RU2231194C2 - Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine - Google Patents
Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2231194C2 RU2231194C2 RU2002106466/09A RU2002106466A RU2231194C2 RU 2231194 C2 RU2231194 C2 RU 2231194C2 RU 2002106466/09 A RU2002106466/09 A RU 2002106466/09A RU 2002106466 A RU2002106466 A RU 2002106466A RU 2231194 C2 RU2231194 C2 RU 2231194C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phase
- coils
- winding
- numbers
- turns
- 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 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 2р-полюсными из 2pm катушечных групп с равношаговыми или концентрическими катушками с дробным числом q=z/2pm=b+c/d=Nd пазов z на полюс и фазу при группировке катушек в катушечных группах, зависимой от дробной части c/d числа q [1-2].Known are m≥3-phase, m '= 2m-zone AC symmetrical loop windings made by two-layer 2p-pole from 2pm coil groups with equal-step or concentric coils with a fractional number q = z / 2pm = b + c / d = Nd grooves z per pole and phase when grouping coils in coil groups, depending on the fractional part c / d of q [1-2].
При знаменателе дробности d≥4 обмотки характеризуются повышенным содержанием гармонических МДС при существенном ухудшении показателей электрических машин с такими обмотками; при увеличении числа фаз m и фазных зон m’ гармонический состав МДС обмотки улучшается.With the denominator of fractionality d≥4, the windings are characterized by a high content of harmonic MDS with a significant deterioration in the performance of electric machines with such windings; with an increase in the number of phases m and phase zones m ’, the harmonic composition of the winding MDS improves.
Наиболее близкой к предлагаемой является дробная m=3-фазная, m’=6-зонная, 2р=14-полюсная обмотка при q=4/7, выполняемая двухслойной в z=6pq пазах с группировкой катушек по ряду 1101010 [1] для c/d=4/7и b=0.Closest to the proposed one is the fractional m = 3-phase, m '= 6-zone, 2p = 14-pole winding at q = 4/7, performed two-layer in z = 6pq grooves with a grouping of coils in a series of 1101010 [1] for c / d = 4/7 and b = 0.
В изобретении ставится задача выполнения двухслойной m=9-фазной, m’=2m=18-зонной дробной обмотки при q=4/7 и р=7 в z=18pq=72 пазах при устранении из ее МДС наиболее сильно выраженной дробной гармонической для снижения дифференциального рассеяния [3].The invention aims to perform a two-layer m = 9-phase, m '= 2m = 18-zone fractional winding at q = 4/7 and p = 7 in z = 18pq = 72 grooves while eliminating the most pronounced fractional harmonic for reduction of differential scattering [3].
Решение поставленной задачи достигается тем, что для двухслойной дробной 2р=14-полюсной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q=4/7 и группировкой по ряду 1101010, выполняемой в z=72 пазах m=9-фазной, m’=18-зонной из К=72 катушек с номерами от 1К до 72К и шагом по пазам уп: катушки 1К+4(к) и 2К+4(к) содержат по (1-x)wк витков, а катушки 3К+4(к) и 4К+4(к) - по (1+х)wк витков, в первой фазе соединены последовательно катушки 1К, 22К, -27К, 32К, -37К, -58К, 63К, -68К с началом фазы из начала 1К и ее концом из начала 68К, а группы каждой последующей фазы чередуются с интервалом в 32 номера в пределах 72 катушек относительно катушек первой фазы, где yп=6, 2wк - число витков каждого паза, х=0,08 и значение к в номерах катушек изменяется в пределах от 0 до 2m-1=17, a знак (-) при номере катушки означает ее встречное включение в фазе.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 = 4/7 and grouping in a row 1101010, performed in z = 72 grooves m = 9-phase, m '= 18 -zone of K = 72 coils with numbers from 1K to 72K and pitch in grooves at p : 1K + 4 (k) and 2K + 4 (k) coils contain (1-x) w k turns, and 3K + 4 coils (k) and 4K + 4 (k) - along (1 + x) w k turns, in the first phase,
На фиг.1 показана развертка по пазам пазовых слоев с чередованиями m’=18 фазных зон A-A’-A’’-Z-Z’-Z’’-B-B’-B’’-X-X’-X’’-C-C’-C’’-Y-Y’-Y’’ предлагаемой 2р=14-полюсной, m=9-фазной, m’=2m=18-зонной двухслойной дробной обмотки при z=72 пазах, К=72 катушках и q=z/18р=4/7 (N=4, d=7) с разметкой сверху номеров катушек 1К, 22К, 27К, 32К, 37К, 58К, 63К, 68К первой фазы (зоны А и X) и снизу номеров пазов (от 1 до z=72); на фиг.2 - диаграммы сдвига катушек первой фазы для полюсности р=7 (сверху) гармонической МДС (ЭДС) ν=1 и полюсности pν=νp=11 дробной гармонической МДС ν=11/7 (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 симметричной m’=18-фазной системы токов фазных зона A-А’-A’’-Z-Z’-Z’’-В-B’-В’’-Х-Х’-Х’’-С-С’-C’’-Y-Y’-Y’’.Figure 1 shows the recessed grooves of the grooved layers with alternations of m '= 18 phase zones A-A'-A''-Z-Z'-Z''-B-B'-B''-X-X'- X '' - C-C'-C '' - Y-Y'-Y '' of the proposed 2p = 14-pole, m = 9-phase, m '= 2m = 18-zone double layer fractional winding with z = 72 grooves , K = 72 coils and q = z / 18р = 4/7 (N = 4, d = 7) with markings on top of the numbers of
Обмотка по фиг.1 при 2р=14 полюсах, z=72 пазах, m=9 фазах, m’=2m=18 фазных зонах выполнена двухслойной из К=72 катушек с номерами от 1К до 72К и шагом по пазам yп=6, имеет дробное число пазов на полюс и фазу q=4/7 при N=4 и d=7, т.е. по группировке [1] 1101010 из каждых N=4 катушек формируются d=7 групп. Для этого составляется ряд из 2m=18 группировок 1101010, под ним размечаются фазные зоны в последовательности A-A’-A’’-Z-Z’-Z’’-B-В’-В’’-Х-Х’-Х’’-С-С’-С’’-Y-Y’-Y’’ и вычеркиваются зоны под нулевыми числами ряда, после чего под оставшимися числами размечаются последовательно числа пазов, и получается развертка по фиг.1. Обмотка при m’=18 фазных зонах и d=7 создает вращающуюся МДС с гармоническими по ряду [2] ν=18k/d±1=18k/7±1=1 (+), 11/7 (-), 25/7 (+),..., где ±k - любое целое число, при котором ν>0 (k=0 для основной гармонической ν=1), знак (+) соответствует гармоническим прямым и (-) - обратным.The winding of Fig. 1 at 2p = 14 poles, z = 72 grooves, m = 9 phases, m '= 2m = 18 phase zones is made of a two-layer of K = 72 coils with numbers from 1K to 72K and pitch in the grooves y p = 6 has a fractional number of grooves per pole and phase q = 4/7 at N = 4 and d = 7, i.e. according to the grouping [1] 1101010 from each N = 4 coils d = 7 groups are formed. For this, a series of 2m = 18 groups 1101010 is compiled, phase zones are marked under it in the sequence A-A'-A '' - Z-Z'-Z '' - B-B'-B '' - X-X'- X '' - С-С'-С '' - Y-Y'-Y '' and the zones under the zero numbers of the row are crossed out, after which the number of grooves are sequentially marked under the remaining numbers, and the scan according to Fig. 1 is obtained. The winding at m '= 18 phase zones and d = 7 creates a rotating MDS with harmonic series [2] ν = 18k / d ± 1 = 18k / 7 ± 1 = 1 (+), 11/7 (-), 25 / 7 (+), ..., 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 (-) to the opposite.
Для определения углов сдвига катушек первой из m=9 симметричных фаз для полюсностей p=7(ν=1) и pν=νp=11 (ν=11/7) на фиг.1 (снизу) размечены сдвиги по пазам между катушками 1К, 22К, 32К, 63К зон А, ось их симметрии О лежит посередине между 1К, 22К и относительно нее углы сдвига равны: для р=7-О→22К-10,5αпр=10,5·35°=360°+7,5°=+1,5αп и O→1K=-1,5αn, O→32K→20,5αпp=720°-2,5°=-0,5·αп и O→63К=+0,5αп, по которым построена верхняя диаграмма фиг.2 при угле αп=5° (катушки зон Х - 37К, 58К, 68К, 27К смещены на 180° относительно катушек зон А); для pν=11: O→22К→10,5αпpν=11·360°/7+82,5°/7=4·360°/7+33γ, O→1К=3·360°/7-33γ; O-32К→22·360°/7-27,5°/7=360°/7-11γ, O→63К=6·360°/7+11γ, по которым построена диаграмма фиг.2 (в центре) при разбивке окружности на р=7 частей (360°/7) с учетом встречного вращения гармонической МДС ν=11/7, где γ=αп/2d=2,5°/7. По коэффициентам укорочения Kyν=sin(ν90°yп/τп) катушек (для полюсного деления τп=z/2p=36/7) и фиг.2 вычисляются проекции ЭДС катушек на вертикальную ось симметрии и определяются обмоточные коэффициенты с учетом неравновитковости катушек: для рν=11 (ν=11/7)-Koбν=([1+x)cos(360°/7-11γ)-(1-х)cos(180°/7+33γ)]Kyν/2=-0,01524+х0,1901 (при Kyν=0,2588), откуда по условию Кобν=0 определяется значение х=0,08, при котором из ЭДС (МДС) обмотки фиг.1 устраняется гармоническая ν=11/7 с pν11;To determine the angle of shift of the coils of the first of m = 9 symmetrical phases for the poles p = 7 (ν = 1) and pν = νp = 11 (ν = 11/7) in Fig. 1 (bottom), the shifts are marked in grooves between the
для р=7 (ν=1)-Koб=[sin(10°)/sin(2,5°)+2xcos(0,5αп)-2хcos(1,5αп)]Kу/4=0,961335+х0,00367 (при Ky=0,96593), т.е. для равновитковой обмотки (х=0) амплитуда МДС гармонической ν=11/7 имеет относительное значение Fν/F=Kобν/νKоб=0,0152(11/7)0,9613=0,0101 или 1,01%, а при х=0,08 - Fν/F=0. Дифференциальное рассеяние обмотки, определяемое из ее многоугольника МДС фиг.3 по [3] путем вычисления квадратов радиусов i=N=4 пазовых точек одной повторяющейся части обмотки относительно центра, для неравновитковой обмотки при х=0,08 снижается на ≈40%.for p = 7 (ν = 1) -K ob = [sin (10 °) / sin (2.5 °) + 2xcos (0.5α n ) -2xcos (1.5α n )] K y / 4 = 0 , 961335 + х0.00367 (at K y = 0.96593), i.e. for an equal-turn winding (x = 0), the amplitude of the harmonic MDS ν = 11/7 has a relative value Fν / F = K revν / νK rev = 0.0152 (11/7) 0.9613 = 0.0101 or 1.01%, and at x = 0.08 - Fν / F = 0. The differential scattering of the winding, determined from its MDS polygon of FIG. 3 according to [3], by calculating the squares of radii i = N = 4 of the groove points of one repeating part of the winding relative to the center, for non-uniform winding at x = 0.08 decreases by ≈40%.
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=11/7, является симметричной m=9-фазной, m’=2m=18-зонной, каждая ее фаза смещена на электрический угол в 40° (так как интервалу в 32 катушки соответствует электрический угол сдвига начал фаз 32αпp=32·35°=1120°-1080°=40°). Применение ее в АД с короткозамкнутым ротором при питании от ППЧ 9-фазного тока позволяет втрое 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 the fractional harmonic order ν = 11/7 from the MDS (EMF), is symmetric m = 9-phase, m '= 2m = 18 -zone, each of its phase shifted by an electrical angle of 40 ° (since the interval in the coil 32 corresponds to electrical shift angle phase began 32α n p = 32 · 35 ° = 1120 ° -1080 ° = 40 °). Its application in a squirrel-cage rotor HELL powered by a 9-phase current inverter allows a three-fold reduction in phase current compared to 3-phase inverters, which significantly reduces the cost of controlled valves and the entire inverter when simplifying its circuit.
Источники информацииSources of information
1. Лившиц-Гарик М. Обмотки машин переменного тока/Пер. с англ. М.-Л.: ГЭИ, 1959, с.224 - прототип.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, No. 6, pp. 50-53.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002106466/09A RU2231194C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002106466/09A RU2231194C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002106466A RU2002106466A (en) | 2003-10-20 |
RU2231194C2 true RU2231194C2 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32845507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002106466/09A RU2231194C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2231194C2 (en) |
-
2002
- 2002-03-12 RU RU2002106466/09A patent/RU2231194C2/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 |
---|---|---|
US7928683B2 (en) | High phase order AC machine with short pitch winding | |
RU2231194C2 (en) | Nine-phase fractional (q=4/7) winding of a c electrical machine | |
RU2227358C2 (en) | TWELVE-PHASE FRACTIONAL (q=4/5) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2227357C2 (en) | NINE-PHASE FRACTIONAL (q=4/5) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2224346C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding of ac machine | |
RU2231890C2 (en) | Nine-phase fractional-slot winding for alternating-current machines | |
RU2236077C2 (en) | Fractional-slot (q=4/7) multiphase winding of alternating-current machines | |
RU2224347C2 (en) | Multiphase fractional-slot winding for ac machines | |
RU2227356C2 (en) | NINE-PHASE FRACTIONAL(q=3/4) WINDING OF A C ELECTRIC MACHINE | |
RU2227359C2 (en) | Fractional-slot nine-phase winding for ac electrical machines | |
RU2235400C2 (en) | Three-phase fractional-slot (q=15/7) double-layer lap winding for electrical machines | |
RU2270505C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=84 (q=14.5) | |
RU2235401C2 (en) | Multiphase 2p=2-pole winding placed in z=54 slots | |
RU2270507C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=108 (q=18/5) | |
RU2293424C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES PLACED IN z = 30c SLOTS | |
RU2231892C2 (en) | Multiphase double-layer loop winding | |
RU2298869C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES IN z = 42c SLOTS | |
RU2328814C2 (en) | THREE-PHASE NON-SYMMETRIC FRACTIONAL WINDING AT 2p=12 c POLES IN z=57·c GROOVES | |
RU2328812C2 (en) | THREE-PHASE NON-SYMMETRIC FRACTIONAL WINDING AT 2p=12·c POLES IN z = 51·c GROOVES | |
RU2293423C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES PLACED IN z = 33c SLOTS | |
RU2293420C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES PLACED IN z = 24c SLOTS | |
RU2293422C2 (en) | ASYMMETRIC THREE-PHASE FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p = 6c POLES PLACED IN z = 39c SLOTS | |
RU2270514C2 (en) | ELECTRICAL-MACHINE THREE-PHASE DOUBLE-LAYER WINDING WITH 2p=10, z=96 (q=16/5) | |
RU2324276C2 (en) | THREE-PHASE ASYMMETRICAL FRACTIONAL-SLOT WINDING WITH 2p=12·c POLES IN z = 75·c SLOTS | |
RU2227360C2 (en) | Nine-phase double-pole winding |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060313 |