Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может применяться в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе. The invention relates to the windings of electrical AC machines and can be used in combined electrical machines with two opposite-pole fields in the magnetic circuit.
Известны трехфазные электромашинные обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу, выполняемые из 6р катушечных групп двух- или одно-двухслойными из катушек равношаговых или концентрических [1]
Недостаток таких трехфазных дробных обмоток повышенное дифференциальное рассеяние, что ухудшает электромагнитные параметры, и это особенно проявляется в совмещенных электрических машинах с двумя разнополюсными полями в магнитопроводе [2]
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является трехфазная обмотка, выполняемая из 6р катушечных групп с концентрическими неравновитковыми катушками по подобию синусных обмоток [3]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки при q 4,5 путем снижения ее дифференциального рассеяния.Known three-phase electromachine windings with a fractional number of grooves per pole and phase, made of 6p coil groups of two- or one-two-layer coils of equal-step or concentric [1]
The disadvantage of such three-phase fractional windings is increased differential scattering, which worsens the electromagnetic parameters, and this is especially manifested in combined electric machines with two opposite-pole fields in the magnetic circuit [2]
Closest in design to the proposed one is a three-phase winding made of 6p coil groups with concentric unequal coils similar to sinus windings [3]
The purpose of the invention is the improvement of the electromagnetic parameters of a three-phase fractional winding at q 4.5 by reducing its differential scattering.
Цель достигается тем, что для трехфазной дробной обмотки статора с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 4,5, выполненной из концентрических катушек в z пазах с номерами от 1 до z из 6р катушечных групп с номерами в фазах первой, второй, третьей соответственно 1 + 3к, 3 + 3к, 5 + 3к, соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, каждая катушечная группа содержит четыре катушки с шагами по пазам и числами витков, равными yп 13, 11, 9, 7 и 2wк, (1+x)wк, wк, (1-х)wк для нечетных групп, yп' 12, 10, 8, 6 и (1+x')wк, (1+x)wк, (1-x)wк, (1-x')wк для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3, 4 и 6, 7, 8, 9, а для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 9 пазов относительно предыдущей пары групп, где р 1, 2, 3, z 27р; к 0, 1, 2,(2р-1); 2wк число витков в каждом пазу, а значение х и x' выбираются в пределах 0,25 ≅ х ≅ 0,30 и 0,70≅ x'≅ 0,75.The goal is achieved in that for a three-phase fractional stator winding with a pole of p and the number of grooves per pole and phase q 4.5 made of concentric coils in z grooves with numbers from 1 to z of 6p coil groups with numbers in the phases of the first, second, the third, respectively 1 + 3k, 3 + 3k, 5 + 3k, connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups with respect to odd, each coil group contains four coils with groove steps and number of turns equal to y p 13, 11, 9, 7 and 2w k , (1 + x) w k , w k , (1-x) w k for odd groups, y n '12, 10, 8, 6 and (1 + x') w k , (1 + x ) w to , (1-x) w k , (1-x ') w k for even groups, and the initial sides of the coils of the first pair of groups are laid in grooves with numbers 1, 2, 3, 4 and 6, 7, 8, 9, and for each subsequent pair of groups, the indicated laying in the grooves is repeated with a shift of 2q 9 grooves relative to the previous pair of groups, where p 1, 2, 3, z 27p; k 0, 1, 2, (2p-1); 2w to the number of turns in each groove, and the values of x and x 'are selected in the range of 0.25 ≅ x ≅ 0.30 and 0.70 ≅ x'≅ 0.75.
На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки при р 1 и z 27; на фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам известной двухслойной обмотки (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3); на фиг. 4 многоугольник МДС обмотки. In FIG. 1 shows a detailed diagram of the proposed winding at p 1 and z 27; in FIG. 2 and 3 show the alternation of phase zones along the grooves of the known two-layer winding (Fig. 2) and the proposed (Fig. 3); in FIG. 4 polygon MDS winding.
Обмотка (фиг. 1) выполнена с полюсностью р 1 в z 27 пазах из 6р 6 катушечных групп (с номерами от 1' до 6'') с концентрическими катушками и соединена в фазах последовательно с зажимами начал фаз С1, С2, С3 и концов фаз С4, С5, С6, фазы могут соединяться звездой или треугольником. Фазы содержат группы с номерами 1 + 3к для фазы С1, 3 + 3к для фазы С2, 5 + 3к для фазы С3, где к 0, 1, 2,(2р-1). Каждая катушечная группа содержит четыре катушки с шагами по пазам и числами витков, равными yп 13, 11, 9, 7 и 2wк, (1+х)wк, wк, (1-х)wк для нечетных групп, yп' 12, 10, 8, 6 и (1+x')wк, (1+x)wк, (1-x)wк, (1-x')wк для четных групп, где 2wк число витков в каждом пазу, а значения х и х' выбираются из условия уменьшения дифференциального рассеяния в пределах 0,25 ≅ х ≅ 0,30 и 0,70 ≅ x' ≅ 0,75. Начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3, 4 и 6, 7, 8, 9, а для каждой последующей пары групп указанная укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 9 пазов относительно предыдущей пары групп.The winding (Fig. 1) is made with a pole of p 1 in z 27 grooves of 6 p 6 coil groups (with numbers from 1 'to 6'') with concentric coils and connected in phases in series with the clamps of the phases C1, C2, C3 and ends phases C4, C5, C6, phases can be connected by a star or a triangle. Phases contain groups with numbers 1 + 3k for phase C1, 3 + 3k for phase C2, 5 + 3k for phase C3, where k is 0, 1, 2, (2p-1). Each coil group contains four coils with groove steps and number of turns equal to y p 13, 11, 9, 7 and 2w k , (1 + x) w k , w k , (1-x) w k for odd groups, y n '12, 10, 8, 6 and (1 + x') w k , (1 + x) w k , (1-x) w k , (1-x ') w k for even groups, where 2w to the number of turns in each groove, and the values of x and x 'are selected from the condition for decreasing the differential scattering in the range 0.25 ≅ x ≅ 0.30 and 0.70 ≅ x' ≅ 0.75. The initial sides of the coils of the first pair of groups are laid in grooves with numbers 1, 2, 3, 4 and 6, 7, 8, 9, and for each subsequent pair of groups, the indicated stacking in the grooves is repeated with a shift of 2q 9 grooves relative to the previous pair of groups.
На фиг. 2 и 3 фазные зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам катушечных групп, а зоны Х, Y, Z их конечным сторонам. Многоугольники МДС (фиг. 4) построен по чередованиям фазных зон (фиг. 3) с использованием вспомогательной треугольной сетки [3] сторона которой принята за единицу длины. Коэффициенты укорочения катушек равны (при полюсном делении τ= z/2p 27/2 13,5) sin (π˙ 13/27) 0,9983; sin (π˙ 11/27) 0,9580; sin (π˙ 9/27)0,8660; sin (π˙ 7/27) 0,7274; sin (π˙ 12/27)= 0,9848; sin (π˙ 10/27) 0,9182; sin (π˙ 8/27) 0,8021; sin (π˙ 6/27)0,6428. Тогда для предлагаемой обмотки при х 0,25 и x' 0,75 получают Коб(0,9983˙2 + 0,958˙1,25 + 0,866 + 0,7274˙0,75+ + 0,9848˙1,75 + 0,9182˙1,25 + 0,8021˙0,75 + +0,6428˙0,25)/9 0,9155 обмоточный коэффициент, yп.ср. (13˙2 + 11˙1,25 + 9 + +7˙0,75 + 12˙1,75 + 10˙1,25 + 8˙0,75 + +6˙0,25)/9 91,5/9 10,167 средний шаг катушек по пазам. Для двухслойной равновитковой обмотки (фиг. 2) при yп 10 имеют Коб 0,8773. Для известной двухслойной обмотки (фиг. 2) многоугольник МДС построен на фиг. 4 пунктирными линиями и по нему определяются [3] квадраты радиусов пазовых точек R1 2 62 + 32 + 18 63 точки 1 и 4; R2 2 72 + 12 + 7 57 точки 2 и 3; R5 2 52 + 42 + 20 + 61 точки 5 и 9; R6 2 62 + 22 + 12 52 точки 6 и 8; R7 2 72 49 точка 7; квадрат среднего радиуса пазовых точек Rд 2 [(63 + 57 + 61 + 52)2 + 49)]/9 515/9; квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС R2 (z˙Коб/p π)2 (27˙0,8773/π)2 56,84916; коэффициент дифференциального рассеяния, характеризующий процентное содержание высших гармонических в кривой МДС, σд [(Rg/R)2 1]0,6562% Подобным образом для предлагаемой обмотки по наружному многоугольнику фиг. 4 определяются (при х 0,25 и x' 0,75) R2 (27˙0,9155/π)2 61,907674; Rg 2559,75/9 и σд 0,4632%
Таким образом, предлагаемая обмотка имеет лучшие электромагнитные параметры по сравнению с известной двухслойной дробной обмоткой (g 4,5): в 0,9155/0,8773= 1,044 раза более высокий обмоточный коэффициент и в 0,6562/0,4632 1,417 раза меньшее дифференциальное рассеяние при несколько большем (10,167/10,0) среднем шаге катушек. Применение предлагаемой обмотки позволяет снизить амплитуды высших гармонических поле и уменьшить тем самым добавочные потери в стали машины, повышая КПД. Она имеет также несколько меньший расход пазовой междуслойной изоляции.In FIG. 2 and 3 phase zones A, B, C correspond to the initial sides of the coil groups, and zones X, Y, Z to their final sides. Polygons MDS (Fig. 4) is constructed by alternating phase zones (Fig. 3) using an auxiliary triangular grid [3] whose side is taken as a unit of length. Coil shortening coefficients are equal (with pole division τ = z / 2p 27/2 13.5) sin (π˙ 13/27) 0.9983; sin (π˙ 11/27) 0.9580; sin (π˙ 9/27) 0.8660; sin (π˙ 7/27) 0.7274; sin (π˙ 12/27) = 0.9848; sin (π˙ 10/27) 0.9182; sin (π˙ 8/27) 0.8021; sin (π˙ 6/27) 0.6428. Then for the proposed winding at x 0.25 and x '0.75 get K about (0.9983˙2 + 0.958˙1.25 + 0.866 + 0.7274˙0.75 + + 0.9848˙1.75 + 0,9182˙1,25 + 0,8021˙0,75 + + 0,6428˙0,25) / 9, the winding factor 0.9155, y p.sr. (13˙2 + 11˙1.25 + 9 + + 7˙0.75 + 12˙1.75 + 10˙1.25 + 8˙0.75 + + 6˙0.25) / 9 91.5 / 9 10,167 the average pitch of the coils in the grooves. For a two-layer equiturn winding (Fig. 2) at y p 10 they have K about 0.8773. For the well-known two-layer winding (FIG. 2), the MDS polygon is constructed in FIG. 4 dashed lines and from it are determined [3] the squares of the radii of the groove points R 1 2 6 2 + 3 2 + 18 63 points 1 and 4; R 2 2 7 2 + 1 2 + 7 57 points 2 and 3; R 5 2 5 2 + 4 2 + 20 + 61 points 5 and 9; R 6 2 6 2 + 2 2 + 12 52 points 6 and 8; R 7 2 7 2 49 point 7; the square of the average radius of the groove points R d 2 [(63 + 57 + 61 + 52) 2 + 49)] / 9 515/9; the square of the radius of the circle for the main harmonic MDS R 2 (z˙K rev / p π) 2 (27˙0.8773 / π) 2 56.84916; differential scattering coefficient characterizing the percentage of higher harmonics in the MDS curve, σ d [(R g / R) 2 1] 0.6562% Similarly for the proposed winding along the outer polygon of FIG. 4 are determined (at x 0.25 and x '0.75) R 2 (27˙0.9155 / π) 2 61.907674; R g 2 559.75 / 9 and σ d 0.4632%
Thus, the proposed winding has better electromagnetic parameters compared to the known two-layer fractional winding (g 4.5): 0.9155 / 0.8773 = 1.044 times higher winding coefficient and 0.6562 / 0.4632 1.417 times less differential scattering at a slightly larger (10.167 / 10.0) average pitch of the coils. The application of the proposed winding can reduce the amplitudes of the higher harmonic field and thereby reduce the additional losses in the steel of the machine, increasing efficiency. It also has a slightly lower consumption of groove interlayer insulation.
