RU2224346C2 - Multiphase fractional-slot winding of ac machine - Google Patents
Multiphase fractional-slot winding of ac machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224346C2 RU2224346C2 RU2002106437/09A RU2002106437A RU2224346C2 RU 2224346 C2 RU2224346 C2 RU 2224346C2 RU 2002106437/09 A RU2002106437/09 A RU 2002106437/09A RU 2002106437 A RU2002106437 A RU 2002106437A RU 2224346 C2 RU2224346 C2 RU 2224346C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- groups
- coil
- turns
- winding
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнугым ротором, питаемых от полупроводниковых преобразователей частоты (ППЧ). The invention relates to the windings of electrical AC machines and can be used, for example, on a stator of asynchronous motors (HELL) with a squirrel-cage rotor, powered by semiconductor frequency converters (IF).
Известны m≥3-фазные, m'=2m-зонные петлевые симметричные обмотки переменного тока, выполняемые двухслойными из 2pm катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками с дробным числом q=z/2pm=b+c/d=N/d пазов z на полюс р и фазу при группировке катушек в катушечных группах, зависимой от дробной части c/d числа q [1, 2]. При знаменателе дробности d≥4 обмотки характеризуются повышенным содержанием гармонических МДС, что существенно ухудшает показатели электрических машин с такими обмотками; при увеличении числа фаз обмотки гармонический состав ее МДС улучшается. Known are m≥3-phase, m '= 2m-zone loop symmetrical AC windings, performed by two-layer of 2pm coil groups with equal-step or concentric coils with a fractional number q = z / 2pm = b + c / d = N / d grooves z per pole p and phase when grouping coils in coil groups, depending on the fractional part c / d of q [1, 2]. With the denominator of fractionality d≥4, the windings are characterized by a high content of harmonic MDS, which significantly worsens the performance of electric machines with such windings; as the number of winding phases increases, the harmonic composition of its MDS improves.
Наиболее близкой к предлагаемой является дробная m=3-фазная, m'=6-зонная обмотка при q=1+1/5=6/5 и р=5, выполняемая двухслойной в z=6pq пазах с группировкой катушек по ряду 2 1 1 1 1 (для c/d=1/5 и b=1), повторяемому 2m=6 раз [1]. Closest to the proposed one is a fractional m = 3-phase, m '= 6-zone winding for q = 1 + 1/5 = 6/5 and p = 5, performed by a two-layer in z = 6pq grooves with a grouping of coils in a
В изобретении ставится задача выполнения двухслойной m=12-фазной, m'= 12-зонной дробной обмотки при q=6/5 и р=5 в z=12pq=72 пазах при устранении из ее МДС наиболее сильно выраженной дробной гармонической для снижения дифференциального рассеяния [3]. The invention aims at performing a two-layer m = 12-phase, m '= 12-zone fractional winding at q = 6/5 and p = 5 in z = 12pq = 72 grooves while eliminating the most pronounced fractional harmonic from its MDS to reduce the differential scattering [3].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной дробной 2р= 10-полюсной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q=6/5 и группировкой по ряду 2 1 1 1 1, выполняемой в z=72 пазах m=12-фазной, m'=12-зонной из 12р= 60 катушечных групп с номерами от 1Г до 60Г при шаге катушек по пазам yп: двухкатушечные группы 1Г+5(к) содержат по (1-x)wк витков в катушках, однокатушечные - по wк витков для групп 2Г+5(к), 5Г+5(к) и по (1+x)wк витков для групп 3Г+5(к) и 4Г+5(к), в первой фазе включены последовательно-согласно группы 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г с началом фазы из начала 1Г и ее концом из конца 49Г, а группы каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 25 номеров в пределах 60 групп относительно групп первой фазы, где yп=9; 2wк - число витков каждого паза, х=0,13 и значение к в номерах групп изменяется в пределах от 0 до m'-1=11.The solution of this problem is achieved by the fact that for a two-layer fractional 2p = 10-pole winding with the number of grooves per pole and phase q = 6/5 and grouping in a row 2 1 1 1 1, performed in z = 72 grooves m = 12-phase, m '= 12-band of 12p = 60 coil groups numbered from 1G to 60G when the coils step along the grooves y n: dvuhkatushechnye group 1D + 5 (k) comprise (1-x) w to the windings in the coils, the single-coil - of w to turns for groups 2G + 5 (k), 5G + 5 (k) and according to (1 + x) w to turns for groups 3G + 5 (k) and 4G + 5 (k), in the first phase are connected in series - according to group 1G, 13G, 25G, 37G, 49G with the beginning of the phase from the beginning of 1G and its end from ontsa 49G, and each successive group phase alternated at intervals of 25 within the room 60 groups regarding groups of the first phase, wherein y n = 9; 2w k is the number of turns of each groove, x = 0.13, and the value of k in the numbers of groups varies from 0 to m'-1 = 11.
На фиг.1 показана развертка по пазам пазовых слоев с чередованиями m'=12 фазных зон A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-Y-Y' предлагаемой 2р=10-полюсной, m= 12-фазной, m'= 12-зонной двухслойной дробной обмотки при z=72 пазах и q= z/12p=6/5 (N=6, d=5) с разметкой сверху номеров групп 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г первой фазы (зоны А) и снизу номеров пазов (от 1 до z=72); на фиг.2 - диаграммы сдвига осей катушечных групп первой фазы для полюсностей р=5 (сверху) гармонической МДС (ЭДС) ν=1 и pν = 7 гармонической МДС дробного порядка ν= 7/5 (в центре) при углах αп = 360°/z = 5° и γ = αп/2d = 0,5°; на фиг.3 - построение части многоугольника МДС по [3] обмотки фиг.1 при х=0, где в центре показаны векторы m'= 12-фазной системы токов фазных зон A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-Y-Y'.Figure 1 shows a scan along the grooves of the grooved layers with alternations of m '= 12 phase zones A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-YY' of the proposed 2p = 10- pole, m = 12-phase, m '= 12-zone double-layer fractional winding at z = 72 grooves and q = z / 12p = 6/5 (N = 6, d = 5) with marking on top of the numbers of groups 1G, 13G, 25G, 37G, 49G of the first phase (zone A) and the bottom of the groove numbers (from 1 to z = 72); figure 2 - diagram of the shift of the axes of the coil groups of the first phase for the polarities p = 5 (top) harmonic MDS (EMF) ν = 1 and p ν = 7 harmonic MDS fractional order ν = 7/5 (in the center) at angles α p = 360 ° / z = 5 ° and γ = α n / 2d = 0.5 ° ; figure 3 - the construction of the polygon MDS according to [3] of the winding of figure 1 at x = 0, where the vectors m '= 12-phase system of currents of phase zones A-A'-Z-Z'-B-B are shown in the center '-X-X'-C-C'-Y-Y'.
Обмотка по фиг.1 при 2р=10 полюсах, z=72 пазах, m=12 фазах, m'=12 фазных зонах выполнена двухслойной из 12р=60 групп с шагом катушек по пазам yп=9 и имеет дробное число пазов на полюс и фазу q=6/5 при N=6 и d=5, т.е. по группировке [1] 2 1 1 1 1 из каждых N=6 катушек формируются d=5 катушек. Обмотка при m'=12 фазных зонах и d=5 создает вращающуюся МДС с гармоническими по ряду [2] ν=12k/d±1=1 (+), 7/5 (-), 17/5 (+), 19/5 (-),..., где ±k - любое целое число, при котором ν>0 (k=0 для основной гармонической ν=1), знак (+) соответствует гармоническим прямым и (-) обратным. Для определения углов сдвига осей катушечных групп первой из m'=12 симметричных фаз для полюсностей р= 5 (ν= 1) и pν = νp = 7 (ν=7/5) на фиг.1 (снизу) размечены сдвиги по пазам между осями групп 1Г, 13Г, 25Г, 37Г, 49Г, ось их симметрии лежит по оси 1Г и относительно ее оси групп имеют углы: для р=5 - 1Г→13Г→14,5αпp = 14,5•25° = 362,5°-360° = +0,5αп и 1Г→49Г = -0,5αп, 1Г→25Г→28,5•25° = 712,5°-720° = -1,5αп и 1Г→37Г = +1,5αп, по которым построена диаграмма фиг.2 (верхняя) при угле αп = 5°; для и 1Г-->49Г=7•72o-7γ 1Г-->25Г-->28,5•35o= 14•72o-21γ и 1Г-->37Г=14•72o+21γ, по которым построена диаграмма фиг.2 (в центре) при разбивке окружности на р=5 частей (360o/5=72o) с учетом встречного вращения гармонической МДС ν=7/5, где γ = αп/2d = 0,5°. По фиг.2 определяется коэффициент распределения с учетом неравновитковости катушек путем вычисления проекций ЭДС катушек на ось их симметрии (вертикальную); при коэффициенте Kyν = sin(ν90°уп/τп) укорочения катушек (для шага yп=9 и полюсного деления τп = z/2p = 7,2) затем определяется обмоточный коэффициент Kобν: для pν = 7 (ν=7/5) (при Kуν = 0,3827), откуда по условию Kобν = 0 определяется значение х=0,13, при котором из ЭДС (МДС) обмотки фиг.1 устраняется гармоническая ν=7/5 с pν = 7; для р= 5 (ν=1) (Ку=0,92388), т.е. для равновитковой обмотки (х=0) амплитуда МДС гармонической ν=7/5 имеет относительное значение или 2,40%, а при х=0,13 - Fν/F = 0. Дифференциальное рассеяние обмотки, определяемое из ее многоугольника МДС фиг. 3 по [3] путем вычисления квадратов радиусов i=N=6 пазовых точек одной повторяющейся части обмотки относительно центра, для неравновитковой обмотки при х=0,13 снижается на ≈30%.The winding of Fig. 1 at 2p = 10 poles, z = 72 grooves, m = 12 phases, m '= 12 phase zones is made of two layers of 12p = 60 groups with coil spacing along the grooves y p = 9 and has a fractional number of grooves per pole and phase q = 6/5 at N = 6 and d = 5, i.e. according to the grouping [1] 2 1 1 1 1 from every N = 6 coils d = 5 coils are formed. The winding at m '= 12 phase zones and d = 5 creates a rotating MDS with harmonic series [2] ν = 12k / d ± 1 = 1 (+), 7/5 (-), 17/5 (+), 19 / 5 (-), ..., where ± k is any integer such that ν> 0 (k = 0 for the fundamental harmonic ν = 1), the sign (+) corresponds to harmonic straight lines and (-) inverse. To determine the angles of shift of the axes of the coil groups of the first of m '= 12 symmetric phases for the poles p = 5 (ν = 1) and p ν = νp = 7 (ν = 7/5) in Fig. 1 (bottom), the grooves are marked between axes groups 1D, 13D, 25G, 37g, 49G, their axis of symmetry lies and 1D relative to its axis groups have angles axis for p = 5 - 1D → 13D → 14,5α n p = 14,5 • 25 ° = 362.5 ° -360 ° = + 0.5α p and 1Г → 49Г = -0.5α p , 1Г → 25Г → 28.5 • 25 ° = 712.5 ° -720 ° = -1.5α p and 1Г → 37Г = + 1,5α p , according to which the diagram of figure 2 (upper) is constructed at an angle α p = 5 ° ; for and 1G -> 49G = 7 • 72 o -7γ 1G -> 25G -> 28.5 • 35 o = 14 • 72 o -21γ and 1G -> 37G = 14 • 72 o + 21γ, according to which the diagram of Fig. 2 is constructed (in the center) when the circle is divided into p = 5 parts (360 o / 5 = 72 o ) taking into account the oncoming rotation of the harmonic MDS ν = 7/5, where γ = α n / 2d = 0.5 ° . Figure 2 determines the distribution coefficient, taking into account the unequal coils by calculating the projection of the emf of the coils on the axis of symmetry (vertical); with the coefficient K yν = sin (ν90 ° у п / τ п ) shortening the coils (for step y п = 9 and pole division τ п = z / 2p = 7,2) then the winding coefficient K obν is determined : for p ν = 7 (ν = 7/5) (when K уν = 0.3827), whence, by the condition K obν = 0, the value x = 0.13 is determined, in which the harmonic ν = 7/5 with p ν = 7 is eliminated from the EMF of the winding of Fig. 1; for p = 5 (ν = 1) (K y = 0.92388), i.e. for an equal-turn winding (x = 0), the amplitude of the MDS harmonic ν = 7/5 has a relative value or 2.40%, and at x = 0.13 - F ν / F = 0. The differential scattering of the winding, determined from its polygon MDS Fig. 3 by [3] by calculating squares of radii i = N = 6 of the groove points of one repeating part of the winding relative to the center, for a non-turn winding at x = 0.13 it decreases by ≈30%.
Таким образом, предлагаемая обмотка имеет одинаковое заполнение каждого паза проводом одинакового сечения, характеризуется пониженным дифференциальным рассеянием из-за устранения из МДС (ЭДС) дробной гармонической порядка ν= 7/5, является симметричной m=12-фазной, m'=12-зонной и каждая ее фаза образована катушечными группами зон соответственно A, A', Z, Z', В, В', X, X', С, С', Y, Y' со смещением начал фаз на электрический угол 30o (так как интервалу в 25 групп соответствует электрический угол сдвига начал фаз 25αпpq = 25•25°6/5 = 750°-2•360° = 30°). Применение ее в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 12-фазного тока позволяет вчетверо снижать фазный ток по сравнению с 3-фазными ППЧ, что существенно снижает стоимость управляемых вентилей и всего ППЧ при упрощении его схемы.Thus, the proposed winding has the same filling of each groove with a wire of the same cross section, is characterized by reduced differential scattering due to the elimination of fractional harmonic order ν = 7/5 from the MDS (EMF), is symmetric m = 12-phase, m '= 12-zone and each of its phases is formed by coil groups of zones, respectively, A, A ', Z, Z', B, B ', X, X', C, C ', Y, Y' with a shift of the phases on an electric angle of 30 o (since interval 25 corresponds groups electrical phase-shift angle started 25α n pq = 25 • 25 ° 6/5 = 750 ° -2 • 360 ° = 30 °). Its application in a squirrel-cage rotor HELL powered by a 12-phase current drive allows you to reduce the phase current by four times compared to a 3-phase drive, which significantly reduces the cost of controlled valves and the entire drive if simplifying its circuit.
Источники информации
1. Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока. / Пер. с англ. - М. -Л.: ГЭИ, 1959, с.224 - прототип.Sources of information
1. Livshits-Garik M. Windings of AC machines. / Per. from English - M. -L .: SEI, 1959, p.224 - prototype.
2. Вольдек А.И. Электрические машины: Учебник для вузов. - Л.: Энергия, 1978. 2. Voldek A.I. Electric cars: Textbook for high schools. - L .: Energy, 1978.
3. Попов В. И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. //Электричество, 1987, 6, с.50-53. 3. Popov V. I. Determination of differential scattering of multiphase windings. // Electricity, 1987, 6, p. 50-53.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002106437/09A RU2224346C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Multiphase fractional-slot winding of ac machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002106437/09A RU2224346C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Multiphase fractional-slot winding of ac machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002106437A RU2002106437A (en) | 2003-10-20 |
RU2224346C2 true RU2224346C2 (en) | 2004-02-20 |
Family
ID=32172424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002106437/09A RU2224346C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Multiphase fractional-slot winding of ac machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2224346C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7786643B2 (en) | 2006-05-08 | 2010-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical machine, in particular a synchronous motor, with redundant stator windings |
RU2498481C2 (en) * | 2009-07-01 | 2013-11-10 | Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН | Six-phase winding of alternating current machine |
RU2593765C1 (en) * | 2012-06-22 | 2016-08-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Reduced electrical resistance in electric machine with windings, arranged in slots |
-
2002
- 2002-03-12 RU RU2002106437/09A patent/RU2224346C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ЛИВШИЦ-ГАРИК М. Обмотки машин переменного тока. - М.-Л., ГЭИ, 1959, с. 224. * |
ПОПОВ В.И. Определение дифференциального рассеяния многофазных обмоток. - Электричество, 1987, № 6, с. 50-53. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7786643B2 (en) | 2006-05-08 | 2010-08-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical machine, in particular a synchronous motor, with redundant stator windings |
RU2498481C2 (en) * | 2009-07-01 | 2013-11-10 | Учреждение Российской академии наук Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН | Six-phase winding of alternating current machine |
RU2593765C1 (en) * | 2012-06-22 | 2016-08-10 | Сименс Акциенгезелльшафт | Reduced electrical resistance in electric machine with windings, arranged in slots |
US9917485B2 (en) | 2012-06-22 | 2018-03-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Reduction of the electrical resistance for an electric machine having windings arranged in grooves |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2006002207A2 (en) | High phase order ac machine with short pitch winding | |
RU2224346C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding of ac machine | |
RU2231890C2 (en) | Nine-phase fractional-slot winding for alternating-current machines | |
RU2224347C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding for ac machines | |
RU2236077C2 (en) | Fractional-slot (q=4/7) multiphase winding of alternating-current machines | |
RU2235401C2 (en) | Multiphase 2p=2-pole winding placed in z=54 slots | |
RU2227358C2 (en) | TWELVE-PHASE FRACTIONAL (q=4/5) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2270505C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=84 (q=14.5) | |
RU2227359C2 (en) | Fractional-slot nine-phase winding for ac electrical machines | |
RU2264028C2 (en) | Double-layer fractional-slot three-phase winding | |
RU2231194C2 (en) | Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine | |
RU2270507C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=108 (q=18/5) | |
RU2227357C2 (en) | NINE-PHASE FRACTIONAL (q=4/5) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2040098C1 (en) | Combined winding of electric machine | |
RU2270514C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=96 (q=16/5) | |
RU2235400C2 (en) | Three-phase fractional-slot (q=15/7) double-layer lap winding for electrical machines | |
RU2231892C2 (en) | Multiphase double-layer loop winding | |
RU2227356C2 (en) | NINE-PHASE FRACTIONAL(q=3/4) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2075147C1 (en) | Combined 3/1-phase winding for electric machine | |
RU2270508C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=144(q=24/5) | |
RU2227360C2 (en) | Nine-phase double-pole winding | |
RU2235402C2 (en) | Three-phase double-layer fractional-slot (q=15/13) lap winding for electrical machines | |
SU888284A1 (en) | Three-phase/single-phase combined winding of synchronous electric machine | |
RU2072606C1 (en) | Joined winding for electric machine | |
RU2267209C2 (en) | THREE-PHASE TWO-LAYER SPLIT (q=4,5) WINDING OF ELECTRIC MACHINES |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060313 |