RU2079946C1

RU2079946C1 - Three-phase fractional-slot winding

Info

Publication number: RU2079946C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Попов
Original assignee: Волжский инженерно-педагогический институт
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: ac machines. SUBSTANCE: three-phase fractional-slot (q=3.125) winding is placed in Z=75p/4 slots and has 6p coil groups numbered in phases 1G+3k, 9G+3k, 17G+3k; coils are grouped in row 4,3,3,3,3,3,3,3,3 repeated 3p/4 times; groups numbered 1G+3k have four concentric coils with slot pitch Ys= 10, 8, 6, 4 and turn number W, W, W, (1-x)W; remaining groups have three concentric coils with slot pitch Ys=9, 7, 5 and turn number W, where p>=4 is a multiple of four, k=0,1,2,...,(2p-1), 2W is turn number per slot, and x= 0.5 chosen within 0.45<=x<=0.55. EFFECT: reduced differential dissipation. 4 dwg

Description

Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может применяться в асинхронных и синхронных машинах. The invention relates to the windings of electrical AC machines and can be used in asynchronous and synchronous machines.

Известны трехфазные обмотки электрических машин переменного тока, выполняемые с дробным числом пазов на полюс и фазу q двухслойными из равношаговых или концентрических катушек [1] Недостатки дробных обмоток - повышенное содержание высших и низших гармонических в кривой МДС, что увеличивает дифференциальное рассеяние обмотки и ухудшает показатели машин с такими обмотками. Known three-phase windings of electrical AC machines, performed with a fractional number of grooves per pole and phase q two-layer from equal-step or concentric coils [1] The disadvantages of fractional windings are the increased content of higher and lower harmonics in the MDS curve, which increases the differential scattering of the winding and affects the performance of machines with such windings.

Катушки в катушечных группах дробных обмоток группируются по рядам, приводимым в [2]
Цель изобретения улучшение электромагнитных параметров трехфазной дробной обмотки с q 3,125 путем повышения обмоточного коэффициента и снижения дифференциального рассеяния.Coils in coil groups of fractional windings are grouped according to the series given in [2]
The purpose of the invention is the improvement of the electromagnetic parameters of a three-phase fractional winding with q 3.125 by increasing the winding coefficient and reducing the differential scattering.

На фиг. 1 и 2 изображены чередования по пазам фазных зон трехфазной дробной обмотки с полюсностью р 4 при Z 75 пазах (q 3,125) известной (фиг. 1) и предлагаемой (фиг. 2); на фиг. 3 многоугольники МДС обмотки по фиг. 1 (внутренний) и по фиг. 2 (наружный); на фиг. 4 диаграмма сдвига осей катушечных групп, где угол α 7,5^o/q.In FIG. 1 and 2 depict alternations in the grooves of the phase zones of a three-phase fractional winding with a pole of p 4 at Z 75 grooves (q 3.125) known (Fig. 1) and proposed (Fig. 2); in FIG. 3 polygons of the MDS winding of FIG. 1 (internal) and FIG. 2 (external); in FIG. 4 diagram of the shift of the axes of the coil groups, where the angle α is 7.5 ^o / q.

Трехфазная дробная обмотка с числом пазов на полюс и фазу q 3,125 при р 4 и Z 75 (фиг. 1) выполняется двухслойной с шагом катушек по пазам Y_п 7 из 6р 24 катушечных групп с номерами в фазах I, II, III соответственно 1Г+3к 1Г, 4Г, 7Г, 10Г, 13Г, 16Г, 19Г, 22Г; 9Г+3к 9Г, 12Г, 15Г, 18Г, 21Г, 24Г, 3Г, 6Г; 17Г+3к 17Г, 20Г, 23Г, 2Г,5Г,8Г, 11Г, 14Г, соединяемых в фазах последовательно при встречном включении четных групп относительно нечетных, где к 0,1,2, (2р-1) 7. Начала фаз выводятся из начал групп 1Г, 9Г, 17Г, а их концы из начал групп 22Г, 6Г, 14Г. Катушки в катушечных группах группируются по ряду 4 3 3 3 3 3 3 3, повторяемому 3р/4 3 раза [2] Фазные зоны на фиг. 1 и 2 обозначены как А-Х, B-Y, C-Z и зоны А, В, С соответствуют начальным сторонам групп в пазах, а X, Y, Z их конечным сторонам. Известная обмотка по фиг. 1 имеет обмоточный коэффициент К_об=0,8804.A three-phase fractional winding with the number of grooves per pole and phase q 3.125 at p 4 and Z 75 (Fig. 1) is double-wound with a pitch of coils along grooves Y _p 7 of 6 _p 24 coil groups with numbers in phases I, II, III respectively 1G + 3k 1G, 4G, 7G, 10G, 13G, 16G, 19G, 22G; 9G + 3k 9G, 12G, 15G, 18G, 21G, 24G, 3G, 6G; 17G + 3k 17G, 20G, 23G, 2G, 5G, 8G, 11G, 14G, connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups with respect to odd, where to 0,1,2, (2p-1) 7. The beginning of the phases are derived from the beginning of groups 1G, 9G, 17G, and their ends from the beginnings of groups 22G, 6G, 14G. The coils in the coil groups are grouped in a series 4 3 3 3 3 3 3 3 repeated 3p / 4 3 times [2] Phase zones in FIG. 1 and 2 are designated as AX, BY, CZ and zones A, B, C correspond to the initial sides of the groups in the grooves, and X, Y, Z to their final sides. The known winding of FIG. 1 has a winding coefficient K _about = 0.8804.

В предлагаемой обмотке группы выполняются из концентрических катушек: группы с номерами 1Г+8к 1Г, 9Г, 17Г содержат четыре катушки с шагами по пазам Y_п= 10, 8, 6, 4 и числами витков W_к, W_к, W_к, (1-x)W_к, а остальные группы содержат три катушки с шагами по пазам Y_п=9, 7, 5 и числами витков по W_к в каждой катушке, где 2W_к число витков в пазу (за исключением пазов с номерами 4, 8, 29, 33, 54, 58, заполненных обмоткой на 3/4 и зачерненных на фиг. 2), а значение х 0,5 и выбирается в пределах 0,45≅x≅0,55. Обмоточный коэффициент обмотки по фиг. 2 определяется по коэффициентам укорочения катушек K_у= sin(π•y_п/2τ) с учетом диаграммы фиг. 4 и равен:

где полюсное деление τ = 3q = 9,375, α = 7,5/q и число витков в фазе W_ф=24,5 W_к с учетом не полностью заполненных обмоткой пазов (см. фиг. 2); средний шаг катушек по пазам равен Y_п.ср=[(10+8+6+4•0,5)+(9+7+5)7]/24,5=7,06.In the proposed winding, the groups are made of concentric coils: groups with numbers 1G + 8k 1G, 9G, 17G contain four coils with steps in grooves Y _p = 10, 8, 6, 4 and the number of turns W _k , W _k , W _k , ( 1-x) W _k , and the remaining groups contain three coils with groove steps Y _p = 9, 7, 5 and the number of turns along W _k in each coil, where 2W _{k is the} number of turns in the groove (with the exception of grooves with

numbers

4, 8, 29, 33, 54, 58, filled with 3/4 winding and blackened in Fig. 2), and the value of x 0.5 and is selected within 0.45≅x≅0.55. The winding winding coefficient of FIG. 2 is determined by the shortening coefficients of the coils K _y = sin (π • y _p / 2τ) taking into account the diagram of FIG. 4 and is equal to:

where the pole division τ = 3q = 9.375, α = 7.5 / q and the number of turns in the phase W _f = 24.5 W _k taking into account the grooves that are not completely filled with the winding (see Fig. 2); the average step of the coils in the grooves is equal to Y _s.p. = = ((10 + 8 + 6 + 4 • 0.5) + (9 + 7 + 5) 7] / 24.5 = 7.06.

Многоугольники МДС (фиг. 3) построены по фиг. 1 и 2 с использованием вспомогательной треугольной сетки и ее сторона принята за единицу длины для внутреннего многоугольника (для обмотки по фиг. 1) и за 0,5 единиц длины для наружного (для обмотки по фиг. 2). Качество обмотки по уровню содержания в ее кривой МДС высших и низших гармонических определяется как σ_д= [(R_д/R)²-1]•100% где

квадрат радиуса, среднего для пазовых точек многоугольника, а (Z•K_об/pπ) радиус окружности для основной гармонической МДС. Коэффициент дифференциального рассеяния σ_д для известной обмотки (фиг. 1) равен σ_д= 1,848% при R

\binom{2}{д}

703/25 по внутреннему многоугольнику фиг. 3 и R = (75•0,8804/4π) а для предлагаемой обмотки (фиг. 2) σ_д1,663% при R

\binom{2}{д}

682/25 по наружному многоугольнику фиг. 3 и R = (73,5•0,8857/4π где Z'=73,5 эквивалентное число полностью заполненных обмоткой пазов.The MDS polygons (FIG. 3) are constructed in accordance with FIG. 1 and 2 using an auxiliary triangular grid and its side is taken as a unit of length for the inner polygon (for winding in Fig. 1) and for 0.5 units of length for the outer (for winding in Fig. 2). The quality of the winding according to the level of content in its MDS curve of higher and lower harmonic is defined as σ _d = [(R _d / R) ² -1] • 100% where

the square of the radius average for the groove points of the polygon, and (Z • K _rev / pπ) the radius of the circle for the main harmonic MDS. The differential scattering coefficient σ _d for the known winding (Fig. 1) is equal to σ _d = 1,848% at R

\binom{2}{d}

703/25 along the inner polygon of FIG. 3 and R = (75 • 0.8804 / 4π) and for the proposed winding (Fig. 2) σ _d 1,663% at R

\binom{2}{d}

682/25 along the outer polygon of FIG. 3 and R = (73.5 • 0.8857 / 4π where Z '= 73.5 is the equivalent number of completely filled winding grooves.

Таким образом, предлагаемая обмотка по сравнению с известной имеет лучшие электромагнитные параметры: несколько большее значение К_об (в 0,8857/0,8804 раза) при практически одинаковом среднем шаге катушек по пазам (Y_п.ср= 7,06, примерно Y_п 7) и меньшее значение дифференциального рассеяния (в 1,848/1,663 1,11 раза). Применение предлагаемой обмотки, например, в асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором позволяет: снизить амплитуды высших гармонических полей в зазоре и тем самым уменьшить добавочные потери в стали, перегрев ротора и магнитный шум, повысить КПД машины; снизить индуктивное сопротивление рассеяния обмотки и тем самым повысить коэффициент мощности машины. Технология намотки предлагаемой обмотки ничем не отличается от изготовления известной обмотки.Thus, the proposed winding, in comparison with the known one, has better electromagnetic parameters: a slightly larger value of K _about (0.8857 / 0.8804 times) with almost the same average pitch of the coils in the grooves (Y _cf = 7.06, about Y _p. 7) and a lower value of differential scattering (1.848 / 1.663 1.11 times). The use of the proposed winding, for example, in an asynchronous squirrel-cage rotor motor allows you to: reduce the amplitudes of the higher harmonic fields in the gap and thereby reduce additional losses in steel, rotor overheating and magnetic noise, increase machine efficiency; reduce the inductive resistance of the scattering of the winding and thereby increase the power factor of the machine. The winding technology of the proposed winding is no different from the manufacture of the known winding.

Claims

Three-phase fractional (q 3.125) winding with a pole of p and the number of grooves per pole and phase q 3.125, made two-layer in Z 75 p / 4 grooves of 6p coil groups with numbers in the phases of the first, second, third, respectively 1G + 3k, 9G + 3k , 17Г + 3k, connected in phases in series with the opposite inclusion of even groups of relatively odd, and coils are grouped in coil groups in a series of 4 3 3 3 3 3 3 3, repeated 3p / 4 times, characterized in that the groups with numbers 1Г + 8k contain four concentric coils with groove steps Y _p 10, 8, 6, 4 and the number of turns W _k , W _k , W _k , (1 x) W _k , and the remaining groups contain three concentric coils with groove steps Y _n 9, 7, 5 and the number of turns of W _k in each coil, where p ≥ 4 is a multiple of four, k 0, 1, 2, ((2p 1), 2W _k the number of turns in the groove, and the value is x 0.5 and is selected within 0.45 ≅ x ≅ 0.55.