機(jī)器里的壓力傳感器，經(jīng)過相應(yīng)的放大、濾波電路、模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換、中央處理器控制等處理環(huán)節(jié)，將通過袖帶傳遞到氣路中的脈動信號和壓力信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后經(jīng)過進(jìn)一步處理，得出血壓的收縮壓、

8、舒張壓、平均壓等數(shù)據(jù)。這種動態(tài)血壓監(jiān)測儀可通過藍(lán)牙、USB連接到移動設(shè)備上，將數(shù)據(jù)上傳至醫(yī)護(hù)人員，平時被使用者穿在外面，提供24小時的血壓監(jiān)控。 可穿戴式血氧飽和度監(jiān)測儀則采用數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換控制LED雙光源交替發(fā)光，以光頻轉(zhuǎn)換接收頭為傳感器，將光強(qiáng)信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，直接送入單片機(jī)采集。根據(jù)反射式原理計(jì)算得到結(jié)果，再以無線信號發(fā)送數(shù)據(jù)。有些血氧飽和度監(jiān)測儀還針對動態(tài)環(huán)境下獲取的干擾進(jìn)行消除計(jì)算處理，使得血氧飽和度數(shù)據(jù)更加精確。三、環(huán)境傳感器包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、pH傳感器、紫外線傳感器、環(huán)境光傳感器、顆粒物傳感器或者說粉塵傳感器、氣壓傳感器、麥克風(fēng)等，這傳感器主要實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測、天氣

9、預(yù)報、健康提醒等功能。國內(nèi)傳感器公司有康森斯克電子、煒盛電子、艾譜科微電子、芯晨科技、敏芯微電子、芯奧微傳感 當(dāng)今世界，人們經(jīng)常會處于一些對健康有威脅的環(huán)境中，比如空氣/水污染、噪音/光污染、電磁輻射、極端氣候等。更可怕的是，很多時候我們處身于這樣的環(huán)境中卻渾然不知，如PM2.5污染，從而引發(fā)各種慢性疾病。利用此類的傳感器的穿戴產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)控，守護(hù)健康，讓我們減少或減輕惡劣環(huán)境的影響。2.4可穿戴設(shè)備傳感器原理可穿戴設(shè)備是一種可以安裝在人、動物和物品上，并能感知、傳遞和處理信息的計(jì)算設(shè)備，傳感器是可穿戴設(shè)備的核心器件，可穿戴設(shè)備中的傳感器是人類感官的延伸，增強(qiáng)了人類“第六感”功能。隨著生

10、物科技的發(fā)展，以及傳感器小微型化與智能化方向的發(fā)展，可穿戴設(shè)備也許將會進(jìn)化成植入人體的智能設(shè)備。皮膚之外的皮膚：在上述各種令人耳目一新的可穿戴式設(shè)備中，都有一個關(guān)鍵裝置傳感器。它可以感受外界情況的變化，比如冷暖、快慢，并作出相應(yīng)的反應(yīng)，就像我們的皮膚一樣。傳感器根據(jù)各自原理，可分為壓阻式傳感器、壓容式傳感器、壓電式傳感器等。而傳感器與紡織技術(shù)結(jié)合后發(fā)展成為電子織物技術(shù)，其中用得較多的是壓電式傳感器和光纖。普通傳感器如電阻或電容傳感器的性能受材料(或結(jié)構(gòu))力學(xué)滯后性和電滯后性影響，與電線或相關(guān)傳感器相比，光纖不僅不生熱，而且對電磁輻射不敏感，不受放電現(xiàn)象影響，所以應(yīng)用更為廣泛。2.5續(xù)航傳感器由

11、電池供電的可穿戴設(shè)備的目標(biāo)是，利用一個小體積電池在不充電的情況下長時間運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要使用節(jié)能技術(shù)。嵌入可穿戴設(shè)備的MCU通?？梢灾С侄喾N低功率模式，也就是說，設(shè)備可以自動進(jìn)入閑置狀態(tài)。但從低功率模式轉(zhuǎn)換到活躍模式需要消耗一定的電能。這要求可穿戴設(shè)備降低模式轉(zhuǎn)換頻率。然而，可穿戴設(shè)備中嵌入的傳感器數(shù)量正在不斷增加，因而微控制器需要更加頻繁地響應(yīng)傳感器，每次響應(yīng)時均需要進(jìn)行一次模式轉(zhuǎn)換。東芝開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)將以固定時間間隔獲取數(shù)據(jù)的多個傳感器的獨(dú)立數(shù)據(jù)采集聚集在一起，從而降低了模式轉(zhuǎn)換頻率。這樣可以減少模式轉(zhuǎn)換次數(shù)，因而降低了模式轉(zhuǎn)換功耗。另一方面，如果聚集作用導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集出現(xiàn)關(guān)鍵性失效，

12、那么就會對應(yīng)用程序的功能(比如活動監(jiān)視器中的階梯測量或行為分析)產(chǎn)生重大的負(fù)面影響。東芝已經(jīng)開發(fā)了一種通過優(yōu)化數(shù)據(jù)采集時間來減少失效率的聚集方法。東芝在未來數(shù)年內(nèi)將繼續(xù)研究這項(xiàng)技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)實(shí)際的應(yīng)用，為可穿戴設(shè)備提供一個超低功耗平臺2.6新型薄膜傳感器能貼在肌膚上的可穿戴式傳感器，由東京大學(xué)工學(xué)系研究科教授染谷隆夫等人開發(fā)成功注1該傳感器為薄膜狀，單位面積的重量只有3g/m2據(jù)稱，重量只有普通紙張的1/27左右。而且，厚度也只有2m。染谷等人于10年前的2003年開發(fā)出了可在機(jī)器人的人工皮膚上使用的薄型傳感器薄膜，但其厚度為2mm。通過將厚度減至1/1000，傳感器變得柔軟可彎曲，還能貼在人

13、體上使用。由于又輕又薄，可以減輕貼在皮膚上的不適感，因此染谷等人希望能將其用作可持續(xù)計(jì)測人體信息的醫(yī)療及健康用傳感器。2.7其他新型傳感器及接口技術(shù)皮電反應(yīng)傳感器是一種更高級的生物傳感器，通常配備在一些可以監(jiān)測汗水水平的設(shè)備上。簡單來說，人類的皮膚是一種導(dǎo)電體，當(dāng)我們開始出汗，皮電反應(yīng)傳感器便可以檢測出汗水率，配合加速度計(jì)及先進(jìn)的軟件算法，有利于更準(zhǔn)確地監(jiān)測用戶的運(yùn)動水平。環(huán)境光及紫外線傳感器環(huán)境光傳感器模擬人類眼鏡對光線的敏感度，可以根據(jù)周圍光線的明暗來判斷時間，并有效節(jié)省運(yùn)動監(jiān)測設(shè)備的電力消耗。而紫外線傳感器則可監(jiān)測到光線中的紫外線指數(shù)，實(shí)現(xiàn)防曬提醒操作。 生物電阻抗傳感器，Jawbone

14、的新款UP3運(yùn)動手環(huán)，配備了更先進(jìn)的生物電阻抗傳感器，可通過生物肌體自身阻抗來實(shí)現(xiàn)血液流動監(jiān)測，并轉(zhuǎn)化為具體的心率呼吸率及皮電反應(yīng)指數(shù)，是一種更先進(jìn)的綜合生物傳感器，準(zhǔn)確性也相對更高。傳感器對接口電路也提出了新要求。傳感器趨向更小尺寸及更低能耗，同時需要采用定制的傳感器接口專用集成電路(ASIC)。例如，傳感器可能要求高壓偏置，同時產(chǎn)生極低電平的信號，傳感器接口ASIC能夠集成高壓及低壓電路，降低復(fù)雜度，優(yōu)于采用分立器件方案。同時，傳感器接口ASIC方案可提供高度的信號通道隔離及低噪聲，非常適合傳感器應(yīng)用需要。總結(jié)。顯然，得益于傳感器的進(jìn)化，有利于實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的身體數(shù)據(jù)監(jiān)測，讓運(yùn)動監(jiān)測設(shè)備們變得

15、更好用。在未來，這些傳感器配合更先進(jìn)的軟件算法，有可能幫助我們獲得更準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，甚至能夠分享到醫(yī)療機(jī)構(gòu)，幫助我們預(yù)防疾病。可穿戴設(shè)備的本質(zhì)就是傳感器，來的新硬件將需要和軟件結(jié)合，以軟硬結(jié)合的方式創(chuàng)造新型的數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)比如與智能手機(jī)結(jié)合形成一整套個人數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)，與智能家居結(jié)合形成遠(yuǎn)程監(jiān)控家居方案，與電動汽車結(jié)合形成汽車遙控檢測系統(tǒng)，與健康設(shè)備結(jié)合形成私人健康數(shù)據(jù)收集、監(jiān)控、傳輸服務(wù)。而在這些領(lǐng)域，才是智能傳感器和可穿戴設(shè)備發(fā)揮想象力的地方。參考文獻(xiàn)1孫效華,馮澤西. 可穿戴設(shè)備交互設(shè)計(jì)研究J. 裝飾,2014,02:28-33.2封順天. 可穿戴設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢J. 信息通信技術(shù),201

16、4,03:52-57.3丁一,郭伏,胡名彩,孫鳳良. 用戶體驗(yàn)國內(nèi)外研究綜述J. 工業(yè)工程與管理,2014,04:92-97+114.4李小青. 基于用戶心理研究的用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)J. 情報科學(xué),2010,05:763-767.5翁律綱. 由交互行為引導(dǎo)的用戶體驗(yàn)研究D.江南大學(xué),2009.附錄資料：不需要的可以自行刪除 電機(jī)繞組的繞制與嵌線項(xiàng)目二 電機(jī)繞組的繞制與嵌線實(shí)現(xiàn)目標(biāo)通過對電機(jī)繞組的繞制和嵌線拆除，進(jìn)一步了解電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與原理，掌握繞制嵌線步驟、工藝規(guī)范及注意事項(xiàng)，學(xué)會正確的使用專業(yè)工具。主要內(nèi)容1.定子繞組展開圖的繪制。2.繞組的繞制。3.繞組的嵌放和接線。教學(xué)方法1、項(xiàng)目引導(dǎo)法2、

17、啟發(fā)式教學(xué)3、現(xiàn)場教學(xué)實(shí)施場景實(shí)訓(xùn)室、多媒體教室教學(xué)工具PPT、三相異步電動機(jī)、繞線嵌線工具總學(xué)時12應(yīng)知繞組展開圖原理、步驟和方法；嵌線的工藝方法。應(yīng)會1.繞組的繞制；2.繞組展開圖的繪制；3.應(yīng)用專用工具嵌線。項(xiàng)目評價總結(jié)能否正確繪制繞組展開圖，能否繞制繞組，能否熟練嵌線項(xiàng)目實(shí)施過程設(shè)計(jì)項(xiàng)目導(dǎo)入從上一節(jié)的內(nèi)容可以看出電機(jī)繞組的繞制和嵌線都是按照一定的規(guī)律排布和設(shè)置的。定子繞組的這種繞制和嵌線方法能夠有利于電動機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，提出問題，學(xué)生思考：繞組的繞制和嵌放是按照什么規(guī)律設(shè)置的？我們是否可以重新繞制定子繞組并嵌放到電動機(jī)內(nèi)部呢？從而引入本節(jié)內(nèi)容。項(xiàng)目實(shí)施1繞線專用工具介紹（實(shí)物展示、

18、PPT演示、視頻） (1)繞線機(jī)。在工廠中繞制線圈都采用專用的大型繞線機(jī)。對于普通小型電機(jī)的繞組，可用小型手搖繞線機(jī)。 (2)繞線模。繞制線圈必須在繞線模上進(jìn)行，繞線模一般用質(zhì)地較硬的木質(zhì)材料或硬塑料制成，不易破裂和變形。 (3)劃線板。由竹子或硬質(zhì)塑料等制成，如圖3-6所示，劃線端呈鴨嘴形或匕首形，劃線板要光滑，厚薄適中，要求能劃入槽內(nèi)23處。 (4)壓線板。一般用黃銅或低碳鋼制成，形狀如圖37所示，當(dāng)嵌完每槽導(dǎo)線后，就利用壓線板將蓬松的導(dǎo)線壓實(shí)，使竹簽?zāi)茼樌蛉氩蹆?nèi)。 2定子繞組展開圖的繪制(PPT演示、模型展示、掛圖) 現(xiàn)以4極24槽單層繞組的三相籠式異步電機(jī)為例來說明定子繞組展開圖的繪

19、制過程。什么是展開圖呢?設(shè)想用紙做一個圓筒來表示定子的內(nèi)圓，用畫在圓筒內(nèi)表面上的相互平行的直線表示定子槽內(nèi)的線圈邊，用數(shù)字標(biāo)明槽的號數(shù)，如圖38(a)所示。然后，沿1號槽與最末一個槽之問的點(diǎn)劃線剪開，如圖38(b)所示。展開后就得到如圖38(c)所示的平面圖，把線圈和它們的連接方法畫在這個平面圖上，就是展開圖。 (1)定子繞組展開圖的繪制步驟。 畫槽標(biāo)號。在紙上等距離地把所修電動機(jī)的定子槽畫成平行線。因電動機(jī)定子為24槽，故畫24根平行線代表槽數(shù)，并標(biāo)明每個槽的序號，如圖3-9(a)所示。 定極距(分極性)。從第一槽的前半槽起，至最末一槽的后半槽畫長線，線的長度代表電動機(jī)的總電角度。再按電動機(jī)

20、的磁極數(shù)來等分，每一等份代表一個極距，相當(dāng)于180。電角度，然后依次標(biāo)出極性。極性的排列為N、S、N、S，如圖3-9(b)所示。 標(biāo)電流方向。按照同一極性下導(dǎo)線的電流方向相同，不同極性下導(dǎo)線的電流方向相反的原則畫出電流方向。在圖3-9(b)中設(shè)N極下各線圈邊的電流方向都向上，則S極下各線圈邊的電流方向都向下。分相帶。將每一極劃分為3等份，即60度相帶，在圖3-9(b)中每一相占兩槽；假如第l槽為u相的首端，則l、2、7、8、13、14、19、20槽均屬于u相。V相首端應(yīng)與u相首端相差120。電角度，即5、6、11、17、18、23、24槽均屬V相，其他槽屬于w相。最后在每一個三等份(即60度相

21、帶)上依次重復(fù)地標(biāo)出相序號u、V、w。 分別連接各相繞組。按照采用的繞組類型及線圈節(jié)距，安置和連接每相線圈組。在上圖中，先將u相的兩個線圈順著電流方向連接成線圈組，再依照電流方向?qū)相各線圈連起來組成u相繞組，如圖3-9(c)所示。根據(jù)三相間隔120電角度的原則，U相、V相和W相繞組的首端應(yīng)依次各移過l20電角度，即移過一個極距的23；如u相首端是從第一槽開始，那么，v相的首端就從第5槽開始，w相的首端就從第9槽開始，再按上述方法將V相和w相的各線圈組串接起來，組成V相和W相繞組，這樣就構(gòu)成了一個完整的三相定子繞組展開圖，如圖3-9(d)所示。圖中所示為24槽4極的定子繞組展開圖，其極距P為：

22、 P=Q2P=244=6(槽) 相應(yīng)的電度角為180O；U、V相問間隔l20電角度；每極下相占60O相帶。 用上述方法畫出的各相繞組在定子槽中的位置和所占的槽數(shù)清晰明了，可以清楚地看出各相繞組的連接方式和端部接線的方法，因此展開圖是嵌線的重要依據(jù)。掌握上述的基本概述及繪制步驟后，就可以著手畫展開圖了。畫展開圖時，最好用3種不同顏色的筆來畫，這樣就能更清楚、更容易地區(qū)別各相繞組定子槽內(nèi)的分布情況、安置位置以及連接方法。(2)繞組的連接方法。三相24槽4極電機(jī)的單鏈繞組有短節(jié)距和全節(jié)距之分。圖310為單層鏈?zhǔn)蕉坦?jié)距繞組展開圖。畫圖時先將u相繞組畫出，U相繞組的有效邊分別安置在線槽l6、712、13

23、18、1924之中，然后再將各線圈連接起來，如圖311所示?？梢栽O(shè)定任意一個線槽為U相的首端。 圖310三相24槽4極電動機(jī)的單鏈(短節(jié)距)繞組展開圖 同理，W相和V相繞組的安置和連接方法與u相是一樣的，只不過w和V相繞組的首端相對第一相繞組的首端依次移過l20的電角度，即移過一個極距的23。如果u相繞組的首端U1從第6號線槽引出，移過一個極距的23，也就是4槽(623)。因此，w相繞組的首端W1應(yīng)從第2號線槽內(nèi)引出，V相繞組的首端V1應(yīng)從第l0號線槽內(nèi)引出。注意w相繞組的各線圈的連接方向應(yīng)與另外兩相繞組相反，這樣可使三相繞組的6根首尾端引出線比較集中，便于和電動機(jī)接線板連接。 線圈與線圈的連

24、接方法有反串聯(lián)和順串聯(lián)兩種。當(dāng)每相繞組中線圈組的數(shù)目等于電動機(jī)磁極數(shù)時，每相繞組中各線圈之問的連接次序就是首端接首端，尾端接尾端，即反串聯(lián)；當(dāng)每相繞組中線圈組的數(shù)目等于電動機(jī)磁極數(shù)的一半時，每相繞組中各線圈之間的連接次序是首端接尾端，即順串聯(lián)。這兩種方法是絕大多數(shù)電動機(jī)同一相繞組中各線圈組問的連接規(guī)律。 圖312為單層鏈?zhǔn)饺?jié)距繞組展開圖。圖中每兩只線圈連繞成一個線圈組，每相共有兩個線圈組，正好等于電動機(jī)磁極數(shù)的一半，因而繞組的連接為順串聯(lián)。這個規(guī)律對于任何類型的繞組、不同槽數(shù)與極數(shù)的電動機(jī)都是適用的。 圖312三相24槽4極電動機(jī)的單鏈繞組(全節(jié)距)展開圖3繞組的繞制方法（互動方法、學(xué)生參與

25、，現(xiàn)場教學(xué)） (1)繞線模尺寸的確定。在線圈嵌線過程中，有時線圈嵌不下去，或嵌完后難以整形；線圈端部凸出，蓋不上端蓋，即便勉強(qiáng)蓋上也會使導(dǎo)線與端蓋相碰觸而發(fā)生接地短路故障。這些都是因?yàn)槔@線模的尺寸不合適造成的。繞線模的尺寸選得太小會造成嵌線困難；太大又會浪費(fèi)導(dǎo)線，使導(dǎo)線難以整形且繞組電阻和端部漏抗都增大，影響了電動機(jī)的電氣性能。因此，繞線模尺寸必須合適。 選擇繞線模的方法：在拆線時應(yīng)保留一個完整的舊線圈，作為選用新繞組的尺寸依據(jù)。新線圈尺寸可直接從舊線圈上測量得出。然后用一段導(dǎo)線按已決定的節(jié)距在定子上先測量一下，試做一個繞線模模型來決定繞線模尺寸。端部不要太長或太短，以方便嵌線為宜。 (2)繞

26、線注意事項(xiàng)。 新繞組所用導(dǎo)線的粗細(xì)、繞制匝數(shù)以及導(dǎo)線面積，應(yīng)按原繞組的數(shù)據(jù)選擇。 檢查一下導(dǎo)線有無掉漆的地方，如有，需涂絕緣漆，晾干后才可繞線。 繞線前，將繞線模正確地安裝在繞線機(jī)上，用螺釘擰緊，導(dǎo)線放在繞線架上，將線圈始端留出的線頭纏在繞線模的小釘上。 搖動手柄，從左向右開始繞線。在繞線的過程中，導(dǎo)線在繞線模中要排列整齊、均勻、不得交叉或打結(jié)，并隨時注意導(dǎo)線的質(zhì)量，如果絕緣有損壞應(yīng)及時修復(fù)。 若在繞線過程中發(fā)生斷線，可在繞完后再焊接接頭，但必須把焊接點(diǎn)留在線圈的端接部分，而不準(zhǔn)留在槽內(nèi)，因?yàn)樵谇毒€時槽內(nèi)部分的導(dǎo)線要承受機(jī)械力，容易被損壞。 將扎線放入繞線模的扎線口中，繞到規(guī)定匝數(shù)時，將線圈從

27、繞線槽上取下，逐一清數(shù)線圈匝數(shù)，不夠的添上，多余的拆下，再用線繩扎好。然后按規(guī)定長度留出接線頭，剪斷導(dǎo)線，從繞線模上取下即可。 采用連繞的方法可減少繞組間的接頭。把幾個同樣的繞線緊固在繞線機(jī)上，繞法同上，繞完一把用線繩扎好一把，直到全部完成。按次序把線圈從繞線模上取下，整齊地放在擱線架上，以免碰破導(dǎo)線絕緣層或把線圈搞臟、搞亂，影響線圈質(zhì)量。 繞線機(jī)長時間使用后，齒輪嚙合不好，標(biāo)度不準(zhǔn)，一般不用于連繞；用于單把繞線時也應(yīng)即時校正，繞后清數(shù)，確保匝數(shù)的準(zhǔn)確性。4嵌線的基本方法（互動方法、學(xué)生參與，現(xiàn)場教學(xué)） (1)絕緣材料的裁制。為了保證電動機(jī)的質(zhì)量，新繞組的絕緣必須與原繞組的絕緣相同。小型電動機(jī)

28、定子繞組的絕緣，一般用兩層0.12mm厚的電纜紙，中間隔一層玻璃(絲)漆布或黃蠟綢。絕緣紙外端部最好用雙層，以增加強(qiáng)度。槽絕緣的寬度以放到槽口下角為宜，下線時另用引槽紙，如圖313所示。 如果是雙層繞組，則上下層之間的絕緣一定要墊好，層間絕緣寬度為槽中間寬度的1.7倍，使上下層導(dǎo)線在槽內(nèi)的有效邊嚴(yán)格分開。為了方便，不用引槽紙也可以，只要將絕緣紙每邊高出鐵心內(nèi)徑2530mm即可，如圖314所示。我們用0.2mm厚的絕緣紙（復(fù)合紙）長度=槽長+52=90+10=100mm，寬度=槽深22=1522=60mm。 圖3-13伸出槽外的絕緣 圖3-14絕緣的大小線圈端部的相間絕緣可根據(jù)線圈節(jié)距的大小來裁

29、制，保持相間絕緣良好。(2)嵌線方法。單鏈短節(jié)距繞組的嵌線的方法(線圈展開圖參見圖310)。 a先將第一個線圈的一個有效邊嵌入槽6中，線圈的另一個有效邊暫時還不能嵌入1槽中。因?yàn)榫€圈的另一個有效邊要等到線圈十一和十二的一個有效邊分別嵌入槽2、槽4中之后，才能嵌到槽l中去。為了防止未嵌入槽內(nèi)的線圈邊和鐵心角相磨破壞導(dǎo)線絕緣層，要在導(dǎo)線的下面墊上一塊牛皮紙或絕緣紙。嵌線示意圖如圖3-15所示。 空一槽暫暫時不嵌入槽內(nèi) 時不嵌線 第l號線槽 第3號線槽 （a） （b） 圖315三相24槽4極電動機(jī)的單鏈繞組嵌線程序示意圖 b空一個槽(7號槽)暫時不下線，再將第二個線圈的一個有效邊嵌入槽8中。同樣，線

30、圈二的另一個有效邊要等線圈十二的一個有效邊嵌入槽4以后才能嵌入槽3中，如圖315(a)所示。然后，再空一個槽(9號槽)暫不嵌線，將線圈三的一個有效邊嵌入槽l0中。這時，由于第一、二線圈的有效邊已嵌入槽6和槽8中去了，所以，第三個線圈的另一個有效邊就可以嵌入槽5中。接下來的嵌法和第三個線圈一樣，依次類推，直到全部線圈的有效邊都嵌入槽中后，才能將開始嵌線的線圈一和線圈二的另一個有效邊分別嵌入槽1和槽3中去，如圖315(b)所示。 單鏈全節(jié)距繞組的嵌線方法(線圈展開圖參見圖312)。全節(jié)距線圈的嵌線方法和上面介紹的嵌線方法基本相同，不同的是每兩只線圈連繞一起作為一個線圈組。所以在嵌線時要將第一組的兩

31、只線圈的有效邊分別嵌入槽7和槽8中，第一組線圈的另外兩只有效邊暫時不嵌入槽l和槽2中；然后，空兩個槽(9、10)不嵌線；再嵌另一組的兩只線圈的有效邊(4個有效邊都可以嵌入槽ll、12及5、6內(nèi))；然后，再空兩個槽(13、14)不嵌線，再將另一組的兩只線圈的有效邊嵌入槽15、16及9、10中；依次類推，將全部線圈的有效邊都嵌入槽內(nèi)，最后將第一組線圈的兩個有效邊嵌入槽l、2中。 (3)嵌線的主要工藝要求。嵌線是電機(jī)裝配中的主要環(huán)節(jié)，必須按特定的工藝要求進(jìn)行。 嵌線。嵌線前，應(yīng)先把繞好線圈的引線理直，并套上黃蠟管，將引槽紙放入槽內(nèi)，但絕緣紙要高于槽口2530mm，在槽外部分張開。為了加強(qiáng)槽口兩端絕緣及機(jī)械強(qiáng)度，絕緣紙兩端伸出部分應(yīng)折疊成雙層，兩端應(yīng)伸出鐵心1Omm左右。然后，將線圈的寬度稍微壓縮，使其便于放入定子槽內(nèi)。 嵌線時，最好在線圈上涂些蠟，這樣有利于嵌線。然后，用手將導(dǎo)線的一邊疏散開，用手指將導(dǎo)線捻成一個扁片，從定子槽的左端輕輕順入絕緣紙中，再順勢將導(dǎo)線輕輕地從槽口左端拉入槽內(nèi)。在導(dǎo)線的另一邊與鐵心之間墊一張牛皮紙，防止線圈未嵌入的有效邊與定子鐵心摩擦，劃破導(dǎo)線絕緣層。若一次拉入有困難，可將槽外的導(dǎo)線理好放平，再用劃線板把導(dǎo)線一根一根地劃入槽內(nèi)，如圖316所示。 嵌線時要細(xì)心。嵌好一個線圈后要檢查