RU2224347C2 - Multiphase fractional-slot winding for ac machines - Google Patents
Multiphase fractional-slot winding for ac machines Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224347C2 RU2224347C2 RU2002106469/09A RU2002106469A RU2224347C2 RU 2224347 C2 RU2224347 C2 RU 2224347C2 RU 2002106469/09 A RU2002106469/09 A RU 2002106469/09A RU 2002106469 A RU2002106469 A RU 2002106469A RU 2224347 C2 RU2224347 C2 RU 2224347C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- coils
- coil
- turns
- fractional
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к обмоткам электрических машин переменного тока и может использоваться, например, на статоре асинхронных двигателей (АД) с короткозамкнутым 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 такие обмотки характеризуются повышенным содержанием гармонических МДС, в том числе и дробных порядков, особенно сильно выраженных при q<1 (b=0), что существенно ухудшает показатели электрических машин с такими обмотками; при увеличении числа фаз обмотки гармонический состав ее МДС улучшается. Known 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 the coils are grouped into coil groups, which depends on the fractional part c / d of the number q [1-2]. With a fractionality denominator of d≥4, such windings are characterized by a high content of harmonic MDS, including fractional orders, which are especially pronounced at q <1 (b = 0), 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=b+6/7 и р=7, выполняемая двухслойной в z=6pq пазах с группировкой катушек по ряду 1 1 1 1 1 1 0 (для b=0 и c/d=6/7), повторяемому 2m=6 раз [1]. Closest to the proposed one is a fractional m = 3-phase, m '= 6-zone winding at q = b + 6/7 and p = 7, performed two-layer in z = 6pq grooves with a grouping of coils in a row 1 1 1 1 1 1 0 (for b = 0 and c / d = 6/7), repeated 2m = 6 times [1].
В изобретении ставится задача выполнения двухслойной m=12-фазной. m'= 12-зонной дробной обмотки при q=6/7 и р=7 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 = 6/7 and p = 7 in z = 12pq = 72 grooves while eliminating the most pronounced fractional harmonic from its MDF to reduce differential scattering [3].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной дробной 2р= 14-полюсной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q=6/7 и группировкой по ряду 1 1 1 1 1 1 0, выполняемой в z=72 пазах m'=12-фазной, m'=12-зонной из K= 72 катушек с номерами от 1К до 72К при шаге по пазам уп: катушки 1К+6(к) и 6К+6(к) содержат по (1+x)wк витков катушки 2К+6(к) и 5К+6(к) по wк витков, а катушки 3К+6(к) и 4К+6(к) по (1-x)wк витков, в первой фазе включены последовательно-согласно катушки 1К, 12К, 22К, 32К, 53К, 63К с началом фазы из начала 1К и ее концом из конца 63К, а катушки каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 42 номера в пределах К=72 относительно катушек первой фазы, где yп=3; wк - число витков каждого паза, х=0,17 и значение к в номерах катушек 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 = 14-pole winding with the number of grooves per pole and phase q = 6/7 and grouping in a series of 1 1 1 1 1 1 0, performed in z = 72 grooves m '= 12 -phase, m '= 12-zone of K = 72 coils with numbers from 1K to 72K at groove pitch y p : coils 1K + 6 (k) and 6K + 6 (k) contain (1 + x) w k coils 2K + 6 (k) and 5K + 6 (k) in w k turns, and coils 3K + 6 (k) and 4K + 6 (k) in (1-x) w k turns, in the first phase are connected in series - according to the coil 1K, 12K, 22K, 32K, 53K, 63K with the beginning of the phase from the beginning of 1K and its end from the end of 63K, and the coils of each subsequent phase are in turn are at intervals of 42 numbers within K = 72 relative to the coils of the first phase, wherein y n = 3; w to - the number of turns of each groove, x = 0.17 and the value of k in the numbers of coils 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=14-полюсной, m= 12-фазной, m'= 12-зонной двухслойной дробной обмотки при z=72 пазах и q= z/12p= 6/7(N= 6, d=7) с разметкой сверху номеров катушек 1К, 12К, 22К, 32К, 53К, 63К первой фазы (зоны А) и снизу номeров пазов (от 1 до z=72); на фиг.2 - диаграммы сдвига катушек первой фазы для полюсностей р=7 (сверху) гармонической МДС (ЭДС) ν=1 и pν = 5 гармонической МДС дробного порядка ν=5/7 (в центре) при углах αп = 360°/z = 5° и γ = αп/2d = 2,5°/7; на фиг.3 - построение части многоугольника МДС по [3] обмотки фиг.1 при х=0, где в центре показаны векторы токов фазных зон A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-Y-Y'.In FIG. 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 = 14-pole, m = 12-phase, m '= 12-zone double-layer fractional winding at z = 72 grooves and q = z / 12p = 6/7 (N = 6, d = 7) with marking on top of the numbers of coils 1K, 12K, 22K, 32K, 53K, 63K of the first phase (zone A) and from the bottom of the groove numbers (from 1 to z = 72); figure 2 - diagrams of the shift of the coils of the first phase for the poles p = 7 (top) harmonic MDS (EMF) ν = 1 and p ν = 5 harmonic MDS fractional order ν = 5/7 (in the center) at angles α p = 360 ° / z = 5 ° and γ = α n / 2d = 2.5 ° / 7; figure 3 - construction of a part of the polygon MDS according to [3] of the winding of figure 1 at x = 0, where the center vectors of the currents of phase zones A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'- are shown C-C'-Y-Y '.
Обмотка по фиг.1 при 2р=14 полюсах, z=72 пазах, m=12 фазах, m'=12-фазных зонах выполнена двухслойной из К=72 катушек с шагом по пазам уп=3 и имеет дробное число пазов на полюс и фазу q=6/7 при N=6, d=7, т.е. по группировке [1] 1 1 1 1 1 1 0 из каждых N=6 катушек формируются d=7 катушек. Для формирования обмотки записывается ряд из 12 группировок 1 1 1 1 1 1 0, под его числами снизу размечаются фазные зоны в последовательности A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'-Y-Y' и вычеркиваются зоны, соответствующие нулям ряда, после чего нумеруются последовательно пазы под оставшимися числами ряда, в результате чего и получаются чередования фазных зон по пазам фиг.1.The winding of Fig. 1 at 2p = 14 poles, z = 72 grooves, m = 12 phases, m '= 12-phase zones is made of a two-layer of K = 72 coils with groove step at n = 3 and has a fractional number of grooves per pole and phase q = 6/7 at N = 6, d = 7, i.e. according to the grouping [1] 1 1 1 1 1 1 0 from each N = 6 coils d = 7 coils are formed. To form the winding, a series of 12 groups 1 1 1 1 1 1 0 is written, phase zones in the sequence A-A'-Z-Z'-B-B'-X-X'-C-C'- are marked below it YY 'and the zones corresponding to the zeros of the series are crossed out, after which the grooves under the remaining numbers of the series are numbered sequentially, resulting in the alternation of phase zones along the grooves of Fig. 1.
Обмотка при m'= 12-фазных зонах и q=6/7(d=7) создает вращающуюся МДС с гармоническими по ряду [2] ν=12k/d±1=1(+), 5/7(-), 17/7(-), 19/7(+),..., 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 катушек первой из m'=12 симметричных фаз для полюсностей р=7 (ν=1) и pν = νp = 5 (ν=5/7) на фиг.1 (снизу) размечены сдвиги по пазам между катушками 1К, 12К, 22К, 32К, 53К, 63К и ось их симметрии лежит посередине О между катушками 32К и 53К, тогда относительно этой оси катушки сдвинуты на углы:
для р=7-1O→53K→10,5αпp = 10,5•35° = 367,5°-360° = +1,5αп
и O→32K = -1,5αп, O→63K→20,5•35° = 717,5°-720° = -0,5αп,
и O→22K = +0,5αп,
и O→1K→30,5•35° = 1067,5°-1080° = -2,5αп
и O→12K = +2,5αп,
по которым построена диаграмма фиг.2 (верхняя) при угле αп = 5°;
для
и О-->32К=10•360o/7+15γ, О-->63К-->20,5•35o=10•/7-5γ
и О-->22К= 10•360o/7+15γ, О-->1K-->30,5•35o= 15•360o/7-25γ и О-->12К= 15•360o/7+25γ,
по которым построена диаграмма фиг.2 (в центре) при разбивке окружности на р=7 частей (360o/7) с учетом встречного вращения гармонической МДС ν=5/7, где γ = αп/2d = 2,5°/7. 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=3, полюсного деления τп = z/2p = 36/7) затем определяется обмоточный коэффициент Kобν:
для
(при Kуν = 0,60876), откуда по условию Kобν = 0 определяется значение х= 0,17, при котором из ЭДС (МДС) обмотки фиг.1 устраняется гармоническая ν=5/7 с pν/= 5;
для ,
т. е. для равновитковой обмотки (х=0) амплитуда МДС гармонической ν=5/7 имеет относительное значение
или 10,15%,
а при x = 0,17-Fν/F = 0. Дифференциальное рассеяние обмотки, определяемое из многоугольника МДС фиг.3 по [3] путем вычисления квадратов радиусов i=6 пазовых точек одной повторяющейся части обмотки относительно центра, для неравновитковой обмотки при х=0,17 снижается на ≈60%.The winding at m '= 12-phase zones and q = 6/7 (d = 7) creates a rotating MDF with harmonic in the series [2] ν = 12k / d ± 1 = 1 (+), 5/7 (-), 17/7 (-), 19/7 (+), ..., where ± k is any integer such that ν => 0 (k = 0 for the fundamental harmonic ν = +1), the sign (+) corresponds to harmonic direct and (-) inverse. To determine the shear angles of the coils of the first of the m '= 12 symmetric phases for the poles p = 7 (ν = 1) and p ν = νp = 5 (ν = 5/7) in Fig. 1 (bottom), the shifts in the grooves between the
for p = 7-
and O → 32K = -1.5α p ,
and O → 22K = + 0.5α p ,
and O → 1K → 30.5 • 35 ° = 1067.5 ° -1080 ° = -2.5α p
and O → 12K = + 2.5α p ,
on which the diagram of figure 2 (upper) is constructed at an angle α p = 5 ° ;
for
and O -> 32K = 10 • 360 o / 7 + 15γ, O -> 63K -> 20.5 • 35 o = 10 • / 7-5γ
and O -> 22K = 10 • 360 o / 7 + 15γ, O -> 1K -> 30.5 • 35 o = 15 • 360 o / 7-25γ and O -> 12K = 15 • 360 o / 7 + 25γ,
according to which the diagram of Fig. 2 is plotted (in the center) when the circle is divided into p = 7 parts (360 o / 7) taking into account the oncoming rotation of the harmonic MDS ν = 5/7, where γ = α n / 2d = 2.5 ° / 7. Figure 2 determines the distribution coefficient, taking into account the unevenness of the coils by calculating the projection of the emf of the coils on the axis of symmetry (vertical), with the coefficient K yν = sin (ν90 ° p / τ p ) shortening the coils (for step y p = 3, pole division τ p = z / 2p = 36/7) then the winding coefficient K obν is determined :
for
(at K уν = 0.60876), whence, by the condition K obν = 0, the value x = 0.17 is determined, in which the harmonic ν = 5/7 with p ν / = 5 is eliminated from the EMF of the winding of Fig. 1;
for ,
i.e., for an equal-turn winding (x = 0), the amplitude of the MDS harmonic ν = 5/7 has a relative value
or 10.15%,
and at x = 0.17-F ν / F = 0. Differential scattering of the winding, determined from the polygon MDS of Fig.3 according to [3] by calculating squares of radii i = 6 of the groove points of one repeating part of the winding relative to the center, for non-uniform winding at x = 0.17 decreases by ≈60%.
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= 5/7, является симметричной m=12-фазной, m'=12-зонной и каждая ее фаза образована катушками зон соответственно А, А'; Z, Z'; В, В'; X, X'; С, С', Y, Y' (со смещением начал фаз на электрический угол 30o (так как 42αпp = 42•5°7 = 1470°-4•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 как управляемых вентилей, так 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 = 5/7 from the MDS, is symmetric m = 12-phase, m '= 12-zone and each phase is formed by coils of zones, respectively, A, A '; Z, Z '; B, B '; X, X '; C (42α since p = n 5 • 42 7 = 1470 ° -4 ° • 360 ° = 30 °). Its application in AD with short-C ', Y, Y' (from the displacement of the phases at the electrical angle of 30 o with a rotor when powered by a 12-phase current drive, it allows fourfold reduction of the phase current compared to 3-phase drives, which significantly reduces the cost of both controlled valves and the entire drive if the circuit is simplified.
Источники информации
1. Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/пер. с англ. М-Л.: ГЭИ, 1989, с.224 - прототип.Sources of information
1. Livshits-Garik M. Windings of AC machines / trans. from English M-L .: SEI, 1989, p.224 - prototype.
2. Вольдек А. И. Электрические машины: Учебник для вузов. Л.: Энергия, 1978. 2. Voldek A. I. Electric machines: 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, pp. 50-53.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002106469/09A RU2224347C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Multiphase fractional-slot winding for ac machines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002106469/09A RU2224347C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Multiphase fractional-slot winding for ac machines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002106469A RU2002106469A (en) | 2003-10-20 |
RU2224347C2 true RU2224347C2 (en) | 2004-02-20 |
Family
ID=32172425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002106469/09A RU2224347C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Multiphase fractional-slot winding for ac machines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2224347C2 (en) |
-
2002
- 2002-03-12 RU RU2002106469/09A patent/RU2224347C2/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. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2005258106A1 (en) | High phase order AC machine with short pitch winding | |
US7928683B2 (en) | High phase order AC machine with short pitch winding | |
CN1663099A (en) | Electric motor windings | |
RU2224347C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding for ac machines | |
RU2224346C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding of ac machine | |
RU2236077C2 (en) | Fractional-slot (q=4/7) multiphase winding of alternating-current machines | |
RU2227358C2 (en) | TWELVE-PHASE FRACTIONAL (q=4/5) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2231890C2 (en) | Nine-phase fractional-slot winding for alternating-current machines | |
RU2231194C2 (en) | Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine | |
RU2227357C2 (en) | NINE-PHASE FRACTIONAL (q=4/5) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2227359C2 (en) | Fractional-slot nine-phase winding for ac electrical machines | |
RU2227356C2 (en) | NINE-PHASE FRACTIONAL(q=3/4) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2235401C2 (en) | Multiphase 2p=2-pole winding placed in z=54 slots | |
SU773839A1 (en) | Asymmetric multi-phase lap winding | |
RU2280937C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-PITCH WINDING ON 2p=6c POLES IN z = 15c SLOTS | |
RU2235400C2 (en) | Three-phase fractional-slot (q=15/7) double-layer lap winding for electrical machines | |
RU2268539C1 (en) | THREE-PHASED ONE-LAYERED ELECTRO-MECHANICAL WINDING WITH 2p=2c POLES WITHIN z-36c GROOVES | |
RU2270507C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=108 (q=18/5) | |
RU2270514C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=96 (q=16/5) | |
RU2270505C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=84 (q=14.5) | |
RU2293425C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES IN z = 60c SLOTS | |
RU2293420C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES PLACED IN z = 24c SLOTS | |
RU2264028C2 (en) | Double-layer fractional-slot three-phase winding | |
RU2268529C2 (en) | THREE-PHASED TWO-LAYERED ELECTRO-MECHANICAL WINDING WITH 2p=14c, z=108 GROOVES WITH q=18/7 | |
RU2040098C1 (en) | Combined winding of electric machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060313 |