RU2046503C1

RU2046503C1 - Electrical machine fractional-slot three-phase winding

Info

Publication number: RU2046503C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Попов
Original assignee: Волжский инженерно-педагогический институт
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1995-10-20

Abstract

FIELD: electrical machines. SUBSTANCE: each coil group of three-phase winding has five coils with slot pitch and turn number y_s=16, 14, 12, 10, 8, and 2·(1+x)·W ,, W(1-x)·W for odd-number groups and

Description

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 двух- и одно-двухслойными из катушек равношаговых или концентрических [1]
Недостаток таких дробных обмоток повышенное дифференциальное рассеяние, что ухудшает электромагнитные параметры обмоток, и это особенно неблагоприятно отражается на характеристиках совмещенных электрических машин [2]
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой является трехфазная двухслойная обмотка, выполненная из 6р катушечных групп из концентрических неравновитковых катушек по подобию синусных обмоток [3]
Целью изобретения является улучшение электромагнитных параметров трехфазной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q 5,5 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.Known three-phase electromachine windings with a fractional number of grooves per pole and phase, performed by two- and one-two-layer coils of equal-step or concentric [1]
The disadvantage of such fractional windings is increased differential scattering, which worsens the electromagnetic parameters of the windings, and this is especially detrimental to the characteristics of combined electrical machines [2]
Closest in design to the proposed one is a three-phase two-layer winding made of 6p coil groups of concentric unequal coils similar to sinus windings [3]
The aim of the invention is to improve the electromagnetic parameters of a three-phase winding with the number of grooves per pole and phase q 5.5 by increasing the winding coefficient and reducing differential scattering.

Цель достигается тем, что для трехфазной дробной обмотки с полюсностью р и числом пазов на полюс и фазу q 5,5, выполненной с концентрическими катушками в z пазах с номерами от 1 до z, из К 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 пять катушек с шагами по пазам и числами витков, равными y_п 16, 14, 12, 10, 8 и 2w_к, (1+х)w_к, w_к, w_к, (1-х)w_к для нечетных групп, y_п' 15, 13, 11, 9, 7 и (1+x')w_к, (1+x'')w_к, w_к, (1-x'')w_к, (1-х')w_к для четных групп, причем начальные стороны катушек первой пары групп уложены в пазы с номерами 1, 2, 3, 4, 5 и 7, 8, 9, 10, 11, а для каждой последующей пары групп укладка в пазах повторяется со смещением на 2q 11 пазов относительно предыдущей пары групп, где р 1, 2, 3, z 33р; к 0, 1, 2,(2р-1); 2w_к число витков в каждом пазу, а значения x, x', z'' выбираются в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,50; 0,75 ≅ x' ≅ 0,80; 0,25 ≅ x''≅ 0,30.The goal is achieved in that for a three-phase fractional winding with a pole p and the number of grooves per pole and a phase q 5.5 made with concentric coils in z grooves with numbers from 1 to z, from K 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 five coils with groove steps and number of turns equal to y _p 16, 14, 12, 10, 8 and 2w _k , (1 + x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k for odd groups, y _n '15, 13, 11, 9, 7 and (1 + x' ) w _to , (1+ x``) w _k , w _k , (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, 5 and 7, 8, 9, 10, 11, and for each subsequent pair of groups, laying in the grooves is repeated with a shift of 2q 11 grooves relative to the previous pair of groups, where p 1, 2, 3, z 33p; k 0, 1, 2, (2p-1); 2w _{to the} number of turns in each groove, and the values x, x ', z''are selected within 0.45 ≅ x ≅ 0.50; 0.75 ≅ x '≅ 0.80; 0.25 ≅ x''≅ 0.30.

На фиг. 1 изображена развернутая схема предлагаемой обмотки с р 1 и z 33; на фиг. 2 и 3 показаны чередования фазных зон по пазам известной двухслойной (фиг. 2) и предлагаемой (фиг. 3) обмоток; на фиг. 4 дан многоугольник МДС известной (пунктирные линии) и предлагаемой (сплошные линии) обмоток. In FIG. 1 shows a detailed diagram of the proposed winding with p 1 and z 33; in FIG. 2 and 3 show the alternation of phase zones along the grooves of the known two-layer (Fig. 2) and the proposed (Fig. 3) windings; in FIG. Figure 4 shows the polygon MDS of the known (dashed lines) and the proposed (solid lines) windings.

Обмотка (фиг. 1) выполнена с полюсностью р 1 в z 33 пазах из К 6р 6 катушечных групп (с номерами от 1' до 6'), соединенных в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, с зажимами С1, С2, С3 для начал фаз, С4, С5, С6 для концов фаз. 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 пять концентрических катушек с шагами по пазам и их числами витков y_п 16, 14, 12, 10, 8 и 2w_к, (1+x)w_к, w_к, w_к, (1-x)w_к для нечетных групп, yп' 15, 13, 11, 9, 7 и (1+x')w_к, (1+x'')w_к, w_к, (1-x'')w_к, (1-x')w_к для четных групп, где 2w_к число витков в каждом пазу, а значения х, x', x'' выбираются из условия уменьшения дифференциального рассеяния в пределах 0,45 ≅ х ≅ 0,50; 0,75 ≅ x' ≅ 0,80; 0,25 ≅ x' ≅ 0,30.The winding (Fig. 1) is made with a pole of p 1 in z 33 grooves from K 6p 6 coil groups (with numbers from 1 'to 6') connected in phases in series with the opposite connection of even groups with respect to odd, with clamps C1, C2, C3 for the beginning of phases, C4, C5, C6 for the ends of the phases. 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 five concentric coils with groove steps and their number of turns y _p 16, 14, 12, 10, 8 and 2w _k , (1 + x) w _k , w _k , w _k , (1-x) w _k for odd groups, yn '15, 13, 11, 9, 7 and (1 + x') w _k , (1 + x '') w _k , w _k , (1-x '') w _k , ( 1-x ') w _k for even groups, where 2w _{k is the} number of turns in each groove, and the values x, x', x '' are selected from the condition for decreasing the differential scattering within 0.45 ≅ x ≅ 0.50; 0.75 ≅ x '≅ 0.80; 0.25 ≅ x '≅ 0.30.

На фиг. 2 и 3 зоны А, В, С относятся к начальным сторонам катушечных группе, а зоны X, Y, Z к их конечным сторонам. Многоугольник МДС (фиг. 4) построен по чередованиям фазных зон по пазам с использованием вспомогательной треугольной сетки (ее сторона принята за единицу длины), и по нему определяется коэффициент дифференциального рассеяния σ_д [3] характеризующий качество обмотки по уровню содержания в ее кривой МДС высших гармонических. Коэффициенты укорочения катушек обмотки по фиг. 1 равны: sin (π˙16/33) 0,9989;sin (π˙14/33) 0,9718; sin (π˙12/33) 0,9096; sin (π˙10/33) 0,8146; sin (π˙8/33) 0,6901; sin (π˙15/33) 0,9898; sin (π˙13/33) 0,9450; sin (π˙11/33) 0,8660; sin (π˙9/33) 0,7558; sin (π˙7/33) 0,6182. Тогда для предлагаемой обмотки (фиг. 3) при х 0,50, x' 0,75, x'' 0,25 получают К_об (0,9989 ˙ 2 + 0,9718 ˙ 1,5 + 0,9096 + 0,8146 + +0,6901 ˙ 0,5 " 0,9898 ˙ 1,75 + 0,9450 ˙ 1,35 + +0,8660 + 0,7558 ˙ 0,75 + 0,6182 ˙ 0,25)/110,9114 обмоточный коэффициент; y_п.ср(16 ˙ 2 + 14 ˙ 1,5 + 12 + 10 + 8 ˙ 0,5 + + 15 ˙ 1,75 + 13˙ 1,25 + 11 + 9 ˙ 0,75 + + 7 ˙ 0,25)/11 141/11 12,818 средний шаг катушек по пазам. Для известной двухслойной обмотки при y_п 12 имеют К_об0,8690.In FIG. 2 and 3 zones A, B, C belong to the initial sides of the coil group, and zones X, Y, Z to their final sides. The MDS polygon (Fig. 4) is constructed by alternating phase zones along the grooves using an auxiliary triangular grid (its side is taken as a unit of length), and the differential scattering coefficient σ _d [3] is determined from it, characterizing the quality of the winding by the level of content in its MDS curve higher harmonics. The shortening coefficients of the winding coils of FIG. 1 are equal: sin (π˙16 / 33) 0.9989; sin (π˙14 / 33) 0.9718; sin (π˙12 / 33) 0.9096; sin (π˙10 / 33) 0.8146; sin (π˙8 / 33) 0.6901; sin (π˙15 / 33) 0.9898; sin (π˙13 / 33) 0.9450; sin (π˙11 / 33) 0.8660; sin (π˙9 / 33) 0.7558; sin (π˙7 / 33) 0.6182. Then, for the proposed winding (Fig. 3) at x 0.50, x '0.75, x''0.25, K _ob (0.9989 ˙ 2 + 0.9718 ˙ 1.5 + 0.9096 + 0 , 8146 + + 0.6901 ˙ 0.5 "0.9898 ˙ 1.75 + 0.9450 ˙ 1.35 + +0.8660 + 0.7558 ˙ 0.75 + 0.6182 ˙ 0.25) / 110.9114 winding factor; y _p.p. (16 ˙ 2 + 14 ˙ 1.5 + 12 + 10 + 8 ˙ 0.5 + + 15 ˙ 1.75 + 13˙ 1.25 + 11 + 9 ˙ 0, 75 + + 7 ˙ 0.25) / 11 141/11 12.818 the average pitch of the coils along the grooves For a well-known two-layer winding at y _p 12 they have K _about 0.8690.

По многоугольнику МДС (фиг. 4) определяются квадраты радиусов пазовых точек и квадрат среднего радиуса: R_g ² 921/11 для известной двухслойной обмотки (фиг. 2) и R_g ² 1011,375/11 для предлагаемой обмотки (фиг. 3). Квадрат радиуса окружности для основной гармонической МДС определяется как R₂ (z ˙ Kоб/р π)², и тогда коэффициент дифференциального рассеяния σ_д[(Rg/R)² 1]˙100 равен σ_д 0,4932% для известной двухслойной обмотки; σ_д 0,3167% для предлагаемой обмотки.The polygon MDS (Fig. 4) determines the squares of the radii of the groove points and the square of the average radius: R _g ² 921/11 for the known two-layer winding (Fig. 2) and R _g ² 1011,375 / 11 for the proposed winding (Fig. 3) . The square of the circle radius for the main harmonic MDF is defined as R ₂ (z ˙ Kob / p π) ² , and then the differential scattering coefficient σ _d [[Rg / R) ² 1] ˙100 is equal to σ _d 0.4932% for the known two-layer winding ; σ _d 0.3167% for the proposed winding.

Таким образом, предлагаемая обмотка имеет значительно лучшие электромагнитные параметры по сравнению с известной двухслойной обмоткой: в 0,9114/0,86901,049 раза более высокий обмоточный коэффициент и в 0,4932/0,3167 1,557 раза меньшее дифференциальное рассеяние, при этом средний шаг катушек по пазам несколько больше (в 12,818/12 1,068 раза). Кривая МДС предлагаемой обмотки значительно ближе к синусоидальной, чем для известной обмотки, поэтому снижаются амплитуды высших гармонических МДС (на 56%) и уменьшаются добавочные потери в стали машины с предлагаемой обмоткой, возрастает КПД машины, снижаются индуктивные сопротивления обмотки и возрастает коэффициент мощности машины. Thus, the proposed winding has significantly better electromagnetic parameters compared with the known two-layer winding: 0.9114 / 0.86901.049 times higher winding coefficient and 0.4932 / 0.3167 1.557 times less differential scattering, while the average the pitch of the coils in the grooves is slightly larger (12.818 / 12 1.068 times). The MDS curve of the proposed winding is much closer to the sinusoidal one than for the known winding, therefore, the amplitudes of the higher harmonic MDSs are reduced (by 56%) and the additional losses in the steel of the machine with the proposed winding are reduced, the efficiency of the machine increases, the inductance of the winding decreases and the power factor of the machine increases.

Claims

ELECTRIC MACHINE THREE-PHASE FRACTIONAL WINDING with pole p and the number of grooves per pole and phase q 5.5, made with concentric coils in Z grooves with numbers from 1 to Z of k 6p coil groups with numbers in the phases of the first, second and third, respectively 1 + 3k , 3 + 3k, 5 + 3k, connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups of relatively odd, characterized in that each coil group contains five coils with groove steps and number of turns equal to y _p 16,14,12,10, 8 and 2 · W _k , (1 + x) · W _k , W _k , W _k , (1 x) · W _k for even groups,

15,13,11,9,7 and (1 + x ′) W _k , (1 + x ″) W _k , W _k , (1-x ″) W _k , (1-x ′) W _k for even groups, with the initial sides of the coils of the first pair of groups laid in grooves with numbers 1,2,3,4,5 and 7,8,9,10,11, and each subsequent pair of groups laid in grooves with an offset of 2q 11 grooves relative to the previous pairs of groups, where p 1,2,3. Z 33 p; k 0,1,2,2p 1, 2 · W _{k the} number of turns in each groove, and the values x, x ′, x ″ are selected from the ranges of 0.45 ≅ x ≅ 0.50; 0.75 ≅ x ′ ≅ 80; 0.25 ≅ x ″ ≅ 0.30.